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煤層氣
- 摘要：煤層氣俗稱“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),與煤炭伴生、以吸附狀態(tài)儲存于煤層內(nèi)的非常規(guī)天然氣，熱值是通用煤的2-5倍，主要成分為甲烷。1立方米純煤層氣的熱值相當(dāng)于1.13kg汽油、1.21kg標(biāo)準(zhǔn)煤，其熱值與天然氣相當(dāng)，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈，幾乎不產(chǎn)生任何廢氣，是上好的工業(yè)、化工、發(fā)電和居民生活燃料。
煤層氣解決方案
煤層氣俗稱“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),與煤炭伴生、以吸附狀態(tài)儲存于煤層內(nèi)的非常規(guī)天然氣，熱值是通用煤的2-5倍，主要成分為甲烷。1立方米純煤層氣的熱值相當(dāng)于1.13kg汽油、1.21kg標(biāo)準(zhǔn)煤，其熱值與天然氣相當(dāng)，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈，幾乎不產(chǎn)生任何廢氣，是上好的工業(yè)、化工、發(fā)電和居民生活燃料。煤層氣空氣濃度達(dá)到5%-16%時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應(yīng)約為二氧化碳的21倍，對生態(tài)環(huán)境破壞性極強(qiáng)。在采煤之前如果先開采煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70%到85%。煤層氣的開發(fā)利用具有一舉多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效應(yīng)；有效減排溫室氣體，產(chǎn)生良好的環(huán)保效應(yīng)；作為一種高效、潔凈能源，商業(yè)化能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
我國煤層氣資源豐富。據(jù)煤層氣資源評價，我國埋深2000m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約36萬億立方米，主要分布在華北和西北地區(qū)。其中，華北地區(qū)、西北地區(qū)、南方地區(qū)和東北地區(qū)賦存的煤層氣地質(zhì)資源量分別占全國煤層氣地質(zhì)資源總量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。1000m以淺、1000～1500m和1500～2000m的煤層氣地質(zhì)資源量，分別占全國煤層氣資源地質(zhì)總量的38.8%、28.8%和32.4%。
結(jié)合煤層氣田實(shí)際情況，根據(jù)減員增效、安全生產(chǎn)的原則，吸收國內(nèi)其它油田成功經(jīng)驗，選用成熟、安全、可靠的自動化系統(tǒng)和設(shè)備，達(dá)到技術(shù)可靠、節(jié)省投資、方便生產(chǎn)，以適應(yīng)油田人煙稀少、氣候惡劣地區(qū)特點(diǎn)。保證煤層氣田井、站安全、平穩(wěn)運(yùn)行，從監(jiān)控、預(yù)測、預(yù)報、報警、事故分析與對策等方面建立安全體系。
煤層氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)氣田煤層氣工程總體工藝流程及系統(tǒng)功能，本方案將數(shù)字化采集系統(tǒng)大致分為2層。
第1層為數(shù)據(jù)采集層，由RTU與一次儀表構(gòu)成，完成現(xiàn)場原始數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理。根據(jù)設(shè)計需求還可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)存儲，以保證通訊中斷后數(shù)據(jù)的連續(xù)性。
第2層為數(shù)據(jù)監(jiān)控層。這層即為集氣站的站控系統(tǒng)軟件平臺，平臺利用各種軟件遠(yuǎn)程仿真現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控、實(shí)時報警、遠(yuǎn)程控制等功能。
氣田SCADA系統(tǒng)兩層結(jié)構(gòu)圖如下：
通信系統(tǒng)作為SCADA系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行的基礎(chǔ)支撐平臺，其穩(wěn)定性、可靠性將是影響SCADA系統(tǒng)至關(guān)重要的因素。通信系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)包括良好的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、足夠的信息帶寬估計、安全經(jīng)濟(jì)的信道冗余、設(shè)備選型、通信軟件設(shè)計等多方面工作。
