NB-T 11333-2023 页岩气 气田供转水系统技术要求

页岩气气田供转水系统技术要求Shalegas—Thetechnicalrequirementsforwatersupplyand2023—10—11发布2024-04-11实施国家能源局发布NB/T11333—2023前言 Ⅱ 12规范性引用文件 13术语和定义 24基本要求 35设计水量 36取水 47供水转水系统 48仪表与自动控制 69公用工程及配套设施 610施工及验收 811运行维护管理 912质量、健康、安全、环保(QHSE)与节能、节水 附录A(资料性)页岩气田供转水系统示意图 附录B(资料性)水力计算 附录C(规范性)供转水管道巡检内容及要求 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规本文件由能源行业页岩气标准化技术委员会(NEA/TC26)提出并归口。本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公宏石油天然气工程有限公司、中国石油工程建设有限公司西南分公司、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司、中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司、中国石油集团川庆钻探工程有限公司本文件主要起草人：闪从新、杨明华、陈国平、王峰、宋彬、计维安、庄庆武、唐馨、王勇、史建华、殷武松、李强、何焱、戴志向、祁晓莉、邓勇、徐天源、王龙、王林、杨昌平、唐涵峰、1页岩气气田供转水系统技术要求1范围本文件规定了页岩气田供转水系统设计水量、取水、供水转水、仪表与自动控制、公用工程及配套设施、施工、验收、运行维护、质量、健康、安全、环保(QHSE)与节能节水措施等方面的技术本文件适用于新建、扩建和改建的陆上页岩气田压裂用水及压裂返排液转水系统地面工程设计、下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准GB18445水泥基渗透结晶型防水材料GB18564.1道路运输液体危险货物罐式车辆第1部分：金属常压罐体技术要求GB50013室外给水设计标准GB50034建筑照明设计标准GB/T50046工业建筑防腐蚀设计标准GB50057建筑物防雷设计规范GB/T50065交流电气装置的接地设计规范GB50093自动化仪表工程施工及质量验收规范GB50147电气装置安装工程高压电器施工及验收规范GB50204混凝土结构工程施工质量验收GB50209建筑地面工程施工质量验收规范GB50265泵站设计标准2GB50303建筑电气工程施工质量验收规范GB50349气田集输设计规范GB50540石油天然气站内工艺管道工程施工规范GB505751kV及以下配线工程施工及验收规范GB50582室外作业场地照明设计标准GB50601建筑物防雷工程施工与质量验收规范GB50617建筑电气照明装置施工与验收规范GB50690石油化工非金属管道工程施工质量验收规范GB50755钢结构工程施工规范GB/T50823油气田及管道工程计算机控制系统设计规范GB/T50892油气田及管道工程仪表控制系统设计规范GB55036消防设施通用规范GB55037建筑防火通用规范HJ607废矿物油回收利用污染控制技术规范JC/T587玻璃纤维缠绕增强热固性树脂耐腐蚀立式贮罐JC/T718玻璃纤维缠绕增强热固性树脂耐腐蚀卧式贮罐JGJ79建筑地基处理技术规范NB/T14002.3页岩气储层改造第3部分：压裂返排液回收和处理方法NB/T47003.1常压容器第1部分：钢制焊接常压容器QB/T5379用于存储水以及处理市政、工农业污水、污泥石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范石油天然气工程管道和设备涂色规范石油天然气工程总图设计规范油田水结垢趋势预测方法石油天然气建设工程