氣田開發(fā)地面集輸工程方案編制講座

1、 氣田開發(fā)地面集輸工程方案 編制講座 中石化中原石油勘探局勘察設計研究院2012.6李德選簡歷： 1982年畢業(yè)于撫順石油學院石油天然氣儲運專業(yè)，長期從事油氣田地面集輸工程、油氣管道工程的規(guī)劃、設計、科研、管理工作。 高級工程師、注冊石油天然氣工程師。 歷任中原石油勘探局勘察設計研究院工藝、規(guī)劃、科研、設備等專業(yè)所長，院副總工程師/技術專家。 目前承擔“十二五”國家重大專項集輸系統(tǒng)積液、硫沉積與腐蝕控制技術子課題氣田集輸系統(tǒng)運行優(yōu)化技術研究 。 編制工程可行性研究報告的目的是要論證投資項目的可行性，包括市場前景可行性、技術方案可行性、財務可行性、融資方案可行性，以及是否符合有關政策法規(guī)要求等，

2、為企業(yè)投資決策提供科學依據。 2006年7月號國家發(fā)展改革委員會發(fā)布油氣田地面工程規(guī)劃設計規(guī)范（SY/T-00492006)，規(guī)范中分為范圍、建設條件、建設規(guī)模、總體布局、油氣集輸工程、配套工程、節(jié)能降耗、勞動定員、健康安全與環(huán)保（HSE)、投資估算與經濟評價共10個章節(jié)。 前 言 前 言 2007年11月中石化編制了油氣項目可行性研究報告編制規(guī)定，編制規(guī)定分為總論、市場分析與預測、油氣藏工程、鉆井工程、采油（氣）工程、油氣田地面工程、節(jié)能降耗、安全衛(wèi)生與健康、環(huán)境保護、項目進度與進度安排、經濟評價、風險分析共12個章節(jié)10個章節(jié)。 氣田開發(fā)地面集輸工程方案是產能建設項目的一部分，是油氣田地面

3、集輸工程規(guī)劃設計的通俗說法。前 言 就整體而言它與一個工廠、一個單體項目不同，但是編制方案的程序基本相同，不同之處在于方案編制中目前只進行投資估算不進行經濟分析與評價，經濟分析與經濟評價在氣田開發(fā)總體方案中合并進行；市場前景可行性分析報告在外輸管道方案中進行編制。 氣田開發(fā)地面工程方案的編制要求資料來源可靠、數據準確、條理清楚、技術先進、論述全面，才能為領導決策提供科學技術支撐！ 前 言 本次與大家討論的只是氣田開發(fā)地面集輸工程方案編制的基本框架和要求，供設置了19章59節(jié)，在實際編制過程中可根據新開發(fā)油氣田規(guī)模大小、油氣田老區(qū)調整的具體情況，增減調整部分章節(jié)。 各個設計單位為適應氣田快速高效

4、開發(fā)，形成了各自文檔特色，有些已達到基礎設計的深度。 不妥之處敬請批評指正！編制框架目錄第一章 總論第一節(jié) 編制依據第二節(jié) 項目背景第三節(jié) 研究目的和范圍第四節(jié) 編制原則第五節(jié) 標準及規(guī)范第六節(jié) 總體工藝技術路線第七節(jié) 研究結論第八節(jié)問題與建議第二章 自然環(huán)境和社會條件第一節(jié) 地理位置第二節(jié) 自然環(huán)境第三節(jié) 交通運輸狀況第三章 資源與開發(fā)方案第四章 市場第五章 總體布局編制框架目錄第六章 集氣管網工程第一節(jié) 建設規(guī)模及基礎數據第二節(jié) 集氣管網布置原則第三節(jié) 管網布置方案第四節(jié) 管道水力計算第六節(jié) 管網熱力計算第七節(jié) 管道敷設方式第八節(jié) 線路閥室第九節(jié) 管道穿（跨）越第十節(jié) 清管技術第十一節(jié) 線

5、路主要工程量第七章 集氣站場工程第一節(jié) 建設規(guī)模第二節(jié) 設計原則第三節(jié) 基礎數據第四節(jié) 集氣工藝技術第五節(jié) 集氣工藝方案和工藝計算第六節(jié) 總平面布置第七節(jié) 輔助系統(tǒng)第八節(jié) 主要工藝設備編制框架目錄第八章 材料與腐蝕控制第一節(jié) 材料選擇第二節(jié) 腐蝕控制與監(jiān)測技術第九章 自動控制與泄漏監(jiān)測第一節(jié) 自控SCADA系統(tǒng)方案第二節(jié) 管道泄漏監(jiān)測第十章 通信工程與應急預案第一節(jié) 通信業(yè)務需求第二節(jié) 通信網絡傳輸系統(tǒng)第三節(jié) 電話、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)第十一章 污水處理與回注第一節(jié) 污水處理第二節(jié) 污水回注 第十二章 其它配套工程 第一節(jié)供電與配電 第二節(jié)給排水、消防 第三節(jié)道路 第四節(jié)建筑與結構 第五節(jié)采暖通風

6、 第六節(jié)水工保護工程 編制框架目錄第十三章 總圖運輸與維護搶修第一節(jié) 總圖與運輸第二節(jié)維護與搶修第十四章 工程安全性分析第一節(jié)工程設計的安全性第二節(jié)工程施工的安全性第三節(jié)生產及管理的安全性第十五章 節(jié)能第十六章 環(huán)境影響第十七章 勞動安全衛(wèi)生第十八章 組織機構與定員第十九章 投資估算附圖目錄附圖1 氣田產能集輸系統(tǒng)總體布局圖方案附圖2 工藝流程典型圖附圖3 集氣站平面布置典型圖附圖4 污水站平面布置圖附圖5 自控SCADA系統(tǒng)構成原理圖附圖6 氣田污水處理流程圖附圖7 氣田電網布局圖第一章總論 總論是工程方案的簡要論述，從氣田概況、技術路線、研究結論等，類似于技術論文的內容摘要，給讀者一個宏觀

