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

1．1工藝流程集氣工藝流程：煤層氣經(jīng)采氣干管進站后，經(jīng)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(jīng)空冷器冷卻至50～54℃后二次分離，經(jīng)計量后外輸。放空流程：進站區(qū)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(fā)球筒放空）→放空總管→放空管。排污流程：工藝設(shè)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(jù)生產(chǎn)性質(zhì)和功能將集氣站內(nèi)、外分成3個區(qū)：生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、放空區(qū)。考慮到生產(chǎn)區(qū)內(nèi)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(qū)最遠端。各區(qū)相對獨立，又相互聯(lián)系，既減少相互影響，又滿足生產(chǎn)要求。生產(chǎn)區(qū)主要包括：進站區(qū)、分離器區(qū)、壓縮機區(qū)、二次分離器區(qū)、清管區(qū)、外輸計量區(qū)、放空區(qū)、污水罐區(qū)。生活區(qū)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(guān)室等。放空區(qū)：放空區(qū)位于全站最小頻率風向的上風側(cè)，距集氣站的圍墻不小于40m。集氣規(guī)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(qū)、林區(qū)，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(guī)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(qū)的單體模塊進行組裝拼接形成站場的整體設(shè)計。

1．3功能模塊分區(qū)在站內(nèi)設(shè)計時，把每個功能分區(qū)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(wǎng)連接在一起，既相互獨立又相互聯(lián)系，有利于設(shè)計圖紙的模塊組合，也給施工預制化奠定了基礎(chǔ)。整個站場設(shè)置8個功能分區(qū)，每個功能分區(qū)根據(jù)規(guī)模劃分成各模塊，各功能分區(qū)情況見表2。每個分區(qū)根據(jù)集氣規(guī)模劃分成不同模塊，比如進站區(qū)可劃分為35×104m3／d、50×104m3／d模塊，分離器區(qū)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(nèi)的布局和風格保持不變，模塊的設(shè)備實現(xiàn)定型化、系列化，模塊的配管標準、配管要求統(tǒng)一，模塊采用三維配管，下料、統(tǒng)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(tǒng)一。選用時可根據(jù)集氣站規(guī)模、設(shè)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(guī)模站場的整體設(shè)計。

1．4模型圖集氣規(guī)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(shè)計成果已應用在山西沁水盆地鄭莊區(qū)塊（產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模為9×108m3、960口單井、5座集氣站）的產(chǎn)能建設(shè)中，效果良好。1）縮短建設(shè)時間。標準化設(shè)計使井場設(shè)計周期由原來的10d減為3d，集氣站設(shè)計周期由20d減為10d，同時大大縮短了設(shè)備材料的采購和供貨周期。模塊化建設(shè)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(shè)質(zhì)量。避免了施工圖紙的錯誤與安全隱患，模塊化建設(shè)改善了預制作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)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(guī)?；?，有利于物資質(zhì)量驗收把關(guān)。3）提高綜合經(jīng)濟效益。對比山西沁水盆地煤層氣田開發(fā)的樊莊區(qū)塊（產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模為6×108m3，2009年建成投產(chǎn)）和鄭莊區(qū)塊（產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模為9×108m3，2012年建成投產(chǎn)），鄭莊區(qū)塊較樊莊區(qū)塊開發(fā)提高了綜合經(jīng)濟效益：①縮短新井投產(chǎn)周期。標準化設(shè)計使鄭莊區(qū)塊平均投產(chǎn)時間提前50d，氣價按2．2元／m3計算，鄭莊區(qū)塊9×108m3煤層氣（氣量按產(chǎn)量的20％計）預計實現(xiàn)銷售收入約3．96億元。②縮短設(shè)計周期。鄭莊區(qū)塊井場設(shè)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(shè)計，則每座井場平均節(jié)省10個人工日，設(shè)計提速產(chǎn)生直接效益約1500元。集氣站設(shè)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(shè)計，每座集氣站平均節(jié)省60個人工日，設(shè)計提速產(chǎn)生直接效益約9000元。鄭莊區(qū)塊9×108m3煤層氣，建煤層氣井960口，集氣站5座，設(shè)計提速產(chǎn)生直接效益約148．5萬元。根據(jù)上述測算，鄭莊區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模為9×108m3，縮短新井投產(chǎn)周期將預計多實現(xiàn)銷售收入約3．96億元，設(shè)計提速產(chǎn)生直接效益約148．5萬元。

3結(jié)論與建議

1）建議煤層氣田實施模塊化建設(shè)。煤層氣田大多地處山區(qū)、林區(qū)，建議煤層氣田采用標準化設(shè)計、模塊化設(shè)計的同時，采用模塊化的預制和建設(shè)。模塊化建設(shè)是根據(jù)標準化設(shè)計確定的各個單臺模塊進行生產(chǎn)，然后按照分項預制、組件成模和現(xiàn)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(yè)流水化、過程控制程序化，模塊出廠成品化、現(xiàn)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(zhì)量?？赏ㄟ^施工工序深度交叉，安裝、土建、電儀等工序協(xié)同作業(yè)，現(xiàn)場施工工程量和施工時間降低到最低限度，加快建設(shè)進度；通過規(guī)模采購、批量預制、現(xiàn)場組裝，確保建設(shè)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(shè)計、模塊化設(shè)計已經(jīng)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(shè)現(xiàn)場安裝工程量很大，而且，隨著氣田建設(shè)，環(huán)境保護問題、征地問題、建設(shè)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(shè)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(xiàn)場進行橇與橇之間的連接，現(xiàn)場安裝焊接工作量大大減少，施工作業(yè)人員減少，工程質(zhì)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(shè)計，推廣橇裝化裝置，實現(xiàn)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(shè)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