煤層氣田地面集輸設計范文

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《天然氣工業雜志》2014年第八期

1集氣站

目前，山西沁水盆地煤層氣田樊莊區塊集氣站集氣規模一般為20×104～50×104m3／d，鄭莊區塊集氣站集氣規模一般為50×104～80×104m3／d；鄂爾多斯東緣盆地煤層氣田韓城區塊集氣站集氣規模為一般為30×104～100×104m3／d。根據已開發煤層氣田集氣站的集氣規模及目前煤層氣田集氣站建設需求，集氣站標準化設計分為3種，即集氣規模分別為50×104m3／d、75×104m3／d和100×104m3／d的集氣站。集氣站根據功能分為進站區、分離器區、壓縮機區、二次分離器區、清管區、外輸計量區、放空區及污水罐區等8個功能分區，采用模塊化設計手段，能更好地應對煤層氣開發各地區的多樣性、規模化挑戰。在標準化設計中引入模塊化設計方法，使地面工程按照“預制”“組裝”“復制”的模式建設，實現了特殊場站的標準化設計，提高了設計對滾動開發的應變能力。

1．1工藝流程集氣工藝流程：煤層氣經采氣干管進站后，經分離器進行氣液分離，再進入壓縮機組增壓，增壓后的煤層氣壓力為1．2～1．6MPa，經空冷器冷卻至50～54℃后二次分離，經計量后外輸。放空流程：進站區放空（分離器放空、壓縮機安全放空、二次分離器安全放空、收發球筒放空）→放空總管→放空管。排污流程：工藝設備（分離器、壓縮機、二次分離器、收球筒）排污→排污總管→污水罐→污水罐車。

1．2平面布置平面布置根據生產性質和功能將集氣站內、外分成3個區：生產區、生活區、放空區。考慮到生產區內壓縮機組噪音對住站人員影響較大，壓縮機布置在集氣站生活區最遠端。各區相對獨立，又相互聯系，既減少相互影響，又滿足生產要求。生產區主要包括：進站區、分離器區、壓縮機區、二次分離器區、清管區、外輸計量區、放空區、污水罐區。生活區主要包括：值班室、休息室、壁掛爐間、廚房、餐廳、工具間、空壓機房、低壓配電間及10kV開關室等。放空區：放空區位于全站最小頻率風向的上風側，距集氣站的圍墻不小于40m。集氣規模為50×104m3／d、75×104m3／d和100×104m3／d的集氣站標準化平面的占地面積分別為4600m2、5600m2和6000m2。由于煤層氣田多處于山區、林區，集氣站平面布置受地形地貌影響，部分集氣站只能依山而建，或者部分集氣站征地可能為不規則形狀，如刀靶形、L形，因此，部分集氣站無法采用標準化平面［14］。但是，這些集氣站可以將各分區的單體模塊進行組裝拼接形成站場的整體設計。

1．3功能模塊分區在站內設計時，把每個功能分區做成獨立的、標準的小型模塊，小模塊單獨給出安裝圖，各模塊之間由管網連接在一起，既相互獨立又相互聯系，有利于設計圖紙的模塊組合，也給施工預制化奠定了基礎。整個站場設置8個功能分區，每個功能分區根據規模劃分成各模塊，各功能分區情況見表2。每個分區根據集氣規模劃分成不同模塊，比如進站區可劃分為35×104m3／d、50×104m3／d模塊，分離器區可劃分為25×104m3／d、35×104m3／d等模塊，這些定型模塊所完成的功能一致，模塊內的布局和風格保持不變，模塊的設備實現定型化、系列化，模塊的配管標準、配管要求統一，模塊采用三維配管，下料、統計準確，外部的功能和布局，模塊的外部接口（開口）高度、方位固化，模塊的外部接口連接方式和配管標準統一。選用時可根據集氣站規模、設計壓力、集輸條等工況對各個單體模塊進行不同的組合，定型的單體模塊通過組裝、拼接就可以形成不同類型、不同規模站場的整體設計。

