湯曉勇 陳朝明 董 君 朱梓驍 李安山 石 凱

1. 中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司西南分公司, 四川 成都 610041; 2. 中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司, 北京 100085； 3. 四川長(zhǎng)寧天然氣開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司, 四川 宜賓 644005

0 前言

在我國(guó)油氣田地面建設(shè)領(lǐng)域,自2007年中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)以來(lái),隨著“橇裝化建站、模塊化建廠”理念的提出和不斷實(shí)施,油氣田地面工程的建設(shè)模式發(fā)生了根本性變化。中國(guó)石油油氣田地面建設(shè)工程領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)的模塊化建設(shè)模式,是根據(jù)工程的工藝特點(diǎn)和功能要求,將整個(gè)工程分割成若干個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造,將各模塊進(jìn)行預(yù)制組裝及單機(jī)調(diào)試后，通過(guò)海運(yùn)或陸路運(yùn)輸將模塊運(yùn)至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng),再進(jìn)行模塊復(fù)裝、聯(lián)合調(diào)試及投產(chǎn)運(yùn)行。

因此,中國(guó)石油油氣田地面工程建設(shè)領(lǐng)域創(chuàng)新性的模塊化建設(shè)模式是與國(guó)家大力推進(jìn)的裝配式建筑模式高度契合的,是裝配式建筑理念在油氣田地面工程建設(shè)中的成功探索與實(shí)踐。由于模塊化建設(shè)模式具有常規(guī)建設(shè)模式不可比擬的優(yōu)勢(shì),近年來(lái),在中國(guó)石油的國(guó)內(nèi)外油氣田地面建設(shè)工程中得到了大力推廣和應(yīng)用,涌現(xiàn)出諸如中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司西南分公司、中國(guó)石油天然氣股份公司西南油氣田分公司等一批模塊化建設(shè)先鋒企業(yè)。在模塊化建設(shè)模式中,模塊化設(shè)計(jì)是靈魂。因此,本文擬在分析模塊化建設(shè)所具優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)提出模塊化設(shè)計(jì)的十大關(guān)鍵技術(shù),以進(jìn)一步提高我國(guó)油氣田地面工程模塊化建設(shè)水平。

1 模塊化建設(shè)的優(yōu)勢(shì)

模塊化設(shè)計(jì)及建造技術(shù)是目前世界最先進(jìn)的工程建設(shè)技術(shù)之一,它在工程設(shè)計(jì)、安全管理、生產(chǎn)效率、工程質(zhì)量、資源整合、物資采購(gòu)、節(jié)省投資等方面均較傳統(tǒng)施工方式更具優(yōu)勢(shì)[1-6]。

1.1 工程設(shè)計(jì)方面

模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程中,大量應(yīng)用了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成果,是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的落腳點(diǎn)和延伸。另外,在模塊化建設(shè)模式下,模塊的設(shè)計(jì)不僅要滿足工藝流程及操作的要求,還需要對(duì)模塊預(yù)制、組裝、拆分、包裝、裝卸、運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)復(fù)裝等工作提前策劃和設(shè)計(jì),為項(xiàng)目順利實(shí)施提供有力的技術(shù)保障[1-5]。

1.2 安全管理方面

在模塊化模式下,鋼結(jié)構(gòu)和管道的預(yù)制工作大多在地面進(jìn)行,極大程度地減少了工人的高空作業(yè)量和作業(yè)時(shí)間,也減少了大量現(xiàn)場(chǎng)交叉作業(yè)，從而降低了高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)的安全管理工作[1-3]。另外,通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外多家模塊建造廠調(diào)研,發(fā)現(xiàn)其百萬(wàn)人工時(shí)事故率均為零,有些甚至能達(dá)到千萬(wàn)人工時(shí)無(wú)事故發(fā)生。因此,與傳統(tǒng)建設(shè)模式相比,模塊化建造具有更高的安全保障優(yōu)勢(shì)。

1.3 生產(chǎn)效率方面

模塊化建設(shè)是一種工廠預(yù)制最大化、現(xiàn)場(chǎng)施工最小化的建設(shè)模式。在項(xiàng)目實(shí)施中,將大量的工程建造放在制造廠進(jìn)行,通過(guò)工廠化的批量作業(yè),大大提高了焊接的速度和效率,縮短了工程建設(shè)周期。

