煤层气开采地面方案(编辑修改稿)

煤层气开采地面方案(编辑修改稿)内容摘要：

场、现场布管、管道连接、管道施工及维护、管道检测等方面都有显著的优势，这些优势贯穿整个煤层气集输管道施工的全过程，能够有效地节约人力物力，节省施工时间，降低施工难度，减少投资，并且可以有效地进行维护及防止安全事故的发生 [5]。 总体而言，使用 PE 管材进行集输管道施工，可以从各个环节提高工作效率，保障施工的安全快捷，降低工程造价，提高投资效益。 为选取适合管材 , 对 PE100 聚乙烯管和无缝 钢管投资情况进行了详细的比较 , 主要比较了公称直径 50~600 mm 的 PE100 聚乙烯管和无缝钢管的安装费、建筑费、主材费、预制费和总造价等。 由于穿越工程和水工保护随现场情况变化较大 , 在比较过程中未考虑穿越工程和水工保护费用 [6]。 各规格 PE100 聚乙烯管和无缝钢管的比较数据见表。 第 2章 管网部署 12 表 PE100聚乙烯管和无缝钢管管道投资对比表 公称直径 /(mm) 类型 管道规格 /(mm) 总造价 /万元 /km 65 PE100 聚乙烯管 ≈ 无缝钢管 ≈ 150 PE100 聚乙烯管 ≈ 无缝钢管 ≈ 200 PE100 聚乙烯管 ≈ 无缝钢管 ≈ 250 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋钢管 ≈ 300 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋钢管 ≈ 350 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋钢管 ≈ 400 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋钢管 ≈ 450 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋钢管 ≈ 将表 中数据绘制成管径与管线总投资关系曲线如图 所示。 由图 可知 , 当采气、集气管道的公称直径不大于 250 mm 时 , 采用 PE100 聚乙烯管道投资低。 当采气、集气管道的公称直径大于 250 mm 时 , 采用钢制管道投资低。 该示范工程施工中采用了 PE100 聚乙烯管道与钢管相结合的方案 , 采气管道和部分集气管道采用了 PE100 聚乙烯管道 , 明显降低了工程管道的投资。 第 2章 管网部署 13 图 公称直径与管道总投资关系曲线 管径确定 压力级制 本区块气田面积较小，为简化集输流程，节省工程造价，采用“分片集输―一级增压”，井口压力为 ~，井口产气依靠自身压力经采气管线与集气管线进入集中处理站，根据 采气管线的长度和经济压降，集中处理站进站压力为。 煤层气在集中处理站净化处理、增压到 输入外输管线，最后输入沁太管线。 管径确定 集中处理站的位置及集输管网部署方案确定后，采、集气管线的长度也确定下来了。 由已确定的压力级制和管网的长度，用已有的管径计算公式就可以确定采、集气管线的管径。 集输气管径计算公式 [2]： 1221212))((nni iiPPBLQd () 式中 STZB 15031 () 第 2章 管网部署 14 式中： Q— 输气量， m3/d； L—管线长度， km； p—管线压力， MPa； d—管线内径， cm； T— 气体平均温度， K； Z— 气体压缩系数； S— 气体相对密度。 对集输管网中的采、集气管线及集气节点标注，以便计算及叙述方便，具体标注见图。 图 集输管道标注 根据公式计算出管线内径，具体计算过程见附录。 计算出集输管网 的管径圆整后数值见表。 