梁光川 余雨航 彭星煜

西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院

梁光川等.頁巖氣地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì).天然氣工業(yè)，2016，36（1）:115-122．

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頁巖氣地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

梁光川 余雨航 彭星煜

西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院

梁光川等.頁巖氣地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì).天然氣工業(yè)，2016，36（1）:115-122．

摘 要頁巖氣藏的特殊物性決定了其地面工程建設(shè)必須采用非常規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)手段，加之我國頁巖氣藏地面工程設(shè)計(jì)面臨集輸規(guī)模不確定性強(qiáng)、管網(wǎng)和站場(chǎng)布局適應(yīng)性差、工藝設(shè)備配套難度大及后期需考慮增壓開采等諸多難點(diǎn)，因此要求頁巖氣地面工程建設(shè)必須向“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化建設(shè)、橇裝化配備”的方向發(fā)展。為此，在文獻(xiàn)調(diào)研和技術(shù)探索的基礎(chǔ)上，形成了以“標(biāo)準(zhǔn)化井場(chǎng)布局、通用化工藝流程、模塊化功能分區(qū)、橇裝化設(shè)備選型、集約化場(chǎng)地設(shè)計(jì)、數(shù)字化生產(chǎn)管理”為核心的頁巖氣地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)；并以國內(nèi)川渝地區(qū)典型頁巖氣田為例，討論其應(yīng)用背景和地面工藝技術(shù)路線，對(duì)地面集輸系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，包括標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程、模塊化集輸站場(chǎng)、系列化脫水裝置、集約化平面布置，取得了顯著的效果。建立了靈活、實(shí)用、可靠的地面生產(chǎn)體系，完成了叢式井平臺(tái)、集氣站、配套工程等一系列標(biāo)準(zhǔn)化工藝及模塊的設(shè)計(jì)，形成了一套適應(yīng)于國內(nèi)頁巖氣田地面工程建設(shè)的技術(shù)體系。

關(guān)鍵詞頁巖氣 非常規(guī) 地面工程 集輸系統(tǒng) 地面工藝 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 叢式井 一體化

頁巖氣是以吸附和游離狀態(tài)同時(shí)賦存泥巖及頁巖等地層中的天然氣[1-3]，與致密砂巖氣不同，具有開采壽命長、生產(chǎn)周期長、壓力和產(chǎn)能衰減速率快等特點(diǎn)。頁巖氣單井產(chǎn)量較低，但井口壓力高，部分含氣田水和凝析油。其顯著特點(diǎn)區(qū)別于常規(guī)天然氣的氣藏特征和井口物性參數(shù)，是直接影響地面工藝技術(shù)的關(guān)鍵，導(dǎo)致其地面工程建設(shè)也具有不同于常規(guī)氣田的特殊性[4]。

由于頁巖氣田開采前期與中后期相比，壓力和產(chǎn)量變化較大，地面設(shè)備需要一定的適應(yīng)性，為滿足國內(nèi)頁巖氣規(guī)?；c高效低成本的開發(fā)要求，對(duì)頁巖氣地面工程建設(shè)采取“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化建設(shè)”的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)手段，采用優(yōu)化簡化的工作模式以適應(yīng)國內(nèi)頁巖氣田的開發(fā)[5-7]。

1 頁巖氣地面工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)

我國頁巖氣的開發(fā)處于起步階段，目前的開發(fā)思路借鑒了常規(guī)天然氣開發(fā)的模式，地面集輸技術(shù)發(fā)展滯后，沒有完整的管理體系，缺少相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于地面配套技術(shù)的發(fā)展還需經(jīng)過一定的探索階段和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。在進(jìn)行頁巖氣田地面工程設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮以下設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

1.1 集輸規(guī)模不確定性強(qiáng)