7、印象，給決策者一個總體的、簡要明了的工程技術方案。第一節(jié) 編制依據 編制依據是指由業(yè)主提供的設計委托書、工程的相關文件、會議紀要、氣藏地質報告、氣田開發(fā)方案、采氣工程方案、鉆井工程方案等基礎資料。第一章總論第二節(jié) 項目背景 項目背景是指國家及行業(yè)當前的條件。主要敘述國家政策、市場需求、資源基礎等。例如：普光氣田方案中：“國務院已確定把開發(fā)和利用普光天然氣列入國家重點基礎設施建設，川東北地區(qū)天然氣資源十分豐富，是中國石化天然氣勘探開發(fā)的重點地區(qū)?！钡谌?jié) 研究目的和范圍1、研究目的：為項目主管部門決策提供可靠依據。為下一步工程項目的實施做好充分的前期準備工作。 2、研究范圍：是指研究的工作界面，

8、對氣田而言一般是指從井口、集氣系統(tǒng)、集氣站場、輸氣系統(tǒng)、配套工程等。（本節(jié)內容是指設計委托書中的內容，由委托單位主管部門提供）第一章 總論第四節(jié) 編制原則 是指方案編制指導原則，例如：中國石化“資源、市場與管網整體規(guī)劃，配套建設，協(xié)調發(fā)展”的總體思路；分期實施的戰(zhàn)略部署；協(xié)調一致原則等。第五節(jié) 設計標準及規(guī)范 設計標準及規(guī)范是技術方案設計的基本準則，應分專業(yè)列舉和執(zhí)行現(xiàn)行的設計標準和規(guī)范，必須是有效版本。例如：工藝專業(yè)油氣集輸設計規(guī)范 GB50350-2005第一章 總論第六節(jié) 總體工藝技術路線 本節(jié)要簡要敘述方案采用的主體專業(yè)和配套專業(yè)的技術思路、技術水平、產品品種、產品流向等內容。例如普光

9、：采用全濕氣高壓集輸、加熱節(jié)流、保溫混輸工藝。例如：“井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、中低壓集氣、井口帶液計量、井間串接、常溫分離、二級增壓、集中處理”等獨具特色的蘇里格氣田地面工藝。第一章 總論第七節(jié) 研究結論 主要簡要論述通過研究得出的各個專業(yè)的技術成果、工程量、投資規(guī)模、達到的各項技術經濟指標，形成總體方案結論性意見。第八節(jié) 問題與建議 闡述報告編制內容可能存在的問題與合理化建議。第二章 自然環(huán)境和社會條件 本章是完成方案編制的另一重要依據，資料來源于當地的年鑒和相關部門，一般由設計單位收集。通過本章內容審視工程可以依托的當地條件以及需要采取的相關措施。第一節(jié) 地理位置 主要闡述氣田所處地

10、理位置、人文風俗、地方經濟規(guī)劃、城市發(fā)展規(guī)劃、土地征用、水源、電源、通信等條件。 第二章 自然環(huán)境和社會條件第二節(jié)自然環(huán)境 闡述地形地貌，自然條件（氣溫、地溫、濕度、氣壓、降雨量、降雪量及蒸發(fā)量、風向、風速、風壓等），水文資料、工程地質資料、不良地質現(xiàn)象、地質構造與地震、環(huán)境（泥石流預測、酸雨的預測、次生災害等）。第三節(jié)交通運輸狀況 主要闡述開發(fā)氣田周邊的公路、鐵路、航運線路名稱，公路橋梁承載力，運輸能力和路況。第三章 資源與開發(fā)方案 本章摘錄氣藏地質報告氣田開發(fā)方案中的要點內容。1、資源概況：氣藏探明儲量、動用儲量、動用面積等。2、開發(fā)方式：井網布置圖、開發(fā)指標預測（年產氣量、采氣速度、地層

11、壓力、單井產量等）。3、氣體組分：流體組分包括氣體、含油量、含水量及雜質；天然氣組分及物性。第四章 市場 根據中石化天然氣總體供應市場規(guī)劃，描述氣田天然氣與總體規(guī)劃的關系，描述氣田主供市場的需求和前景，確定氣田產品流向。第五章 總體布局 依據氣田儲量、開發(fā)方案、市場需求，布署氣田開發(fā)地面工程總體布局，繪制井站布局圖、外輸系統(tǒng)管網圖，說明站場數量、管道長度等，按照推薦的總體布局逐次開展下步研究工作。 第四、五章 市場與總體布局例如：普光氣田總體布局第六章 氣田集氣管網工程本章是地面工程集輸方案的重點章節(jié)之一。第一節(jié) 建設規(guī)模與基礎數據 產能建設規(guī)模、井口壓力、溫度、單井產量、外輸壓力、管道埋深處

12、地溫等。例如：東勝氣田先導性區(qū)塊： 規(guī)模1108m3/a；單產3104m3/d、井口壓力8-14MPa，井底溫度64，溫度梯度2.97，凍土層深度-1.7m等。第二節(jié) 集氣管網布置原則 本節(jié)從氣田所處地理條件、開發(fā)方式、交通條件、施工管理、環(huán)保安全幾個方面設置原則。 例如：遵守安全第一的原則； 總體規(guī)劃，分期實施原則等。第六章 氣田集氣管網工程第三節(jié) 管網布置方案 根據氣藏分布、開發(fā)方案井網布置圖、結合最佳集輸半徑、管網布置原則、經過現(xiàn)場實際踏勘，在地形圖上繪制1-3個管網布置方案進行比較，確保實施方案既能滿足氣田近期開發(fā)需要又能具有遠期拓展性。例如：普光氣田按照單井式集氣站、兩井式集氣站、三

