【正文】 集輸氣管徑計(jì)算公式： 1221212))((?????nni iiPPBLQd 其中 STZB 15031? 氣體平均溫度 T 計(jì)算： ? ? ??533231 01 ???? ttT 式中 t1—煤層氣集輸管道起點(diǎn)的氣體溫度，℃； t0—煤層氣集輸管道周圍土壤的溫度，℃； 煤層氣集輸管道起點(diǎn)的氣體溫度為 17℃，煤層氣集輸 管道周圍的土壤溫度為℃。 煤層氣田地面集輸工程的環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《中華人民共和國固體物污染環(huán)境防治法》、《中華人民共和國噪聲污染防治法》、《中華人民共和國清潔生產(chǎn)法》，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家、地方和行業(yè)有關(guān)環(huán)境保護(hù)的規(guī)定。 健康、安全與環(huán)境 煤層氣田地面集輸工程的設(shè)計(jì)應(yīng)符合公眾健康、安全與環(huán)境保護(hù)的要求。其承重結(jié)構(gòu)宜采用鋼筋混凝土或鋼框架、排架結(jié)構(gòu)。 散發(fā)煤層氣的生產(chǎn)設(shè)備，宜采用露天布置或敞開 式廠房內(nèi)布置。砂路路基結(jié)構(gòu)為水泥穩(wěn)定級(jí)配砂碩層，天然級(jí)配砂碩層。主干新及支干線路基結(jié)構(gòu)均考慮了當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)因素。 ⑹ 自 控儀表控制室、電子計(jì)算機(jī)房等防塵嚴(yán)格的場所也可采用正壓通風(fēng)。設(shè)置條件應(yīng)考慮排風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況、建筑物的規(guī)模以及沙塵暴的持續(xù)時(shí)間、發(fā)生次數(shù)等。 ⑶ 廠房通風(fēng)均采用節(jié)能型軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)和鋼制筒形風(fēng)帽進(jìn)行自然通風(fēng)。建筑物采暖選用燃?xì)獬簾崴疇t為熱源，燃料為天然氣，熱媒為 70~95℃的熱水，鍋爐冬季運(yùn)行，夏季維修。 供熱、暖通設(shè)計(jì) ⑴ 各站場及發(fā)電站供熱及采暖均采用以熱水為熱媒的密閉循環(huán)系統(tǒng)。 控制中心網(wǎng)絡(luò)采用交換式以太網(wǎng) (100baseT)，服務(wù)器、操作員終端作為網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)節(jié)點(diǎn)，共享數(shù)據(jù)及資源。 設(shè)置電視監(jiān)視系統(tǒng)的站場，視頻圖像宜傳送到中心控制室或生產(chǎn)管理部門調(diào)度室。 井口設(shè)置數(shù)據(jù)采集控制器，通過通訊方式將井口產(chǎn)氣流量、井口壓力等參數(shù)上傳到集中處理站中的中心 控制站，井口 無人值守。整個(gè) DCS系統(tǒng)由一套過程控制子系統(tǒng) (PCS)及一套緊急關(guān)斷子系統(tǒng) (ESD)組成，并采用 OPC技術(shù)傳入 DCS系統(tǒng)。 在集中處理站設(shè)置中心控制站， 系統(tǒng)設(shè)備置于集 中處理 站 的 中控室內(nèi)。 ⑸ 有可能發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏的封閉廠房內(nèi)應(yīng)設(shè)可燃?xì)怏w檢測報(bào)警裝置，可燃?xì)怏w的檢測報(bào)警應(yīng)按《石油天然氣工程可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范》 SY 6503執(zhí)行。 ⑶ 分離器應(yīng)設(shè)有液位檢測或控制，宜設(shè)液位超高 /超低報(bào)警、氣相壓力控制和超壓報(bào)警。 主要生產(chǎn)單元設(shè)計(jì)原則 ⑴ 煤層氣田站場中生產(chǎn)單元的控制方案應(yīng)切合實(shí)際，并著重于保證安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)消耗、減少 操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高計(jì)量精度。 ⑸ 生產(chǎn)裝置復(fù)雜的集中處理站宜設(shè)置緊急停車及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（ ESD/SIS）。 ⑶ 站場采用分散型控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)可按《分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20573執(zhí)行。 第 4章 污水處理及輔助系統(tǒng) 31 自動(dòng)控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ⑴ 煤層氣田采用的控制系統(tǒng)應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)化的過程控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)。