頁巖氣田普遍具有初期產(chǎn)量高、后期衰減快速和前后期產(chǎn)量變化較大等顯著特點(diǎn)。美國多個(gè)頁巖氣田數(shù)據(jù)表示，頁巖氣單井約80%的產(chǎn)量可在10年內(nèi)開采完，剩余總產(chǎn)量小但產(chǎn)能穩(wěn)定，這不同于常規(guī)天然氣田產(chǎn)量總體比較穩(wěn)定且衰減緩慢的特點(diǎn)[8-9]。因此，地面集輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模不易確定是設(shè)計(jì)難點(diǎn)所在。針對(duì)頁巖氣田采用的滾動(dòng)開發(fā)模式，后期新增產(chǎn)能很難準(zhǔn)確評(píng)估，增加了地面集輸設(shè)計(jì)規(guī)模的確定難度。

1.2 管網(wǎng)和站場(chǎng)布局適應(yīng)性差

常規(guī)氣田的地面工程設(shè)計(jì)，對(duì)集輸管網(wǎng)和站場(chǎng)進(jìn)行規(guī)劃是依據(jù)氣田開發(fā)方案和氣井動(dòng)態(tài)資料而定，相對(duì)容易確定。但頁巖氣田開發(fā)和穩(wěn)產(chǎn)周期內(nèi)產(chǎn)能變化很大，地面集輸規(guī)模和站場(chǎng)布置需進(jìn)行不斷地調(diào)整以適應(yīng)產(chǎn)能變化的要求，導(dǎo)致集輸管網(wǎng)和站場(chǎng)布局不易確定，且對(duì)長遠(yuǎn)期開發(fā)需進(jìn)行不斷地適應(yīng)和調(diào)整。

1.3 工藝設(shè)備配套難度大

頁巖氣地面工程配套技術(shù)的關(guān)鍵與氣藏特點(diǎn)緊密相關(guān)，為保證生產(chǎn)，頁巖氣田需進(jìn)行大面積、規(guī)模化開發(fā)并實(shí)施“工廠化”連續(xù)作業(yè)，地面工程建設(shè)需同時(shí)進(jìn)行緊密匹配。由于頁巖氣開采前后期壓力和產(chǎn)量變化較大，集輸設(shè)備的處理量也隨之變化，工藝設(shè)備的配套較難固定，需要采用具有一定適應(yīng)性的設(shè)備[10]。因此，采用便于組合和搬遷的橇裝設(shè)備，并對(duì)地面工藝進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，可快速調(diào)整以適應(yīng)站場(chǎng)的處理能力，具有操作彈性。

1.4 后期需考慮增壓

頁巖氣田開采初期井口壓力很高，后期衰減很快，與常規(guī)氣田差距很大。頁巖氣田后期將長時(shí)間處于低壓生產(chǎn)的狀態(tài)，考慮增壓開采是難點(diǎn)所在，頁巖氣新井的初期壓力應(yīng)該合理充分利用[11]。由于氣田壓力和產(chǎn)量的變化，集輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)壓力也需做相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)后期壓力變化和平衡各站之間的氣量。

2 頁巖氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的核心技術(shù)

地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是一種能夠有效縮短地面工程建設(shè)周期、降低投資成本、確保工程質(zhì)量的優(yōu)化簡化設(shè)計(jì)方式[12-13]。針對(duì)油氣田地面建設(shè)中同類型的站場(chǎng)布局、工藝流程和裝置設(shè)備，結(jié)合地面具體實(shí)際情況，進(jìn)行統(tǒng)一施工標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范工藝流程、裝置模塊劃分的設(shè)計(jì)工作，形成一套標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系列化和通用化的設(shè)計(jì)圖樣。

頁巖氣地面集輸工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是根據(jù)“叢式井場(chǎng)—集氣站—中心處理站—外輸”的總工藝流程，以及“高壓采氣、中壓集氣、井口加熱節(jié)流、井叢來氣進(jìn)站、集中脫水、后期增壓”等地面工藝技術(shù)，借鑒美國頁巖氣田地面集輸設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和油氣田中采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)，編制出一套適合國內(nèi)頁巖氣田地面集輸工藝的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)頁巖氣田的高效配產(chǎn)和低成本開發(fā)。其核心技術(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)化的井站布局、通用化的工藝流程、模塊化的功能分區(qū)、橇裝化的設(shè)備選型、系列化的裝置組合、集約化的場(chǎng)地設(shè)計(jì)、數(shù)字化的生產(chǎn)管理。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化的井場(chǎng)布局