13、井式集氣站進行管網布局，如下圖。 第六章 氣田集氣管網工程如普光氣田管網方案： 第六章 氣田集氣管網工程第四節(jié) 管道水力計算 集氣管線工藝計算軟件一般采用軟件進行模擬計算，水力計算采用BRWS數學模型。該軟件是一套世界公認的用于氣體管道設計、能力分析、正常操作決策和計算分析的高精度軟件。BRWS數學模型：集氣管線管徑計算結果列表第六章 氣田集氣管網工程第五節(jié) 管道強度計算 管道強度計算采用氣田集氣工程設計規(guī)范提供的公式計算，根據井口壓力和進站壓力設定輸氣管道計算管段起點壓力和終點壓力。工程位于地震動峰值加速度小于0.05g區(qū)內，可以不做抗震設計和地震作用下的強度校核。 =PD/2 SFt+C式

14、中：鋼管計算壁厚，mm；P設計壓力，MPa；D鋼管外徑，cm；S鋼管最低屈服強度，MPa；F設計系數（F=0.5)；焊縫系數(對于符合現(xiàn)行的國家標準輸送流體用無縫鋼管規(guī)定的鋼管，值取1.0)；t鋼管的溫度折減系數；輸送溫度不超過120取1.0；C管線腐蝕裕量。第六章 氣田集氣管網工程第六節(jié) 管網熱力計算管網熱力計算主要用于判斷氣體在輸送過程中溫度是否高于水合物生成溫度。，規(guī)范規(guī)定管輸溫度高于水合物生成溫度3 。1、基礎參數：井口氣體溫度、管道長度、管徑、防腐保溫方式、流量、埋地溫度、傳熱系數等。2、計算軟件： 采用HYSIS軟件熱力計算第六章 氣田集氣管網工程方案比較： 如普光氣田：末站壓力8

15、.0MPa時天然氣水化物形成溫度約23.3，再考慮35的溫度裕量后，進末站的氣體溫度至少應為26.3。 為降低熱能損耗，保溫方式 一般采用瀝-泡-瀝保溫結構，即管外壁采用瀝青防腐、中間采用聚氨酯泡沫保溫、最外層采用瀝青防水層。第六章 氣田集氣管網工程第七節(jié) 管道敷設1、對于常用的地上敷設、埋地敷設、土堤敷設、管架敷設進行分層介紹，并根據本工程實際闡述所采用的基本敷設方式。2、管道敷設方式的界定一般要求如下：1）、平壩、丘陵、坡度小于30的山坡和溝坡、各種道路（巖性地質路面，又不允許破壞的除外）等，采用地下敷設.2）、管溝成形困難或費用高的連續(xù)堅硬巖石地段，坡度大于30的巖性山體，可采用半地下敷

16、設。第六章 氣田集氣管網工程3）、局部低洼、窄而深的小型溝壑、非農業(yè)區(qū)地下水位較高處，可采用地上敷設。4）、曲率半徑大于等于1000D時，可依據管道自然彈性彎曲敷設管道，而不需加設彎管、彎頭。5）山區(qū)地段一般達不到彈性敷設的條件，應采用彎頭和彎管改變管道走向。6）小河、沖溝穿越：管線通過小河、沖溝，管道應埋設于河床或溝床沖淤變化穩(wěn)定層以下，確保管道安全；同時，可根據地層條件采取現(xiàn)澆混凝土、散拋石籠、大塊石或混凝土加重塊連續(xù)安裝的穩(wěn)管方式。第六章 氣田集氣管網工程第八節(jié) 線路閥室截斷閥室的設置是為了防止管路漏氣大面積擴散而采取的截斷措施。 長距離輸氣管道規(guī)范規(guī)定閥室設置間距為8-16-24-32

17、km。 對于氣田集氣管道一般長度在3-5km左右，可以不設置截斷閥室。但對于含硫天然氣危害性較大，應視情況設置截斷閥室。 如普光氣田：對于酸性氣體由于危害性較大，應根據硫化氫的釋放量范圍確定，普光氣田集氣管道閥室間距為478-3730m。普光氣田集輸系統(tǒng)截斷閥設置示意圖： 第六章 氣田集氣管網工程第六章 氣田集氣管網工程第九節(jié) 管道穿（跨）越 對于管道所經過的公路、高速、鐵路、河流、山地等障礙物地上條件和工程地質情況逐條分析論述，繪制穿越公路、高速、鐵路、河流、山地典型圖，對于大型穿跨越點繪制穿跨越示意圖，對管道所經過的穿跨越點給出穿跨越方式和工程量。對采取的穿跨越方式如大開挖方式、頂管方式、

18、盾構、定向鉆、隧道等方式進行論證。第六章 氣田集氣管網工程第十節(jié) 智能清管技術 闡述選擇的清管流程、超聲波清管器或漏磁清管器種類及原理，繪制集輸管網清管系統(tǒng)總圖。目前出現(xiàn)了收發(fā)球閥可以代替收發(fā)球筒，用于氣田管道比較方便，如果采用收發(fā)球閥，應對收發(fā)球閥的工作原理及操作程序進行論述。第十一節(jié) 線路主要工程量根據推薦方案，線路主要工程量列表。第七章 氣田集氣站場工程第一節(jié) 建設規(guī)模 闡述井組一對一布置集氣站、多井式集氣站、邊緣井設井場集氣站形式、總數及列表。第二節(jié) 設計原則1、對干/濕氣工藝方案進行重點論述，平面布置則重點考慮安全施工和鉆井周期安排。2、積極穩(wěn)妥地吸收國外先進技術和成功經驗，積極采用