模塊建造過(guò)程中,設(shè)備、管道、鋼結(jié)構(gòu)的焊接、預(yù)制以及模塊的預(yù)組裝均在室內(nèi)進(jìn)行,避免了天氣對(duì)工程建設(shè)的影響;同時(shí),由于室內(nèi)施工便利性,大大提高了工人的工作效率[1-5]。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外多家油建、化建公司及模塊建造廠的調(diào)研結(jié)果顯示,油建、化建公司的管道焊工在現(xiàn)場(chǎng)日平均焊接工作量為25～30達(dá)因;而模塊建造廠的管道焊工在工廠日平均焊接工作量可達(dá)40達(dá)因以上,焊接速率與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)相比有了很大的提高。對(duì)模塊化和傳統(tǒng)建設(shè)模式的進(jìn)度對(duì)比,見(jiàn)圖1。

圖1 模塊化和傳統(tǒng)建設(shè)模式進(jìn)度對(duì)比

1.4 焊接質(zhì)量方面

1.5 資源整合方面

模塊化建設(shè)模式下,在項(xiàng)目實(shí)施不同階段,可充分利用各種社會(huì)資源為項(xiàng)目的順利實(shí)施提供保障。首先,工程公司在設(shè)計(jì)方面擁有成熟的技術(shù),豐富的模塊化設(shè)計(jì)和制造管理經(jīng)驗(yàn),是可靠的技術(shù)保障,為項(xiàng)目的順利實(shí)施打好基礎(chǔ)；其次,國(guó)內(nèi)多家制造廠商在近十年來(lái)參與了大量的國(guó)內(nèi)外海洋工程及陸上油氣田地面工程、化工類(lèi)工程模塊化建造,掌握了模塊制造、組裝的關(guān)鍵技術(shù),積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),也建立了完善的生產(chǎn)管理體系,完全有能力承擔(dān)陸上油氣田地面工程模塊化建設(shè)工作。通過(guò)整合這兩方面的社會(huì)資源,可為工程的順利實(shí)施提供強(qiáng)有力的保障[1-6]。

1.6 采購(gòu)、運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)管理方面

模塊化建設(shè)模式下,物資的采購(gòu)形式有多種,EPC總包方、模塊建造分包商和項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)建造承包商三方可按照項(xiàng)目的實(shí)際情況和責(zé)任主體,將大量的采購(gòu)工作按照不同建設(shè)階段和不同實(shí)施主體進(jìn)行分解,分別實(shí)施采購(gòu)、運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)管理,這樣既能綜合利用各階段實(shí)施主體人力資源,又簡(jiǎn)化了物資的采購(gòu)、運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)管理等工作,為工程的成功實(shí)施提供了保障[1-4,7-10]。

在石油天然氣工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,物資采購(gòu)工作量大,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),任務(wù)繁重。但在模塊化建設(shè)模式下,可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施的不同階段和不同責(zé)任主體,將物資采購(gòu)、運(yùn)輸及管理工作分解到相應(yīng)的責(zé)任主體單位,可簡(jiǎn)化物資采購(gòu)、運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)等工作。

2 模塊化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

近年來(lái)，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化技術(shù)的研究及工程實(shí)踐,表明模塊化建設(shè)模式下,模塊化設(shè)計(jì)具有靈魂與核心作用。模塊化設(shè)計(jì)需總覽整個(gè)工程建設(shè)的全過(guò)程,模塊化設(shè)計(jì)不但體現(xiàn)傳統(tǒng)模式下廠站的工藝過(guò)程、安全生產(chǎn)、日常操作和檢修、事故逃生外,還體現(xiàn)了模塊在如何構(gòu)建、連接、拆分、吊裝、包裝、運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)組裝安裝等方面的特殊性[11-13]。具體來(lái)講,模塊化設(shè)計(jì)主要包括以下十大關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 模塊化的三維設(shè)計(jì)技術(shù)

1)油氣田地面工程模塊是設(shè)備、管道、電儀、鋼結(jié)構(gòu)等組成的高度集成實(shí)體,模塊內(nèi)集成度高、物資布置集中、空間狹小,需要各專(zhuān)業(yè)開(kāi)展三維協(xié)同設(shè)計(jì),才能保證準(zhǔn)確設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)預(yù)制及施工。

2)三維模型的實(shí)景模擬,可有效地指導(dǎo)碰撞檢查、人體工學(xué)、檢維修、安全逃生等方面的設(shè)計(jì),為開(kāi)展預(yù)制、拆分、包裝、運(yùn)輸、裝卸和現(xiàn)場(chǎng)吊裝、組裝的方案設(shè)計(jì)與分析提供了便利[2,10]。