根據(jù)開發(fā)頁巖氣所推行的“井工廠”作業(yè)模式，井場(chǎng)設(shè)置2～6井式的叢式水平井平臺(tái)。針對(duì)井場(chǎng)的規(guī)劃和布局，在滿足站場(chǎng)功能、減少占地和節(jié)省投資的基礎(chǔ)上，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化井場(chǎng)布局規(guī)劃，包括各個(gè)井場(chǎng)和集氣站的工藝裝置區(qū)的位置、規(guī)模、配套設(shè)備以及場(chǎng)地標(biāo)識(shí)，統(tǒng)一進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)[14]，實(shí)現(xiàn)一體化組織、流程化作業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場(chǎng)。

2.2 通用化的工藝流程

頁巖氣田實(shí)行試驗(yàn)區(qū)塊優(yōu)先開采的原則，并實(shí)行整體部署、滾動(dòng)開發(fā)的方針，在“井工廠”作業(yè)模式下的標(biāo)準(zhǔn)化叢式井場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)高效集輸?shù)哪繕?biāo)，針對(duì)地面集輸工藝，進(jìn)行通用化的工藝流程設(shè)計(jì)。針對(duì)不同井?dāng)?shù)的叢式井平臺(tái)，優(yōu)化、簡化井場(chǎng)和集氣站的工藝流程，并使井場(chǎng)和集氣站具有統(tǒng)一的工藝流程和建設(shè)規(guī)模，設(shè)備選型一致，便于后期的規(guī)劃和管理。

2.3 模塊化的功能分區(qū)

為實(shí)現(xiàn)高效配產(chǎn)、降低施工周期、節(jié)省投資成本，根據(jù)井場(chǎng)及集氣站的標(biāo)準(zhǔn)化流程，進(jìn)行集輸站場(chǎng)模塊化設(shè)計(jì)，將各個(gè)叢式井平臺(tái)和集氣站按照功能分區(qū)劃分為獨(dú)立的模塊，且劃分的模塊具有通用性，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的小型模塊化管理，也有利于設(shè)計(jì)圖紙的模塊化組合。另外，還可采用三維軟件對(duì)站場(chǎng)模塊進(jìn)行三維配管優(yōu)化設(shè)計(jì)[15]。

2.4 橇裝化的設(shè)備選型

頁巖氣開發(fā)的地面配套工藝技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)與氣藏特點(diǎn)緊密相關(guān)。橇裝化設(shè)備具有小型、便于組合、適應(yīng)搬遷等特點(diǎn)，針對(duì)頁巖氣田前后期壓力和產(chǎn)量變化較大的顯著特征，建設(shè)橇裝化可移動(dòng)的地面設(shè)施是適應(yīng)頁巖氣田開發(fā)的一種有效手段[16]。對(duì)叢式井場(chǎng)和集氣站的所有工藝設(shè)施最大限度地采用橇裝化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的高效利用。對(duì)橇裝化設(shè)備選型，使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的管閥配件、外形尺寸和技術(shù)參數(shù)，為規(guī)?；牟少彽於ɑA(chǔ)。

2.5 系列化的裝置組合

頁巖氣田地面集輸設(shè)計(jì)規(guī)模不易確定，可設(shè)計(jì)系列化的工藝處理裝置，例如設(shè)定規(guī)模為10×104t/a、15×104t/a、30×104t/a的單體工程，再根據(jù)產(chǎn)量變化情況和處理介質(zhì)范圍分期實(shí)施、靈活組合、裝置成列設(shè)置，可有效降低建設(shè)成本并滿足長遠(yuǎn)期的集輸規(guī)劃要求，是適合頁巖氣田地面工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)大力發(fā)展。

2.6 集約化的場(chǎng)地設(shè)計(jì)

