煤层气集输工程设计思想及在潘河项目中的实践.pdf

煤层气集输工程设计思想及 在潘河项 目中的实践 装红 刘文伟 中油辽 河工程有限公司 , 辽宁盘锦 摘要沁南潘河煤层气田是国内迄今为止进行实质性大规模开发建设的第一个煤层气田 。 针对该煤层气田 “ 低产 、 低压 、 低渗 ” 特征 , 将 “ 设计的节约是最大的节约 ” 和 “ 满足技术 要求的最低成本 ” 理念充分体现在播河项目建设中 , 采用井间申接 、 “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀 组 ’ 布站 ” 工艺 。 论述了沁南煤层气端郑采气区地面工程方案及技术的优化方法 , 阐述了地 面集输工艺特点 、 集气管材的选取等内容 。 关性词煤层气田地面工程方案优化工艺流程管道 峪 刃 廿 加呼 ,, 曰叮 , 巾门 “ 户 , 那 ”,“ 飞,杭 ”“ 而 ” ,一, 拟 〕 ” 衍 , 伪花毗 , 廿 卯 呵 罗 雌脚 第一作者简介装红 , 男 , 年生 , 硕士 , 教授级高级工程师 。 从事油气田地面工程设计和建设 。 通信地 址辽宁省盘锦市兴隆台区石油大街号 。 切画 明 。 煤层气集输工程设计思想及在潘河项目中的实践 ,,, , 潘河项目简介 沁南潘河煤层气田是国内迄今为止进行实质性大规模开发建设的第一座大型煤层气 田 。 沁南煤层气端郑采气区位于山西省晋城市沁水县境内 , 集气增压站位于潘庄 。 采用 “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站技术 ”。 工程总规模为 ‘ , 一期工程规模为 ’ , 地面建设一期工程总承包额为亿元 , 一期工程正在建设中 。 整个工程 包括井口 、 集气阀组 、 采集气管道 、 集气增压站 、 电力线路及其配套设施 。 地面工程设计 采用井间申接 、 枝上枝流程 、 集中增压集气工艺 。 具有操作简单 、 灵活 、 投资省 、 建设速 度快 、 能耗低的特点 。 目前 , 该煤层气田所采用的集输工艺技术为国内外首创 , 在国内煤 层气田集输中是最具特点的 。 煤层气田特点 沁南煤层气端郑采气区具有典型 “ 低产 、 低压 、 低渗 ” 的煤层气特征 , 井网采用的是 菱形布置 。 单井产量低 , 只有 仪刃 一 。吠】 井口压力低 , 井口套压为 一 , 油嘴后压力为井口温度较高为 ℃ , 不容易形成 水化物沁南煤层气组分以甲烷为主 , , 含量为 , 含量为 , 含量 为 , 含量为 , 煤层气热值高 , 与天然气接近 , 高热值为川扩 , 煤层气低热值为川耐 。 开采方式为排水采气 , 排采产水量 感 , 。 上述数据表 明煤层气田与天然气田相比有非常显著的差别 , 即使与同样具有 “ 低产 、 低压 、 低渗 ” 的苏里格气田相比也有着明显的不同 , 单井产量只有苏里格气田气井的十分之一 , 而苏里 格的井口压力则达到 , 正是由于煤层气田 “ 低产 、 低压 、 低渗 ” 的特征 , 也 随之带来了煤层气田开发与建设的难度 。 煤层气田所处地区属于山地地带 , 沟谷切割 , 基 岩出露 , 地形较复杂 , 相对高差 , 海拔高度最高 。 地形和天然气田相比复杂 了许多 , 不同程度地加大了工程设计与建设的难度 。 工程建设的主要难点表现在投资难以 降低 、 集气方案难以确定 、 生产成本很高 、 管理难度大等方面 。 在保证工程安全的前提 下 , 如何降低工程投资 、 降低成本显得十分重要 , 设计者必须从适应性 、 节能性 、 安全性 等方面进行全面系统的研究 , 在满足下游用户外输压力的情况下 , 根 据该煤层气田的特点来确定合理的地面集输工艺流程和系统布站方案 。 