19、新工藝、新技術、新設備、新材料，確保生產運行安全可靠。3、提高自動化控制水平，主控內容按無人值守設計。第七章 氣田集氣站場工程4、充分考慮合理利用氣田的壓力能量和氣田資源。5、地面建設適應氣田近期開發(fā)和遠期規(guī)劃的需求，做到近期和遠期相結合。6、統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局，適當考慮開發(fā)過程中變化的可能性。7、在氣田開發(fā)井網布置的基礎上，結合地形條件統(tǒng)一規(guī)劃布置各類站場，其位置符合集氣工程總流程和產品流向的要求，并方便生產管理。第七章 氣田集氣站場工程第三節(jié) 基礎數據 原料氣組成、原料氣物性（井口靜壓、井口流壓、井口流溫、臨界壓力、臨界溫度、密度、 高位發(fā)熱值、低位發(fā)熱值）、氣田產品氣規(guī)格、氣田燃料氣規(guī)格

20、等。 設計參數： 設計壓力、設計溫度（井口針形閥至井口加熱爐節(jié)流閥前的管道設計溫度、節(jié)流閥之后至管道系統(tǒng)設計溫度）等。第四節(jié) 集氣工藝技術 在濕氣集輸工藝中防止水凝結和水合物形成是工藝技術實現(xiàn)的關鍵。天然氣水合物形成溫度預測： 根據氣井氣質報告，通過HYSYS軟件計算出不同壓力下天然氣水合物的形成溫度，并繪制水合物形成溫度曲線圖。第七章 氣田集氣站場工程第七章 氣田集氣站場工程下圖為普光氣田不同壓力下天然氣水合物形成溫度圖。第七章 氣田集氣站場工程2、防止水凝結和水合物形成的工藝方法 主要闡述加熱方法（水套加熱爐與電加帶）、抑制劑（甲醇、乙二醇、三甘醇）、脫水等方法。 根據前章管網熱力計算結果

21、，對照水合物生成曲線，說明本工程采取的工藝方法。3、計量技術 為了解各氣井生產動態(tài)及向氣藏管理者提供可靠依據，應闡述連續(xù)計量和輪換計量的方案對比，并給出推薦方案。第七章 氣田集氣站場工程第五節(jié) 集氣工藝方案和工藝計算1、集氣工藝方案 對濕氣集輸與干氣集輸工藝方案的適應性、優(yōu)缺點進行分析比較，給出適合本工程特點的集氣工藝方案。并繪制工藝流程典型圖。集氣工藝方案是集氣站的技術核心部分，它涉及工藝流程、設備、技術方法、能耗、運行條件等。第七章 氣田集氣站場工程典型集氣流程：1、新疆馬莊氣田集氣站輪換計量工藝流程，氣田處于寒冷地區(qū)，馬莊氣田氣藏較深、井口溫度較高，進站不設加熱爐。為確保外輸時不形成水合

22、物，采用了站內注醇工藝。第七章 氣田集氣站場工程2、大牛地氣田由于氣藏淺、溫度低，為防止井筒水合物生成，部分氣井采用了井口甲醇流程： 第七章 氣田集氣站場工程3、普光氣田屬于“三高”氣田采用三級節(jié)流兩級加熱高壓濕氣集輸工藝： 凈化廠集輸管網火炬系統(tǒng)燃料氣返輸甲醇污水處理回注 加熱三級節(jié)流集氣總站二級節(jié)流采氣井口一級節(jié)流凈化廠計量裝置緩蝕劑分酸裝置4、中原文23 氣田斷層多、構造復雜，是具有塊狀特征的層狀砂巖干氣藏，具有如下特點：低滲，干氣、中低產 集輸流程：節(jié)流加熱、高低壓分輸、三甘醇脫水。已累計采氣100億方，2009年開始降壓采氣，目前進入國家儲氣庫論證階段。 第七章 氣田集氣站場工程5、

23、蘇里格氣田地處烏審旗鄉(xiāng)，距榆林市西86KM，距華北局開發(fā)的東勝氣田杭錦旗南136KM。蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部，具有典型的“三低”(低滲透率、低壓力、低豐度)特征，采用常規(guī)方式開采，難以實現(xiàn)經濟有效開發(fā)。為了經濟有效地開發(fā)該氣田，在攻克了多種技術難題的基礎上，以低成本開發(fā)為指導思想，形成了“井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、中低壓集氣、井口帶液計量、井間串接、常溫分離、二級增壓、集中處理”等獨具特色的蘇里格氣田地面工藝建設模式。 蘇格里氣田集輸系統(tǒng)的立足點是采氣工藝的“井下節(jié)流技術”，其優(yōu)點是充分利用地熱防止天然氣在集輸過程中水合物的生成；其弱勢是先節(jié)流降壓后增壓過程的壓力能浪費，其

