【正文】 合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 GB5749的規(guī)定；循環(huán)冷卻水的水質(zhì)應(yīng)符合《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》 GB50050的規(guī)定；生產(chǎn)用水的水質(zhì)應(yīng)符合有關(guān)生產(chǎn)工藝的要求 給水系統(tǒng)的總管及進(jìn)戶支管上應(yīng)設(shè)置計量及檢測儀表：生產(chǎn)給水系統(tǒng)的總管及進(jìn)戶支管上應(yīng)設(shè)置計量及檢測儀表；獨立的消防給水系統(tǒng)總管上應(yīng)設(shè)置壓力表；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的總管及進(jìn)戶支管上應(yīng)設(shè)置計量儀表及溫度、壓力檢測儀表。且此辦公網(wǎng)絡(luò)必需與上述站控數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)物理上是隔離的。本安關(guān)聯(lián)電路與一般電路的配線間也必須做到不會發(fā)生上述危險。 爆炸危險場所使用的低壓電纜和絕緣導(dǎo)線，其額定電壓不應(yīng)低壓線路的額定電壓，且不得低與 500V。分離器、壓縮機(jī)等機(jī)泵設(shè)備采用變頻調(diào)速裝置，既能解決機(jī)泵啟動時對網(wǎng)的沖擊，又可節(jié)電約 30％ ~40％。直井 和壓裂水平井生產(chǎn)初期煤層產(chǎn)出水型以NaCl為主，平均礦化度 4000mg/L。因此，在煤層氣計量中，一般不宜選用。由于采用了雙探頭差動式結(jié)構(gòu)，且配合相位識別電路，可有效地克服單探頭結(jié)構(gòu)抗脈動和機(jī)械振動能力差的缺點。并對本煤層氣的流量計進(jìn)行選型。對各種壓力、粘度、有腐蝕、易燃，易爆的介質(zhì)亦有相應(yīng)的變送器可供選擇。外輸計量配套用壓力儀表根據(jù)要求選用相應(yīng)精確度的壓力儀表 實用環(huán)境和介質(zhì)性能 對于腐蝕、粘稠、易燃的介質(zhì)和振動、爆炸場所，以及環(huán)境溫度濕度等。它具有示值醒目、機(jī)械強(qiáng)度好、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等優(yōu)點。并且處理低含硫，高含二氧化碳的煤層氣時，分子篩法接三甘醇脫水工藝的投資少，因此脫碳工藝選擇分子篩法 [15]。固體吸附法脫水是 采用固體吸附劑脫水，利用氣體與多孔的固體顆粒表面接觸，達(dá)到脫出氣體中水分的目的，該方法脫水后的露點較低，一般用于深冷裝置中。 壓縮機(jī)驅(qū)動設(shè)備選擇 壓縮機(jī)有電機(jī)驅(qū)動、燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動兩種方式。 第 3章 煤層氣集輸工藝 20 圖 集中處理站工藝流程 集中處理站中的主要設(shè)備及工藝 過濾分離器設(shè)備選型 分離器可分為干式和濕式分離器，輸氣管道站內(nèi)分離器從大類來分 , 只能選干式分離器。根據(jù)煤層氣組成，在不同工況條件下采用HYSYS 軟件模擬氣井井口煤層氣水合物生成溫度 ,并以采氣輸送過程中煤層氣水合物形成溫度低于環(huán)境溫度的壓力作為設(shè)計壓力 [9]，結(jié)果如表 所示。站內(nèi)管道不作陰極保護(hù)，只作防腐層保護(hù)。施工前應(yīng)進(jìn)行實驗，判斷實驗連接質(zhì)量合格后，方可進(jìn)行電熔連接。 2)不得采用蝦米腰彎頭或褶皺彎頭管子的對接偏差不得大于 3176。采氣管道前裝有安全閥，當(dāng)采氣管道壓力過高時，安全閥跳起超 壓氣體進(jìn)入放空管放空，避免系統(tǒng)超壓而產(chǎn)生危險。 集輸氣管徑計算公式 [2]： 1221212))((?????nni iiPPBLQd () 式中 STZB 15031? () 第 2章 管網(wǎng)部署 14 式中： Q— 輸氣量， m3/d； L—管線長度， km； p—管線壓力， MPa； d—管線內(nèi)徑， cm； T— 氣體平均溫度， K； Z— 氣體壓縮系數(shù)； S— 氣體相對密度。 