先进的设计思想在工艺技术方案优化中的体现 在总体开发方案 、 初步设计和施工图设计过程中 , 设计者不间断地开展大量技术创新 与方案优化工作 。 年煤层气学术研讨会论文集 设计指导思想 目前国内煤层气田的开发与建设正处于刚刚起步阶段 , 既没有煤层气田设计相应的相 关标准与规范 , 又没有更多的经验可以借鉴 。 如果照搬石油行业的标准规范必然造成工程 投资的增加 , 从而降低了整个煤层气田的整体经济效益 。 这就要求设计者必须树立 “ 设 计的节约是最大的节约 ” 和 “ 满足技术要求的最低成本 ” 的设计指导思想 , 对工艺技术 方案进行多方案对比 , 提出并优选出最优的地面工艺技术方案 。 布站方案的确定 结合地质开发方案和井位布置 , 针对整个煤层气田 , 产能建设 , 提出了 六套布站方案 。 由于煤层气井是采用排水采气的方式进行生产的 , 必须为井口提供电源来 满足抽油机的运行 。 因此六套布站方案的对比不能局限于工艺集翰方案的对比 , 必须紧密 结合电气的供电方案综合进行比较 。 六个方案是在两个大的方案 “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀 组 ’ 布站方案 ” 和 “ 分散增压布站方案 ” 基础上细化产生的 。 表是六个方案的综合对 比表 。 衰方案对比衰 项项目目方案一在气气方案二在气气方案三在气气方案四在气气方案五在气 气方案六在在 田田田中心地带建 建 田建 座增压压田建座增压压田建座增压压田中心建座座气田中心地地 座增压站站站站站站站站增 压 站 , 在在 带建座增增 末点建压站站 座座座座座座座增压站站站 集集气阔组数且个个 采采气管道吨位管管刀管管管管 集集气,道吨位管管管管管管 集集气管道吨位俐管创礴炯管侧】 吕 钥管印吕钥管钥管 卯钢管 外外翰气管道吨位钢管钥管的钥管钥管钥管钢管 集集气压站数个个 旋旋转设备效个个 操操作人员数盆个个的的 工工程建设投资万元扣肠肠印 能能耗阅 ‘ 公抖喇沁, 优优点点沈程简单 , 投投 流程筒单一一便于分期实施施便于分期实施施流程简单 , 能能 流程简 单 ,, 资资资少 , 能耗较较 期投资较低低低低耗低 , 一期投投投资高 , 能能 低低低 , 维护人员员员员员资较低低耗较低 , 维维 最最最少 , 便于集集集集集集护人 员 最最 中中中管理 , 能够够够够够够少 , 便于集集 满满满足规划要求求求求求求中管理 , 能能 够够够够够够够够满足规划划 要要要要要要要要求求 缺缺点点点总 投 资 较高 ,, 总 投资最高 ,, 总投资 较 离 ,, 总 投资较高 ,,, 能能能能耗较高 , 维维 能耗最高 , 不不能耗较高 , 非非 维修维护较难 ,,, 修修修修维 护 较难 ,, 便管理 , 不便便 常不便于管理 、、 集中管理较难难难 集集集集中管理较难难维修与维护护维修与维护护护护 注第一个方案与第六个方案的区别只是集气阅组的压力不同 , 分别为和 。 煤层气集输工程设计思想及在潘河项目中的实践 从比对表中可以得出结论 , 第一个方案是最优的 , 在煤层气田布置座集气阀组 , 采用枝上枝阀组布站工艺 , 利用井口自然能量 , 低压集输至集中增压站增压后外输去下游 装置 。 地面集输工艺系统流程如图 。 图地面集输工艺系统流程 采用井口 、 集气阀组 、 增压站三种压力级制 , 一级布站 , 枝上枝阀组布站工艺 , 简化了工艺流程 , 设备集中布置 , 减少了运行设备 , 降低了工程投 资和运行成本 , 便于集中管理 , 具有较好的经济效益和社会效益 。 