施工质量验收规范油气田非金属管道工程气田地面工程设计节能技术规范及接头6662.1石油天然气工业用非金属复合管第1部分：钢骨架增强聚乙烯复合管6662.2石油天然气工业用非金属复合管第2部分：柔性复合高压输送管6662.4石油天然气工业用非金属复合管第4部分：钢骨架增强热塑性塑料复合连接管6662.7石油天然气工业用非金属复合管第7部分：热塑性塑料内衬玻璃钢复合管SY/T6769(所有部分)非金属管道设计、施工及验收规范SY/T6770(所有部分)非金属管材质量验收规范SY/T6885油气田及管道工程雷电防护设计规范SY/T7300陆上石油天然气开采含油污泥处理处置及污染控制技术规范3NB/T11333—20234.6页岩气田供转水系统设计、施工、验收、运行维护管理应符合质量、健康、安全、环保45.6储水设施总容积应根据平台部署、钻试进度、压裂用水量、压裂返排液量、供水转水管网布局6.2.1取水方式和构筑物型式的选择应根据取水点位置、取水量、取水时间，结合其周边的地形地7.1.1地形高差较大的气田供转水系统宜采用分压供转水。水源较远或局部地形相对高差较采取有效的防腐蚀措施。采用非金属管道时，应根据输送压力、输送介质温度、地形地貌及地质条件等选择适宜的非金属管道材质、连接型式，并符合SY/T6662.1、SY/T6662.2、SY/T6662.4、SY/T6662.7、SY/T6769(所有部分)的相关规定。7.1.4供转水管线应进行水力(瞬态及稳态)计算，计算方法参见附录B,并应根据计算结果采取相57.2.3泵站布置宜满足水泵自灌吸水的条件。不能满足水泵自灌吸水条件的泵站宜设置真空引水系7.2.5移动式泵站设备宜系列化、标准化、橇装化，便于搬迁复用。中心泵站根据实际情况配置橇装7.2.8供水泵站应具有供水、站内循环、压力泄放的功能；转水泵站应具有转水、越站、站内循环、7.2.10机泵的选型及数量应根据输送介质、供水及转水规模、扬程、机组的效率和功率等综合分析7.2.11供水泵宜选用电动机驱动离心泵。转水泵宜选用耐腐蚀泵，输送压裂返排液的水泵轴封宜采7.2.12泵站其他要求应符合GB50265的相关规定。7.3.2主水源供水管网宜采用钢质管道，埋地敷设。临时供水管网宜采用非金属管道，地面敷设，并采取相应保护措施；拆卸及搬迁前应对管道进行吹扫。7.3.5转水管网应避开环境敏感区、人口稠密区和不良地质地段。转水管网宜与集气管道同沟或共用7.3.6转水管网应根据输送介质、温度、距离等情况，按照SY/T0600规定的方法进行结垢趋势预7.3.7转水管网不设置自动排气阀，必要时在线路高点设置临时手动排气设施。7.3.8供水转水管道途经陡坡、陡崖及冲沟地段时，应根据具体情况采用放坡、护坡、堡坎、排水、分段设置止推座等措施，以保证管道安全；穿越水田等水域地区，应采取抗漂浮措施。7.4.1储水设施可采用水池、水罐、水箱等形式。长时期用的储水设施宜采用钢筋混凝土水池，临时用的储水设施应采用移动式水箱(罐)、拼装水罐等形式。7.4.2储水设施应优先利用原钻井工程已建储水设施(池、罐等),已建储水设施在不满足供水或转水需求时，宜优先考虑在平台井站、集气站内或附近建设。68仪表与自动控制8.1.1供转水系统应设置技术先进、稳定可靠、经济适宜的仪表与控制系统，确保供转水系统安全平8.1.4单独建设的泵站和先于主体工艺装置建设的泵站宜独立设置控制系统，依托平台、集气站和脱水站建设的泵站宜合用控制系统，完成泵站显示、报警、控制和安全联锁。8.2.1单独建设的泵站应设置无人操作的远程终端单元RTU或小型可编程序控制器PLC。8.2.2储水设施应设置液位检测，液位信号应接人控制系统进行高、低液位报警，应根据工艺需求设置启泵和停泵联锁逻辑，泵的运行状态信号和报警信号应回传至控制系统显示。使用10kV及以上电8.2.3液位测量仪表可选用雷达液位计、磁致伸缩液位计、静压液位计等。流量测量仪表可选用差压9.1.1供转水泵站电力负荷等级，应结合页岩气田供转水系统的生产特点及中断供电造成的损失和影响程度进行划分。