3)三維設(shè)計(jì)可從源頭上規(guī)范物資編碼,依托材料管理系統(tǒng),有效地串聯(lián)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、預(yù)制、施工全過(guò)程的材料控制與管理。

4)三維設(shè)計(jì)為工廠建造提供了數(shù)字化管理的基礎(chǔ),發(fā)揮了設(shè)計(jì)與建造的整體效能,為運(yùn)營(yíng)單位建立工廠全生命周期數(shù)字化管理平臺(tái)提供了基礎(chǔ)條件。

2.2 模塊化裝置的專(zhuān)利整合技術(shù)

1)模塊化裝置除了模塊本身布置和構(gòu)造的先進(jìn)性之外,最根本的還在于工藝技術(shù)的先進(jìn)性。以模塊化為中心,采用先進(jìn)工藝,優(yōu)化簡(jiǎn)化流程,選用高效小型化的工藝設(shè)備,提高設(shè)備處理效率,為模塊化的實(shí)施提供基礎(chǔ)條件[1-2,14]。

2)合理運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成果,科學(xué)整合專(zhuān)利專(zhuān)有技術(shù),是確保模塊化裝置先進(jìn)性的保障。

圖2 磨溪60×108 m3/a項(xiàng)目尾氣處理模塊化 裝置運(yùn)行效果

2.3 模塊總體布局技術(shù)

1)在模塊化前期策劃和方案設(shè)計(jì)中,應(yīng)結(jié)合主工藝流程順序做好模塊布局和劃分[1-2,15]。

2)在模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中,需根據(jù)操作特性相近和便利性綜合考慮模塊化裝置的構(gòu)成。

3)在模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中,還需根據(jù)各單元裝置工藝特點(diǎn)做好模塊化的設(shè)備布置。磨溪60×108m3/a項(xiàng)目單列裝置模塊化設(shè)備布置，見(jiàn)圖3。

圖3 磨溪60×108 m3/a項(xiàng)目單列裝置模塊化設(shè)備布置

由圖3可看出,磨溪60×108m3/a項(xiàng)目按功能分區(qū)的原則,在保證流程順暢前提下,同類(lèi)設(shè)備宜集中布置。由于運(yùn)輸條件限制,各類(lèi)塔、大型立式設(shè)備、空冷器、壓縮機(jī)和尾氣焚燒爐等不宜進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。另外,保證了磨溪60×108m3/a項(xiàng)目單列裝置占地總長(zhǎng)(159 m)和磨溪40×108m3/a工程一致,模塊化裝置采用多層模塊空間布局方式,為項(xiàng)目節(jié)約了大量的占地。

4)模塊中電儀設(shè)備、電纜橋架等設(shè)施,應(yīng)與工藝設(shè)備及管道統(tǒng)籌考慮,整體布局。如模塊與外界的電儀信號(hào)連接宜采用接線箱,數(shù)據(jù)傳輸宜采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式,以減少電纜數(shù)量。

2.4 模塊安全穩(wěn)定性評(píng)估及設(shè)計(jì)技術(shù)

1)在進(jìn)行模塊化方案策劃和設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要按照HAZOP分析結(jié)果、安全及防火規(guī)范、管道布置規(guī)范等要求,做好模塊化裝置的安全布局設(shè)計(jì)[1-2,9,16-18]。

2)多層結(jié)構(gòu)的模塊化裝置由于裝置集成度高、設(shè)備及管道布置密集，模塊設(shè)計(jì)在滿足生產(chǎn)和操作空間的基礎(chǔ)上,應(yīng)保障安全通道的設(shè)置空間和安全撤離路線的暢通[17-18]。

3)在結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析方面,不僅要滿足構(gòu)筑物強(qiáng)度、剛度、抗震等要求,還需保證模塊結(jié)構(gòu)在經(jīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸及多次吊裝后的強(qiáng)度、剛度依然能滿足安全規(guī)范要求。

4)在管路系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性分析方面,設(shè)計(jì)過(guò)程中除了需要進(jìn)行應(yīng)力、抗振、降噪設(shè)計(jì)以外,還應(yīng)對(duì)運(yùn)輸過(guò)程的臨時(shí)加固及防松脫進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5)在模塊運(yùn)輸安全穩(wěn)定性方面,需對(duì)模塊進(jìn)行吊裝分析、包裝設(shè)計(jì)及運(yùn)輸方案設(shè)計(jì),包括不同路況允許的最大行駛速度,以保證模塊吊裝及運(yùn)輸?shù)陌踩訹1-2,11-13,15]。

