多功能計(jì)量撬在頁(yè)巖氣集氣站的研究與應(yīng)用

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)：

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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。