气田开发地面集输工程方案编制讲座

气田开发地面集输工程方案编制讲座中石化中原石油勘探局勘察设计研究院2012.6李德选简历：1982年毕业于抚顺石油学院石油天然气储运专业，长期从事油气田地面集输工程、油气管道工程的规划、设计、科研、管理工作。高级工程师、注册石油天然气工程师。历任中原石油勘探局勘察设计研究院工艺、规划、科研、设备等专业所长，院副总工程师/技术专家。目前承担“十二五”国家重大专项《集输系统积液、硫沉积与腐蚀控制技术》子课题《气田集输系统运行优化技术研究》。编制工程可行性研究报告的目的是要论证投资项目的可行性，包括市场前景可行性、技术方案可行性、财务可行性、融资方案可行性，以及是否符合有关政策法规要求等，为企业投资决策提供科学依据。2006年7月１号国家发展改革委员会发布《油气田地面工程规划设计规范》（SY/T-0049—2006)，规范中分为范围、建设条件、建设规模、总体布局、油气集输工程、配套工程、节能降耗、劳动定员、健康安全与环保（HSE)、投资估算与经济评价共10个章节。前言前言•2007年11月中石化编制了《油气项目可行性研究报告编制规定》，编制规定分为总论、市场分析与预测、油气藏工程、钻井工程、采油（气）工程、油气田地面工程、节能降耗、安全卫生与健康、环境保护、项目进度与进度安排、经济评价、风险分析共12个章节10个章节。•气田开发地面集输工程方案是产能建设项目的一部分，是油气田地面集输工程规划设计的通俗说法。前言•就整体而言它与一个工厂、一个单体项目不同，但是编制方案的程序基本相同，不同之处在于方案编制中目前只进行投资估算不进行经济分析与评价，经济分析与经济评价在气田开发总体方案中合并进行；市场前景可行性分析报告在外输管道方案中进行编制。•气田开发地面工程方案的编制要求资料来源可靠、数据准确、条理清楚、技术先进、论述全面，才能为领导决策提供科学技术支撑！前言•本次与大家讨论的只是气田开发地面集输工程方案编制的基本框架和要求，供设置了19章59节，在实际编制过程中可根据新开发油气田规模大小、油气田老区调整的具体情况，增减调整部分章节。•各个设计单位为适应气田快速高效开发，形成了各自文档特色，有些已达到基础设计的深度。不妥之处敬请批评指正！编制框架目录•第一章总论•第一节编制依据•第二节项目背景•第三节研究目的和范围•第四节编制原则•第五节标准及规范•第六节总体工艺技术路线•第七节研究结论•第八节问题与建议•第二章自然环境和社会条件•第一节地理位置•第二节自然环境•第三节交通运输状况•第三章资源与开发方案•第四章市场•第五章总体布局编制框架目录•第六章集气管网工程•第一节建设规模及基础数据•第二节集气管网布置原则•第三节管网布置方案•第四节管道水力计算•第六节管网热力计算•第七节管道敷设方式•第八节线路阀室•第九节管道穿（跨）越•第十节清管技术•第十一节线路主要工程量•第七章集气站场工程•第一节建设规模•第二节设计原则•第三节基础数据•第四节集气工艺技术•第五节集气工艺方案和工艺计算•第六节总平面布置•第七节辅助系统•第八节主要工艺设备编制框架目录•第八章材料与腐蚀控制•第一节材料选择•第二节腐蚀控制与监测技术•第九章自动控制与泄漏监测•第一节自控SCADA系统方案•第二节管道泄漏监测•第十章通信工程与应急预案•第一节通信业务需求•第二节通信网络传输系统•第三节电话、工业电视监控系统•第十一章污水处理与回注•第一节污水处理•第二节污水回注第十二章其它配套工程第一节供电与配电第二节给排水、消防第三节道路第四节建筑与结构第五节采暖通风第六节水工保护工程编制框架目录第十三章总图运输与维护抢修第一节总图与运输第二节维护与抢修第十四章工程安全性分析•第一节工程设计的安全性•第二节工程施工的安全性•第三节生产及管理的安全性第十五章节能第十六章环境影响第十七章劳动安全卫生第十八章组织机构与定员第十九章投资估算附图目录•附图1气田产能集输系统总体布局图方案•附图2工艺流程典型图•附图3集气站平面布置典型图•附图4污水站平面布置图•附图5自控SCADA系统构成原理图•附图6气田污水处理流程图•附图7气田电网布局图第一章总论•总论是工程方案的简要论述，从气田概况、技术路线、研究结论等，类似于技术论文的内容摘要，给读者一个宏观印象，给决策者一个总体的、简要明了的工程技术方案。