煤层气开采地面工程设计方案

全国石油工程设计大赛方案设计类作品

比赛类别

地面工程单项组

完成日期 2014年 4月 13 日

全国石油工程设计大赛组织委员会制

作品简介

本参赛作品是根据大赛给出的沁端区块的基础数据设计的一套煤层气田开发中的地面工程设计方案。主要由煤层气集输管网、集气增压站、污水处理、SCADA系统、消防安全系统、供电系统、通信系统等部分的设计以及各种用途站场整体优化布局设计等组成。

本方案的总集输工艺流程的确定是根据本气田的综合情况，借鉴其它煤层气地面集输工艺，分析各种低产低压煤层气田的总工艺流程，经过反复论证、简化优化，最后确定采用“分片集输、多井低压集气、单井简易计量、多井单管串接、集中增压、集中脱水处理和外输”的煤层气集输工艺流程。

管网部署部分根据气田气井位置的分布，提出了四种管网部署方案，分别是环状管网部署方案、枝状管网部署方案、集气阀组管网部署方案、多井单管串接管网部署方案。然后以管网系统费用最省为优选目标（包括井场、采气管线、集气阀组、集气管线、增压站、中央处理厂等投资费用和运行费用），对四种管网部署方案进行优选，最后选择多井单管串接管网部署方案。

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，得出：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。

用软件模拟不同工况下煤层气水合物生成温度，对比本气田集输

系统工作条件以及当地气候条件，煤层气的输送选择低压不注醇工艺。在集输管道低点设置凝水缸，收集管道中的游离水。

通过设备及工艺对比，集中处理站入口的过滤分离器选择高效旋流过滤分离器；一级增压的压缩机选择螺杆式压缩机，二级增压的压缩机选择活塞式压缩机；脱水工艺选择三甘醇脱水工艺；脱碳工艺选择分子筛法。

目录

第1章总论 (1)

1.1地理位置与自然地理概况 (1)

1.2 井网部署方案 (1)

1.3 产能规模及单井产量 (2)

1.4 井口压力 (2)

1.5 煤层气品质及外输 (3)

1.6 产出水特征 (3)

1.7主要标准规范 (3)

第2章管网部署 (5)

2.1集输总工艺流程 (5)

2.1.1 煤层气集输工艺流程 (5)

2.1.2 本气田煤层气集输工艺流程 (5)

2.2集中处理站位置选择 (5)

2.2.1 站址选择原则 (5)

2.2.2 集中处理站位置选择 (6)

2.3管网部署方案 (7)

2.3.1 环形管网 (7)

2.3.2枝状管网 (8)

2.3.3集气阀组管网 (8)

2.3.4多井单管串接管网 (9)

2.4管网部署方案优选 (10)

2.5管材选取与管径确定 (11)

2.5.1管材选择 (11)

2.5.2管径确定 (13)

第3章煤层气集输工艺 (16)

3.1井口工艺流程 (16)

3.2节流调压 (16)

3.3管道敷设与保护工艺 (17)

3.3.1 管道敷设 (17)

3.3.2 弯头 (17)

3.3.3 管道连接 (17)

3.3.4 穿越 (17)

3.3.5 保护措施 (17)

3.3.6 抗震措施 (18)

3.3.7 防腐 (18)

3.3.8 氮气置换 (18)

3.3.9 管道警示带（含金属示踪线） (18)

3.4煤层气水合物防治工艺 (18)

3.4.1 低压输送不注醇集气工艺 (18)

3.4.2 清除管线中凝析水工艺 (19)

3.5集中处理站工艺流程 (19)

3.6集中处理站中的主要设备及工艺 (20)

3.6.1 过滤分离器设备选型 (20)

3.6.2 压缩机选型 (20)

3.6.3 脱水工艺 (21)

3.6.4 脱碳工艺 (22)

3.7主要仪表选型 (22)

3.7.1 温度仪表选型 (22)

3.7.2 压力测量仪表选型 (23)

3.7.3 流量计仪表选型 (24)

第4章污水处理及辅助系统 (26)

4.1污水处理 (26)

4.1.1 污水来源 (26)

4.1.2 污水处理 (26)

4.2供电系统 (26)

4.2.1 电站 (26)

4.2.2 供电电源 (27)

4.2.3 供电负荷 (27)

4.2.4 爆炸危险场所电器线路及安装 (27)

4.3通信系统 (28)

4.3.1 通信要求 (28)

4.3.2 通信方式 (28)

4.4给排水及消防系统 (28)

4.4.1 给水系统 (28)

4.4.2 排水系统 (29)

4.4.3 消防系统 (30)

4.5自动控制系统 (31)

4.5.1 自动控制系统设计原则 (31)

4.5.2 系统方案 (31)

4.6供热、暖通设计 (32)

4.7道路工程 (32)

4.8建（构）筑物 (32)

4.9健康、安全与环境 (33)

参考文献 (34)

附录 (36)