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      多功能計(jì)量撬在頁(yè)巖氣集氣站的研究與應(yīng)用

      2020-09-10 09:45:33馮建波
      關(guān)鍵詞:效果評(píng)價(jià)

      摘 要:華東油氣分公司頁(yè)巖氣集氣場(chǎng)站于2018年進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)。集氣場(chǎng)站原工藝采用單井進(jìn)加熱爐加熱后,再進(jìn)入分離器進(jìn)行脫水處理后集中外輸。而隨著頁(yè)巖氣井口壓力逐步下降,井下節(jié)流器等工藝的應(yīng)用,原有工藝模式存在流程復(fù)雜,投資大,維修改造不方便等缺點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝流程進(jìn)行優(yōu)化分析,設(shè)計(jì)研究出一套多功能計(jì)量撬,通過(guò)對(duì)撬塊制作的功能結(jié)構(gòu)和焊接質(zhì)量控制等方面進(jìn)行分析研究,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行效果評(píng)價(jià),證明該撬塊對(duì)該類場(chǎng)站建設(shè)具有很好的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)效益,為后期該類場(chǎng)站優(yōu)化建設(shè)具有借鑒和集中推廣作用。

      關(guān)鍵詞:多功能計(jì)量撬;焊接質(zhì)量控制;效果評(píng)價(jià)

      1 集輸工藝優(yōu)化

      頁(yè)巖氣是指賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖及其夾層中,以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣,成分以甲烷為主,是一種清潔、高效的能源資源和化工原料,主要用于居民燃?xì)?、城市供熱、發(fā)電、汽車燃料和化工生產(chǎn)等,用途廣泛。集氣場(chǎng)站主要工藝由中石化節(jié)能環(huán)保工程科技有限公司進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)前期頁(yè)巖氣井井口壓力高,含水量高等特點(diǎn),流程工藝主要采用單井進(jìn)加熱爐后,再進(jìn)入單獨(dú)分離器進(jìn)行脫水處理后集中外輸?shù)母⒘昴J?。華東油氣分公司為保證井口及配套集輸流程安全生產(chǎn),降低地面流程安全風(fēng)險(xiǎn),采用了井下節(jié)流工藝,井口出口壓力控制在6MPa以內(nèi),而頁(yè)巖氣部分單井壓力逐步下降,無(wú)法進(jìn)入管網(wǎng)進(jìn)行輸送,需采用壓縮機(jī)增壓進(jìn)管網(wǎng)生產(chǎn),原有工藝模式存在流程復(fù)雜,投資大,操作不方便等特點(diǎn),需對(duì)原有工藝模式進(jìn)行優(yōu)化,使得場(chǎng)站建設(shè)簡(jiǎn)潔化、標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)兩種工藝模式的對(duì)比可以看出,通過(guò)優(yōu)化,取消了加熱爐和配套調(diào)壓撬等設(shè)備及配套流程,引入了多功能計(jì)量撬,流程進(jìn)一步簡(jiǎn)化,節(jié)約了投資,便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作和維護(hù)。

      2 多功能計(jì)量撬設(shè)計(jì)及研究

      2.1 功能分析研究

      ①多井氣體能夠通過(guò)多功能計(jì)量撬,進(jìn)入計(jì)量分離器進(jìn)行脫水處理,實(shí)現(xiàn)不增壓直接進(jìn)入外輸閥組集中控制后,進(jìn)入內(nèi)部集氣管網(wǎng),統(tǒng)一輸送至脫水站進(jìn)行處理銷售;②多井氣體能夠通過(guò)多功能計(jì)量撬,進(jìn)入計(jì)量分離器進(jìn)行脫水處理,再進(jìn)入壓縮機(jī)增壓后,進(jìn)入外輸閥組集中控制,進(jìn)入內(nèi)部集氣管網(wǎng),統(tǒng)一輸送至脫水站進(jìn)行處理銷售;③單井氣體能夠通過(guò)多功能計(jì)量撬,進(jìn)行單井計(jì)量,并能夠進(jìn)行單井流量計(jì)標(biāo)定,對(duì)單井產(chǎn)氣量進(jìn)行資料數(shù)據(jù)錄取和校對(duì)工作;④由于場(chǎng)站內(nèi)需增壓?jiǎn)尉畾怏w的壓力不一致,壓力較高和壓力較低(該壓力均不能直接進(jìn)入管網(wǎng)生產(chǎn))的井存在互相干擾,多功能計(jì)量撬需滿足單井進(jìn)單獨(dú)計(jì)量分離器,再進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行增壓后,進(jìn)入外輸閥組集中控制,進(jìn)入內(nèi)部集氣管網(wǎng),統(tǒng)一輸送至脫水站進(jìn)行處理銷售。