2.5 模塊劃分設(shè)計(jì)技術(shù)

1)應(yīng)結(jié)合工藝流程和操作的要求,對(duì)模塊化裝置進(jìn)行合理的劃分,避免設(shè)備和管道劃分不當(dāng);既要做到模塊的劃分滿足工藝流程的要求,還要滿足操作及檢維修的要求。

2)應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸路徑和限制條件,進(jìn)行合理的模塊劃分，避免盲目做大模塊,導(dǎo)致模塊尺寸超限而無(wú)法運(yùn)輸；也要避免刻意將模塊小型化,導(dǎo)致鋼材浪費(fèi),成本增高。

3)應(yīng)結(jié)合設(shè)備和管道布置情況,做到與設(shè)備相連的管道盡量和設(shè)備劃分在同一模塊內(nèi),便于正常的生產(chǎn)操作,也方便模塊的安裝和運(yùn)輸。

4)在模塊的劃分設(shè)計(jì)過(guò)程中,還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)具吊裝能力進(jìn)行設(shè)計(jì),避免由于模塊超大、超重,導(dǎo)致模塊無(wú)法正常吊裝和安裝[1-2]。

2.6 鋼結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

1)模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)盡可能將設(shè)備和管道的基礎(chǔ)集成在模塊鋼結(jié)構(gòu)內(nèi),減少設(shè)備及管道基礎(chǔ)。

2)模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái),減少混凝土基礎(chǔ)的種類(lèi),簡(jiǎn)化混凝土基礎(chǔ)施工的工作量,提高土建施工速度[1-2]。

3)模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程中,在保證模塊化裝置安全穩(wěn)定性的前提下,應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),節(jié)省鋼材用量。

2.7 模塊操作及檢維修設(shè)計(jì)技術(shù)

模塊雖然集成了大量的設(shè)備、管道、儀表及閥門(mén),但集成并非將模塊做得過(guò)于密集,而影響設(shè)備、閥門(mén)及儀表的生產(chǎn)操作及檢維修。

1)對(duì)于需要經(jīng)常操作及檢維修的設(shè)備及設(shè)施,需考慮其操作和檢維修的便利性,宜將設(shè)備及設(shè)施布置在模塊邊緣。

2)對(duì)于操作特性相近的設(shè)備及設(shè)施,為了減少操作面,便于日常操作,宜在模塊化設(shè)計(jì)中將這些設(shè)備及設(shè)施進(jìn)行集中布置。

3)對(duì)于需要抽芯的設(shè)備,如管殼式換熱器、重沸器、濾芯式過(guò)濾器等,模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)留有足夠的抽芯空間,并設(shè)置拆卸和吊裝設(shè)施,方便設(shè)備的檢維修。

4)對(duì)于集中布置的設(shè)備,應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作特性,設(shè)置可集中操作的聯(lián)合平臺(tái)[1-2]。

2.8 模塊包裝及防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)

模塊包裝及防護(hù)對(duì)模塊的運(yùn)輸及保護(hù)起到關(guān)鍵的作用,所以模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)同步開(kāi)展相應(yīng)的包裝及防護(hù)設(shè)計(jì)。

1)設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目所在地的情況和模塊類(lèi)型,確定具體的包裝方式和方法。如短途運(yùn)輸可以使用裸裝的形式;對(duì)于位于中亞、西亞地區(qū)的項(xiàng)目,宜采用火車(chē)或汽車(chē)的運(yùn)輸方式,包裝方式可以為熱縮膜、鐵皮包裝或木箱包裝等。

2)模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)對(duì)運(yùn)輸中的物資進(jìn)行保護(hù)和防護(hù)設(shè)計(jì)。如遠(yuǎn)洋運(yùn)輸,應(yīng)對(duì)儀表管閥件、設(shè)備等進(jìn)行充氮保護(hù),外包裝還應(yīng)進(jìn)行防鹽霧腐蝕的防潮錫箔紙包裹等。

3)對(duì)于易損壞的高精度儀表,運(yùn)輸過(guò)程中還應(yīng)進(jìn)行防震包裝,以免振動(dòng)損壞。

4)模塊在陸路長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中，由于晃動(dòng)和震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備地腳螺栓及管道緊固件松脫,而設(shè)備及管道的脫落對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。應(yīng)針對(duì)長(zhǎng)途陸路運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備，開(kāi)展運(yùn)輸穩(wěn)定性設(shè)計(jì)以及地腳螺栓及管道緊固件的防松脫設(shè)計(jì)[1-2]。