第 2章 管網(wǎng)部署 12 表 PE100聚乙烯管和無縫鋼管管道投資對比表 公稱直徑 /(mm) 類型 管道規(guī)格 /(mm) 總造價 /萬元 /km 65 PE100 聚乙烯管 ≈ 無縫鋼管 ≈ 150 PE100 聚乙烯管 ≈ 無縫鋼管 ≈ 200 PE100 聚乙烯管 ≈ 無縫鋼管 ≈ 250 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 300 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 350 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 400 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 450 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 將表 中數(shù)據(jù)繪制成管徑與管線總投資關(guān)系曲線如圖 所示。對枝狀管網(wǎng)和多井單管串接管網(wǎng)的采氣管線、集氣支線、集氣干線長度進(jìn)行比較可知，枝狀管網(wǎng)的采氣支管比多井單管串接管網(wǎng)的采氣支線短 9000 米，集氣支線長 8100 米，集氣干線長 950 米。煤層氣管網(wǎng)部署方案優(yōu)選的關(guān)鍵在于有效利用 壓差，確定合理的管網(wǎng)布局，增加集輸半徑，減少中間場站，降低管網(wǎng)成本。 2 口分段壓裂水平井及 2 口單翼多分支水平井產(chǎn)量大，開發(fā)年限及見氣時間短，單獨設(shè)置集氣閥組和集氣支管集氣。 環(huán)形管網(wǎng) 把氣田中 120 口直井分成四部分，每部分轄 30 口井并布置環(huán)狀管網(wǎng)，單井就近接入環(huán)狀管網(wǎng)。最重要的是場站連接著集輸管網(wǎng)，氣田采、集氣管網(wǎng)覆蓋面廣、管材用量大、施工費用高，其工程建設(shè)投資在地面工程建設(shè)總投資中所占的比例較大，是影響氣田地面工程建設(shè)投資的主要因素之一，所以所選場站位置應(yīng)該盡可能減少采、集氣管網(wǎng)長度。 本氣田煤層氣集輸工藝流程 本區(qū)塊氣田面積較小，為簡化集輸流程，節(jié)省工程造價，采用“分片集輸―一級增壓”工藝，具體工藝流程為“井場―采集氣管網(wǎng)―集中處理站―增壓外輸管線―沁太管線”，見圖 。 (1)《煤層氣田開發(fā)方案編制規(guī)范》 DZ/T 024920xx； (2)《煤層氣地面開采安全規(guī)程》 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第 46 號 (20xx)； (3)《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?(PE)管道系統(tǒng)第一部分：管材》 GB ； (4)《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?(PE)管道系統(tǒng)第二部分：管件》 GB ； (5)《煤層氣集輸設(shè)計規(guī)范》 Q/SY130120xx。 井口壓力 根據(jù) 本氣田現(xiàn)有煤層氣生產(chǎn)試驗井的實測數(shù)據(jù)，本區(qū)井口套壓一般在~。年平均氣溫 ℃，最高 ℃，最低 ℃，最大凍土層深度 。當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑大于 250 mm 時 , 采用鋼制管道投資低。主要由煤層氣集輸管網(wǎng)、集氣增壓站、污水處理、 SCADA 系統(tǒng)、消防安全系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等部分的設(shè)計以及各種用途站場整體優(yōu)化布局設(shè)計等組成。