•第一节编制依据•编制依据是指由业主提供的设计委托书、工程的相关文件、会议纪要、气藏地质报告、气田开发方案、采气工程方案、钻井工程方案等基础资料。第一章总论•第二节项目背景•项目背景是指国家及行业当前的条件。主要叙述国家政策、市场需求、资源基础等。•例如：普光气田方案中：“国务院已确定把开发和利用普光天然气列入国家重点基础设施建设………，川东北地区天然气资源十分丰富，是中国石化天然气勘探开发的重点地区……。”•第三节研究目的和范围•1、研究目的：为项目主管部门决策提供可靠依据。为下一步工程项目的实施做好充分的前期准备工作。•2、研究范围：是指研究的工作界面，对气田而言一般是指从井口、集气系统、集气站场、输气系统、配套工程等。（本节内容是指设计委托书中的内容，由委托单位主管部门提供）第一章总论•第四节编制原则•是指方案编制指导原则，例如：中国石化“资源、市场与管网整体规划，配套建设，协调发展”的总体思路；分期实施的战略部署；协调一致原则等。•第五节设计标准及规范•设计标准及规范是技术方案设计的基本准则，应分专业列举和执行现行的设计标准和规范，必须是有效版本。•例如：工艺专业•《油气集输设计规范》GB50350-2005第一章总论•第六节总体工艺技术路线•本节要简要叙述方案采用的主体专业和配套专业的技术思路、技术水平、产品品种、产品流向等内容。•例如普光：采用全湿气高压集输、加热节流、保温混输工艺。•例如：“井下节流、井口不加热、不注醇、中低压集气、井口带液计量、井间串接、常温分离、二级增压、集中处理”等独具特色的苏里格气田地面工艺。第一章总论•第七节研究结论•主要简要论述通过研究得出的各个专业的技术成果、工程量、投资规模、达到的各项技术经济指标，形成总体方案结论性意见。•第八节问题与建议•阐述报告编制内容可能存在的问题与合理化建议。第二章自然环境和社会条件•本章是完成方案编制的另一重要依据，资料来源于当地的年鉴和相关部门，一般由设计单位收集。通过本章内容审视工程可以依托的当地条件以及需要采取的相关措施。•第一节地理位置•主要阐述气田所处地理位置、人文风俗、地方经济规划、城市发展规划、土地征用、水源、电源、通信等条件。第二章自然环境和社会条件•第二节自然环境•阐述地形地貌，自然条件（气温、地温、湿度、气压、降雨量、降雪量及蒸发量、风向、风速、风压等），水文资料、工程地质资料、不良地质现象、地质构造与地震、环境（泥石流预测、酸雨的预测、次生灾害等）。•第三节交通运输状况•主要阐述开发气田周边的公路、铁路、航运线路名称，公路桥梁承载力，运输能力和路况。第三章资源与开发方案•本章摘录《气藏地质报告》《气田开发方案》中的要点内容。•1、资源概况：气藏探明储量、动用储量、动用面积等。•2、开发方式：井网布置图、开发指标预测（年产气量、采气速度、地层压力、单井产量等）。•3、气体组分：流体组分包括气体、含油量、含水量及杂质；天然气组分及物性。第四章市场根据中石化天然气总体供应市场规划，描述气田天然气与总体规划的关系，描述气田主供市场的需求和前景，确定气田产品流向。第五章总体布局依据气田储量、开发方案、市场需求，布署气田开发地面工程总体布局，绘制井站布局图、外输系统管网图，说明站场数量、管道长度等，按照推荐的总体布局逐次开展下步研究工作。第四、五章市场与总体布局例如：普光气田总体布局第六章气田集气管网工程•本章是地面工程集输方案的重点章节之一。•第一节建设规模与基础数据产能建设规模、井口压力、温度、单井产量、外输压力、管道埋深处地温等。