(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221047423 6.3 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 车彤　廖柯熹　林诗奇　 (74)专利代理 机构 北京中索 知识产权代理有限 公司 11640 专利代理师 唐亭 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 一种页岩气集输站场设计优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种页岩气集输站场设计优 化方法， 包括以下步骤： 根据页岩生产特点， 将页 岩气井生产划分为4个生产阶段： 排采期、 相对 稳 定期， 递减期、 低压小产期； 针对不同生产阶段计 算产量、 设置平台工艺流程； 进行站场设备选 型； 确定站场用管的规格、 强度和管径； 设计集气站 和脱水站。 本发明针对页岩气特点， 制定不同阶 段的标准化流程， 将不同功能的模块化橇装设备 进行组合使用， 提高设备重复利用率， 降低工程 投资。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 114896659 A 2022.08.12 CN 114896659 A 1.一种页岩气集输站场设计优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 根据页岩生产特点， 将页岩气井生产划分为 4个生产阶段： 具体划分为： 排采期、 相对稳定期， 递减期、 低压小产期。 S2： 针对不同生产阶段计算产量、 设置平台工艺 流程： 计算产量方式包括两种： 轮换分离计量和连续计量， 根据单井生产阶段， 通过分析页岩 气井的生产特点和单井预测数据， 针对不同生产阶段设置平台工艺 流程， 使用橇装化设备； S3： 进行站场设备选型： 进行选型的站场设备 具体包括平台气液分离器、 阀门、 清管设备、 仪表风撬； 平台气液分离器： 采用立式重力分离器或卧 式气液分离器； 阀门： 采用气动执行机构， 一般截断阀门DN＜200采用平板闸阀， DN≥200采用 手动球 阀， 排污、 放空、 节流分别采用阀套式排污阀、 节流截止放空阀及 双作用节流截止阀； 清管设备： 平台出站管线≤DN10 0设置清管阀， ＞DN10 0设置清管器发送、 接收筒； 仪表风撬： 单套仪表风橇主要设备包括2台微油螺杆式空气压缩机， 1用1备， 1套前置过 滤器、 1套后置过滤器、 1个缓冲罐、 2台无热再生吸附式干燥器和1个压缩空气净化空气储 罐； S4： 确定站场用管的规格、 强度和管径： 站场用管主 要包括原料气管道、 抑制剂管道、 放空管道、 排污管道、 仪表风用管道； 站内公称压力P＞26MPa的原料气、 抑制剂管道， 采用20G材质； 设计压力P＝10MPa的原 料气管道， 管道公称直径DN≤150采用L245N材质， 管道公称直径DN＞150采用L360N材质； 仪 表风管道采用0 6Cr19Ni10； 管道壁厚计算： 式中， δ为钢管计算壁厚， mm； P为 设计压力MPa； D为钢管外径， mm； σS为钢管的最小屈服强 度， MPa； F为设计系数， 取0.5； C为腐蚀裕量附加值， m m， 取1.5m m； 为焊缝系数， 取1.0； 管径计算： 式中， d为计算管道内径， m； qv为标准状态下气体流量， Nm3/s； P为操作条件下 的气体绝 对压力， MPa； P0为标准状况下气体的绝对 压力， MPa； T为操作条件下的气体绝对温度， K； T0为 标准状况 下气体的绝对温度， K； z为气体压缩系数； ω为气体流速， m/s； S5： 设计集气站和脱水站： 包括设计规模、 设计压力、 模块划分和主 要工艺流程； 设计规模： 根据标准化设计内容， 结合气藏数据核算各集气站最大集气量确定集气站 设计规模； 设计压力： 7.5 MPa； 模块划分： 集气站主要有平台来气汇集模块、 分离计量模块、 清管发送模块、 清管接收 模块、 进出站阀组模块、 增压模块， 站场流 程根据功能需要选择工艺模块进行组合；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114896659 A 2主要工艺流程： 通过集气支线经站内的来气汇集模块进入分离计量模块， 进行气液分 离、 天然气 计量， 再经集输干线输至脱 水站进行天然气脱水 处理； 具备分输功能的集气站设 置计量装置， 无分输功能的集气站， 取消计量装置， 定期对集气干线进行清管作业， 气液分 离器分离出的采出 液输至储液池， 由罐 车拉运至就近平台的储液池暂存。 2.根据权利要求1所述的一种页岩气集输站场设计优化方法， 其特征在于， 所述步骤S1 中： 排采期： 开井后约45天， 此阶段气井 井口压力高， 产气、 产液量均大； 相对稳定期： 排采期结束期后， 至气井产量降至约3.6 ×104m3/d， 至井口压力降至约 4MPa， 产液量降至约10m3/d， 此阶段气井以定产降压方式生产， 产液量较大， 压力降至输压 后将采取增压方式生产， 表现为井口压力平输 压后压力、 产气量、 产液量逐步降低； 递减期： 相对稳定期结束后， 至气井产量降至约 2.3×104m3/d， 井口压力降至约2.3MPa， 产液量降至约1m3/d， 此阶段气井压力、 产气液量进一 步降低， 采取增压方式生产； 低压小产期： 递减期结束后， 气井进入低压小产期， 此阶段气井压力、 产气液量进一步 降低， 产气量约， 采取增压方式生产。 3.根据权利要求1所述的一种页岩气集输站场设计优化方法， 其特征在于， 所述步骤S2 中平轮换分离计量的设备为1套20 ×104m3/d分离计量橇装和1套50 ×104m3/d分离计量橇 装， 井口产物经除砂后一口井由20 ×104m3/d分离计量橇装单独进行分离计量， 其余井由50 ×104m3/d分离计 量橇装共同计 量， 若平台井口数较多， 则相应增加分离计 量橇装， 分离后的 天然气汇集输送至集气站； 平台连续计量的工艺流程为每口单井配置单独的分离计量橇装， 对井口产物进行持续 不间断的计量， 单井连续分离计量橇设计规模10 ×104m3/d。 4.根据权利要求1所述的一种页岩气集输站场设计优化方法， 其特征在于， 所述步骤S3 中立式重力分离器直径D按照下式进行计算： 式中， D为分离器内径， m； qv为标准参比条件下气体流量， m3/h； T为操作温度， K； Z为气体 压缩因子； P为操作绝对 压力， MPa； K1为立式分离器 修正系数， 宜取0.8； W0为液滴在分离器中 的沉降速度， m/s； 所述W0的计算公式为： 式中， g为重力加速度， m/s2； dL为液滴直径， m， dL取＝80×10‑6m； ρL为液滴的密度， kg/m3； ρg为气体在操作条件下的密度， kg/m3； f为阻力系数； 计算出f·(Re2)再查油气集输设计规范附录B可 得f值， f·(Re2)计算式为： 式中， Re为流体相对运动的雷诺数； μg为气体在操作条件下的粘度， Pa ·S。 5.根据权利要求1所述的一种页岩气集输站场设计优化方法， 其特征在于， 所述步骤S3权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114896659 A 3