堅(jiān)持“綠色低碳”的發(fā)展理念，對(duì)場(chǎng)地設(shè)計(jì)采用集約化原則，集中建產(chǎn)，合理利用資源，合理規(guī)劃地面建設(shè)，最大限度地高效使用集輸工藝設(shè)備設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)地面工程建設(shè)的低投入、低消耗、高產(chǎn)出。并對(duì)所有站場(chǎng)的場(chǎng)地設(shè)計(jì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和管理，包括站場(chǎng)標(biāo)識(shí)、路面結(jié)構(gòu)、平面布置、道路建設(shè)，實(shí)現(xiàn)與周圍環(huán)境的和諧發(fā)展[17]。

2.7 數(shù)字化的生產(chǎn)管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)頁巖氣田的自動(dòng)化、信息化和現(xiàn)代化管理，提高安全生產(chǎn)管理水平，降低人工成本。數(shù)字化油氣田建設(shè)已經(jīng)成為油氣田勘探開發(fā)的配套工程，有利于協(xié)同工作提高效率、運(yùn)行監(jiān)控優(yōu)化生產(chǎn)、改善HSE、降低生產(chǎn)成本提高投資回報(bào)率、積淀資產(chǎn)和知識(shí)。建立綜合數(shù)據(jù)庫、信息化管理平臺(tái)、完整性管理系統(tǒng)、三維可視化展示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面集輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)地面工程全生命周期管理的“一體化”管理和輔助決策平臺(tái)。

3 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)在國內(nèi)頁巖氣田地面工程的應(yīng)用

3.1 國內(nèi)頁巖氣地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)背景

川渝地區(qū)頁巖氣田勘探開發(fā)進(jìn)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于國內(nèi)其他地區(qū)，其在借鑒吸收國外頁巖氣田成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，廣泛采用當(dāng)前較為先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法，開展對(duì)頁巖氣田標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的理念學(xué)習(xí)和方法研究，全面推行頁巖氣田地面工程“標(biāo)準(zhǔn)化＋模塊化＋橇裝化”設(shè)計(jì)，形成一套適應(yīng)國內(nèi)頁巖氣田的體系，完成了叢式井平臺(tái)、集氣站、配套工程等一系列標(biāo)準(zhǔn)化工藝及模塊的設(shè)計(jì)，對(duì)國內(nèi)未來頁巖氣田的技術(shù)發(fā)展具有重要意義，也將作為國內(nèi)頁巖氣資源低成本、大規(guī)模開發(fā)的典范。下面將以川渝地區(qū)某頁巖氣田為例，詳細(xì)闡述標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)在頁巖氣地面工程的應(yīng)用。

根據(jù)頁巖氣項(xiàng)目部對(duì)頁巖區(qū)域產(chǎn)能建設(shè)的總體規(guī)劃和要求，地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)在滿足區(qū)域地質(zhì)條件和頁巖氣物性參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和分期滾動(dòng)建設(shè)，遵從滿足一期、兼顧后期、上下游統(tǒng)籌規(guī)劃的原則，強(qiáng)調(diào)安全、環(huán)保、高效的理念，結(jié)合氣田區(qū)塊的實(shí)際條件進(jìn)行地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)頁巖氣田地面工程占地集約化、流程標(biāo)準(zhǔn)化、裝置系列化、設(shè)備通用化、單體橇裝化、管理信息化的整體標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

3.2 頁巖氣地面工程技術(shù)路線

3.2.1 集輸流程

井口天然氣通過采氣管線輸送到集氣站，經(jīng)兩級(jí)加熱、兩級(jí)節(jié)流、計(jì)量分離后出站，再經(jīng)集氣支線進(jìn)入集氣干線，再輸送至中心處理站進(jìn)行集中分離、加熱、TEG脫水處理，干氣計(jì)量后由進(jìn)天然氣分公司輸配站外輸。

3.2.2 集輸工藝

采用濕氣輸送工藝，通過集氣站加熱天然氣防止天然氣水合物生成，同時(shí)集氣站預(yù)留注醇接口。井口采用除砂工藝，采用輪換式計(jì)量。集氣站內(nèi)污水進(jìn)高架水罐后車運(yùn)至二級(jí)供水泵站回用，集輸管網(wǎng)中設(shè)置注醇設(shè)施和清管設(shè)施。集輸站場(chǎng)工藝設(shè)備采用橇裝式和模塊化設(shè)計(jì)，工藝流程采用標(biāo)準(zhǔn)化流程設(shè)計(jì)。

