煤層氣開采地面工程設(shè)計(jì)方案

1、全國石油工程設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)類作品比賽類別地面工程單項(xiàng)組完成日期 2014年 4月 13 日 全國石油工程設(shè)計(jì)大賽組織委員會制作品簡介作品簡介本參賽作品是根據(jù)大賽給出的沁端區(qū)塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的一套煤層氣田開發(fā)中的地面工程設(shè)計(jì)方案。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(jì)以及各種用途站場整體優(yōu)化布局設(shè)計(jì)等組成。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)過反復(fù)論證、簡化優(yōu)化，最后確定采用“分片集輸、多井低壓集氣、單井簡易計(jì)量、多井單管串接、集中增壓、集中脫水

2、處理和外輸”的煤層氣集輸工藝流程。管網(wǎng)部署部分根據(jù)氣田氣井位置的分布，提出了四種管網(wǎng)部署方案，分別是環(huán)狀管網(wǎng)部署方案、枝狀管網(wǎng)部署方案、集氣閥組管網(wǎng)部署方案、多井單管串接管網(wǎng)部署方案。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、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。為選取適合管材, 對pe100 聚乙烯管和無縫鋼管投資情況進(jìn)行了詳細(xì)的比較, 主要比較了公稱直徑50600 mm 的pe100 聚乙烯管和無縫鋼管的安裝費(fèi)、建筑費(fèi)、主材費(fèi)、預(yù)制費(fèi)和總造價等，得出：當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑不大于250 m

3、m 時, 采用pe100 聚乙烯管道投資低。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。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。用軟件模擬不同工況下煤層氣水合物生成溫度，對比本氣田集輸系統(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。在集輸管道低點(diǎn)設(shè)置凝水缸，收集管道中的游離水。通過設(shè)備及工藝對比，集中處理站入口的過濾分離器選擇高效旋流過濾分離器；一級增壓的壓縮機(jī)選擇螺桿式壓縮機(jī)，二級增壓的壓縮機(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。目錄目 錄第1章 總論11.1地理位置與自然地理概況11.2 井網(wǎng)部署方

4、案11.3 產(chǎn)能規(guī)模及單井產(chǎn)量21.4 井口壓力21.5 煤層氣品質(zhì)及外輸31.6 產(chǎn)出水特征31.7主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范3第2章 管網(wǎng)部署52.1集輸總工藝流程52.1.1 煤層氣集輸工藝流程52.1.2 本氣田煤層氣集輸工藝流程52.2集中處理站位置選擇52.2.1 站址選擇原則52.2.2 集中處理站位置選擇62.3管網(wǎng)部署方案72.3.1 環(huán)形管網(wǎng)72.3.2枝狀管網(wǎng)82.3.3集氣閥組管網(wǎng)82.3.4多井單管串接管網(wǎng)92.4管網(wǎng)部署方案優(yōu)選102.5管材選取與管徑確定112.5.1管材選擇112.5.2管徑確定13第3章 煤層氣集輸工藝163.1井口工藝流程163.2節(jié)流調(diào)壓163.3管道敷

5、設(shè)與保護(hù)工藝173.3.1 管道敷設(shè)173.3.2 彎頭173.3.3 管道連接173.3.4 穿越173.3.5 保護(hù)措施173.3.6 抗震措施183.3.7 防腐183.3.8 氮?dú)庵脫Q183.3.9 管道警示帶（含金屬示蹤線）183.4煤層氣水合物防治工藝183.4.1 低壓輸送不注醇集氣工藝183.4.2 清除管線中凝析水工藝193.5集中處理站工藝流程193.6集中處理站中的主要設(shè)備及工藝203.6.1 過濾分離器設(shè)備選型203.6.2 壓縮機(jī)選型203.6.3 脫水工藝213.6.4 脫碳工藝223.7主要儀表選型223.7.1 溫度儀表選型223.7.2 壓力測量儀表選型233

6、.7.3 流量計(jì)儀表選型24第4章 污水處理及輔助系統(tǒng)264.1污水處理264.1.1 污水來源264.1.2 污水處理264.2供電系統(tǒng)264.2.1 電站264.2.2 供電電源274.2.3 供電負(fù)荷274.2.4 爆炸危險場所電器線路及安裝274.3通信系統(tǒng)284.3.1 通信要求284.3.2 通信方式284.4給排水及消防系統(tǒng)284.4.1 給水系統(tǒng)284.4.2 排水系統(tǒng)294.4.3 消防系統(tǒng)304.5自動控制系統(tǒng)314.5.1 自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則314.5.2 系統(tǒng)方案314.6供熱、暖通設(shè)計(jì)324.7道路工程324.8建（構(gòu)）筑物334.9健康、安全與環(huán)境33參考文獻(xiàn)34