采集气管道材质的确定 由于煤层气井产出的煤层气节流后的压力为最大 、 温度簇℃ , 因此 , 合理的选用采气管道的材料对降低工程造价 , 提高施工速度起着关键的作用 , 根据 目前生产实际情况 , 采用管道和钢制管道在技术上均是可行的 。 我们在经济上对两种 管道材料进行了对比 , 详见表 和管径与主材费关联曲线 、 管径与施工费关联曲线 、 管径 与管道总投资关联曲线图 一 图 。 裹 此管 、 铜管道投资对比裹单位元 材类型型管线规格格安装费费主材费费预制费费造价价 ,,肠肠肠肠 无无缝钢管 管印 减 钊仍仍 管管 洲 以】 无无缝钥管管肠肠印印 管管 叭铭 无无缝俐管管肠 管管仍 无无缝钢管管 减 肠 争场 咫咫管 管印 无无缝钢管管 汉 卯卯伪 、 , 期石 年煤层气学术研讨会论文集 续表 管管材类组 组管线规格格安装费费主材费费预侧费费造价价 管管 刀加叨为 为为 么 场 无无绝钥 汉 创 巧月以 管管 】引篮幻 姗姗旋俐管管 】】 管管 粼 日 仪 】】】 姗姗旋炯管管 自义斤 管管匆 峨刃侧 翻华牡鸿 鸿 级级旋俐管管 】 力兑月 月 此此管管 月加 仍 份铭肠 拐拐旋钥管管 月伪 仍仍创 管管知印印 洲刃夕场卯 卯 蛛蛛旋钥管管洲 今场场 由管 、 钢管管道投资对比表及管径与管道总投资关联曲线看出 , 当采 、 集气管 道的公称直径刀那‘ , 采用管道材料等级为更为经济 , 当公称直径 刀探 采用钢制管道更为经济 。 管道执行的为标准燃气用埋地聚乙烯管道系统第 部分管材 一 。 钢制管道执行标准为低压流体输送用焊接钢管 竹的 一 , 材质为 一 。 管道漪曹方式的确定 长距离翰气管道 , 为保证管道的物气能力 , 播要定期对管道进行清管 。 传统的清管方 式也是通常所采取的方式 , 即管道的起点和末点设置清管设施 , 可分为收发球筒或清管 阀 , 同时需要配套清管器 、 电子通球指示仪等设施 。 如果采用清管设施该部分投资将为 万元 。 我们结合煤层气田的特点 , 积极吸取城镇嫩气管网的实践经验 , 采用设凝水缸 来解决管道积水的问题 , 设计者根据地形起伏 , 合理选择管道的低点并在此处加设凝水 缸 , 利用管道自身的压力将管道中的凝结水定期排出 , 保证了管道的输送能力 , 提高翰气 效率 , 也大大减少了工程投资 , 设凝水缸投资仅为万元 。 仅此一项就节省投资万 元 , 而且操作简单 , 便于管理 。 煤层气地面集拾工艺特点 投资省 , 见效快 。“ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方案 ” 同分散增压方案相比 , 在完成同样一个规模任务的条件下节省投资 , 更主要的是可以大幅度提高气田的建设速 度 。 集中增压站位置的唯一性 , 避免了分散增压需要的规划与实际的结合 、 集气系统与外 愉系统结合所需要的漫长论证过程 。 因此 , “ 集中增压 ‘ 枝上枝 ’ 布站方案 ” 就充分显示 了这方面优越性 。 年煤层气学术研讨会论文集 全气田仅有一个有人值守的站 集中增压站 , 便于管理 。 操作管理人员均集 中在增压站内 , 集气阀组同采气井口一样只采取定期巡检的方式 , 大大减少了分散的操作 管理人员的数量 , 而且生活设施集中一处设里 , 极大地简化了生产和日常生活管理工作 。 分散方案则需要运输车辆较多 , 值班 、 倒班频繁等 , 生活 、 生产并不便利 。 节省大量人员 , 人工成本大大降低 。“ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方案 ” 同分 散增压方案相比 , 操作人员数量减少了人 , 仅人员工资一项每年就节省万元 , 而 且还得考虑操作工人的食宿 、 倒班休假的消耗及职工家属等问题 , 这部分成本更是不可忽 略的 。 