3.2.3 集輸管網(wǎng)

根據(jù)氣藏分布和開發(fā)部署方案，為適應(yīng)頁巖氣田壓力變化的不確定性，推薦采用“輻射＋環(huán)形”管網(wǎng)布局方式。該方式整體安全性好，靈活度較高，符合氣田情況，特別是可有效的平衡脫水站之間的氣量，符合頁巖氣田開發(fā)的長遠(yuǎn)規(guī)劃。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程設(shè)計(jì)

在井場(chǎng)和集氣站場(chǎng)均采用標(biāo)準(zhǔn)化流程，實(shí)現(xiàn)一體化組織、流程化作業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場(chǎng)。針對(duì)各平臺(tái)井位部署情況，設(shè)置2井式、4井式、5井式、6井式標(biāo)準(zhǔn)化集氣站。站場(chǎng)工藝標(biāo)準(zhǔn)化流程框圖如圖1所示。

圖1 井口集氣工藝流程框圖

3.3.1 2井式平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化流程

2井式集氣站設(shè)備按單列配置，即井口來氣→加熱→分離→計(jì)量，1口井配套1套處理設(shè)備。站內(nèi)加熱爐為雙盤管，加熱負(fù)荷為200 kW；設(shè)置2具管徑為800 mm的計(jì)量分離器用于氣液分離和計(jì)量。2井式井口及集氣站標(biāo)準(zhǔn)化流程見圖2。

3.3.2 4井式、6井式

4井式、6井式井口部分的流程相似，不同的是4井式采用2臺(tái)400 kW四盤管加熱爐，6井式采用3 臺(tái)400 kW四盤管加熱爐。4井式和6井式均設(shè)置一套計(jì)量分離器（管徑為800 mm），負(fù)責(zé)單井的計(jì)量；設(shè)置一套生產(chǎn)分離器（管徑為1 200 mm），用于其他井的氣液分離。4井式和6井式井口及集氣站標(biāo)準(zhǔn)化流程見圖3。

圖3 4井式、6井式集氣站標(biāo)準(zhǔn)化流程圖

3.4 模塊化集輸站場(chǎng)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)高效配產(chǎn)，降低施工周期，節(jié)省投資成本，標(biāo)準(zhǔn)化井場(chǎng)設(shè)計(jì)均采用通用化模塊和橇裝化模塊。叢式井場(chǎng)來氣進(jìn)入站內(nèi)來氣匯集模塊，根據(jù)壓力大小考慮是否增壓，再進(jìn)行氣液分離、天然氣計(jì)量后輸至脫水站處理。站場(chǎng)流程根據(jù)功能需要選擇工藝模塊進(jìn)行組合，集氣站模塊化工藝流程如圖4所示。

根據(jù)井口及集氣站標(biāo)準(zhǔn)化流程，將井口、集氣站中相同的部分劃分為模塊，每個(gè)功能分區(qū)做成獨(dú)立的、標(biāo)準(zhǔn)的小型模塊，各模塊之間相互獨(dú)立，通過管網(wǎng)連接，利于設(shè)計(jì)圖紙的模塊化組合和施工預(yù)制。井口及集氣站部分共劃分為井口安裝、除砂器、加熱爐、計(jì)量分離器、生產(chǎn)分離器、注醇、燃?xì)庹{(diào)壓、增壓組、污水罐、匯管、發(fā)球筒等11個(gè)模塊，其中加熱爐、分離器、注醇為采用橇裝，對(duì)所有模塊進(jìn)行三維配管設(shè)計(jì)。井場(chǎng)工藝模塊劃分及功能分區(qū)如表1所示。

圖4 集氣站模塊化流程框圖

表1 井口、集氣站工藝模塊劃分表

3.5 系列化脫水裝置設(shè)計(jì)