24、次是井下節(jié)流器的打撈。 該流程適用于低產、井網密度大、外輸壓力低的氣田。杭錦旗集氣站先導性試驗流程5、各種工藝評價 以上我們討論了5個氣田的集氣站工藝流程，各種流程的適應能力決定于氣田的自身條件和外部條件。就技術經濟條件而言，應進行合理評價后確定一個氣田采用何種技術先進、經濟合理、運行平穩(wěn)的集氣站工藝流程。油田集輸系統(tǒng)一般用“集輸系統(tǒng)效率”進行評價，目前國內對氣田而言尚沒有評價體系。我們在“十二五”國家重大專項先導性課題“氣田集輸系統(tǒng)能耗分布及運行效率優(yōu)化研究”中，取得了一些成果，用來評價氣田集輸系統(tǒng)效率，現(xiàn)提出來進行討論，供大家參考： “氣田集輸系統(tǒng)效率評價計算方法”-刊登在油氣田地面工程2

25、012.6.31 集輸系統(tǒng)效率評價方法研究 氣田集輸系統(tǒng)效率評價是評價已建氣田集輸系統(tǒng)管網、站場運行效率狀況的指標，它隨生產運行參數的變化而變化。氣田開采一般經過兩個階段，高壓采氣階段和降壓采氣階段。 氣田集輸系統(tǒng)效率可以用能量指標進行評價，用單位能量表示。單位能量是指單位質量天然氣從氣井開采出來經過節(jié)流處理后所攜帶的能量。在高壓采氣階段由于消耗的水、電量較小，可以忽略不計；放空能耗屬于防止系統(tǒng)超壓與防止水合物凍堵的安全生產保障措施用能，不計入評價范疇。 （1）能量平衡原理 天然氣集輸系統(tǒng)的能量平衡關系遵守熱力學第一定律，即能量守恒原理： F=Fjk+Fjr+Fju (1) 式中：F天然氣外輸

26、能量;Fjk氣井井口提供能量； Fjr-加熱爐提供能量；Fju-節(jié)流損失能量，負值。（2）集輸系統(tǒng)效率的計算 集輸系統(tǒng)效率由集氣站效率和管網效率組成： =zg (2)式中：-集氣站效率；g-管網效率。（3）集氣站效率計算 集氣站效率是指集氣站提供給輸氣管道的能量與集氣站生產節(jié)流需要而添加的能量之和與集氣站提供給輸氣管道能量的比值，即可供能量與有效能量的比值，是表述集氣站能量指標的參數。 集氣站提供給輸氣管道的能量在高壓采氣階段來源于氣井；在降壓采氣階段來源于增壓系統(tǒng)。 集氣站生產節(jié)流需要而添加的能量是指介質加熱消耗的燃料氣或介質增壓消耗的電能。 參考輸氣管道系統(tǒng)能耗測試與計算方法SY/T663

27、7-2005單位能量用下式表示：A、單位質量天然氣從氣井獲得的能量： HI=ZR1TJQKZ(KZ-1)【(PJQPJH)(KZ-1)KZ-1】 (3) 式中：HI-單位質量天然氣從集氣站獲得的能量,KJ/KG; Z-節(jié)流前壓力下的天然氣壓縮（節(jié)流）因子； R1-天然氣氣體常數，KJ/(KG.K)； R1=R (4) R-通用氣體常數，KJ/(KMOL.K),R=8.314； -天然氣的摩爾熵，KJ/(KMOL.K) KZ-天然氣絕熱指數； KZ=CPCV (5) CP、 CV -定壓比熱、定容比熱，KJ/(KG.) CP=1.687（1+0.001TJ）/T1/2 (6) TJQ-多級節(jié)流后

28、氣體剩余溫度，K； PJQ-節(jié)流前壓力，MPA； PJH-節(jié)流后壓力,MPA； T-天然氣相對密度。 從式（3）可以看出，單位質量天然氣從氣井獲得的能量與節(jié)流壓差成正比，由于節(jié)流是焦耳-湯普遜效應的發(fā)生、能量演變的復雜過程，因此單位質量能量與多級節(jié)流后的剩余溫度、天然氣摩爾熵、比熱、密度、氣體常數等多項參數有關。 B、集氣站提供給輸氣管道的能量： 集氣站提供給輸氣管道的能量由兩部分組成，一是單位質量天然氣從氣井獲得的能量，二是末端節(jié)流后為防止水合物生成而加熱補充的熱能。 Q1=qtHi+ GtCV(t2-t1） （4）式中：Q1-集氣站提供給輸氣管道的能量，kj/h； -天然氣的出站流量，m3

29、/h； q- 標準狀態(tài)下空氣的密度，kg/m3； t-天然氣相對密度； t1-末端節(jié)流后氣體溫度，； t2-氣體外輸溫度，。式（7）表明：單位質量天然氣從氣井獲得的能量越大集氣站提供給輸氣管道的能量Q1越大。C、集氣站用于節(jié)流生產的能量： 在高壓節(jié)流采氣階段：燃料氣提供的能量 Q2=BW=GtCV(t4-t3）kj/h （8）式中： B-加熱爐消耗的燃氣量，m3/h； W-天然氣低位熱值，kj/m3。 t3-氣體節(jié)流后進爐溫度，； t4-氣體出爐溫度，。 在降壓采氣階段，為確保管輸系統(tǒng)具有足夠的能量需要增設增壓系統(tǒng)。當集氣站需要增壓輸送時： Q2=BW+Wdr kj/h (9) Wd-增壓機耗

30、電量，（kw.h）/h； r-電能折算系數，r=3600kj/(kw.h)。式（8）表明加熱爐消耗的燃氣量越多，集氣站能耗越高。D、集氣站效率：集氣站輸出能量與總能量之比稱為集氣站效率： Z= Q1(Q1Q2)100% 從式中可以看出，集氣站輸出能量越大、站效越高；集氣站耗氣量越多、站效越低。E、管網效率: 介質在管道中流動攜帶的能量由兩部分組成：一部分是熱能，一部分是壓力能。介質在流動過程中由于管道沿線散熱作用會損失熱能，克服摩察阻力損失壓力能。天然氣攜帶的液相介質在進入管道以后，在一定工況下積液量會達到一個定值，影響管道流通能力，此時進口氣量大于出口氣量。管網效率為管道進出口介質攜帶能量之