7、附錄36ii第1章 總論第1章 總論1.1地理位置與自然地理概況沁端區(qū)塊位于沁水盆地南部，隸屬于山西省沁水縣，礦區(qū)屬于中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司。本區(qū)塊屬于丘陵山地地貌，以低山丘陵為主。本區(qū)為典型的干旱性大陸氣候，降雨量較少，冬季氣溫較低，年平均降雨量400900mm，年最大降雨量891mm，最大積雪深度212.5mm。年平均氣溫10.9，最高37.3，最低-16.3，最大凍土層深度0.41m。該區(qū)處于張性應(yīng)力區(qū)，地震發(fā)生的概率較低，其地震烈度為6度。區(qū)塊內(nèi)有沁河流過，省道和縣道貫穿其中，交通便利。區(qū)塊地形圖見圖1.1。圖1.1 區(qū)塊地形圖1.2 井網(wǎng)部署方案本區(qū)共部署生產(chǎn)井124口，其中直井12

8、0口，分段壓裂水平井2口，單翼多分支水平井2口，井網(wǎng)部署見圖1.2。圖1.2 井網(wǎng)部署1.3 產(chǎn)能規(guī)模及單井產(chǎn)量本區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)能規(guī)模為336000m3/d。其中120口直井開發(fā)年限為25年，見氣時間均為6個月，產(chǎn)氣量范圍均為1900m3/d2500m3/d，平均產(chǎn)氣量均為2300m3/d，產(chǎn)水量范圍均為0.5m3/d6m3/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，見氣時間均為2個月，產(chǎn)氣量范圍均為6000m3/d15000m3/d，平均產(chǎn)氣量均為10000m3/d，產(chǎn)水量范圍均為1m3/d8m3/d，平均產(chǎn)水量均為2m3/d。2口單翼多分支水平井開發(fā)年限均為6年，見氣時間

9、均為1個月，產(chǎn)氣量范圍均為14000m3/d25000m3/d，平均產(chǎn)氣量均為20000m3/d，產(chǎn)水量范圍均為2m3/d18m3/d，平均產(chǎn)水量均為5m3/d。1.4 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)測數(shù)據(jù)，本區(qū)井口套壓一般在0.1mpa0.5mpa。1.5 煤層氣品質(zhì)及外輸本氣田產(chǎn)出煤層氣氣體組成見表1.1，本氣田生產(chǎn)的煤層氣全部外輸?shù)角咛芫€。沁太管線入口位置如圖1.1所示，管線工作壓力為6mpa，其氣質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)gb17820-1999天然氣中類氣質(zhì)指標(biāo)要求，具體要求見表1.2。表1.1 煤層氣氣體組分組分c1c2c3+co2h2sn2濃度91.500.0300.03.12

10、0.05.35表1.2 我國天然氣國家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目一類二類三類項(xiàng)目一類二類三類高熱值/ (mj/m3)31.4硫化氫/( mg/m3)620460總硫/(mg/m3)100200460二氧化碳/3.03.0水露點(diǎn)/在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，比最低環(huán)境溫度低5。1.6 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。生產(chǎn)2040天之后產(chǎn)出水接近地層水的狀態(tài)，水型轉(zhuǎn)變?yōu)橐詎a-hco3型為主，平均礦化度1200mg/l，ph值為8。單翼多分支水平井產(chǎn)出水水型為na-hco3型，平均礦化度1200mg/l，ph值為8。1.7主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范本設(shè)計(jì)從使用性

11、、安全性和先進(jìn)性出發(fā)，遵循中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)和石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。(1)煤層氣田開發(fā)方案編制規(guī)范 dz/t 0249-2010；(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(2012)；(3)燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?pe)管道系統(tǒng)第一部分：管材 gb 15558.1-2003；(4)燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?pe)管道系統(tǒng)第二部分：管件 gb 15558.2-2005；(5)煤層氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范 q/sy1301-2010;(6)石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火設(shè)計(jì)規(guī)范 gb50183-2004;(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;(9)輸送流體

12、用無縫鋼管 gb/t8163；(10)低壓流體輸送用焊接鋼管 gb/t3.91；(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(jì)規(guī)范 sy/t0011；(16)天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范 sy/t0076；(17)石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)劃 sy/t0048;(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

13、)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)中華人民共和國職業(yè)病防治法；(27)建設(shè)項(xiàng)目(工程)勞動安全衛(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)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法；(30)中華人民共和國水污染防治法；(31)中華人民共和國大氣污染防治法；(32)中華人民共和國固體污染物環(huán)境防治法；(33)中華人民共和國噪聲污染防治法；(34)中華人民共和國清潔生產(chǎn)法。40第2章 管網(wǎng)部署第2章 管網(wǎng)部署2.1