脫水站工藝流程：集氣站來氣通過集輸管線管輸至脫水站后進(jìn)行凈化處理，脫水采用TEG脫水裝置。天然氣首先進(jìn)入過濾分離裝置，盡可能除去可能攜帶的游離液體和機(jī)械雜質(zhì)，然后進(jìn)入加熱爐加熱到20 ℃，再進(jìn)入脫水裝置，經(jīng)脫水裝置脫水后的干凈化氣經(jīng)調(diào)壓計(jì)量之后輸送到用戶。

定型的單體處理裝置通過組裝、拼接就可以形成不同類型、不同規(guī)模的系列化處理裝置。脫水站的脫水裝置成列設(shè)置，主要設(shè)備全部橇裝化，根據(jù)產(chǎn)量情況分期實(shí)施，靈活組合，脫水裝置采用15×108m3/a和40×108m3/a這2個(gè)處理規(guī)模進(jìn)行裝置組合系列化設(shè)計(jì)。

總處理規(guī)模15×108m3/a的脫水站，建立2列脫水裝置進(jìn)行組合使用。建立10×108m3/a脫水裝置1列，再預(yù)留10×108m3/a脫水裝置1列，具體配置見圖5。

根據(jù)總體規(guī)劃方案，擴(kuò)大處理規(guī)模后，40×108m3/a脫水站的裝置配置采用10×108m3/a的脫水系列。采用3列10×108m3/a的脫水裝置進(jìn)行組合，預(yù)留1列10×108m3/a的脫水裝置，配置見圖6。自投入運(yùn)行以來，脫水工藝水露點(diǎn)可達(dá)到-17 ℃。

圖5 15×108m3/a脫水站標(biāo)準(zhǔn)化流程圖

圖6 40×108m3/a脫水站標(biāo)準(zhǔn)化流程圖

3.6 集約化場(chǎng)地平面布置

國內(nèi)川渝地區(qū)頁巖氣田吸取國外經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)集約化場(chǎng)地設(shè)計(jì)，集中建產(chǎn)，合理規(guī)劃，減少占地，保護(hù)環(huán)境。針對(duì)“井工廠”叢式井場(chǎng)的井位平面圖，根據(jù)鉆井、試氣運(yùn)行要求，在滿足規(guī)范要求下，提出了井場(chǎng)＋集氣站合建區(qū)域布置圖（“L”形和矩形）。井場(chǎng)與集氣站合建可以有效地減少占地面積，降低井場(chǎng)和集氣站的管理難度。

頁巖氣田集氣站場(chǎng)屬于五級(jí)站場(chǎng)，所以總平面布置時(shí)工藝裝置防火間距按五級(jí)站場(chǎng)設(shè)計(jì)，并根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)、功能要求，結(jié)合地形、風(fēng)向等條件確定。標(biāo)準(zhǔn)化集氣站平面布置見圖7、8。

圖7 2×2、2+2井場(chǎng)及集氣站布局圖

圖8 2×3、3+3井場(chǎng)及集氣站布局圖

3.7 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成效

通過推行川渝地區(qū)頁巖氣田地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作，針對(duì)非常規(guī)氣田以打破常規(guī)、創(chuàng)新模式的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)采用“工程服從地質(zhì)、地面服從地下；地質(zhì)兼顧工程、地下兼顧地面”的指導(dǎo)思想，力求做到地面工程與勘探開發(fā)的一體化。

目前，該頁巖區(qū)塊已全面建立了“井工廠”的鉆井平臺(tái)，采用工廠化的作業(yè)模式，標(biāo)準(zhǔn)化的集氣站建設(shè)隨鉆井平臺(tái)擴(kuò)展。已建連接平臺(tái)、集氣站和脫水站的集輸管網(wǎng)，采用“輻射＋環(huán)狀”集氣管網(wǎng)，新建的集氣管網(wǎng)輸氣能力達(dá)到50×108m3/a。整體頁巖區(qū)塊地面集輸工程采用“采氣叢式井場(chǎng)—集氣站—脫水站”的兩級(jí)布站模式。形成了標(biāo)準(zhǔn)化、橇裝化的采氣集輸流程，整套采氣、集輸流程采用二級(jí)降壓、二級(jí)脫水工藝，由8個(gè)獨(dú)立功能標(biāo)準(zhǔn)化模塊組合而成。用“少用地多辦事，少占地建示范區(qū)”的原則，單井土地征用面積節(jié)約30%以上。同時(shí)，氣田全力推進(jìn)“四化”建設(shè)，增強(qiáng)工程技術(shù)的可復(fù)制性和可推廣性，按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化施工、標(biāo)準(zhǔn)化采購、信息化管理，編制形成一系列標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)規(guī)范和技術(shù)要求。