31、比： g=(2C2t4+pt)1(C1t3+p1t)100%-（11）式中：1.2-管道進出口天然氣質量流量，kg/h； C1.2-天然氣定容比熱，kj/(kg.)； t3.4-管道進出口介質溫度， p1.2-管道進出口介質壓力 ，MPa。 從式（11）中可以看出，管道沿線熱損失越小，管網效率越高；管道沿線壓損越小，管網效率越高。液量聚集是一個隨時間變化的過程，隋著時間推移積液量逐步增加，氣體流通面積逐步減少，聚集液量逐步影響管道效率。因此制定合理的通球清液周期，提高管道流通截面積減少摩阻，可以提高管網效率。地上節(jié)流與井底節(jié)流比較： 根據單位質量天然氣從氣井獲得的能量關系式， HI=ZR1TJ

32、QKZ(KZ-1)【(PJQPJH)(KZ-1)KZ-1】 按照地上節(jié)流與井底節(jié)流后壓力一致的原則，上式可以簡化為H1=BTJQ 地上節(jié)流工藝為防止節(jié)流過程中水合物的生成需要使用水套爐對氣體進行加熱；井底節(jié)流工藝氣體由于在井筒與地溫進行熱交換，基本恢復到地上節(jié)流時的井口溫度，一般不需要水套爐對氣體進行加熱，單位質量天然氣從氣井獲得的能量大于地上節(jié)流工藝，由于節(jié)流過程無燃料消耗，集氣站效率明顯提高，因此從集輸效率而言可以說井底節(jié)流工藝優(yōu)于地上節(jié)流工藝。第七章 氣田集氣站場工程2、節(jié)流及采氣管線工藝計算 井場裝置的作用是調控氣井產量和調控采氣管線的起點壓力，另外一個作用是井口放空。由于氣井采氣壓力

33、（生產時的油管壓力）遠高于輸氣壓力（采氣管線的起點壓力），故需設井場裝置進行大壓差降低壓力，在降壓過程中同時會產生溫降，為了防止生成水合物，井場裝置有時需要具有防凍的功能。因此井場裝置的工藝計算包括天然氣節(jié)流降壓計算和防止水合物生成計算。第七章 氣田集氣站場工程1）、井口設置第一級節(jié)流閥（由采氣專業(yè)完成）的功能是調控氣井產量，故應在臨界狀態(tài)下操作。第二級及以后的節(jié)流閥（由地面集輸專業(yè)完成），其目的是調控采氣管線的起點壓力，故應在非臨界狀態(tài)下操作。根據計算結果給出加熱負荷。2）、采氣管線工藝計算 采氣管線的設計壓力按照井口壓力設定，設計溫度低于100C。根據各井產氣量、管線長度計算采氣管線規(guī)格。

34、第七章 氣田集氣站場工程3、加熱爐負荷計算 通過計算給出井場或集氣站加熱爐負荷和設置臺數，結構形式、耗氣量等。4、分離器計算 根據天然氣氣量及節(jié)流后壓力，計算確定分離器的尺寸和臺數，結構形式。5、其他設備選型第七章 氣田集氣站場工程第六節(jié) 總平面布置 站場總平面布置，根據生產工藝特點、火災危險性等級、功能要求，規(guī)范條款、結合地形、風向等條件確定。附集氣站平面布置典型圖。第七節(jié) 輔助系統(tǒng) 主要闡述燃料氣與放空系統(tǒng)的設置方案。如普光氣田由于是高含硫天然氣，燃料氣采用干氣返輸工藝；放空系統(tǒng)采用焚燒工藝。第八節(jié) 主要工藝設備列表 包括設備名稱、規(guī)格型號、臺數。第八章 材料與腐蝕控制第一節(jié) 材料選擇 本

35、節(jié)主要描述根據天然氣中有害成分（H2SCO2）及含量進行腐蝕機理論述；對不同材料進行耐腐蝕機理分析；以此確定集輸管道系統(tǒng)、設備、閥件的選材方案。 對所確定材料的焊接程序、焊接材料、焊接工藝評定及檢驗進行充分說明。 如普光氣田屬于高含硫氣質采用抗硫碳鋼+緩蝕劑方案，其優(yōu)點是造價低、可焊性能好、應用廣泛，技術相對較成熟，缺點是對緩蝕劑的篩選、預膜、加注等要求嚴格。第八章 材料與腐蝕控制第二節(jié)腐蝕控制與檢測 主要論述針對本工程集輸系統(tǒng)管道設備的內外腐蝕環(huán)境，充分考慮土壤電化學腐蝕各種因素，采取經濟合理、有效可靠的腐蝕控制及腐蝕監(jiān)測技術，以防止腐蝕危害，保證氣田安全生產的各種方案。1、集輸管道外防腐方

36、案 如集輸干線采取涂層與陰極保護的聯(lián)合保護方案；集氣支線采用聚氨酯泡沫保溫與瀝青防腐聯(lián)合保護方案。2、集輸管道內防腐方案 如根據天然氣中有害成分采用內壁涂膜、定期通球、植入緩蝕劑等。3、站內主要設備及管道防腐方案第八章 材料與腐蝕控制4、腐蝕檢測方案 腐蝕監(jiān)測就是對設備的腐蝕速度和某些與腐蝕速度密切相關的參數進行連續(xù)或斷續(xù)測量，同時根據測量對生產過程的有關條件進行控制的一種技術。 通過腐蝕監(jiān)測，可以獲得腐蝕過程和操作參數之間相互聯(lián)系的有關信息，可以鑒定腐蝕原因，因此通過早期的監(jiān)測和準確的度量，時預防腐蝕破壞事故的發(fā)生，判斷和評價腐蝕控制措施的有效性和可靠性，進而有針對性地制定、調整和優(yōu)化腐蝕控