14、集輸總工藝流程2.1.1 煤層氣集輸工藝流程煤層氣田具有井口壓力和初期產(chǎn)量低，單井產(chǎn)氣量低，井間間距小，甲烷含量高，基本上不含重?zé)N和硫份，開發(fā)周期長以及開發(fā)后期井口壓力下降等特點(diǎn)。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0.1mpa0.5mpa，氣田生產(chǎn)的煤層氣全部都需增壓外輸?shù)角咛芫€。根據(jù)以上煤層氣及本氣田的綜合情況，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)過反復(fù)論證、簡化優(yōu)化，最后確定了采用“分片集輸、多井低壓集氣、單井簡易計(jì)量、多井單管串接、集中增壓、集中脫水處理和外輸”的煤層氣集輸工藝流程1。2.1.2 本氣田煤層氣

15、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2.1。集中處理站井場沁太管線圖2.1 煤層氣集輸總工藝流程2.2集中處理站位置選擇2.2.1 站址選擇原則戰(zhàn)場的位置應(yīng)選在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和居民區(qū)最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，并應(yīng)避開窩風(fēng)的地段。大型站場還應(yīng)靠近公路、水源、電源選擇，注意避開木材廠、彈藥庫等易燃易爆場所。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。無儲油罐的計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站和其它獨(dú)立的中小型油氣站場，均按五級站庫的劃

16、分要求進(jìn)行布置。有水路裝船外運(yùn)方式的站庫及距離通航河道岸邊小于200m的站場，均要有嚴(yán)密可靠的防油溝。選擇站庫址時，應(yīng)注意與周圍相鄰企業(yè)和建構(gòu)筑物的關(guān)系，其相鄰距離應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定占地面積較大的大型站庫，不宜選在坡度小于0.2平坦的場地上，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的山坡上，在局部高差較大的地段，必行坡度宜小于5.0，應(yīng)避開挖填土方過大的復(fù)雜地段，應(yīng)合理利用地形自然條件，減少土地占用量2。除此之外，還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)、水文地質(zhì)等條件。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(fèi)用高，其工程建設(shè)投資在地面工程建設(shè)總投資中

17、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。2.2.2 集中處理站位置選擇本氣田集輸總工藝流程為“井場采集氣管網(wǎng)集中處理站增壓外輸管線沁太管線”，采用一級增壓方式，井場來氣經(jīng)采、集氣管網(wǎng)直接到達(dá)集中處理站經(jīng)增壓、處理后外輸?shù)角咛芫€。本氣田所給井網(wǎng)密度大，占地面積較小，相應(yīng)的管線長度不長，其中煤層氣壓降較低?？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2.2。圖2.2 集中處理站位置2.3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

18、陵地貌，相對高差為200米，地勢東北高西南低，外輸管道在氣田東北部。本區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)能規(guī)模為336000m3/d。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20000m3/d。根據(jù)沁端區(qū)塊的地形、周邊環(huán)境、井口位置及集中處理站位置對本氣田的集輸管網(wǎng)部署提出了四種管網(wǎng)部署方案。2.3.1 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)。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，不接入環(huán)形管網(wǎng)，單獨(dú)鋪設(shè)集氣支管集氣。四

19、個環(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外輸管線輸入沁太管線。管網(wǎng)布局見圖2.3。圖2.3 環(huán)狀管網(wǎng)管網(wǎng)部署2.3.2枝狀管網(wǎng)井口產(chǎn)氣通過采氣支管和采氣干管匯入到集氣支管中，通過集氣支管進(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)年限及見氣時間短，不接入枝狀管網(wǎng)，單獨(dú)鋪設(shè)集氣支管集氣。煤層氣經(jīng)集中處理站處理、增壓后進(jìn)入外輸管線，最終輸入到沁太管線。管網(wǎng)布局見圖2.4。圖2.4 枝狀管網(wǎng)管網(wǎng)部署2.3.3集氣閥組管網(wǎng)每15口直井設(shè)置一集氣閥組，單井產(chǎn)氣通過采氣管道進(jìn)入集氣閥組，在閥組中進(jìn)行單井計(jì)量和集中計(jì)量后輸入集氣

20、支線。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(dú)設(shè)置集氣閥組和集氣支管集氣。煤層氣經(jīng)集氣支管與集氣干管進(jìn)入集中處理站，在集中處理站中處理、增壓后外輸。管網(wǎng)布局見圖2.5。圖2.5 集氣閥組管網(wǎng)管網(wǎng)部署2.3.4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。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(dú)串接并通過單獨(dú)鋪設(shè)的集氣支管集氣。煤層氣經(jīng)集氣支管與集氣干管進(jìn)入集中處理站，在集中處理站中處理、增壓后外輸。管網(wǎng)布局見圖2.6。圖2.6 多井單管串接管網(wǎng)管網(wǎng)部署2.4管網(wǎng)