1．4模型圖集氣規模為50×104m3／d和100×104m3／d的集氣站鳥瞰圖見圖3、4。

2應用效果

目前，該標準化設計成果已應用在山西沁水盆地鄭莊區塊（產能建設規模為9×108m3、960口單井、5座集氣站）的產能建設中，效果良好。1）縮短建設時間。標準化設計使井場設計周期由原來的10d減為3d，集氣站設計周期由20d減為10d，同時大大縮短了設備材料的采購和供貨周期。模塊化建設還大大減少了影響建站的不利因素，縮短了建站周期，工藝安裝施工工期預計由原來的120d降為90d，總體有效工期由原來的160d降為110d。2）提高建設質量。避免了施工圖紙的錯誤與安全隱患，模塊化建設改善了預制作業環境，實現了單位工程流程化。焊口一次合格率達90％以上。材料采購的系列化、規模化，有利于物資質量驗收把關。3）提高綜合經濟效益。對比山西沁水盆地煤層氣田開發的樊莊區塊（產能建設規模為6×108m3，2009年建成投產）和鄭莊區塊（產能建設規模為9×108m3，2012年建成投產），鄭莊區塊較樊莊區塊開發提高了綜合經濟效益：①縮短新井投產周期。標準化設計使鄭莊區塊平均投產時間提前50d，氣價按2．2元／m3計算，鄭莊區塊9×108m3煤層氣（氣量按產量的20％計）預計實現銷售收入約3．96億元。②縮短設計周期。鄭莊區塊井場設計周期由5d減為3d，需要工藝、電儀、土建、防腐及排水等工程師設計，則每座井場平均節省10個人工日，設計提速產生直接效益約1500元。集氣站設計周期由20d減為10d，需要工藝、電儀、防腐、通信、土建及給排水等工程師設計，每座集氣站平均節省60個人工日，設計提速產生直接效益約9000元。鄭莊區塊9×108m3煤層氣，建煤層氣井960口，集氣站5座，設計提速產生直接效益約148．5萬元。根據上述測算，鄭莊區塊產能建設規模為9×108m3，縮短新井投產周期將預計多實現銷售收入約3．96億元，設計提速產生直接效益約148．5萬元。

3結論與建議

1）建議煤層氣田實施模塊化建設。煤層氣田大多地處山區、林區，建議煤層氣田采用標準化設計、模塊化設計的同時，采用模塊化的預制和建設。模塊化建設是根據標準化設計確定的各個單臺模塊進行生產，然后按照分項預制、組件成模和現場拼裝的工序進行施工。其特點是組件預制工廠化、工序作業流水化、過程控制程序化，模塊出廠成品化、現場安裝插件化、施工管理可控化。通過深度預配，努力提高工廠預制化程度，采用先進的施工和檢測工藝，確保工程質量。可通過施工工序深度交叉，安裝、土建、電儀等工序協同作業，現場施工工程量和施工時間降低到最低限度，加快建設進度；通過規模采購、批量預制、現場組裝，確保建設成本得到有效控制。2）標準化、模塊化向橇裝化的逐步推進。目前，煤層氣田采用標準化設計、模塊化設計已經取得較好的效果，但是，煤層氣田均處于山地丘陵地帶，地形地貌復雜，煤層氣田建設現場安裝工程量很大，而且，隨著氣田建設，環境保護問題、征地問題、建設進度問題等越來越突出。因此，橇裝化將是降低地面投資、縮短建設周期、解決征地等問題的又一有力手段。橇裝化裝置在工廠組裝完成后運至現場進行橇與橇之間的連接，現場安裝焊接工作量大大減少，施工作業人員減少，工程質量得以提高；橇裝化裝置安裝緊湊，占地小。因此，進一步深化標準化設計，推廣橇裝化裝置，實現集成化、一體化、智能化、工廠化，以達到工程橇裝化是煤層氣田工程建設的必然趨勢。

作者：許茜李娜海顯蓮單位：西安長慶科技工程有限責任公司中國石油長慶油田公司第二采氣廠