浅谈页岩气地面集输设计规程

方案设计

由水合物预测图以及结合输气站外输压力（取5MPa），可选取设计方案如下三种：

（1）井下节流至4.5MPa时水合物生成温度为7.625℃，低于管道埋深处平均地温10℃从而保证在沿线环境温度下不会有水合物生成，初期可以不使用保温、加热、增压设备，直接输送至天然气处理厂，增压至5.02MPa外输至输气站;后期井口压力2MPa采取在天然气处理站将气体进行增压外输。

（2）井下节流至5.06MPa，使初期产气能够满足沿线的压力输送，无需再沿途进行增压，直接借井口压力输送至集气站、处理厂以及输气站，但需在井口设置加热炉，以防止水合物的生成;后期井口压力2MPa，在集气站前需要设置压缩机使得有足够的压力输送至天然气处理厂，由于输气站外输压力为高于现有压力，后期输送天然气采取处理站气体增压。

（3）井下节流至5.06MPa，使气井初期具有足够的压力凭借井口压力直接输送至天然气处理厂，接着输送至输气站，无需增压。而管道埋深处地温10℃，无法完全保证水合物不生成，因此采气初期增设加热炉进行加热，防止水合物的生成。后期亦须进行增压外输。

2 集气管网和站场布局

2.1 规划概述

在管网规划设计中，采用优化技术确定合理的结构并确定最佳工艺设计方案可以获得较好经济效益。因此以产量长度和最小为约束的最优化目标和以管线总长度为约束的最优化目标，根据集气半径对管网集输方式进行初步的构造，并采用Lingo建立相关数学模型，通过计算得到以管线总长度为约束的管网布局方案。

（1）在AutoCAD中建立坐标读取相应各个平台坐标。

（2）根据气田现场状况以及周边公路情况进行相应的定点。

（3）使用Lingo进行最佳位置的定点计算，并得出计算点坐标。

2.2 井组划分

井组的最优划分是确定井与站之間的最佳隶属关系，即在一定的井式约束及其他约束下，把各气井划分为其所隶属集气站，以达到节约建设费用的目的。

根据集输半径要求、初步确定集气站个数、进行系统聚类。通过系统聚类可得出初步集气站管辖井，在集气站管辖范围内进行初步串接。

2.3 集气站位置的确定

采用Lingo最优化算法以产量长度和最小为优化目标确定集气站位置。对数据和初步方案需要进行必要的拟合修正，比如对井间串接管网布置方式进行调整，以确保流程的正常进行。

3 管网的水力、热力计算校核

3.1 水力计算校核

以下图2串联井网为例进行pipeline运行工况的校核。图中左侧为各个集气平台的接连，右侧为集气站。

单个平台平均流量为10.15×104m3/d，井口节流后压力4.5MPa，管道埋深处地温为10℃，利用pipeline校核结果如下图3所示，即上述管线尺寸设计可以满足输量要求。

3.2 热力计算校核

根据三个方案中需要加热炉进行加热来保持水合物不生成的方案进行热力校核计算。

用单井流量、长距离输送的工况设计出来的加热炉功率偏大，热量富余较大，故具有能耗高，经济效益差的缺点。因此需要进行加热温度优化。考虑到串联井网的计算比较复杂，利用Pipeline模拟计算已有管网布局情况下各井口的加热温度优化与热力水力校核。

通过Pipeline软件模拟可得各条管线的压降及温降曲线，对应条件下可保证不生成水合物。

其余管径选取、管材选择、穿跨越管道设计以及集气站、天然气处理厂的设计等均需根据实地应用进行详细计算和设计，包括方案适应性分析、各类工艺设备的选用，管道以及设备的防腐设计、相应的气田管网泄漏及应急预案、自动控制测量仪表，以及环境保护、消防设施的设置、职业安全卫生等。

通过对气藏条件的分析，天然气气质组分的构成以及外设条件的要求，结合软件运算模拟以及各类工程规范的指导，进行技术工程的设计。

[参考文献]

[1] 杨光，刘祎，王登海，等.苏里格气田布站模式及压力系统研究[J].石油规划设计，2009（04）.

[2] 牟春国，胡子见，王惠，等.井下节流技术在苏里格气田的应用[J].天然气勘探与开发，2010（04）.

[3] 孙红萍.天然气集输管网的优化分析[J].科技创新与应用，2012（13）.

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