21、部署方案優(yōu)選煤層氣集輸管網(wǎng)優(yōu)選目標(biāo)是使管網(wǎng)系統(tǒng)費(fèi)用最省，包括井場、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3。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。煤層氣田開發(fā)過程中，集輸煤層氣的管線投資在整個地面工程的總投資中占有很大比重，管線的投資多少對總投資有顯著的影響4。在優(yōu)選管網(wǎng)部署方案的時候管線的費(fèi)用是一個非常重要的目標(biāo)函數(shù)，管線的費(fèi)用多少取決于管線的長度，以管線的費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)也就是以管線的長度為目標(biāo)函數(shù)。由井口坐標(biāo)可知，本氣田的井口間距為300米。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

22、翼多分支水平井都是單獨(dú)鋪設(shè)的集輸管網(wǎng)，對四種管網(wǎng)部署方案優(yōu)選時，可以先不考慮這四口水平井的管網(wǎng)長度。下面比較四種管網(wǎng)部署方案中采集氣管線的長度（井口與串接管線、集氣支線與井口相距十米以內(nèi)，計(jì)算管網(wǎng)長度過程中忽略)。見表2.1。表2.1 各集輸方案管線長度環(huán)狀管網(wǎng)枝狀管網(wǎng)集氣閥組管網(wǎng)單管串接管網(wǎng)采氣管線/(m)20194180006720027000集氣支線/(m)240001620060008100集氣干線/(m)2700380034502850由上表列出的各集輸方案管線長度對比可知環(huán)狀管網(wǎng)和集氣閥組管網(wǎng)的管線過長，不考慮這兩種部署方案。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

23、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。綜合考慮采氣管線和集氣管線的價格與枝狀管網(wǎng)和多井單管串接管網(wǎng)部署所需的施工工程量，本氣田的集輸管網(wǎng)部署方案選擇多井單管串接管網(wǎng)，如圖2.6。2.5管材選取與管徑確定2.5.1管材選擇現(xiàn)階段大部分煤層氣集輸管道管材采用無縫鋼管( 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)gb/t 8163-2008) ，無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。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)、

24、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?？傮w而言，使用pe 管材進(jìn)行集輸管道施工，可以從各個環(huán)節(jié)提高工作效率，保障施工的安全快捷，降低工程造價，提高投資效益。為選取適合管材, 對pe100 聚乙烯管和無縫鋼管投資情況進(jìn)行了詳細(xì)的比較, 主要比較了公稱直徑50600 mm 的pe100 聚乙烯管和無縫鋼管的安裝費(fèi)、建筑費(fèi)、主材費(fèi)、預(yù)制費(fèi)和總造價等。由于穿越工程和水工保護(hù)隨現(xiàn)場情況變化較大, 在比較過程中未考慮穿越工程和水工保護(hù)費(fèi)用6。各規(guī)格pe100 聚乙

25、烯管和無縫鋼管的比較數(shù)據(jù)見表2.2。表2.2 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/km65pe100聚乙烯管75.5×4.37.1656無縫鋼管76.1×4.012.3772150pe100聚乙烯管160.0×9.115.6330無縫鋼管168.3×4.024.1139200pe100聚乙烯管225.0×12.825.4060無縫鋼管219.0×5.032.2631250pe100聚乙烯管250.0×14.230.0528螺旋鋼管273.0×5.033.4

26、956300pe100聚乙烯管315.0×17.943.8520螺旋鋼管323.9×5.041.3907350pe100聚乙烯管355.0×20.254.1532螺旋鋼管355.6×6.047.4519400pe100聚乙烯管400.0×22.867.6682螺旋鋼管406.4×6.054.1213450pe100聚乙烯管450.0×25.683.6284螺旋鋼管457.2×6.060.3615將表2.2 中數(shù)據(jù)繪制成管徑與管線總投資關(guān)系曲線如圖2.7 所示。由圖2.7 可知, 當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑不大于25

27、0 mm 時, 采用pe100 聚乙烯管道投資低。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。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。圖2.7 公稱直徑與管道總投資關(guān)系曲線2.5.2管徑確定2.5.2.1 壓力級制本區(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”，井口壓力為0.1mpa0.5mpa，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)采氣管線的長度和經(jīng)濟(jì)壓降，集中處理站進(jìn)站壓力為0.05mpa。煤層氣在集中處理站凈化

28、處理、增壓到6.2mpa輸入外輸管線，最后輸入沁太管線。2.5.2.2 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、集氣管線的長度也確定下來了。由已確定的壓力級制和管網(wǎng)的長度，用已有的管徑計(jì)算公式就可以確定采、集氣管線的管徑。集輸氣管徑計(jì)算公式2： (2.1)式中 (2.2)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。對集輸管網(wǎng)中的采、集氣管線及集氣節(jié)點(diǎn)標(biāo)注，以便計(jì)算及敘述方便，具體標(biāo)注見圖2.8。圖2.8 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)算過程見附錄。計(jì)算出集輸管網(wǎng)的管徑圓整后數(shù)值見