本工程主要建筑物為輔助用房、辦公樓、站房等，根據(jù)規(guī)范要求，建筑類別均為丙類，耐火等級(jí)采用二級(jí)。 消防系統(tǒng) 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 貫徹預(yù)防為主、消防結(jié)合的原則，嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)的設(shè)計(jì)防火規(guī)范，采取可靠地防范措施，防止和減少火災(zāi)危害； 嚴(yán)格執(zhí)行國家各項(xiàng)抗災(zāi)防火技術(shù)和行政法規(guī)，積極采用先進(jìn)成熟的抗災(zāi)防災(zāi)技術(shù)； 消防設(shè)施根據(jù)規(guī)模、火災(zāi)危害及鄰近有關(guān)單位的消防協(xié)作條件等因素綜合考慮確定。市政污水排放水質(zhì)需滿足《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 CJ 34320xx中 B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 由于站外暫無污水管道， 生活 污水采用化糞池處理后排至地埋式污水處理裝置深度處理，處理后污水排至站外溝渠。井口及集中處理站中的污水直接進(jìn)入污水池。站場排水排入城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)時(shí)，水質(zhì)應(yīng)符合《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50014有關(guān)規(guī)定。 排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 排水系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)污水的性質(zhì)、排水量、所處的地理位置，有利于綜合利用的原則確定分流或合流，集中處理或分散處理。室外給水 PE管采用埋地敷設(shè)；室內(nèi) PPR給水管沿墻暗敷，熱水管做橡塑材料保溫；水處理間給水襯塑鋼管采用架空敷設(shè)。另外來自油田污水處理廠的凈化水也是水源中重要的組成部分。水源井位于站內(nèi)輔助用房內(nèi)，采用管井方式，內(nèi)設(shè)井用潛水泵取水。給水設(shè)計(jì)供水量為生產(chǎn)、生活、綠化及其他不可預(yù)見等用水量之和，且滿 足消防的有關(guān)規(guī)定。 給水系統(tǒng)應(yīng)符合要求：生活用 水的水質(zhì)硬符合《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(jì)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(jì)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(jì)量及檢測儀表；獨(dú)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(jì)量儀表及溫度、壓力檢測儀表。除正常通信方式外，還應(yīng)建設(shè)備用的通信方式，根據(jù)具體通信需求情況確定。氣田 集輸站場間的直通電話選用直通專線或油氣田專用通信網(wǎng)的熱線功能實(shí)現(xiàn)，集中處理站中設(shè)置消防報(bào)警電話。 通信方式 氣田生產(chǎn)管理單位之間的管理電話采用有線通信方式。且此辦公網(wǎng)絡(luò)必需與上述站控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)物理上是隔離的。為滿足各站的行政管理和生產(chǎn)調(diào)度語音通信的需要，保證與上級(jí)調(diào)度中心連接，且數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)準(zhǔn)確、安全可靠，事故維修現(xiàn)場的指揮調(diào)度反應(yīng)迅速， 需各向電信部門報(bào)裝至少 2個(gè)與公司上級(jí)調(diào)度中心局域網(wǎng)連接的以太網(wǎng)接口，其中一個(gè)接口用于本站與調(diào)度中心站控?cái)?shù)據(jù)傳輸，另一個(gè)接口用于向上級(jí)調(diào)度中心上傳視頻數(shù)據(jù)。有線通信方式宜采用電纜線路接入氣田專業(yè)通信網(wǎng)或當(dāng)?shù)氐墓秒娦啪W(wǎng)，線路敷設(shè)方式應(yīng)根據(jù)氣田的實(shí)際情況選用埋地管道、直埋或架空方式。同時(shí)為自控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān) 控等提供可靠的通信通道。本安關(guān)聯(lián)電路與一般電路的配線間也必須做到不會(huì)發(fā)生上述危險(xiǎn)。保護(hù)管的內(nèi)徑應(yīng)不小于電纜外徑的 。為防止腐蝕性氣體、粉塵或潮氣的侵入銹蝕，在螺紋部分并涂以不干性防銹油。 