4 結(jié)論與建議

1）我國頁巖氣開發(fā)與集輸技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但與國外相比還存在很大的差距，且沒有形成相關(guān)完整的體系。我國頁巖氣田吸取國外頁巖氣開采經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持“綠色低碳”的發(fā)展理念，重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，建立青山綠水工程。采用“叢式井”設(shè)計(jì)、“井工廠”施工模式、“標(biāo)準(zhǔn)化”站場(chǎng)設(shè)計(jì)及施工后復(fù)耕等措施，大幅降低土地征用面積，節(jié)約單井征地面積，切實(shí)保護(hù)了周圍的綠水青山，保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

2）推行頁巖氣地面工程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)新了頁巖氣田地面設(shè)計(jì)理念，是適應(yīng)頁巖氣田特殊性和地面建設(shè)的需要。以破除大而全、小而全為設(shè)計(jì)原則，以建立靈活、實(shí)用、可靠的地面生產(chǎn)體系為原則，地上地下統(tǒng)籌優(yōu)化，體現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、高效、安全、超前的工程建設(shè)理念，也是大規(guī)模油氣田地面建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。國內(nèi)頁巖氣地面集輸工程技術(shù)將向占地集約化、流程標(biāo)準(zhǔn)化、裝置系列化、設(shè)備通用化、單體橇裝化和管理信息化的方向發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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（修改回稿日期 2015-11-09 編輯 何 明）

Standardized surface engineering design of shale gas reservoirs

Liang Guangchuan, Yu Yuhang, Peng Xingyu
(School of Oil & Natural Gas Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China)
NATUR．GAS IND．VOLUME 36，ISSUE 1，pp.115-122， 1/25/2016．(ISSN 1000-0976；In Chinese)

Abstract:Due to the special physical properties of shale gas reservoirs, it is necessary to adopt unconventional and standardized technologies for its surface engineering construction. In addition, the surface engineering design of shale gas reservoirs in China faces many difficulties, such as high uncertainty of the gathering and transportation scale, poor adaptability of pipe network and station layout, difficult matching of the process equipments, and boosting production at the late stage. In view of these problems, the surface engineering construction of shale gas reservoirs should follow the principles of “standardized design, modularized construction and skid mounted equipment”. In this paper, standardized surface engineering design technologies for shale gas reservoirs were developed with the “standardized well station layout, universal process, modular function zoning, skid mounted equipment selection, intensive site design, digitized production management” as the core, after literature analysis and technology exploration were carried out. Then its application background and surface technology route were discussed with a typical shale gas field in Sichuan-Chongqing area as an example. Its surface gathering system was designed in a standardized way, including standardized process, the modularized gathering and transportation station, serialized dehydration unit and intensive layout, and remarkable effects were achieved. A flexible, practical and reliable ground production system was built, and a series of standardized technology and modularized design were completed, including cluster well platform, set station, supporting projects. In this way, a system applicable to domestic shale gas surface engineering construction is developed.

Keywords:Shale gas; Unconventional; Surface engineering; Gathering system; Surface technology; Standardized design; Cluster wells; Integration

作者簡介：梁光川，1972年生，教授，博士；長期從事油氣地面集輸工藝優(yōu)化、天然氣地下儲(chǔ)氣庫優(yōu)化、油氣管道輸送理論及技術(shù)研究工作。地址：（610500）四川省成都市新都區(qū)新都大道8號(hào)西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院。電話：13981827236。ORCID:0000-0002-3346-6021。E-mail:lgcdjr@163.com

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.01.015