在集輸管道低點設(shè)置凝水缸，收集管道中的游離水。區(qū)塊地形圖見圖。 表 煤層氣氣體組分 組分 C1 C2 C3+ CO2 H2S N2 濃度％ 表 我國天然氣國家標(biāo)準(zhǔn) 項目 一類 二類 三類 項目 一類 二類 三類 高熱值 / (MJ/m3) ＞ 硫化氫 /( mg/m3) ≤ 6 ≤ 20 ≤ 460 總硫 /(mg/m3) ≤ 100 ≤ 200 ≤ 460 二氧化碳 /％ ≤ ≤ 水露點 /℃ 在天然氣交接點的壓力和溫度條件下，比最低環(huán)境溫度低 5℃ 。 (9)《輸送流體用無縫鋼管》 GB/T8163； (10)《低壓流體輸送用焊接鋼管》 GB/； 第 1章 總論 4 (11)《石油天然氣輸送鋼管 交貨技術(shù)條件》 GB/T9711； (12)《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》 GB/T21447； (13)《埋地鋼質(zhì)管道陰極 保護(hù)技術(shù)規(guī)范》 GB/T21448； (14)《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕技術(shù)規(guī)范》 SH3022； (15)《天然氣凈化廠設(shè)計規(guī)范》 SY/T0011； (16)《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》 SY/T0076； (17)《石油天然氣工程總圖設(shè)計規(guī)劃》 SY/T0048。 站場選址應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，防止產(chǎn)生的廢氣、污水對大氣和水體的污染，產(chǎn)生高噪聲的站場應(yīng)遠(yuǎn)離居民區(qū)、醫(yī)療區(qū)和學(xué)校?？紤]外輸管線造價高，盡可能縮短外輸管線長度，集中處理站位置應(yīng)選擇在距離沁太管線入口接近的地方，同時考慮管網(wǎng)部署方便，集中處理站位置見圖 。管網(wǎng)布局見圖 。 第 2章 管網(wǎng)部署 9 圖 集氣閥組管網(wǎng)管網(wǎng)部署 多井單管串接管網(wǎng) 每 4 口直井通過采氣支管串接到集氣支管，在 集氣支管中匯合后進(jìn)入集氣干管，每條集氣支管串接 20 口井。由井口坐標(biāo)可知，本氣田的井口間距為 300 米。同無縫鋼管相比， PE 管材從管道進(jìn)場、現(xiàn)場布管、管道連接、管道施工及維護(hù)、管道檢測等方面都有顯著的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢貫穿整個煤層氣集輸管道施工的全過程，能夠有效地節(jié)約人力物力，節(jié)省施工時間，降低施工難度，減少投資，并且可以有效地進(jìn)行維護(hù)及防止安全事故的發(fā)生 [5]。該示范工程施工中采用了 PE100 聚乙烯管道與鋼管相結(jié)合的方案 , 采氣管道和部分集氣管道采用了 PE100 聚乙烯管道 , 明顯降低了工程管道的投資。計算出集輸管網(wǎng) 的管徑圓整后數(shù)值見表 。 圖 井口工藝流程圖 節(jié)流調(diào)壓 在煤層氣進(jìn)入串接管道前，對井口產(chǎn)出的煤層氣進(jìn)行節(jié)流調(diào)壓，壓力統(tǒng)一調(diào)節(jié)到 。 彎頭 PE管道利用柔性自然彎曲改變走向時其彎曲半徑 不應(yīng)小于 ，一般彎頭為 90186。如護(hù)坡，第 3章 煤層氣集輸工藝 18 擋土墻，草袋素土堡坎等。 氮氣置換 對于首次投運的裝置為保證安全，先用氮氣置換，用氮氣將空氣置換出去，再以煤層氣置換氮 氣，以徹底消除用煤層氣置換可能因摩擦而產(chǎn)生的爆炸危險。因此 , 巡檢人員可根據(jù)采氣管線運行情況 , 定期排放凝結(jié)水 , 保證采氣管線安全平穩(wěn)運行。 壓縮機(jī)選型 壓縮機(jī)形式選擇 煤層氣用的壓縮機(jī)常用形式包括活塞式、離心式和螺桿式三種 [2]，它們的使用范圍見圖 。燃?xì)饪芍苯尤∽愿浇木诿簩託?，對電網(wǎng)供電的需求量小，依賴性小。 綜合比較三種脫水方法，本氣田煤層氣處理工藝采用三甘醇脫水工藝。 