供转水泵站用电负荷宜为三级。9.1.2供转水泵站用电设备负荷等级应符合表1的规定。表1供转水泵站用电设备负荷等级泵站名称主要用电设备负荷等级取水泵站取水泵三级计量、自控仪表、通信重要负荷供水泵站供水泵三级自控仪表、通信重要负荷转水泵站转水泵三级自控仪表、通信重要负荷9.1.3供转水泵站电源电压应根据电源条件、用电负荷分布、用电时间、输电线路长度、电能损耗、水泵电压等级等因素确定，宜优先利用气田开发专线或气田已建电源，当已建电源不满足供电要求时，可从所在地区供电营业区的电网取得或设置自备电源。9.1.4对转输、储存、处理及回注设施事故状态时的自控和通信用电，设置在线式不间断电源装置。不间断电源装置宜按单台设置，蓄电池后备时间不宜小于1h。79.1.5取水泵站、供水泵站宜采用预装式变电站供电，转水泵站变电站的设置宜与平台井站变电站的9.1.6供转水泵站内变电站的无功补偿宜集中设置，当变压器容量大于或等于100kV·A时，高压侧的功率因数不宜小于0.95;采用气田内部电网供电时，功率因数不宜小于0.9。9.1.7供转水泵站室内照明应符合GB50034的相关规定，室外照明应符合GB50582的相关规定。9.1.8供转水泵站内建(构)筑物及工艺设施的防雷分类、雷电防护措施及接地，应符合GB50057、SY/T6885的相关规定。对有数据传输要求的供转水泵站，根据数据传输流向要求，宜优先利用现有的公网通信资源依托9.3.1建筑设计应满足工艺和安全要求，并利于生产、9.3.3泵房、橇装泵房应采用外隔、内吸及消声等方法实现噪声防治。噪声排放应达到GB12348要求的厂界外30m声环境功能区2类标准，即昼间噪声应不大于60dB,夜间噪声应不大于50dB。9.4.1构筑物的基础设计应符合GB50349的相关规定。9.4.3构筑物的防腐蚀设计应符合GB/T50046的相关规定。9.4.4橇装设备基础宜优先利用钻井阶段已有基础，采用植筋等措施实现新旧基础的结合；根据地形9.4.5地基处理方式和基础结构形式应结合浅层荷载试验结果和详勘报告进行分析确定，均应满足构9.4.6根据储水设施的储存水质、容量、使用时间、布置位置、地形地貌及地质构造等，综合考虑选用钢筋混凝土水池、移动式水箱(罐)、拼装水罐等结构形式。a)水池设计预留液面不应低于高度300mm。b)水池防渗、防腐要求：宜采用水泥基渗透结晶型防水材料进行防渗处理，厚度不应小于1.0mm,并应符合GB18445的相关规定。返排液储存池防腐处理宜采用改性聚氨酯防腐涂料，刷涂三遍，重防腐做法，厚度不应小于1.0mm。c)钢筋混凝土水池：混凝土等级不应低于C30,抗渗混凝土等级不应小于P8。d)开挖基坑超过3m时，应按深基坑及JGJ120的相关规定进行护壁、支护等相关安全措施。e)移动式钢制水箱(罐)应符合NB/T47003.1的相关规定；移动式非钢制水箱(罐)应符合JC/T658.1、JC/T587、JC/T718的相关规定；拼装水罐应符合QB/T5379的相关规定。9.5.2泵房、变配电间室内设计参数：冬季不宜低于5℃,夏季不宜高于40℃。89.5.3泵房正常通风换气次数不宜低于4次/h,变配电间不宜低于10次/h。9.6.1供转水泵站消防设施的设置应符合GB55036和GB55037的相关规定。9.6.2供转水泵站不设置消防给水系统，应配置一定数量的移动式灭火器材。泵房(橇)宜配置手提9.7.1泵站址的选择应符合SY/T0048的相关规定，宜优先利用已有公路、井场地坪、钻井水池等9.7.2泵站防火等级划分和区域布置，应符合GB50183的相关规定。9.7.3泵站总平面和竖向布置应对近期和远期进行衔接，便于后期钻井、压裂、地面建设、生产作9.8.2泵站道路设计应符合SY/T0048和GB50183的相关规定，并满足生产管理、维修维护的通车要求如下：a)机泵安装及验收应按照GB50275的相关规定执行。b)站内工艺管道及设备施工及验收应按照GB50540的相关规定执行。c)泵橇、阀组橇等工艺管道及设备施工及验收应按照GB50235的相关规定执行。