29、表2.3。表2.3 集輸管網(wǎng)管徑管線流量/m3·d-1長度/m管徑d/mm管材集氣干線3360002750375×6.0螺旋鋼管集氣支線l1460001350160×9.1pe管l2460001350180×10.3pe管l3460001350180×10.3pe管l4460001350180×10.3pe管l5460001350180×10.3pe管l6600001650225×12.8pe管l7460001350160×9.1pe管采氣干線串接管9200120075×4.3pe管90

30、5;5.2110×10.0ac40000700140×8.0a1c20000900110×10.0采氣支線接串接管23001063×3.6pe管75×4.3接ab2000010140×8.0pe管接a1b110000125×7.1第3章 煤層氣集輸工藝第3章 煤層氣集輸工藝3.1井口工藝流程煤層氣開發(fā)初期排采產(chǎn)水量不大，平均為1m3/d，水質(zhì)符合國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)，井場不設(shè)氣水分離器。煤層氣產(chǎn)出水通過抽油機(jī)從油管中抽出，經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后直接排放到井場附近的排污池，自然蒸發(fā)。煤層氣從套管和抽油管的環(huán)形空間產(chǎn)出，經(jīng)截斷閥、溫度計(jì)、壓

31、力表、流量計(jì)進(jìn)入采氣管道，由采氣管道輸入串接管道，在采氣管道末端設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥和止會閥，井口產(chǎn)出煤層氣經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥后壓力調(diào)節(jié)為0.1mpa，在串接管道與集氣管道連接處設(shè)置止回閥。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。當(dāng)系統(tǒng)檢修時，打開放空閥，通過放空管把井口里的煤層氣連續(xù)放到大氣中。井口工藝流程如圖3.1所示。圖3.1 井口工藝流程圖3.2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0.1mpa。井場及低溫常溫氣體節(jié)流調(diào)壓的主要手段是使氣體通過驟然縮小的孔道（孔板或針形閥孔眼），利用摩擦能耗使氣體

32、壓力下降，常用的設(shè)備是針型閥、油嘴和孔板。本氣田選擇油嘴進(jìn)行節(jié)流調(diào)壓。3.3管道敷設(shè)與保護(hù)工藝3.3.1 管道敷設(shè)1、 敷設(shè)方式：管道按管網(wǎng)部署方案埋地敷設(shè)。2、 埋設(shè)及開溝要求7：1)當(dāng)采、集氣管道需改變平面走向適應(yīng)地形變化時可采用彈性彎曲冷彎管熱煨彎頭在平面轉(zhuǎn)角較小或地形起伏不大的情況下首先應(yīng)采用彈性彎曲。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3°。3)埋地管道的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)管道所經(jīng)地段的農(nóng)田耕作深度凍土深度、地形和地質(zhì)條件地下水深度、地面車輛所施加的荷載及管道穩(wěn)定性的要求等因素，經(jīng)綜合分析后確定。一般情況下管道埋深在凍土層以下，一般大于1.2m。3.3.2 彎

33、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2.5倍的管材外徑，一般彎頭為90º，45º，22.5º，11.5º 四種規(guī)格。3.3.3 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渡接頭或鋼塑法蘭連接，鋼塑過渡接頭鋼管端與鋼管焊接時，應(yīng)采取降溫措施，但不能影響焊接接頭的力學(xué)性能。直徑在90以上的pe管材管件連接可采用熱熔對接連接或電熔連接直徑小于90的管材及管件宜使用電熔連接，為了施工方便統(tǒng)一采用電熔連接。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。3.3.4 穿越對于pe管穿越土路均采用鋼筋混凝土套

34、管保護(hù)，保護(hù)套管應(yīng)采用鋼筋混凝土套管，并滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求（其他公路，鐵路，河流沖溝等處鋼管穿越不詳細(xì)說明）。3.3.5 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。如護(hù)坡，擋土墻，草袋素土堡坎等。3.3.6 抗震措施管道穿越河、溝時，必須為斜坡式敷設(shè)，其傾斜角不宜大于30°；在管道穿墻或基礎(chǔ)處應(yīng)留出空隙，并用減振材料填塞；管道敷設(shè)時，宜避開滑坡地段。3.3.7 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溶劑環(huán)氧涂料，保護(hù)層采用聚乙烯熱縮

35、帶纏繞。鋼管內(nèi)壁作ht515防腐，外防腐層采取三層pe防腐。站內(nèi)管道不作陰極保護(hù)，只作防腐層保護(hù)。外輸管道站內(nèi)埋地部分采用國產(chǎn)聚乙烯膠粘帶加強(qiáng)防腐絕緣，露空部分采用普通的油漆防腐。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。3.3.8 氮?dú)庵脫Q對于首次投運(yùn)的裝置為保證安全，先用氮?dú)庵脫Q，用氮?dú)鈱⒖諝庵脫Q出去，再以煤層氣置換氮?dú)猓詮氐紫妹簩託庵脫Q可能因摩擦而產(chǎn)生的爆炸危險。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?，降低費(fèi)用。3.3.9 管道警示帶（含金屬示蹤線）管道埋設(shè)警示帶，管線頂