2.9 運(yùn)輸及裝卸設(shè)計(jì)技術(shù)

模塊的運(yùn)輸及裝卸方式對(duì)模塊設(shè)計(jì)有重要的影響,正確的設(shè)計(jì)是確保模塊順利運(yùn)輸及裝卸的必要保障。

1)項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初,應(yīng)對(duì)模塊運(yùn)輸路徑、方式、方法進(jìn)行考查和調(diào)研,通過(guò)比選經(jīng)濟(jì)性后，確定最終運(yùn)輸方式和方法,如采用汽車(chē)或火車(chē)運(yùn)輸,或是陸路和水路相結(jié)合的運(yùn)輸方式等。

2)需要對(duì)選定的運(yùn)輸路徑和運(yùn)輸方式,進(jìn)行運(yùn)輸限制條件調(diào)研。運(yùn)輸限制條件應(yīng)包含模塊運(yùn)輸路徑允許的最大尺寸及重量要求。

3)在確定運(yùn)輸路徑、運(yùn)輸方式及相應(yīng)的運(yùn)輸限制條件后,才能開(kāi)展模塊的整體布局以及模塊劃分與拆分方式和方法的設(shè)計(jì)。

4)模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要對(duì)模塊的裝卸方式和方法進(jìn)行比選,確定安全經(jīng)濟(jì)的物資裝卸方式和方法,避免模塊吊裝方式和方法重復(fù)調(diào)整,導(dǎo)致模塊無(wú)法順利交貨[1-2]。

2.10 模塊拆分與復(fù)裝設(shè)計(jì)技術(shù)

模塊的順利拆分及復(fù)裝是項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵因素,應(yīng)將模塊拆分及復(fù)裝工作內(nèi)容編制成手冊(cè),手冊(cè)內(nèi)容如下:

1)模塊拆分及復(fù)裝手冊(cè)應(yīng)包含裝置整體情況,對(duì)需要拆分及復(fù)裝的內(nèi)容、工作量進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,確保不缺料、不漏料。

2)對(duì)于模塊拆分,需要確定拆分點(diǎn)的方式和方法,如應(yīng)明確模塊內(nèi)管道與模塊外、模塊與模塊間的管道連接點(diǎn)、連接方式。

3)對(duì)于復(fù)裝部分,制造廠應(yīng)對(duì)模塊的裝箱總單情況與復(fù)裝順序等進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)識(shí)及說(shuō)明,以確保現(xiàn)場(chǎng)復(fù)裝的順利進(jìn)行。

4)在電儀的復(fù)裝手冊(cè)中,還應(yīng)寫(xiě)明模塊儀表的安裝要求,以免不規(guī)范工作方式、方法影響模塊的順利復(fù)裝。

5)對(duì)于一些重量較大、重心有偏移及形狀不規(guī)整的模塊,應(yīng)在裝箱清單中明確吊裝的要求與吊裝的專(zhuān)用工具等[1-2]。

模塊化裝置拆分見(jiàn)圖4,模塊吊裝用平衡梁見(jiàn)圖5。

圖4 模塊化裝置拆分示意

圖5 模塊吊裝用平衡梁

3 模塊化建設(shè)典型應(yīng)用成果

3.1 氣田地面建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)化

1)通過(guò)多年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、一體化集成裝置的研發(fā)和攻關(guān),包括單井站、集氣站等站場(chǎng)類(lèi)設(shè)施的一體化橇裝,形成了一系列的一體化集成系列產(chǎn)品。如在非常規(guī)能源頁(yè)巖氣的開(kāi)采方面,由于氣藏產(chǎn)能衰減很快,單井站、脫水站數(shù)量多、分布廣,如仍采用傳統(tǒng)建設(shè)模式來(lái)實(shí)施,將會(huì)出現(xiàn)大量物資利用率低,建設(shè)周期滯后和建設(shè)成本高等現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)頁(yè)巖氣的地面工程建設(shè)開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化及模塊化設(shè)計(jì)研究,形成了以“集輸一體化集成裝置、中心站模塊化裝置”為主的模塊化建設(shè)模式,并充分利用模塊可拆裝、易運(yùn)移的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),以“在合適的時(shí)間配置合適的資產(chǎn)”為理念,將先期投產(chǎn)平臺(tái)的高壓模塊搬遷至新區(qū)重復(fù)使用,大幅度降低頁(yè)巖氣滾動(dòng)開(kāi)發(fā)全開(kāi)采周期及成本,目前已在威遠(yuǎn)/長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣及昭通等片區(qū)廣泛應(yīng)用,取得了非常好的效果[4,19-20]。