仪表设备和材料的检验及保管、取源部件安装、仪表设备安装、仪表线路安装、仪表管道安装、脱脂、电气防爆和接地、防护、仪表试验、工程交接验收应按照GB50093的相关规定执行。要求如下：a)高压电器施工及验收应按照GB50147的相关规定执行。b)电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收应按照GB50148的相关规定执行。c)电缆线路施工及验收应按照GB50168的相关规定执行。d)接地装置施工及验收应按照GB50169的相关规定执行。e)低压电器施工及验收应按照GB50254的相关规定执行。f)建筑电气工程施工质量验收应按照GB50303的相关规定执行。g)1kV及以下配线工程施工及验收应按照GB50575的相关规定执行。9h)建筑物防雷工程施工与质量验收应按照GB50601的相关规定执行。i)建筑电气照明装置施工与验收应按照GB50617的相关规定执行。要求如下：a)钢结构工程施工应按照GB50755的相关规定执行。b)建筑地面工程施工质量验收应按照GB50209的相关规定执行。c)屋面工程质量验收应按照GB50207的相关规定执行。要求如下：a)建筑地基处理应按照JGJ79的相关规定执行。b)混凝土结构工程施工质量验收应按照GB50204的相关规定执行。c)砌体工程施工质量验收应按照GB50203的相关规定执行。通风与空调工程施工质量验收应按照GB50243有关要求执行。金属管道施工及验收应按照GB50268的相关规定执行。要求如下：a)非金属管道施工及验收应按照GB50690、SY/T6662.1、SY/T6662.2、SY/T6662.4、SY/Tb)穿越公路、河流、水渠、溪沟等，应设置保护套管。c)埋地敷设的非金属管道，沿线设置里程桩、转角桩、交叉桩、警示牌、警示带等标志外，还d)非金属管道宜采用沟下连接的方式，沟上连接时应用吊带将连接好的管道缓慢放入沟底。11.1.2供转水系统运营单位应制定供转水系统运行管理制度、供转水运行方案、操作及维护保养规程；建立健全基础资料、运行资料和安全管理资料。11.1.3供转水运行方案的制定应综合考虑页岩气田压裂生产运行组织、管网布局、用水需求量、压裂返排液量、需求时间、储水设施容量、供转水泵功率及泵效、供转水管道等因素，并针对钻试变化、产能建设动态及运行中的不适应性及时对供转水运行方案进行修订调整。11.1.4供转水系统运行期间主要监控的运行参数包括起点压力、终点压力、泵瞬时流量、储水设施液位等，发现储水设施或管道泄漏、溢出等异常情况应及时停泵，并进行后续处理及上报。11.1.5凡涉及变更供转水输送计划、供转水流程、运行方式及运行参数应下达调整指令，管网系统11.1.6供转水系统运营单位应定期开展机泵及配套设施运行情况的技术经济评价，对长期低负荷运行设备采取关停并转或搬迁重复利用等措施，提高设备设施负荷率，降低运行管理成本。11.1.7供转水系统应做采取防腐保护措施。地面管道及设备涂色应符合SY/T0043的相关规定。a)运行压力、温度、流量均控制在设计参数范围内且无异常波动；b)无异常振动、无异响，连接部分无松动、抖动等；c)各阀门、泵体进出口法兰与管道无跑、冒、滴、漏和其他不正常现象。11.2.2定期对机泵进行检查维护，主要维护内容如下：a)检查、清洗泵吸入端入口过滤器；b)检查、清洗、调试润滑系统；c)检查、调整联轴器的对中度，排除变形，避免损坏；d)泵长期停用前应用清水冲洗，放尽泵体内的液体，涂上防锈油，并对整个泵进行防腐保养。11.3.1管道巡回检查周期应根据管道输送介质、管道沿线地区等级、自然环境、社会人文条件、治安风险等级等因素确定：a)清水输送管道巡检频次宜不小于1次/15d,压裂返排液输送管道巡检频次宜不小于1次/7d;b)高风险段管段、恐怖袭击高风险部位巡检频次不小于1次/d;汛期及特殊时期，应加密巡查；c)管道两侧各5m范围内存在大型机械施工、钻探、爆破等第三方施工、地震等特殊情况，出现地质滑坡及其他自然灾害地段的管道，对管道安全造成影响时，应进行24h不间断监控；d)对地处山区复杂段、河流、水库、水塘、公路穿越、人口密集等敏感区域段的水管道应加大巡检频率；当发生暴雨等极端天气或地震等自然灾害后，应立即组织巡查；e)对未得到整改的管道隐患、位于人口密集区的管道等应制定专项运行与监控方案。