36、面以上300mm的位置上增加埋設(shè)警示帶，隨管道走向敷設(shè)示蹤線并且示蹤線的接頭應(yīng)有良好的導(dǎo)電性，能清楚判斷管線位置8。3.4煤層氣水合物防治工藝3.4.1 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。通過低壓輸送不注醇的集氣工藝，可以降低管線運(yùn)行壓力，控制生產(chǎn)壓差, 節(jié)約能耗材耗、減少管網(wǎng)運(yùn)行成本。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

37、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(jì)壓力9，結(jié)果如表3.1所示。表3.1 煤層氣水合物形成溫度預(yù)測表工作壓力/mpa0.20.51.62.02.1形成溫度/-54.2-38.5-10.5-4.3-2.83.4.2 清除管線中凝析水工藝隨著采、集氣管線輸送距離的增加, 煤層氣溫度逐步降低, 在采、集氣管線中產(chǎn)生一定量的游離水, 由于管線沿途起伏較大，產(chǎn)生的游離水向管線的水平轉(zhuǎn)角及縱向低點(diǎn)積聚, 從而降低管線攜液和輸送能力, 增加管輸能耗, 所以應(yīng)根據(jù)地形條件及采氣管線輸送能力在每條采氣管線的最低點(diǎn)處設(shè)置不同規(guī)格的凝水缸, 以收集管線中產(chǎn)生的凝析液體，防止產(chǎn)生液

38、體堵塞，并將凝水缸埋設(shè)在最大凍土層以下10。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, 無污染, 不經(jīng)處理即可就地排放。因此, 巡檢人員可根據(jù)采氣管線運(yùn)行情況, 定期排放凝結(jié)水, 保證采氣管線安全平穩(wěn)運(yùn)行。3.5集中處理站工藝流程集中處理站設(shè)置過濾分離器1臺，壓縮機(jī)8臺（分為兩個壓縮機(jī)組，每個壓縮機(jī)組三用一備），脫水裝置一套，脫碳裝置一套。集中處理站的主要功能是將全氣田煤層氣收集，分離、凈化、增壓后外輸。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)入儲液裝置，最后流入污水池）、壓縮機(jī)

39、機(jī)組（二級增壓）、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。集中處理站工藝流程見圖3.2。圖3.2 集中處理站工藝流程3.6集中處理站中的主要設(shè)備及工藝3.6.1 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。在干式分離器范圍內(nèi), 根據(jù)管輸天然氣高流速、大流量、易燃、易爆, 天然氣雜質(zhì)粒徑分布寬、成分復(fù)雜、多水的特點(diǎn), 遵循設(shè)備運(yùn)行安全可靠、操作維修方便、使用壽命長、運(yùn)行費(fèi)用低以及第一次投資省等原則, 站內(nèi)分離器最適宜選擇高效旋流過濾分

40、離器。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。3.6.2 壓縮機(jī)選型3.6.2.1 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3.3。圖3.3 壓縮機(jī)使用范圍集中處理站設(shè)置8臺兩組壓縮機(jī)（每組三用一備），每臺壓縮機(jī)處理能力為12×104 m3 /d。綜合考慮工藝適用性、造價、運(yùn)行成本及國內(nèi)制造工藝，并借鑒以往工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，得出日處理量在15×104 m3 /d以上的壓縮機(jī)，宜采用往復(fù)式; 15×104 m3 /d 及以下的壓縮機(jī)，宜采用螺桿式12。集中處理站的前一個壓縮機(jī)組選擇螺桿式壓縮機(jī)，

41、后一個壓縮機(jī)組選擇活塞式壓縮機(jī)。3.6.2.2 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。電機(jī)驅(qū)動方式需要配置相應(yīng)的輸、配、變電系統(tǒng)，電動機(jī)的供電要求為一級負(fù)荷，受電網(wǎng)的制約較大，一般在對環(huán)保要求高、外部電網(wǎng)供電可靠、電價較便宜及電力供應(yīng)充足的地區(qū)選用。燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動方式需配置相應(yīng)的燃?xì)庀到y(tǒng)、控制系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)和1 套較小容量的輸配電系統(tǒng)。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。因此，壓縮機(jī)驅(qū)動設(shè)備選擇燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動13。3.6.3 脫水工藝煤層氣常用脫水方法有很多，最常用的主要有: 冷凝分離法、固體吸附法及溶劑吸收法等14。冷凝分離法可同時控制水露點(diǎn)及烴露