      2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及研究

      在對(duì)多功能計(jì)量撬進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,我們充分考慮到該結(jié)構(gòu)需具有運(yùn)輸方便,能夠在場(chǎng)外集中進(jìn)行預(yù)制加工(減少場(chǎng)站動(dòng)火風(fēng)險(xiǎn)),現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等特點(diǎn),結(jié)合原油集輸站計(jì)量間的流程設(shè)計(jì),我們?cè)O(shè)計(jì)研究了一套適合頁(yè)巖氣集氣場(chǎng)站的多功能計(jì)量撬。

      ①該計(jì)量撬底座采用16#槽鋼焊接作為結(jié)構(gòu)骨架,上面敷設(shè)厚度為6mm花紋鋼板,以華東油氣分公司涪陵頁(yè)巖氣田194#集氣站為例,該場(chǎng)站井?dāng)?shù)為4口,單井計(jì)量閥組長(zhǎng)度為2500mm,閥組之間間距為600mm,該計(jì)量撬底座尺寸設(shè)定為3200mm×2500mm,撬底座周圍焊接四個(gè)吊耳,方便吊裝與運(yùn)輸;②每口單井計(jì)量閥組進(jìn)口安裝二相流量計(jì),方便氣體計(jì)量,每口單井通過(guò)計(jì)量閥組的閥門控制,可以實(shí)現(xiàn)單井增壓、不增壓或單獨(dú)增壓進(jìn)對(duì)應(yīng)主管匯,然后再進(jìn)入對(duì)應(yīng)功能計(jì)量分離器進(jìn)行分離處理,每組計(jì)量閥組通過(guò)支撐件與撬體連接牢固,保證使用過(guò)程中的安全運(yùn)行;③為避免閥門內(nèi)漏而影響功能使用,選擇氣體密封性能較好的球閥進(jìn)行控制,球閥安裝前,均按施工規(guī)范要求進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性水壓試驗(yàn),滿足要求后,方能進(jìn)行安裝;④為實(shí)現(xiàn)流量計(jì)定期進(jìn)行在線標(biāo)定,在主管匯上預(yù)留閥門,可以實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)對(duì)流量計(jì)實(shí)現(xiàn)在線標(biāo)定,為氣體的精確計(jì)量提供了保障;同時(shí),在主管匯上安裝壓力表,能夠更好的觀測(cè)數(shù)據(jù),便于分析。

      3 焊接質(zhì)量控制分析及研究

      通過(guò)對(duì)多功能計(jì)量撬的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究,我們發(fā)現(xiàn),整個(gè)計(jì)量閥組均采用成品管件(三通、大小頭等)和法蘭閥門,焊接工作量大,焊縫集中,對(duì)焊縫質(zhì)量和變形控制要求極為嚴(yán)格,通過(guò)對(duì)焊接工藝的選擇,焊接質(zhì)量控制措施的采用,能夠保證整個(gè)撬的安裝質(zhì)量。

      3.1 焊接工藝的選擇

      根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求,集氣場(chǎng)站建設(shè)均采用L360N鋼管,多功能計(jì)量撬的管線管徑小,管壁厚較厚,焊接變形控制要求高,通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,我們選擇氬電聯(lián)焊工藝,該工藝具有以下特點(diǎn):

      ①焊接質(zhì)量好,射線探傷合格率高。根據(jù)焊接工藝評(píng)定選擇合適的焊絲、鎢極、焊接工藝參數(shù)及純度符合要求的保護(hù)氣體,能使焊縫根部得到良好的融合,且焊口內(nèi)表面光滑、整齊,不易出現(xiàn)手工電弧焊打底焊接時(shí)可能出現(xiàn)的焊瘤、未焊透和凹陷等缺陷;②效率高、速度快、易于掌握。選用手工氬弧焊打底,由于氬弧焊為連續(xù)焊接工藝,而手工電弧焊為斷弧焊,氬電聯(lián)焊工藝的焊接效率是手工電弧焊的2-4倍;③由于氬弧焊氣體的惰性特點(diǎn)以及焊接時(shí)熱量集中,使得焊縫熱影響區(qū)窄,焊件的變形小;由于可見性好,便于觀察,能夠很好的控制熔池的形狀,適應(yīng)于在各種位置進(jìn)行施焊;④由于氬電聯(lián)焊綜合了氬弧焊和手工電弧焊兩種焊接方式的優(yōu)點(diǎn),因其焊縫成形好,焊接應(yīng)力與變形小等優(yōu)點(diǎn),在石油化工領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。該種焊接工藝也更適合于多功能計(jì)量撬的管道焊接安裝。

