页岩气田脱水装置橇装化优化设计与研究

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2019年是中国正式开展页岩气钻井的第十年。经过了近十年的探索,中国页岩气的开采形成了一定规模,迎来发展的加速期。在页岩气开发不断取得进展的同时,页岩气相关产业链配套设施的兴建也应不断推进。现有的页岩气处理设备大都采取了模块化橇装设计,基本可满足生产需要。但页岩气开采过程存在着初期产量大、压力高、产液量大,后期产量、井口压力、产液量低,不产液的特性,而具有规模大,长期低负荷运行,橇装装置集成度低、布置较松散,部分管道和设备以现场安装为主等问题的现有脱水装置无法满足页岩气开采的需要,急需优化改进。本文以已建的3 00 × 104m3/d的页岩气TEG脱水橇为优化对象,利用HYSYS对TEG循环量进行模拟优化研究。根据TEG循环量计算结果对TEG再生系统设备、TEG补充泵、产品气分离器、吸收塔器等进行选型及尺寸优化,经过优化简化,300×104m3/d规模的TEG脱水装置一次性投资费用相比同规模脱水站TEG脱水装置将下降20%以上。在设备选型及尺寸优化的基础上进行脱水装置橇装化优化分析。分析国内脱水橇布置现状,介绍脱水橇布局现状以及现有页岩气橇装脱水装置存在问题;对现有页岩气脱水装置橇装进行平面布置、管路等的分析,确定了各主要设备的尺寸以及附属的仪表、阀门及其管道的规格,同时分区块对整个脱水装置的主要设备进行了仪表阀门的统计;采用多行直线布置的优化形式,结合实际情况确定优化目标。运用两种不同的方法对脱水装置进行橇装化优化研究。首先采用SLP方法对整个脱水装置进行方案设计,通过因素评价法对两种布置方案评价两个布置方案,得到方案二比方案一更优;随后运用遗传算法对设备布置进行优化设计,利用MATLAB软件求解数学模型,选择其中10组方案对比分析得到优化布置方案,依据各设备功能以及距离进行调整对优化后的结果进行调整,并最终确定了布局方案;最后在面积、操作方便性及资金方面对两种优化结果进行了对比,遗传算法较SLP法优化结果更优,面积减少13.3%,资金减少 10.53%。根据以上研究,利用SolidWorks三维呈现优化前后脱水装置各设备及仪表阀门相对位置,全方位展示优化后的橇块各处细节,为脱水装置建造工作提供参考依据。
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