37、制方案和措施，使生產設備更有效地運行，從而達到改善生產能力，延長設備壽命，改善產品質量，作出維修預報，減少投資和操作費用的目的。 主要闡述本工程所采用的檢測方案，如在線腐蝕監(jiān)測技術掛片法、電阻法等；管道缺陷智能檢測技術-漏磁法智能檢測、超聲波智能裂紋檢測等。 第八章 材料與腐蝕控制普光集輸系統(tǒng)典型的腐蝕監(jiān)測網絡圖：第八章 自動控制與泄漏監(jiān)測 氣田集輸系統(tǒng)屬于甲級安全生產場所，要保障生產工藝過程安全運行，必須采用先進成熟的技術和國外先進設備，合理確定控制方案和自控系統(tǒng)。要以井口、管線、集氣（末站）工藝過程參數檢測以及安全保護與自動控制為重點，確保工藝生產過程安全可靠、操作平穩(wěn)、數據準確、科學管理

38、為原則，實現(xiàn)對整個氣田數據遙測、遙控、遙信。只有采用具有高可靠性、高穩(wěn)定性和先進適宜的自動化軟、硬件，對集氣站和輸氣管道運行的全過程進行實時監(jiān)測和泄漏檢測報警，對關鍵參數實施自動控制，達到先進的管理水平。才能保證整個氣田安全、高效、平穩(wěn)運行。 第九章 自動控制與泄漏監(jiān)測第一節(jié) 自控SCADA系統(tǒng)方案 主要描述整個SCADA系統(tǒng)的組成部分：如普光氣田：調度控制中心、分布在沿線站場的站控RTU及閥室RTU、通信系統(tǒng)、現(xiàn)場檢測儀表、緊急切斷控制閥門、管線泄漏檢測系統(tǒng)等組成，實現(xiàn)全氣田集中數據采集、監(jiān)控。系統(tǒng)的調度控制中心設在脫硫凈化廠。 分層闡述調控中心、二級控制的設置與功能，ESD緊急關斷、RTU

39、、緊急關斷系統(tǒng)關斷級別的劃分等內容。 第九章 自動控制與泄漏監(jiān)測第二節(jié) 管道泄漏監(jiān)測 泄漏監(jiān)測系統(tǒng)應該在盡可能短的時間內發(fā)現(xiàn)泄漏并報警，同時能夠較準確的指示泄漏的位置和泄漏量的大小，通過SCADA系統(tǒng)的ESD功能實現(xiàn)緊急關斷。 主要闡述各種監(jiān)測方法及推薦方案。羅列井口、站場、閥室等主要監(jiān)測內容。第九章 自動控制與泄漏監(jiān)測如普光氣田：井口裝置（單井）檢測控制1、井口采氣壓力遠傳檢測（1路）。2、井口采氣溫度就地檢測（1路）。3、緩蝕劑注入管線壓力、流量就地檢測（各1路）。4、井口加熱爐后溫度、壓力就地檢測（各1路）。5、井口設BDV緊急放空閥（1路）遙控。第九章 自動控制與泄漏監(jiān)測第三節(jié)自控儀表

40、選型 氣田是高壓、易燃、易爆、危險場所。自控儀表的選型要嚴格按照有關標準規(guī)范選擇現(xiàn)場儀表的防爆、防護等級。根據開發(fā)氣田的工況特點，自控儀表應針對工藝的特性，滿足工藝的要求，合理確定每個現(xiàn)場儀表。按照工藝流程的需要，合理設定每個控制調節(jié)回路，確保工藝生產安全可靠的運行。第九章 自動控制與泄漏監(jiān)測 如普光氣田各種重要的一次儀表均選用國外先進的儀表。各種高壓緊急切斷閥必須選用高質量高性能的閥門；為滿足流量計量和管線泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的需要，流量計儀表選用高級孔板閥流量計等。 要充分闡述所選儀表的優(yōu)缺點和必要性以及供應現(xiàn)狀。第十章 通信工程與應急預案 通信工程為氣田開發(fā)地面集輸工程的生產調度、行政管理、巡線

41、搶修等提供多種通信服務，同時為自控系統(tǒng)的數據傳輸、遠程監(jiān)控提供可靠的信道。由主通信方式、備用通信、移動搶修通信組成完整的通信網絡，以保證氣田開發(fā)地面集輸工程安全生產對通信的需要。第一節(jié) 業(yè)務需求 描述通信系統(tǒng)所能提供的通信業(yè)務以及本工程業(yè)主需求的業(yè)務范圍：第十章 通信工程與應急預案如：1、為SCADA系統(tǒng)提供可靠的數據傳輸通道。 2、為生產調度提供話音通信。 3、為行政管理和日常生活提供音頻和視頻通信。 4、為例行巡檢、故障排除、救災搶險提供通信保障。 5、為工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)提供視頻通信。 6、實現(xiàn)準確、迅速、可靠的通信監(jiān)控系統(tǒng)（網管）。 7、具有管道專網功能，并能與郵電公網通信。 8、為氣田