      3.2 焊接質(zhì)量的控制

      ①為了有效價(jià)格低壓力管道的收縮應(yīng)力和焊接變形,采取定位焊點(diǎn)焊的方式,制作工裝夾具,固定焊接管道,壓力管道焊接順序從構(gòu)件受周圍約束較大的部位開始,然后再逐漸地向約束較小的部位推進(jìn);②一旦對(duì)壓力管道的焊縫進(jìn)行焊接時(shí),一定要保持連續(xù)性,不能在中途無(wú)故中斷。如果實(shí)在是由于特殊原因而不得不暫時(shí)中斷,那么也應(yīng)該采取相應(yīng)的防止焊縫開裂的措施,將其表面清理干凈,確認(rèn)焊縫區(qū)不存在任何的缺陷之后,再按原工藝進(jìn)行重新焊接;③參與壓力管道焊接的操作人員必須持證上崗,且在焊接施工前,需進(jìn)行焊接考試,考試合格后才能夠上崗。焊接變形和焊接質(zhì)量受焊接人員水平的直接影響較大,水平高的焊工在執(zhí)行焊接工藝時(shí),會(huì)更加堅(jiān)定,靈活,也可以大幅度降低焊縫返修次數(shù)與數(shù)量,從而減少焊接變形,保證焊接質(zhì)量受控;④焊接完成后檢驗(yàn)控制。焊接后,對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查,合格后,按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求對(duì)管道焊口進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),RT檢測(cè)比例嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件執(zhí)行。對(duì)不合格焊口,需要制定返修工藝,并嚴(yán)格按工藝進(jìn)行返修,重新檢測(cè),并做好施工記錄。

      4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析

      4.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

      多功能計(jì)量撬在工廠車間集中預(yù)制完成后,陸續(xù)應(yīng)用到華東涪陵平橋南區(qū)產(chǎn)能建設(shè)地面集氣站工程中,先后在194、195、196、197、199等多平臺(tái)成功應(yīng)用。該撬實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)站單井氣體集中計(jì)量,流程功能切換方便,功能齊全,滿足了現(xiàn)場(chǎng)使用及操作便利,得到了甲方的一致好評(píng)。

      4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

      通過(guò)多功能計(jì)量撬的設(shè)計(jì)及研究應(yīng)用,簡(jiǎn)化了場(chǎng)站建設(shè)安裝流程,與井下節(jié)流工藝、二相流量計(jì)等配套使用,減少了加熱爐、計(jì)量分離器和配套流程。以平橋南區(qū)幾個(gè)平臺(tái)為例,通過(guò)下圖表比較分析,可以看出,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

      5 結(jié)論及建議

      ①多功能計(jì)量撬的設(shè)計(jì)與研究應(yīng)用,簡(jiǎn)化了頁(yè)巖氣集氣場(chǎng)站工藝流程,優(yōu)化了集輸工藝,方便了數(shù)據(jù)錄取和流程切換,便于操作人員使用;②通過(guò)對(duì)制作工裝和焊接質(zhì)量的控制,保證了多功能計(jì)量撬的加工精度和質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)的目的;③建議在類似集氣場(chǎng)站積極推廣和應(yīng)用,為頁(yè)巖氣場(chǎng)站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化提供借鑒和保障。

      參考文獻(xiàn):

      [1]張永興.大型儲(chǔ)罐施工中的焊接變形控制[J].石油工程建設(shè),2002(1):111-113.

      [2]王新玲.氬電聯(lián)焊在燃?xì)夤艿朗┕ぶ械膽?yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,(8):232

      作者簡(jiǎn)介:

      馮建波(1981- ),男,漢族,四川省射洪縣人,大學(xué)本科,工程師,地面集輸工藝及工程建設(shè)管理。

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