42、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。低溫一般可通過節(jié)流或外加冷源來獲得冷量，由于煤層氣進(jìn)站壓力低，通過增壓節(jié)流或外加冷源不經(jīng)濟(jì)，因此煤層氣脫水通常不考慮冷凝分離法。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。由于本工程對煤層氣露點(diǎn)要求不高，只要滿足外輸條件即可，因此固體吸附法也不適合煤層氣脫水。溶劑吸收法對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

43、成本低等特點(diǎn)15。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。3.6.4 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。濕法按溶液的吸收和再生方式，又分為化學(xué)吸收法、物理吸收法和直接氧化法三類。干法有分子篩法和海綿鐵法。根據(jù)工藝流程脫碳的煤層氣為干氣，所以只能選分子篩法和海綿鐵法。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。3.7主要儀表選型3.7.1 溫度儀表選型溫度儀表應(yīng)根據(jù)測溫范圍、精確度、安裝顯示地點(diǎn)、介質(zhì)特點(diǎn)等要求以及經(jīng)濟(jì)性選擇。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

44、金屬溫度計(jì)、熱電阻、熱電偶集氣配套的儀表。工業(yè)用玻璃溫度計(jì)是利用感溫液體熱脹冷縮原理工作的。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。最高使用溫度一般為滿刻度的90。壓力式溫度計(jì)時利用溫包感溫，其原理是系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)壓力隨溫度而變化。雙金屬溫度計(jì)是由兩種不同膨脹系數(shù)、彼此牢固結(jié)合的雙金屬作為感溫原件的溫度計(jì)。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)。熱電阻、熱電偶作為溫度檢測和控制裝置的感溫原件，可與動圈式儀表、記錄儀等顯示儀表配套使用，或與溫度變送器配套輸出標(biāo)準(zhǔn)信號，達(dá)到信號遠(yuǎn)傳、指示、控制的目的。在油田上廣泛應(yīng)用16。綜上所述，為滿足自動控制系統(tǒng)的要求，溫度儀表選用熱

45、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。3.7.2 壓力測量儀表選型3.7.2.1 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。就地壓力儀表常用彈簧式壓力表；遠(yuǎn)傳壓力儀表多選用遠(yuǎn)傳壓力表和壓力變送器。壓力儀表選用應(yīng)考慮：1、量程范圍測穩(wěn)定壓力時，常用壓力在量程的1/3至2/3范圍內(nèi)；測脈動壓力時，常用壓力不超過量程的1/2。 2、精確度要求油氣田一般用1.5、2.5級。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3、 實(shí)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。應(yīng)選用相適應(yīng)的儀表或采用必要的措施。3.

46、7.2.2 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。彈簧壓力表結(jié)構(gòu)簡單、價格低、應(yīng)用廣。適于環(huán)境溫度-40+60，相對濕度不大于80，對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，但不適于振動場所，避免觸電燒壞。它可與繼電器等配套使用，實(shí)現(xiàn)自動控制盒報警；遠(yuǎn)傳壓力表適用于測量對鋼和銅集氣合金不起腐蝕作用的液、氣體壓力和真空。有些耐振產(chǎn)品帶上阻尼器可測脈動壓力，帶上隔膜部分可測粘度大，有腐蝕介質(zhì)的壓力。該類儀表除就地指示外，還可遠(yuǎn)傳，與動圈式儀

47、表、調(diào)節(jié)儀表配套使用；壓力（差壓）變送器是氣動、電動單元組合儀表的變送單元，可連續(xù)測量液、氣體的壓力（差壓）、流量、液位。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。3.7.2.3 壓力測量儀表選型 綜合常用幾種壓力測量儀表的特點(diǎn)，壓力測量儀表現(xiàn)場指示選用不銹鋼防腐型彈簧管壓力表，遠(yuǎn)傳指示選用本安型壓力變送器。3.7.3 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)使用一段時間后不能正常準(zhǔn)確計(jì)量。所以在煤層氣流量計(jì)的選型上有其特殊性，下面分別介紹幾種常用流量計(jì)，并對本煤層氣的流量計(jì)進(jìn)行選型。3.7.3.1 孔板

48、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。但是孔板流量計(jì)亦有一些重大缺點(diǎn): 范圍度窄，壓損大，且需要進(jìn)行微差壓測量，重復(fù)性不高，對整套流量計(jì)的精確度影響因素多且錯綜復(fù)雜，因此精確度提高的難度很大，且對現(xiàn)場安裝條件要求高等。而且在長時間計(jì)量對孔板銳角的磨損，影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。晝夜溫差大，冬季未做保溫處理的計(jì)量閥組在夜間結(jié)冰，過流面積減少，計(jì)量準(zhǔn)確度大大降低。，并對本煤層氣的流量計(jì)進(jìn)行選型。3.7.3.2 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，利用置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流