•例如：东胜气田先导性区块：•规模1×108m3/a；单产3×104m3/d、井口压力8-14MPa，井底温度64℃，温度梯度2.97℃，冻土层深度-1.7m等。•第二节集气管网布置原则•本节从气田所处地理条件、开发方式、交通条件、施工管理、环保安全几个方面设置原则。例如：遵守安全第一的原则；•总体规划，分期实施原则等。第六章气田集气管网工程•第三节管网布置方案•根据气藏分布、开发方案井网布置图、结合最佳集输半径、管网布置原则、经过现场实际踏勘，在地形图上绘制1-3个管网布置方案进行比较，确保实施方案既能满足气田近期开发需要又能具有远期拓展性。•例如：普光气田按照单井式集气站、两井式集气站、三井式集气站进行管网布局，如下图。第六章气田集气管网工程•如普光气田管网方案：第六章气田集气管网工程•第四节管道水力计算•集气管线工艺计算软件一般采用软件进行模拟计算，水力计算采用BRWS数学模型。该软件是一套世界公认的用于气体管道设计、能力分析、正常操作决策和计算分析的高精度软件。•BRWS数学模型：集气管线管径计算结果列表0.522512111105112vniiiipphdqZTLhhLL第六章气田集气管网工程•第五节管道强度计算•管道强度计算采用《气田集气工程设计规范》提供的公式计算，根据井口压力和进站压力设定输气管道计算管段起点压力和终点压力。工程位于地震动峰值加速度小于0.05g区内，可以不做抗震设计和地震作用下的强度校核。•δ=PD/2σSFφt+C•式中：δ－钢管计算壁厚，mm；•P－设计压力，MPa；•D－钢管外径，cm；•σS－钢管最低屈服强度，MPa；•F－设计系数（F=0.5)；•φ－焊缝系数(对于符合现行的国家标准《输送流体用无缝钢管》规定的钢管，值取1.0)；•t－钢管的温度折减系数；输送温度不超过120℃取1.0；•C－管线腐蚀裕量。第六章气田集气管网工程•第六节管网热力计算•管网热力计算主要用于判断气体在输送过程中温度是否高于水合物生成温度。，规范规定管输温度高于水合物生成温度3℃。•1、基础参数：井口气体温度、管道长度、管径、防腐保温方式、•流量、埋地温度、传热系数等。•2、计算软件：采用HYSIS软件热力计算第六章气田集气管网工程•方案比较：•如普光气田：末站压力8.0MPa时天然气水化物形成温度约23.3℃，再考虑3~5℃的温度裕量后，进末站的气体温度至少应为26.3℃。•为降低热能损耗，保温方式一般采用沥-泡-沥保温结构，即管外壁采用沥青防腐、中间采用聚氨酯泡沫保温、最外层采用沥青防水层。第六章气田集气管网工程•第七节管道敷设•1、对于常用的地上敷设、埋地敷设、土堤敷设、管架敷设进行分层介绍，并根据本工程实际阐述所采用的基本敷设方式。•2、管道敷设方式的界定•一般要求如下：•1）、平坝、丘陵、坡度小于30º的山坡和沟坡、各种道路（岩性地质路面，又不允许破坏的除外）等，采用地下敷设.•2）、管沟成形困难或费用高的连续坚硬岩石地段，坡度大于30º的岩性山体，可采用半地下敷设。第六章气田集气管网工程•3）、局部低洼、窄而深的小型沟壑、非农业区地下水位较高处，可采用地上敷设。•4）、曲率半径大于等于1000D时，可依据管道自然弹性弯曲敷设管道，而不需加设弯管、弯头。•5）山区地段一般达不到弹性敷设的条件，应采用弯头和弯管改变管道走向。•6）小河、冲沟穿越：管线通过小河、冲沟，管道应埋设于河床或沟床冲淤变化稳定层以下，确保管道安全；同时，可根据地层条件采取现浇混凝土、散抛石笼、大块石或混凝土加重块连续安装的稳管方式。第六章气田集气管网工程•第八节线路阀室•截断阀室的设置是为了防止管路漏气大面积扩散而采取的截断措施。•长距离输气管道规范规定阀室设置间距为8-16-24-32km。•对于气田集气管道一般长度在3-5km左右，可以不设置截断阀室。但对于含硫天然气危害性较大，应视情况设置截断阀室。•如普光气田：对于酸性气体由于危害性较大，应根据硫化氢的释放量范围确定，普