42、應急預案提供緊急疏散報警廣播系統(tǒng)。 9、為各集氣站提供PA/GA。 10、為防腐專業(yè)管道陰極保護提供通信。第十章 通信工程與應急預案第二節(jié) 通信網絡傳輸方案1、對諸如衛(wèi)星通信方式、光纜通信方式、租用郵電公網電路方式、GPRS無線傳輸方式、WiMax無線接入方式進行詳盡描述。2、通過氣田當地條件進行方案對比，給出適合本工程的通信網絡傳輸方案。3、對網絡傳輸方案采用的具體方式進行詳盡描述：如光纜傳輸系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)電話、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)巡線搶修及移動通信系統(tǒng)、泄漏監(jiān)測RTU的通信、電指紋技術FSM的通信、管道陰極保護的通信、通信電源系統(tǒng)及接地等內容。第十章 通信工程與應急預案第三節(jié) 應急反應預案

43、（ERP） ERP的目的就是確保能對已經或潛在發(fā)生的緊急事件采取迅速并有效的措施進行應對，并能隨著事件的變化而不斷發(fā)展，從而達到保護公眾、環(huán)境及財產的目的。一般ERP單列編制。ERP結構如下：（1）人口環(huán)境數據統(tǒng)計表；（2）緊急情況下呼叫時用到的內部和外部的電話號碼；（3）內容目錄第1節(jié)-概述； 第2節(jié)-緊急情況的分級；第十章 通信工程與應急預案第3節(jié)-反應裝置； 第4節(jié)-緊急情況下的管線和設備；第5節(jié)-井口區(qū)的應急措施； 第6節(jié)-緊急反應機構，應急命令系統(tǒng)；第7節(jié)-ICS的位置、任務和職責；第8節(jié)-互相幫助第9節(jié)-通信； 第10節(jié)-ERP的訓練及培訓；第11節(jié)-特定的反應程序； 第12節(jié)-事

44、件程序的報道；附錄1-地圖和摘要；附錄2居民與聯(lián)系人名冊；附錄3應急反應表；附錄4 術語表。 第十一章 污水處理與回注 本章內容根據氣田污水產出量和污水回注井開發(fā)方案進行編制第一節(jié) 污水處理1、設計基礎參數：污水產出量、回注水量、回注水質標準、污水水質資料。2、生產污水處理方案設計 包括污水處理設計規(guī)模、污水處理方案的選擇、工藝流程圖、平面布置圖及說明、設備選型、藥劑加注、配套設施、主要工程量等內容。普光氣田工藝主流程簡圖：來水壓力接收罐壓力污水提升泵壓力沉降罐雙濾料過濾器纖維束精細過濾器壓力注水罐第十一章 污水處理與回注第二節(jié) 污水回注 根據污水回注井開發(fā)方案編制。1、基礎參數：包括回注壓力

45、、回注水質標準等。 2、回注方案論述及工藝流程、平面布置、設備選型。如普光污水回注流程框圖過濾后氣田采出水壓力緩沖罐注水泵計量配水閥組回注井3、回注管網布局。4、主要工程量等。第十二章 其它配套工程第一節(jié) 供電與配電 編制內容包括設計原則、負荷分級、用電負荷、電源利用現(xiàn)狀、供配電網絡設計（供電方案、外線方案、配電方案）、主要工程量和設備選型等。第十二章 其它配套工程第二節(jié)給排水與消防 編制內容包括供水水源、用水量、供水壓力、供水流程、排水處理流程等； 消防主要編制站場消防等級與設施、氣田可以依靠的當地消防設施與氣田總體消防設計。第三節(jié)道路與站場平整 編制內容包括交通現(xiàn)狀描述、站外道路設計、站內

46、道路設計、路基路面設計標準、橋梁設計、主要工程量。第十二章 其它配套工程第四節(jié)建筑與結構 編制內容包括建筑內容、建筑結構、建筑風格、建筑面積、內部裝修標準等。第五節(jié)水工保護 編制內容包括水工保護內容、不同類別地域的防護措施、主要工程量統(tǒng)計。第六節(jié)采暖通風 編制內容包括各站場采暖通風方式選擇、設備選型等。第十三章 總圖運輸與維護搶修第一節(jié) 總圖與運輸 編制內容包括根據工藝平面確定的設計內容、總圖設計（原則、平面坡度設計、豎向高差設計、綠化）、車輛配置等。第二節(jié)維護搶修 編制內容包括工程的生產維修任務描述、機構設置、設備配置、編制定員及勞動制度。第十四章 工程安全性分析 工程的安全性一般包括設計、

47、施工、運行管理、氣源產量等方面的安全性。第一節(jié) 工程設計的安全性 主要描述承擔工程設計的資質條件、同類工程項目經驗、設計文件控制、國家及行業(yè)規(guī)范標準執(zhí)行情況，采用技術先進分析等內容。第十四章 工程安全性分析第二節(jié) 工程施工的安全性 主要描述承擔工程施工的資質條件、同類工程項目經驗、設計文件的執(zhí)行與變更、焊工資格、焊接檢驗與驗收、設備材料驗收等內容。第三節(jié) 生產及管理的安全性 主要對業(yè)主單位的生產管理機構、人員、資料驗收、安全教育、生產程序提出合理化建議。第十五章 節(jié)能第一節(jié) 綜合能耗分析 根據集氣站場與管道運營的特點，工程的能耗主要包括以下幾個方面：1、各集氣站場加熱爐、自備小型發(fā)電機組的燃料氣消耗；2、火炬點火氣；3、生產用水、電；4、管網系統(tǒng)發(fā)生事故或正常維修時的天然氣放空；5、清管作業(yè)時的天然氣放空。第十五章 節(jié)能第二節(jié) 節(jié)能措施 編制內容