第 2章 管网部署 15 表 集输管网管径 管线 流量 /m3d 1 长度 /m 管径 D/mm 管材 集气干线 336000 2750 375 螺旋钢管 集气支线 L1 46000 1350 160 PE 管 L2 46000 1350 180 PE 管 L3 46000 1350 180 PE 管 L4 46000 1350 180 PE 管 L5 46000 1350 180 PE 管 L6 60000 1650 225 PE 管 L7 46000 1350 160 PE 管 采气干线 串接管 9200 1200 75 PE 管 90 110 ac 40000 700 140 a1c 20xx0 900 110 采气支线 接串接管 2300 10 63 PE 管 75 接 ab 20xx0 10 140 PE 管 接 a1b1 10000 125 第 3章 煤层气集输工艺 16 第 3 章 煤层气集输工艺 井口工艺流程 煤层气开发初期排采产水量不大，平均为 1m3/d，水质符合国家规定排放标准，井场不设气水分离器。 煤层气产出水通过抽油机从油管中抽出，经流量计计量后直接排放到井场附近的排污池，自然蒸发。 煤层气从套管和抽油管的环形空间产出，经截断阀、温度计、压力表、流量计进入采气管道，由采气管道输入串接管道，在采气管道末端设置压力调节阀和止会阀，井口产出煤层气经压力调节阀后压力调节为 ，在串接管道与集气管道连接处设置止回阀。 采气管道前装有安全阀，当采气管道压力过高时，安全阀跳起超 压气体进入放空管放空，避免系统超压而产生危险。 当系统检修时，打开放空阀，通过放空管把井口里的煤层气连续放到大气中。 井口工艺流程如图 所示。 图 井口工艺流程图 节流调压 在煤层气进入串接管道前，对井口产出的煤层气进行节流调压，压力统一调节到。 井场及低温常温气体节流调压的主要手段是使气体通过骤然缩小的孔道（孔第 3章 煤层气集输工艺 17 板或针形阀孔眼），利用摩擦能耗使气体压力下降，常用的设备是针型阀、油嘴和孔板。 本气田选择油嘴进行节流调压。 管道敷设与保护工艺 管道敷设 敷设方式：管道 按管网部署方案埋地敷设。 埋设及开沟要求 [7]： 1)当采、集气管道需改变平面走向适应地形变化时可采用弹性弯曲冷弯管热煨弯头在平面转角较小或地形起伏不大的情况下首先应采用弹性弯曲。 2)不得采用虾米腰弯头或褶皱弯头管子的对接偏差不得大于 3176。 3)埋地管道的埋设深度应根据管道所经地段的农田耕作深度冻土深度、地形和地质条件地下水深度、地面车辆所施加的荷载及管道稳定性的要求等因素，经综合分析后确定。 一般情况下管道埋深在冻土层以下，一般大于。 弯头 PE管道利用柔性自然弯曲改变走向时其弯曲半径 不应小于 ，一般弯头为 90186。 ， 45186。 ， ， 四种规格。 管道连接 PE 管道与金属管道及其他材质的管道阀门、管路附件等必须采用钢塑过渡接头或钢塑法兰连接，钢塑过渡接头钢管端与钢管焊接时，应采取降温措施，但不能影响焊接接头的力学性能。 直径在 90 以上的 PE 管材管件连接可采用热熔对接连接或电熔连接直径小于90 的管材及管件宜使用电熔连接，为了施工方便统一采用电熔连接。 施工前应进行实验，判断实验连接质量合格后，方可进行电熔连接。 穿越 对于 PE 管穿越土路均采用 钢筋混凝土套管保护，保护套管应采用钢筋混凝土套管，并满足强度及稳定性要求（其他公路，铁路，河流冲沟等处钢管穿越不详细说明）。 保护措施 有河流河谷区、中低山斜坡地带区、斜梁顶部区及山梁顶部区等为了保护管线及原始地形地貌，进行水工保护做法以河流护岸、山地斜坡工程为主。 如护坡，第 3章 煤层气集输工艺 18 挡土墙，草袋素土堡坎等。 抗震措施 管道穿越河、沟时，必须为斜坡式敷设，其倾斜角不宜大于 30176。 ；在管道穿墙或基础处应留出空隙，并用减振材料填塞；管道敷设时，宜避开滑坡地段。 防腐 PE 管道不需要采用防腐 处理，穿越部分及钢塑转换头，连接钢管段的热煨弯头等金属部分防腐采用无溶剂环氧涂料，保护层采用聚乙烯热缩带缠绕。 钢管内壁作 HT515 防腐，外防腐层采取三层 PE 防腐。 站内管道不作阴极保护，只作防腐层保护。 外输管道站内埋地部分采用国产聚乙烯胶粘带加强防腐绝缘，露空部分采用普通的油漆防腐。 管线外壁采用防腐涂层进行防腐，涂敷前的钢管表面必须进行抛丸或喷砂处理，以达到标准要求的洁净度和锚纹深度，确保底漆粘结牢固。 氮气置换 对于首次投运的装置为保证安全，先用氮气置换，用氮气将空气置换出去，再以煤层气置换氮 气，以彻底消除用煤层气置换可能因摩擦而产生的爆炸危险。 要保持氮气流速尽量低，以使氮气与空气尽可能少的混合，以提高氮气利用效率，降低费用。 