【正文】 集中處理站工藝流程 集中處理站設(shè)置過(guò)濾分離器 1 臺(tái)，壓縮機(jī) 8 臺(tái)（分為兩個(gè)壓縮機(jī)組，每個(gè)壓縮機(jī)組三用一備），脫水裝置一套，脫碳裝置一套。由于煤層氣不含 H2 S 并且烴類含量 非常少 , 凝水缸定期排出的是凝結(jié)水 , 不含油 , 無(wú)污染 , 不經(jīng)處理即可就地排放。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(guò)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(jì)壓力 [9]，結(jié)果如表 所示。 煤層氣水合物防治工藝 低壓輸送不注醇集氣工藝 低壓輸送不注醇集氣工藝是充分利用煤層氣井口 0. 1~ 0. 5 MPa 的壓力能，將采氣管線首末點(diǎn)壓力損失控制在 0. 05 MPa，采氣過(guò)程不需加熱或注入煤層氣水合物抑制劑，采氣管線埋設(shè)于最大凍土層以下 ( 防止生成煤層氣水合物 ) 的低壓采集氣工藝。要保持氮?dú)饬魉俦M量低，以使氮?dú)馀c空氣盡可能少的混合，以提高氮?dú)饫眯剩档唾M(fèi)用。管線外壁采用防腐涂層進(jìn)行防腐，涂敷前的鋼管表面必須進(jìn)行拋丸或噴砂處理，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的潔凈度和錨紋深度，確保底漆粘結(jié)牢固。站內(nèi)管道不作陰極保護(hù)，只作防腐層保護(hù)。 防腐 PE 管道不需要采用防腐 處理，穿越部分及鋼塑轉(zhuǎn)換頭，連接鋼管段的熱煨彎頭等金屬部分防腐采用無(wú)溶劑環(huán)氧涂料，保護(hù)層采用聚乙烯熱縮帶纏繞。 抗震措施 管道穿越河、溝時(shí)，必須為斜坡式敷設(shè)，其傾斜角不宜大于 30176。 保護(hù)措施 有河流河谷區(qū)、中低山斜坡地帶區(qū)、斜梁頂部區(qū)及山梁頂部區(qū)等為了保護(hù)管線及原始地形地貌，進(jìn)行水工保護(hù)做法以河流護(hù)岸、山地斜坡工程為主。施工前應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，判斷實(shí)驗(yàn)連接質(zhì)量合格后，方可進(jìn)行電熔連接。 管道連接 PE 管道與金屬管道及其他材質(zhì)的管道閥門、管路附件等必須采用鋼塑過(guò)渡接頭或鋼塑法蘭連接，鋼塑過(guò)渡接頭鋼管端與鋼管焊接時(shí)，應(yīng)采取降溫措施，但不能影響焊接接頭的力學(xué)性能。 45186。一般情況下管道埋深在凍土層以下，一般大于 。 2)不得采用蝦米腰彎頭或褶皺彎頭管子的對(duì)接偏差不得大于 3176。 管道敷設(shè)與保護(hù)工藝 管道敷設(shè) 敷設(shè)方式：管道 按管網(wǎng)部署方案埋地敷設(shè)。 井場(chǎng)及低溫常溫氣體節(jié)流調(diào)壓的主要手段是使氣體通過(guò)驟然縮小的孔道（孔第 3章 煤層氣集輸工藝 17 板或針形閥孔眼），利用摩擦能耗使氣體壓力下降，常用的設(shè)備是針型閥、油嘴和孔板。井口工藝流程如圖 所示。采氣管道前裝有安全閥，當(dāng)采氣管道壓力過(guò)高時(shí)，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(xiǎn)。煤層氣產(chǎn)出水通過(guò)抽油機(jī)從油管中抽出，經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后直接排放到井場(chǎng)附近的排污池，自然蒸發(fā)。 第 2章 管網(wǎng)部署 15 表 集輸管網(wǎng)管徑 管線 流量 /m3 圖 集輸管道標(biāo)注 根據(jù)公式計(jì)算出管線內(nèi)徑，具體計(jì)算過(guò)程見附錄。 集輸氣管徑計(jì)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(zhǎng)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(duì)密度。 管徑確定 集中處理站的位置及集輸管網(wǎng)部署方案確定后，采、集氣管線的長(zhǎng)度也確定下來(lái)了。 第 2章 管網(wǎng)部署 13 圖 公稱直徑與管道總投資關(guān)系曲線 管徑確定 壓力級(jí)制 本區(qū)塊氣田面積較小，為簡(jiǎn)化集輸流程，節(jié)省工程造價(jià)，采用“分片集輸―一級(jí)增壓”，井口壓力為 ~，井口產(chǎn)氣依靠自身壓力經(jīng)采氣管線與集氣管線進(jìn)入集中處理站，根據(jù) 采氣管線的長(zhǎng)度和經(jīng)濟(jì)壓降，集中處理站進(jìn)站壓力為 。當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑大于 250 mm 時(shí) , 采用鋼制管道投資低。 第 2章 管網(wǎng)部署 12 表 PE100聚乙烯管和無(wú)縫鋼管管道投資對(duì)比表 公稱直徑 /(mm) 類型 管道規(guī)格 /(mm) 總造價(jià) /萬(wàn)元 /km 65 PE100 聚乙烯管 ≈ 無(wú)縫鋼管 ≈ 150 PE100 聚乙烯管 ≈ 無(wú)縫鋼管 ≈ 200 PE100 聚乙烯管 ≈ 無(wú)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。由于穿越工程和水工保護(hù)隨現(xiàn)場(chǎng)情況變化較大 , 在比較過(guò)程中未考慮穿越工程和水工保護(hù)費(fèi)用 [6]?？傮w而言，使用 PE 管材進(jìn)行集輸管道施工，可以從各個(gè)環(huán)節(jié)提高工作效率，保障施工的安全快捷，降低工程造價(jià)，提高投資效益。 