11.3.3供转水管道在检修前和长期停用前应采用清洁水置换管内介质，金属管道还应做吹扫、保11.4.3压裂返排液承揽单位应建立GPS监控系统。承运车辆应安装GPS监控终端，承运期间GPSa)日常巡回检查频次不得少于1次/d;转水期间应进行24h不间断巡检和监控；b)雨季或汛期应加密巡查；当发生暴雨等极端天气或地震等自然灾害后，应立即组织巡查。a)储水池(罐)四周警示标志、配套防护措施应完好齐全；b)储水池(罐)液位正常，无溢出及污染环境、损坏附近农作物等情况；c)储水池(罐).内有无异物、池壁无异常变化、无渗漏情况，周边无坍塌现象，周边地表无12质量、健康、安全、环保(QHSE)与节能、节水12.1质量、健康、安全、环保(QHSE)与节能、节水应符合相关标准的规定。12.2应做好页岩气田供转水系统地面建设项目(工程)的设计、制造及施工质量管理，主要内容宜包括下列方面：b)地面建设项目(工程)质量监督内容确定、工程材料与设备质量、时间进度安排、成本控制、12.3针对页岩气田供转水系统地面建设项目(工程)特点，应开展职业卫生、安全防护设计，设计内容宜包括下列方面：a)确定页岩气田供转水系统地面建设项目(工程)主要危险、有害因素和职业危害；b)对自然环境、工程建设和生产运行中的危险、有害因素和职业危害进行定性和定量分析；c)根据分析的危险、有害因素和职业危害的种类和程度，提出相应的职业卫生、安全保护措施；d)职业卫生、安全保护设施和费用。12.4针对页岩气田供转水系统地面建设项目(工程)特点，应开展环境保护设计，设计内容宜包括a)确定页岩气田供转水系统地面建设项目(工程)主要污染源和污染物；b)对污染源和污染物进行定性和定量分析；c)根据相关环境标准，提出相应污染控制措施；d)环境保护设施和费用。12.5应制定供转水系统环境污染应急预案和处置方案，一旦发生环境污染事故事件立即启动应急12.8机泵运行和维修产生的废油、废水、废渣应按有关规定处理，废油处理应符合HJ607的相关12.9页岩气田供转水系统节能设计应选用技术先进、成熟可靠、经济合理的节能技术和高效设备，12.10页岩气压裂用水应结合当地水资源及钻井压裂需求，减少新鲜水取水量，增大压裂返排液循环回用量，对排放水合理处置，满足国家及地方环保要求。清水压裂返排液及回用水清水压裂返排液及回用水取水清水清水水源地清水厂清水清水压裂返排液清水、压裂返排液及回用水注1:通过取水泵站从水源地取清水输向供水泵站，供水泵站向转水泵站输送清水。可不单独设置供水泵站，视具情况而定，取水泵站可直接向转水泵站输送清水。注2:转水泵站之间通过转水管线双向输送清水、压裂返排液及回用水。注3:转水泵站向平台井站输送清水、压裂返排液及回用水。注4:平台井站返排的压裂液优先回用于同平台气井压裂，剩余压裂返排液通过转水泵站输送至其他平台气井压裂回用。图A.1页岩气田供转水系统示意图NB/T11333—2023(资料性)水力计算B.1管道总水头损失管道总水头损失，可按公式(B.1)计算：Eha=h+h+h+h………………(B.1)式中：Ehg——管道总的水头损失，单位为米(m);h——管道沿程水头损失，单位为米(m);hm——管道局部水头损失，按h₁的15%～20%计取，单位为米(m);h——管道终点压力，取5m～10m,单位为米(m);h——管道相对高差，即从管道起点克服管道高差所需的扬程，单位为米(m),B.2管道沿程水头损失管道沿程水头损失，可按公式(B.2)计算：式中：h——管道沿程水头损失，单位为米(m);λ沿程摩阻系数；管道计算内径，单位为米(m);g——重力加速度，取9.81m/s²;v——管道断面水流平均流速，单位为米每秒(m/s);L管段长度，单位为米(m)。a)管道断面