工業(yè)用玻璃溫度計是利用感溫液體熱脹冷縮原理工作的。 綜上所述，為滿足自動控制系統(tǒng)的要求，溫度儀表選用熱電阻集氣配套的儀表，熱電阻均為鎧裝型，按不同的區(qū)域配置保護(hù)管。 彈簧壓力表結(jié)構(gòu)簡單、價格低、應(yīng)用廣。所以在煤層氣流量計的選型上有其特殊性，下面分別介紹幾種常用流量計，并對本煤層氣的流量計進(jìn)行選型。量程范圍寬，量程比可達(dá) ( 10~20)∶ 1，線性好；耐高壓，壓力損失??； 對流量變化反應(yīng)迅速，可測脈動流； 抗干擾能力強(qiáng)，信號便于遠(yuǎn)傳及與計算機(jī)相連。 超聲流量計 氣體超聲流量計的應(yīng)用始于 20 世紀(jì) 90 年代，由于它的一些突出優(yōu)點 —— 測量準(zhǔn)確度高、量程比寬、無壓損、無可動部件等，受到用戶的歡迎。 第 4章 污水處理及輔助系統(tǒng) 26 第 4 章 污水處理及輔助系統(tǒng) 污水處理 污水來源 煤層氣的開發(fā)，需從煤層中排出地層水，在煤層中產(chǎn)生壓降、要求達(dá)到最大半徑的壓降漏斗，以便最大限度地讓天然氣從煤中解析，排采過程中始終伴隨著排水，稱為氣井采出水，氣井采出水是一種淡鹽水，其礦化度 ～ ，它除了含大量氯離子外，還可能會含有硫化物， cd， Pb、 Zn、 Ba、 As等有害物質(zhì)。 符合我國工業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)，可以不用處理直接排放。 供電負(fù)荷 井口用電負(fù)荷 井口用電負(fù)荷主要是抽油機(jī)，本區(qū)共建 124口氣井，抽油機(jī)數(shù)量為 124。 在鋼管配線工程中，鋼管之間、鋼管與鋼管附近、鋼管與電氣設(shè)備引入裝置的連接，應(yīng)采用螺紋連接，其有效嚙合數(shù)應(yīng)不小于 6扣。通信可采用有線通信和無線通信兩種方式。氣田較為集中地區(qū)站場崗位見通信方式以有線通信方式為主，無線通信方式為輔。 水源 由于油田區(qū)塊附近無市政給水，采用自備水源井供水。 站、場內(nèi)生活排水宜設(shè)獨立排水系統(tǒng)。 排水管網(wǎng) 室內(nèi)污水管采用 UPVC建筑排水管，粘接粘接；室外雨水管、污水管均采用埋地排 水 PE雙壁波紋管，承插粘接，砂石基礎(chǔ)。 ⑷ 站場采用可編程控制系統(tǒng)，設(shè)計可按《可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》HG/T20700執(zhí)行。 系統(tǒng)方案 對 氣田 區(qū)塊 內(nèi) 管網(wǎng)進(jìn)行集中數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，建立 氣 田生產(chǎn)的自動化 SCADA系統(tǒng)，以實現(xiàn)公 共系統(tǒng)的起、停和運行工況的監(jiān)測控制功能，滿足設(shè)配的操作參數(shù)、狀況及報警信號的傳輸要求和火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。對壓縮機(jī)組采用獨立可編程序控制器 (PLC)。 ⑷ 發(fā)生沙塵暴時，站場建筑門窗緊閉，為防止室內(nèi)負(fù)壓過大及由此吸入沙塵需設(shè)置機(jī)械進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)。 建（構(gòu)）筑物 建（構(gòu)）筑物設(shè)計應(yīng)滿足工藝使用要求、適應(yīng)地區(qū)特點，并應(yīng)滿足抗震、防第 4章 污水處理及輔助系統(tǒng) 33 火、防爆、防腐蝕、防噪聲、節(jié)能及環(huán)保等要求。 參考文獻(xiàn) 34 參考文獻(xiàn) [1] 王紅霞 , 劉祎 , 王登海 , 等 . 沁水盆地煤層氣地面工藝技術(shù) [J]. 儲運與集輸工程 , 20xx, 28(3): 109110. 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