管材選取與管徑確定 管材選擇 現(xiàn)階段大部分煤層氣集輸管道管材采用無(wú)縫鋼管 ( 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GB/T 816320xx) ，無(wú)縫鋼管作輸氣管道中的主要材料毋庸置疑，但是隨著科技 的進(jìn)步，一種新型管道材料逐漸受到輸氣、輸油等行業(yè)的青睞 —— 聚乙烯管材，俗稱 PE 管材。對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng) 8100 米，集氣干線長(zhǎng) 950 米。見表 。在管網(wǎng)部署的四種方案中， 2口分段壓裂水平井及 2 口單翼多分支水平井都是單獨(dú)鋪設(shè)的集輸管網(wǎng)，對(duì)四種管網(wǎng)部署方案優(yōu)選時(shí)，可以先不考慮這四口水平 井的管網(wǎng)長(zhǎng)度。在優(yōu)選管網(wǎng)部署方案的時(shí)候管線的費(fèi)用是一個(gè)非常重要的目標(biāo)函數(shù)，管線的費(fèi)用多少取決于管線的長(zhǎng)度，以管線的費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)也就是以管線的長(zhǎng)度為目標(biāo)函數(shù)。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(chǎng)站，降低管網(wǎng)成本。管網(wǎng)布局見圖 。 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(shí)間短，單獨(dú)串接并通過(guò)單獨(dú)鋪設(shè)的集氣支管集氣。管網(wǎng)布局見圖 。 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(shí)間短，單獨(dú)設(shè)置集氣閥組和集氣支管集氣。管網(wǎng)布局見圖。 圖 環(huán)狀管網(wǎng)管網(wǎng)部署 第 2章 管網(wǎng)部署 8 枝狀管網(wǎng) 井口產(chǎn)氣通過(guò)采氣支管和采氣干管匯入到集氣支管中，通過(guò)集氣支管進(jìn)入集氣干管，最后進(jìn)入集中處理站， 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(shí)間短，不接入枝狀管網(wǎng)，單獨(dú)鋪設(shè)集氣支管集氣。四個(gè)環(huán)狀管網(wǎng)及四口水平井接入集氣干管進(jìn)入集中處理站，經(jīng)集中處理站處理及增壓后通過(guò)外輸管線輸入沁太管線。 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)。轄井 124 口， 其中 120 口直井，平均產(chǎn)氣量均為 2300m3/d， 2 口分段壓裂水平井，平均產(chǎn)氣量均為 10000m3/d， 2 口單翼多分支水平井，平均產(chǎn)氣量均為 20xx0m3/d。 圖 集中處理站位置 第 2章 管網(wǎng)部署 7 管網(wǎng)部署方案 沁端區(qū)塊位于沁水盆地南部，所處地區(qū)屬于山區(qū)丘陵地貌 ，相對(duì)高差為 200米，地勢(shì)東北高西南低，外輸管道在氣田東北部。本氣田所給井網(wǎng)密度大，占地面積較小，相應(yīng)的管線長(zhǎng)度不長(zhǎng)，其中煤層氣壓降較低。最重要的是場(chǎng)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(fèi)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(chǎng)站位置應(yīng)該盡可能減少采、集氣管網(wǎng)長(zhǎng)度。選擇站庫(kù)址時(shí)，應(yīng)注意與周圍相鄰企業(yè)和建構(gòu)筑物的關(guān)系，其相鄰距離井場(chǎng) 沁太管線 集中處理站 第 2章 管網(wǎng)部署 6 應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定 占地面積較大的大型站庫(kù)，不宜選在坡度小 于 ％ 平坦的場(chǎng)地上，宜選在易于排水具有明顯坡度的高包上或斜坡上，也不應(yīng)選在低凹易積水或背陽(yáng)的山坡上，在局部高差較大的地段，必行坡度宜小于 ％ ，應(yīng)避開挖填土方過(guò)大的復(fù)雜地段，應(yīng)合理利用地形自然條件，減少土地占用量 [2]。無(wú)儲(chǔ)油罐的計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站和其它獨(dú)立的中小型油氣站場(chǎng)，均按五級(jí)站庫(kù)的劃分要求進(jìn)行布置。大型站場(chǎng)還應(yīng)靠近公路、水源、電源選擇，注意避開木材廠、彈藥庫(kù)等易燃易爆場(chǎng)所。 本氣田煤層氣集輸工藝流程 本區(qū)塊氣田面積較小，為簡(jiǎn)化集輸流程，節(jié)省工程造價(jià)，采用“分片集輸―一級(jí)增壓”工藝，具體工藝流程為“井場(chǎng)―采集氣管網(wǎng)―集中處理站―增壓外輸管線―沁太管線”，見圖 。沁端區(qū)塊所在地區(qū)地貌屬于山區(qū)丘陵地貌，區(qū)塊內(nèi)井口最大高程差為 200 米，井口套壓為 ~， 氣田生產(chǎn)的煤層氣全部 都需增壓 外輸?shù)角咛芫€ 。 (18)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 GB5749； (19)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50050； (20)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50014； (21)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB 50183； (22)《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50041； (23)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》 GB1576； (24)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)》 GB50019； (25)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB50016； (26)《中華人民共和國(guó)職業(yè)病防治法》； (27)《建設(shè)項(xiàng)目 (工程 )勞動(dòng)安全衛(wèi)生監(jiān)察規(guī)定》； (28)《建設(shè)項(xiàng)目職業(yè)危害分類管理辦法》； (29)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》； (30)《中華人民共和國(guó)水污染防治法》； (31)《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》； (32)《中華人民共和國(guó)固體污染物環(huán)境防治法》； (33)《中華人民共和國(guó)噪聲污染防 治法》； (34)《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)法》。 (7)《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50350； (8)《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》 CJJ63。 (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(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第 46 號(hào) (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(jì)規(guī)范》 Q/SY130120xx。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。 產(chǎn)出水特征 本區(qū)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。沁太管線入口位置如圖 所示，管線工作壓力為 6MPa，其氣質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB178201999《天然氣》中 Ⅱ 類氣質(zhì)指標(biāo)要求 ，具體要求見表 。 井口壓力 根據(jù) 本氣田現(xiàn)有煤層氣生產(chǎn)試驗(yàn)井的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，本區(qū)井口套壓一般在~。其中 120 口直井開發(fā)年限為 25 年，見氣時(shí)間均為 6 個(gè)月，產(chǎn)氣量范圍均為 1900m3/d~2500m3/d，平均產(chǎn)氣量均為 2300m3/d，產(chǎn)水量范圍均為 ~6m3/d，平均產(chǎn)水量均為 1m3/d； 2 口分段壓裂水平井開發(fā)年限均為 8 年，見氣時(shí)間均為 2 個(gè)月，產(chǎn)氣量范圍均為 6000m3/d~15000m3/d，平均產(chǎn)氣量均為 10000m3/d，產(chǎn)水量范圍均為 1m3/d~8m3/d，平均產(chǎn)水量均為 2m3/d。 圖 區(qū)塊地形圖 井網(wǎng)部署方案 本區(qū)共部署生產(chǎn)井 124 口，其中直井 120 口，分段壓裂水平井 2 口，單翼多第 1章 總論 2 分支水平井 2 口，井網(wǎng)部署見圖 。區(qū)塊內(nèi)有沁河流過(guò)，省道和縣道貫穿其中，交通便利。年平均氣溫 ℃，最高 ℃，最低 ℃，最大凍土層深度 。本區(qū)塊屬于丘陵山地地貌，以低山丘陵為主。 通過(guò)設(shè)備及工藝對(duì)比，集中處理站入口的過(guò)濾分離器選擇高效旋流過(guò)濾分離器；一級(jí)增壓的壓縮機(jī)選擇螺桿式壓縮機(jī)，二級(jí)增壓的壓縮機(jī)選擇活塞式壓縮機(jī)；脫水工藝選擇三甘醇脫水工藝；脫碳工藝選擇分子篩法。 用軟件模擬不同工況下煤層氣水合物生成溫度，對(duì)比本氣田集輸作品簡(jiǎn)介 系統(tǒng)工作條件以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件，煤層氣的輸送選擇低 壓不注醇工藝。當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑大于 250 mm 時(shí) , 采用鋼制管道投資低。然后以管網(wǎng)系統(tǒng)費(fèi)用最省為優(yōu)選目標(biāo)（包括井場(chǎng)、采氣管線、集氣閥組、集氣管線、增壓站、中央處理廠等投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用），對(duì)四種管網(wǎng)部署方案進(jìn)行優(yōu)選，最后選擇多井單管串接管網(wǎng)部署方案。 本方案的總集輸工藝流程的確定是根據(jù)本氣田的綜合情況，借鑒其它煤層氣地面集輸工藝，分析各種低 產(chǎn)低壓煤層氣田的總工藝流程，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證、簡(jiǎn)化優(yōu)化，最后確定采用“分片集輸、多井低壓集氣、單井簡(jiǎn)易計(jì)量、多井單管串接、集中增