有劇烈震動(dòng)地方的用電設(shè)備的線路，應(yīng)采用銅芯絕緣軟導(dǎo)線或銅芯多股電纜。 爆炸危險(xiǎn)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。 防雷、防靜電 在變電所附近設(shè)置避雷針以防雷擊，變壓器及配電柜、配電箱接地，接地電阻不大于 4Ω，其它電氣設(shè)備非載流金屬部分及場區(qū)所有金屬管道等均做防雷、防靜電接地，接地電阻不大于 10Ω。 集中處理站用電負(fù)荷 集中處理站中的用電負(fù)荷主要是 1臺(tái)過濾分離器及 8臺(tái)（兩組，每組中 3臺(tái)工作1臺(tái)備用）和脫水、脫碳設(shè)備。 供電電源 從工區(qū) 15公里外發(fā)電廠新建 1條 35KV專線至變電站，轉(zhuǎn)換為 10KV電壓，再轉(zhuǎn)接至供電專線，導(dǎo)線規(guī)格為 LGJ117，架設(shè)至各場站支線，各井場設(shè)置變電站，集中處理站自建變電所。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(dòng)時(shí)對(duì)網(wǎng)的沖擊，又可節(jié)電約 30％ ~40％。 供電系統(tǒng) 電站 電站建立發(fā)電機(jī)，電站選用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組以充分利用氣田的煤層氣資源，供電系統(tǒng)采用 10KV電壓等級(jí)供電，較 6KV電壓級(jí)輸送距離遠(yuǎn)，電網(wǎng)損耗低。 由于煤層氣中不含硫和含有少量氫，井口產(chǎn)出水經(jīng)產(chǎn)水管道排進(jìn)井口附近的污水池，自然蒸發(fā)。單翼多分支水平井產(chǎn)出水水型為 NaHCO3型，平均礦化度 1200mg/L， PH值為 8。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。 氣田開發(fā)中的污水還包括集中處理站中的過濾分離水、脫水設(shè)施脫除的水及為提高采氣速度，保護(hù)井下管柱對(duì)生產(chǎn)井定期洗井的洗井水。氣井采出 水不僅水質(zhì)復(fù)雜，而且隨著時(shí)間的推移水量也會(huì)逐漸增大。但是，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)因是一種旋渦振蕩型流量計(jì)，且檢測傳感器為壓敏元件，盡管采用了差動(dòng)式結(jié)構(gòu)等技術(shù)手段，但尚難于克服現(xiàn)場的“憋壓”和強(qiáng) 烈的振動(dòng)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免“憋壓”現(xiàn)象及強(qiáng)烈振動(dòng)現(xiàn)象的存在，有了這種現(xiàn)象存在就要采取有效的措施 [17]。因此，在煤層氣計(jì)量中，一般不宜選用。在煤層氣測量時(shí)，由于經(jīng)過濾后的小粒徑煤粉會(huì)附在探頭上，影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。它適用于高壓、大口徑、潔凈的天然氣流量計(jì)量。由于它具有體積小、無可動(dòng)部件、介質(zhì)適應(yīng)性好、可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于石油、化工、冶金、電力和燃?xì)獾阮I(lǐng)域的計(jì)量，尤其在煤層氣計(jì)量領(lǐng)域，更是理想的計(jì)量用表。由于采用了雙探頭差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，且配合相位識(shí)別電路，可有效地克服單探頭結(jié)構(gòu)抗脈動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)能力差的缺點(diǎn)。流體流動(dòng)特性有來流速度分布和流體脈動(dòng)等的影響，要保持儀表校 驗(yàn)時(shí)的參比流動(dòng)條件，其儀表系數(shù)才保持不變，否則需進(jìn)行相應(yīng)的修正或?qū)嵭性诰€校準(zhǔn)，以獲得現(xiàn)場實(shí)際的流量計(jì)特性。渦輪流量計(jì)的特性易受介質(zhì)物性和流體流動(dòng)特性的影響，愈是高精確度，其影響愈敏感，例如介質(zhì)臟污、結(jié)垢使葉片及通道發(fā)生變化，流量計(jì)特性亦隨之改變 。主要優(yōu)點(diǎn)是 : 測量準(zhǔn)確度高，復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性均好 。并對(duì)本煤層氣的流量計(jì)進(jìn)行選型。而且在長時(shí)間計(jì)量對(duì)孔板銳角的磨損，影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。 孔板流量計(jì) 孔板流量計(jì)的主要特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)易于復(fù)制、簡單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用期限長、價(jià)格低廉等，整套流量計(jì)由節(jié)流裝置、 差壓變送器和流量顯示儀 ( 或流量計(jì)算機(jī) ) 組成。 