2)通過(guò)多年對(duì)模塊化設(shè)計(jì)各項(xiàng)技術(shù)的攻關(guān),實(shí)現(xiàn)了常規(guī)氣田、酸性氣田天然氣處理廠、天然氣液化工廠、輕烴回收工廠和頁(yè)巖氣脫水站等主體裝置的模塊化。各主體工藝裝置區(qū)的模塊化產(chǎn)品已形成多個(gè)完整系列，天然氣大型廠站地面工程模塊化裝置系列產(chǎn)品見(jiàn)圖6。

圖6 天然氣大型廠站地面工程模塊化裝置系列產(chǎn)品

3)通過(guò)對(duì)輔助單元裝置的研究、技術(shù)攻關(guān)和開(kāi)發(fā),目前模塊化裝置還覆蓋了大型廠站公用工程及輔助裝置[1-2]。

3.2 模塊化建設(shè)效果顯著

經(jīng)過(guò)多年模塊化建設(shè)模式的研究和實(shí)踐,在萬(wàn)州硫黃回收裝置、磨溪龍王廟天然氣凈化廠、坦桑尼亞Mnazi Bay和Songo Songo氣田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、巴基斯坦UEP NAIMAT PHASE 5A & 5B項(xiàng)目、山西大同/襄垣50×104m3/d液化天然氣工廠、威遠(yuǎn)/長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣區(qū)塊等多個(gè)國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目的地面工程建設(shè)中取得了非常好的效果，具體應(yīng)用與效果統(tǒng)計(jì)參見(jiàn)表1。

表1氣田大型廠站模塊化建設(shè)應(yīng)用及效果統(tǒng)計(jì)

項(xiàng)目名稱模塊數(shù)量/個(gè)預(yù)制率/(%)減少占地量/(%)縮短周期/(%)威遠(yuǎn)/長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣區(qū)塊項(xiàng)目80752030萬(wàn)州硫黃回收裝置40852030磨溪龍王廟天然氣凈化廠542854142坦桑尼亞Mnazi Bay和Songo Songo氣田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目81831525巴基斯坦UEP NAIM-ATPHASE 5A & 5B項(xiàng)目56802535山西大同/襄垣50×104 m3/d液化天然氣工廠48802030哈薩克斯坦奇姆肯特PKOP硫黃回收項(xiàng)目25853040

在中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司下一步的油氣田地面工程建設(shè)項(xiàng)目中(如威遠(yuǎn)/長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣區(qū)塊100×108m3/a頁(yè)巖氣地面工程、長(zhǎng)慶油田慶四聯(lián)合站工程、塔里木油田公司天然氣乙烷回收工程、長(zhǎng)慶200×108m3/a天然氣輕烴回收工程、大慶薩南天然氣深冷工程等),模塊化建設(shè)模式將進(jìn)一步推進(jìn)。

4 結(jié)論與建議

1)油氣田地面工程建設(shè)領(lǐng)域的模塊化建設(shè)模式與國(guó)家大力推進(jìn)的裝配式建筑是高度契合的,均是對(duì)傳統(tǒng)建設(shè)模式的重大變革。

2)模塊化建設(shè)在工程設(shè)計(jì)、安全質(zhì)量、資源整合、降低投資等方面均較傳統(tǒng)建設(shè)模式具有很大優(yōu)勢(shì)。

3)模塊化設(shè)計(jì)在模塊化建設(shè)模式中要發(fā)揮核心與靈魂作用,需具備十大關(guān)鍵技術(shù),總覽模塊化建設(shè)的全過(guò)程。

4)模塊化建設(shè)模式已在我國(guó)陸上油氣田地面工程建設(shè)領(lǐng)域不斷取得成功實(shí)踐,將進(jìn)一步在頁(yè)巖氣大規(guī)模開(kāi)發(fā)中得到推廣應(yīng)用。

5)建議進(jìn)一步健全完善模塊化設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)輸、施工全過(guò)程及造價(jià)、產(chǎn)業(yè)化等方面的標(biāo)準(zhǔn)體系。

6)建議針對(duì)位于江河湖海岸際且具備超大型物流運(yùn)輸條件的陸上油氣處理裝置，開(kāi)展整裝式大型模塊的研究與應(yīng)用實(shí)踐,以充分發(fā)揮模塊化技術(shù)的整體建設(shè)優(yōu)勢(shì)。