根據(jù)煤層氣田生產(chǎn)應(yīng)用需求，為了選擇合理、經(jīng)濟(jì)的通信方案，必須因地制宜，在充分考慮資金投入可能性的前提下，高度重視氣田所處的環(huán)境和氣候條件，這將是影響通信系統(tǒng)設(shè)計選型的重要因素。
由于煤層氣田現(xiàn)場環(huán)境惡劣，因此煤層氣田SCADA系統(tǒng)的通信系統(tǒng)和設(shè)備，首先必須具備卓越的溫度性能和良好的穩(wěn)定性和可靠性。其次，充分考慮地勢變化、煤層氣田井口分散情況、系統(tǒng)建成后將隨時擴(kuò)容等因素，因此在通信系統(tǒng)方案設(shè)計上，應(yīng)考慮實(shí)際系統(tǒng)信道能否真正暢通，確保SCADA系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。另外，從通信系統(tǒng)建設(shè)投入和周期上，應(yīng)充分考慮到油田快速發(fā)展和投入回報的需要，應(yīng)在兼顧適當(dāng)投入和快速建設(shè)的前提下，確保通信系統(tǒng)建設(shè)與油田整體建設(shè)相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)真正的高性能價格比。
系統(tǒng)功能
系統(tǒng)特點(diǎn)
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
典型業(yè)績
根據(jù)氣田煤層氣工程設(shè)計，本設(shè)計方案將使煤層氣數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能。
采氣井場:自動控制、自動計量、現(xiàn)場無人值守
■采氣井場：各個井口的天然氣流量采集；
■采氣井場井場橇裝計量裝置：采集儀表數(shù)據(jù)如壓力、溫度、流量；
■采氣井場井場橇裝計量裝置：多通閥自動選井、單井日產(chǎn)氣量自動計量；
■采氣井場井場橇裝計量裝置：單井產(chǎn)氣量計量時，來氣單井溫度、壓力信息的獲取存儲；
采氣井口：遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和啟停井、現(xiàn)場無人值守
■采氣井口：遠(yuǎn)程啟停控制、變頻調(diào)節(jié)；
■采氣井口：三相電量、電功率、功率因數(shù)等電參數(shù)采集；
■采氣井口：預(yù)留接口方便將來示功圖采集、水量采集；已有儀表的采集；
集氣站：站內(nèi)數(shù)據(jù)采集和自動控制，對下屬采氣井場的遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動計量和啟停井
■集氣站進(jìn)站壓力檢測報警聯(lián)鎖關(guān)斷出站電動閥；
■集氣站進(jìn)站溫度檢測；
■進(jìn)站分離器液位高低檢測報警聯(lián)鎖液相電動閥；
■集氣站出站壓力檢測報警聯(lián)鎖關(guān)斷出站電動閥；
■集氣站天然氣流量計量顯示；
■結(jié)構(gòu)先進(jìn)，易于擴(kuò)展，可多站協(xié)調(diào)工作，組建復(fù)雜系統(tǒng)
■模塊化設(shè)計工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，DIN導(dǎo)軌安裝結(jié)構(gòu)，方便現(xiàn)場安裝
■經(jīng)濟(jì)可靠、功能強(qiáng)大的通信接口，支持ModbusRTU／ASCII／TCP、DNP3（可選）等通信協(xié)議，具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口
■高效的工程開發(fā)工具，符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五種程序語言
■友好的人機(jī)界面
■功能強(qiáng)大的硬件系統(tǒng)，采用32位ARM處理器，嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)
■先進(jìn)的冗余/容錯方式
■經(jīng)濟(jì)高效的RTU系統(tǒng)
■工作溫度-40～+70℃，工作濕度5～95%RH，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境
■通過CE認(rèn)證，達(dá)到EMC電磁兼容3級標(biāo)準(zhǔn)
■QS9000質(zhì)量管理體系
《油氣田及管道儀表控制系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》；SY/T0090-96
《油氣田及管道計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》；SY/T0091-96
《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體監(jiān)測報警設(shè)計規(guī)范》；SH3063-1999
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