第 3章 煤層氣集輸工藝 24 流量計(jì)儀表選型 煤層氣的物理性質(zhì)與常規(guī)天然氣類似，但由于煤層氣抽采工藝特殊，濕氣、氣質(zhì)贓等特點(diǎn)，有些流量計(jì)使用一段時(shí)間后不能正常準(zhǔn)確計(jì)量。對(duì)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。有些耐振產(chǎn)品帶上阻尼器可測脈動(dòng)壓力，帶上隔膜部分可測粘度大，有腐蝕介質(zhì)的壓力。適于環(huán)境溫度 40~+60℃ ，相對(duì)濕度不大于 80％ ，對(duì)于鋼或銅合金不腐蝕的液、氣體的壓力測量；電接點(diǎn)壓力表適用于測量對(duì)鋼和銅及其合金不起腐蝕作用的非凝固和結(jié) 晶的液體、氣體的壓力或真空，但不適于振動(dòng)場所，避免觸電燒壞。 常用壓力測量儀表 常用的壓力測量儀表有彈簧壓力表、電接點(diǎn)壓力表、遠(yuǎn)傳壓力表、傳感式壓力表、壓力（差壓）變送器。外輸計(jì)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(shí)用環(huán)境和介質(zhì)性能 對(duì)于腐蝕、粘稠、易燃的介質(zhì)和振動(dòng)、爆炸場所，以及環(huán)境溫度濕度等。壓力儀表選用應(yīng)考慮： 量程范圍 測穩(wěn)定壓力時(shí)，常用壓力在量程的 1/3 至 2/3 范圍內(nèi)；測脈動(dòng)壓力時(shí)，常用壓力不超過量程的 1/2。 第 3章 煤層氣集輸工藝 23 壓力測量儀表選型 壓力測量儀表選型原則 油氣集輸常用的壓力儀表有就地和遠(yuǎn)傳兩類壓力儀表。在油田上廣泛應(yīng)用 [16]。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(diǎn)。壓力式溫度計(jì)時(shí)利用溫包感溫，其原理是系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)壓力隨溫度而變化。常用的有棒式水銀溫度計(jì)、棒式工業(yè)玻璃有機(jī)液體溫度計(jì)兩類。常用的溫度測量儀表有工業(yè)用玻璃溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì) 、熱電阻、熱電偶集氣配套的儀表。并且處理低含硫，高含二氧化碳的煤層氣時(shí)，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]。干法有分子篩法和海綿鐵法。 脫碳工藝 從煤層氣中 脫除酸性氣體的方法很多，一般可分為干法和濕法兩大類。溶劑吸收法對(duì)于煤層氣脫水主要為三甘醇脫水工藝，該工藝在天然氣脫水中應(yīng)用最多，是一種成熟、可靠、先進(jìn)的工藝，與其它脫水工藝相比具有工藝流程簡單、露點(diǎn)降大、易于再生、溶劑損失量小、運(yùn)行成本低等特點(diǎn) [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(diǎn)較低，一般用于深冷裝置中。 冷凝分離法可同時(shí)控制水露點(diǎn)及烴露點(diǎn)，但由于低溫可能導(dǎo)致水合物生成，在冷凝前需要注入水合物抑制劑。因此，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備選擇燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng) [13]。燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)方式需配置相應(yīng)的燃?xì)庀到y(tǒng)、控 制系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)和 1 套較小容量的輸配電系統(tǒng)。 壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備選擇 壓縮機(jī)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)、燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)兩種方式。 15104 m3 /d 及以下的壓縮機(jī)，宜采用螺桿式 [12]。 第 3章 煤層氣集輸工藝 21 圖 壓縮機(jī)使用范圍 集中處理站設(shè)置 8 臺(tái)兩組壓縮機(jī)（每組三用一備），每臺(tái)壓縮機(jī)處理能力為 12 104 m3 /d。其結(jié)構(gòu)形式為臥式雙筒結(jié)構(gòu)，上部負(fù)責(zé)過濾分離，下部具有集液功能 [11]。 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。本氣田中煤層氣經(jīng)集氣干線進(jìn)入集中處理站，經(jīng)計(jì)量、過濾分離器（過濾分離煤層氣中的固體雜質(zhì)和游離水，分離水通過集水管道進(jìn)入儲(chǔ)液裝置，最后流入污水 池）、壓縮機(jī)機(jī)組（二級(jí)增壓）、脫水裝置（脫離煤層氣中水份，脫離水通過集水管道進(jìn)入儲(chǔ)液裝置，最后流入污水池）、脫碳裝置（分離煤層氣中的二氧化碳）、計(jì)量后，通過外輸管線輸入到沁太管線。