设备集中 , 便于管理 , 便于维护 。 “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方案 ” 同分 散增压方案相比 , 设备集中设置在集中增压站一处 , 可以几乎成倍地减少大型设备数量 , 方便管理 , 尤其是大型设备如煤层气压缩机组的维修 , 专业维修队伍可在一处就完成全部 维修工作 , 而不需要四处奔波于集气站之间 , 减少了维修成本 , 提高了维修速度 , 保证了 生产的高效安全运行 。 煤层气田建设十分灵活 。 “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方案 ” 的最大优点是 建设灵活 。 可 以很好地适应煤层气田滚动开发的特点 。 被称之为 “ 树干 ” 的集中增压站 和翰气管线建成后 , “ 树枝 ” 的阀组和采气井口 , 可随时根据钻井 、 完井工作的进度进行 地面建设 , 完全可以实现完成一个阀组投产一个阀组 , 真正做到了在丝毫不影响正常生产 运行的情况下实现不断扩大生产规模 、 提高整个煤层气田产量的目的 。 节能 。 能耗低是 “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方案 ” 的另一特点 。 分散增压 布站方案每个站均建设压缩机 , 为满足压缩机平稳运行要求 , 压缩机的流量范围只能在 一 之间波动 , 煤层气井不可能大批量的一次建成投产 , 建设一 口投产一口并 。 尤其是在投产初期 , 无法满足压缩机稳定流量的要求 。 因此 , 只能通过打循环来满足压缩 机运行要求 , 这势必将增加压缩机的动力消耗 , 而且建站就需要有操作人员 , 就必须上相 应的配套设施 , 消耗一定的水 、 电等 , 也增加了能耗 。 “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方 案 ” 是将整个产气区的煤层气集中增压 , 可以通过调整增压站内压缩机运行的数量来满 足煤层气田初期和集气支线流的变化 , 而保持单台压缩机流量的稳定 , 保证设备高效运 行 , 避免了由于打回流而增加能耗 。 环保 。“ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方案 ” 只建设一个站 , 因此占地比分散增 压布站方案明显减少 , 对自然环境的破坏也随之大大减小 , 符合国家保护土地资源的要 求 。 同时由于操作人员减少了人 , 也减少了由于人员生活等对周围环境的影响 。 减少占地 。 “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方案 ” 阀组 占地平均为 , 座增压站 占地价 , 合计占地亩分散增压布站方案座增压站占地 , 合计亩 , “ 集中增压 ‘ 枝上枝阀组 ’ 布站方案 ” 同分散增压布站方案 相比减少占地亩 , 减少投资万元 。 结束语 煤层气田开发建设作为国内一种新兴的产业 , 缺乏相关的国家及行业标准规范 , 同时 煤层气集输工程设计思想及在潘河项目中的实践 也缺少更多可以借鉴的经验 , 这就要求地面工程设计者必须有为国家为社会节约投资降低 能耗的责任感和使命感 , 勇于思考 , 不断创新 , 树立 “ 设计的节约是最大的节约 ” 和 “ 满足技术要求的最低成本 ” 的设计理念 。 该工程的顺利实施也带给了设计者更多信心 和 启示 , 设计者只有不断吸收国内外工程成功的设计经验 , 不断更新设计理念 , 不断提高工 程设计水平 , 积极采用成熟的新工艺 、 新技术 , 并能真正得到业主和社会的认可 。 乃