管道警示带（含金属示踪线） 管道埋设警示带，管线顶面以上 300mm 的位置上增加埋设警示带，随管道走向敷设示踪线并且示踪线的接头应有良好的导电性，能清楚判断管线位置 [8]。 煤层气水合物防治工艺 低压输送不注醇集气工艺 低压输送不注醇集气工艺是充分利用煤层气井口 0. 1~ 0. 5 MPa 的压力能，将采气管线首末点压力损失控制在 0. 05 MPa，采气过程不需加热或注入煤层气水合物抑制剂，采气管线埋设于最大冻土层以下 ( 防止生成煤层气水合物 ) 的低压采集气工艺。 通过低压输送不注醇的集气工艺，可以降低管线运行压力，控制生产压差 , 节约能耗材耗、减少管网运行成本。 根据煤层气组成，在不同工况条件下采用HYSYS 软件模拟气井井口煤层气水合物生成温度 ,并以采气输送过程中煤层气水合物形成温度低于环境温度的压力作为设计压力 [9]，结果如表 所示。 第 3章 煤层气集输工艺 19 表 煤层气水合物形成温度预测表 工作压力/MPa 形成温度 /℃ 清除管线中凝析水工艺 随着采、集气管线输送距离的增加 , 煤层气温度逐步降低 , 在采、集气管线中产生一定量的游离水 , 由于管线沿途起伏较大，产生的游离水向管线的水平转角及纵向低点积聚 , 从而降低管线携液和输送能力 , 增加管输能耗 , 所以应根据地形条件及采气管线输送能力在每条采气管线的最低点处设置不同规格的凝水缸 , 以收集管线中产生的凝析液体，防止产生液体堵塞，并将凝水缸埋设在最大冻土层以下 [10]。 由于煤层气不含 H2 S 并且烃类含量 非常少 , 凝水缸定期排出的是凝结水 , 不含油 , 无污染 , 不经处理即可就地排放。 因此 , 巡检人员可根据采气管线运行情况 , 定期排放凝结水 , 保证采气管线安全平稳运行。 集中处理站工艺流程 集中处理站设置过滤分离器 1 台，压缩机 8 台（分为两个压缩机组，每个压缩机组三用一备），脱水装置一套，脱碳装置一套。 集中处理站的主要功能是将全气田煤层气收集，分离、净化、增压后外输。 本气田中煤层气经集气干线进入集中处理站，经计量、过滤分离器（过滤分离煤层气中的固体杂质和游离水，分离水通过集水管道进入储液装置，最后流入污水 池）、压缩机机组（二级增压）、脱水装置（脱离煤层气中水份，脱离水通过集水管道进入储液装置，最后流入污水池）、脱碳装置（分离煤层气中的二氧化碳）、计量后，通过外输管线输入到沁太管线。 集中处理站工艺流程见图。 第 3章 煤层气集输工艺 20 图 集中处理站工艺流程 集中处理站中的主要设备及工艺 过滤分离器设备选型 分离器可分为干式和湿式分离器，输气管道站内分离器从大类来分 , 只能选干式分离器。 在干式分离器范围内 , 根据管输天然气高流速、大流量、易燃、易爆 , 天然气杂质粒径分布宽、成分复杂、多水的特点 , 遵循设 备运行安全可靠、操作维修方便、使用寿命长、运行费用低以及第一次投资省等原则 , 站内分离器最适宜选择高效旋流过滤分离器。 其结构形式为卧式双筒结构，上部负责过滤分离，下部具有集液功能 [11]。 压缩机选型 压缩机形式选择 煤层气用的压缩机常用形式包括活塞式、离心式和螺杆式三种 [2]，它们的使用范围见图。 第 3章 煤层气集输工艺 21 图 压缩机使用范围 集中处理站设置 8 台两组压缩机（每组三用一备），每台压缩机处理能力为 12 104 m3 /d。 综合考虑工艺适用性、造价、运行成本及国内制造工艺，并 借鉴以往工程项目经验，得出日处理量在 15 104 m3 /d 以上的压缩机，宜采用往复式。 15104 m3 /d 及以下的压缩机，宜采用螺杆式 [12]。 集中处理站的前一个压缩机组选择螺杆式压缩机，后一个压缩机组选择活塞式压缩机。 压缩机驱动设备选择 压缩机有电机驱动、燃气轮机驱动两种方式。 电机驱动方式需要配置相应的输、配、变电系统，电动机的供电要求为一级负荷，受电网的制约较大，一般在对环保要求高、外部电网供电可靠、电价较便宜及电力供应充足的地区选用。 燃气轮机驱动方式需配置相应的燃气系统、控 制系统、启动系统和 1 套较小容量的输配电系统。 燃气可直接取自附近的井口煤层气，对电网供电的需求量小，依赖性小。 因此，压缩机驱动设备选择燃气轮机驱动 [13]。