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隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和環(huán)保要求的提高，煤層氣作為一種清潔能源，其高效開發(fā)與集輸技術(shù)備受關(guān)注。某氣田M區(qū)塊煤層氣資源豐富，但開發(fā)過程中面臨低壓、高含CO₂、產(chǎn)量遞減快等技術(shù)難題。本研究基于第十屆全國油氣儲運工程設(shè)計大賽任務(wù)書，結(jié)合國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提出了一套技術(shù)經(jīng)濟合理的地面集輸工程設(shè)計方案，旨在為類似氣田的開發(fā)提供參考。

管材選擇：采氣管道采用耐腐蝕的PE100 SDR11聚乙烯管，集氣管道選用L245鋼無縫鋼管，兼顧耐壓與耐溫性能。

管網(wǎng)布局：基于K-means算法、最小生成樹算法和遺傳算法，優(yōu)化集輸管網(wǎng)布局，最終采用“串聯(lián)+放射狀”組合工藝，顯著降低管網(wǎng)投資成本。

增壓方案：設(shè)計“兩次兩地”增壓工藝，確保穩(wěn)產(chǎn)期和遞減期的輸送需求，提升系統(tǒng)適應(yīng)性。

腐蝕防護：針對CO₂腐蝕問題，采用3PE防腐層和犧牲陽極保護技術(shù)，預(yù)測腐蝕速率并優(yōu)化防護措施。

水合物防治：通過PVTSIM模擬水合物生成條件，結(jié)合保溫層設(shè)計（硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，厚度30mm），有效防止管道堵塞。

泄漏管理：建立管道泄漏模型，設(shè)計清管工藝，配備智能監(jiān)測系統(tǒng)，提升應(yīng)急響應(yīng)能力。

數(shù)字化平臺：構(gòu)建端到端的智能氣田管理平臺，集成SCADA系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和人工智能（AI）技術(shù)，實現(xiàn)井場、管網(wǎng)、處理工藝的全流程監(jiān)控與優(yōu)化。

數(shù)字孿生技術(shù)：通過數(shù)字孿生模擬管道全生命周期運行狀態(tài)，為決策提供數(shù)據(jù)支持。

數(shù)據(jù)驅(qū)動優(yōu)化：基于氣井坐標(biāo)、產(chǎn)量預(yù)測和流體物性數(shù)據(jù)，采用聚類算法和遺傳算法優(yōu)化集輸管網(wǎng)布局。

水力熱力模擬：利用PIPESIM軟件對管網(wǎng)進行水力熱力校核，確保流速、壓降和溫度符合設(shè)計要求。

經(jīng)濟性分析：通過敏感性分析和盈虧平衡分析，評估方案的經(jīng)濟可行性，總投資估算為30770.06萬元，年均收入約8751.22萬元。

節(jié)能環(huán)保：采用密閉工藝流程和污水處理回注技術(shù)，減少環(huán)境污染。

模塊化與撬裝化：井場和集氣站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，降低施工和維護成本。

抗震設(shè)計：針對6度抗震設(shè)防烈度，優(yōu)化管道和站場結(jié)構(gòu)，確保安全性。

本設(shè)計方案通過多算法優(yōu)化、流動安全保障和智能化技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)了M區(qū)塊煤層氣的高效集輸，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢。未來可進一步探索低碳減排技術(shù)和可再生能源在氣田中的應(yīng)用，推動綠色氣田建設(shè)。

關(guān)鍵詞：煤層氣；地面集輸；管網(wǎng)優(yōu)化；流動保障；智能氣田

參考文獻：
[1] GB 50349-2015, 氣田集輸設(shè)計規(guī)范[S].
[2] 張XX, 李XX. 煤層氣集輸技術(shù)研究進展[J]. 油氣儲運, 2024, 43(2): 1-10.
[3] PIPESIM用戶手冊, Schlumberger, 2023.

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