49、體流速成比例的關(guān)系，通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的流體體積流量，是目前流量儀表中比較成熟的高準(zhǔn)確度儀表之一。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;量程范圍寬，量程比可達(dá)( 1020)1，線性好；耐高壓，壓力損失小； 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(jì)算機(jī)相連。渦輪流量計(jì)的特性易受介質(zhì)物性和流體流動特性的影響，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; 軸承磨損使特性偏移等。流體流動特性有來流速度分布和流體脈動等的影響，要保持儀表校驗(yàn)時的參比流動條件，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€

50、校準(zhǔn)，以獲得現(xiàn)場實(shí)際的流量計(jì)特性。3.7.3.3 旋進(jìn)旋渦流量計(jì) 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是速度式流量計(jì)的一種，在國內(nèi)的研制始于上世紀(jì)70 年代末，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，目前該類產(chǎn)品已從單探頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)為雙探頭( 壓電傳感器) 差動式結(jié)構(gòu)。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(diǎn)。近年來，有些流量計(jì)還采用了自適應(yīng)功率譜 fft 算法技術(shù)，使產(chǎn)品的小流量檢測能力和抗干擾能力得到有效提高，且隨著單片機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，儀表實(shí)現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化，真正使該產(chǎn)品的計(jì)量性能和質(zhì)量水平實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。由于它具有體積小、無可動部件、介質(zhì)適應(yīng)性好、可靠性高、穩(wěn)定性

51、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。3.7.3.4 超聲流量計(jì)氣體超聲流量計(jì)的應(yīng)用始于20 世紀(jì)90 年代，由于它的一些突出優(yōu)點(diǎn)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。它適用于高壓、大口徑、潔凈的天然氣流量計(jì)量。在現(xiàn)場應(yīng)用中，超聲流量計(jì)安裝條件要求高。在煤層氣測量時，由于經(jīng)過濾后的小粒徑煤粉會附在探頭上，影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。對時差式氣體超聲流量計(jì)，小粒徑煤粉會影響超聲波的正常傳輸，無法實(shí)現(xiàn)時差的準(zhǔn)確測量。因此，在煤層氣計(jì)量中，一般不宜選用。3.7.3.5 流量計(jì)選型煤層氣計(jì)量是近年來才發(fā)展起來的新領(lǐng)域，由

52、于煤層氣的介質(zhì)條件和使用條件較為惡劣，因此，從流量計(jì)的特點(diǎn)而言，只有旋進(jìn)旋渦因無可動部件，比較適合煤層氣計(jì)量。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，因此，在設(shè)計(jì)時要盡量避免“憋壓”現(xiàn)象及強(qiáng)烈振動現(xiàn)象的存在，有了這種現(xiàn)象存在就要采取有效的措施17。第4章 污水處理及輔助系統(tǒng)第4章 污水處理及輔助系統(tǒng) 4.1污水處理4.1.1 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

53、采出水是一種淡鹽水，其礦化度19.9731.46g/l，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)。氣井采出水不僅水質(zhì)復(fù)雜，而且隨著時間的推移水量也會逐漸增大。這是氣田開發(fā)中污水的主要來源。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)井下管柱對生產(chǎn)井定期洗井的洗井水。4.1.2 污水處理本區(qū)直井平均產(chǎn)水量為1m3/d，2口分段壓裂水平井平均產(chǎn)水量為2 m3/d,2口單翼多分支水平井平均產(chǎn)水量為5 m3/d。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。生產(chǎn)2040天之后產(chǎn)出水接近地

54、層水的狀態(tài)，水型轉(zhuǎn)變?yōu)橐詎a-hco3型為主，平均礦化度1200mg/l，ph值為8。單翼多分支水平井產(chǎn)出水水型為na-hco3型，平均礦化度1200mg/l，ph值為8。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。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)。集中處理站產(chǎn)生的污水和洗井污水同樣排進(jìn)附近污水池，或者排放，或者自然蒸發(fā)。4.2供電系統(tǒng)4.2.1 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電壓等級供電，較6kv電壓級輸送距離遠(yuǎn)，電網(wǎng)損耗低。選用jj2b系列可變電壓啟動控制柜，具有啟動轉(zhuǎn)矩大、所需

55、啟動容量小的優(yōu)點(diǎn)，可少供電網(wǎng)絡(luò)的電壓波動和沖擊電流，使電機(jī)啟動平穩(wěn)。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3040。供電系統(tǒng)設(shè)置了10kv高壓電容補(bǔ)償及0.4kv低壓電容自動補(bǔ)償裝置，可使電網(wǎng)功因數(shù)達(dá)0.95以上，供配電網(wǎng)的網(wǎng)損低于8。4.2.2 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lgj-117，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。4.2.3 供電負(fù)荷1、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。2、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臺過濾分離器及8臺（兩組，每組中3臺工作1臺備用）和脫水、脫碳設(shè)備。3、照明場區(qū)設(shè)路燈照亮，采用時控+光控控制，室內(nèi)設(shè)節(jié)能照明工具。4、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4，其它電氣