集输站的初步设计——毕业设计

XX 大学本科毕业设计（论文）I目目录录绪 论11 联合站工程设计说明书31.1 联合站设计概述31.1.1 联合站担负的任务31.1.2 联合站工艺系统概述31.1.3 联合站的附属系统51.2 设计依据51.3 站址选择和总平面布置61.3.1 站址选择与平面布置概述61.3.2 本联合站站址布置71.4 流程及流程说明81.4.1 工艺流程设计的原则和要求81.4.2 原油处理工艺简介81.4.3 原油在联合站内的处理工艺流程81.5 设备及管线的安装布置91.5.1 进站阀组的安装91.5.2 油气分离器的安装91.5.3 电脱水器的布置安装91.5.4 管线安装综述92 联合站的工艺计算112.1 主要设备的选型及管线的计算112.1.1 联合站的处理能力112.1.2 设计数据的计算112.1.3 进站阀组到三相分离器管路的计算132.1.4 三相分离器的选取18XX 大学本科毕业设计（论文）II2.1.5 三相分离器到缓冲罐输油管线的计算202.1.6 缓冲罐的工艺计算222.1.7 缓冲罐到循环泵管线的计算242.1.8 循环泵的选取242.1.9 循环泵到加热炉的管线计算252.1.10 加热炉的选取252.1.11 加热炉到电脱水器的管线计算262.1.12 电脱水器的计算262.1.13 电脱水器到稳定塔的管路计算272.1.14 稳定塔说明282.1.15 稳定塔到外输泵的管路计算282.1.16 原油外输泵的选取282.2 停电流程的计算292.2.1 停电流程292.2.2 储罐的容量计算29结 论31参考文献32致 谢33XX 大学本科毕业设计（论文）1绪 论联合站，即集中处理站，是油田地面集输系统中重要的组成部分。就油田的生产全局来看。如果说油藏勘探是寻找原料，油田开发和采油工程是提供原料、那么油气集输则是把分散的原料集中，处理使之成为油田产品过程。这过程从油气井口开始，将油井生产出来的原油、伴生天然气和其他产品，在油田上进行集中、输送和必要的处理、初加工，将合格的原油送往长距离输油管线首站外输，或者送往矿厂油库经其它运输方式送到炼油厂或转运码头；合格的天然气则集中到输气管线首站，在送往石油化工厂、液化气厂或其他用户。联合站的设计是油气集输工艺设计的重要组成部分，对他的要求是使其最大限度的满足油田开发和油气开采的要求，做到技术先进、经济合理，生产安全可靠，保证为国家生产符合数量和质量的油田产品。联合站一般包括如下的生产功能：油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、轻烃回收、原油储存及向矿厂油库输送、污水处理、净化污水回注地层、接收计量站、转油站输来的油气混合物、变配站、供热及消防等。 根据气田井位分布、产量、环境的不同，气田集输管网通常采用树枝状、放射状、环状三种结构，集气方式有单井集气和多井集气。对于气田内部集输流程，一般采用枝状单井集气流程和放射状多井集气流程。对于狭长气田，一般采用枝状集气系统，在狭长气田沿长轴方向建设集气干线，单井分别通过支线接入干线。对于气田觉集中、井距小、大面积成片开发的气田，通常采用放射状管网流程，以便于集中控制和管理。放射状管网集气流程的优点有：在枝状管网集气流程远距离控制尚未实现前，其生产管理人员相对较少；气田开发后期可集中增压；无集气支线阀室；无需采用伴热保温输送，线路施工难度较小。缺点有：部分集气支线的管材和安装费用增加；集气站及其排污放空设施的投资较高。枝状管网集气流程的优点有：部分集气支线的管材和安装费用底；集气站的投资少；沿途无废水废气产生，有利于环保、安全。缺点有：集气支线和集气干线均需采用拌热保温输送，施工难度较大，集气干线沿线要设置注醇或加热泵站；站址选择受地理条件的制约，难度较大；集输管网内存在气水混输的两相流态，沿程阻力增加；站场和管道的设计压力增加，使管材和设备发费用相对增加；气田开发后期需增压输送，压缩机只能设在井场对每口井单独增压，不能集中使用。干气输送工艺的优点是：不需采用伴热保温输送，管外半径较小，埋深也无需特殊要求，线路施工难度较小，在地形起伏地区，压损远小于两相流动所引起的压损；无集气支线阀式；不许考虑管材腐蚀余量，管材重量轻；清管频率及其操作费用低；集气干线不需加注缓蚀剂和淳，不设中间加热站，气田经营费用少；高含硫气就地脱水提高输气系统的安全性。干气输送系统的缺点是：部分集气支线的管材和安装费用增加；集气站、脱水站的投资增加；对于高含硫气田，为处理水，要在集气站就地打气田水回注井，投资较高；增加废水、废气的排放点，不利于环保。湿气输送工艺的优点是：可节省部分集气支线的管材和安装费用；节约集气站、脱水站的投资；沿途无废水废气的排放；减少因脱水而消耗的压力损失。湿气输送工艺的特点是，对于高含硫气的远距离输送而言，输气系统的安全性风险较大；输气支线和输气干线均需伴热保温输送，施工难度较大，集气干线沿线要设置注淳、加热泵站，站址的选择受地理条件的限制，难度较大；对于地形起伏较大的地区，XX 大学本科毕业设计（论文）2气水混输的两相流压力损失较大，增大井口回压，使系统的设计压力提高，导致管材和设备的投资费用增加较大；沿线需注缓蚀剂、并增设中间加热站，长期经营费用较高。气田管网的布置无论是枝状还是放射状，无论采用干气输送工艺还是采用湿气输送工艺，都是根据气田构造形状、地面地形地貌、集气干线相对关系和投资额来决定。一般情况下，湿气输送减少气田脱水站的建设投资和操作费用，经济性较好。但是湿气输送使的气液两相输送的复杂性增加，湿硫化氢和二氧化碳的腐蚀概率上升，在输送距离长、地形起伏大、人口密度较大的情况下。湿气输送的复杂性和安全风险性较大，故不宜采用。反之，若管道输送距离短，地形起伏小，虽然枝状管网的布置也存在这些问题，但因每条干线的输气量较小，风险性也相应较小。另外，脱硫厂距离气田很近，省去了气田脱水装置的投资和操作费用，在这种情况下宜采用湿气输送工艺。油田联合站是原油生产过程中重要的环节之一,是集原油脱水、原油稳定、污水处理、高压注水、油井掺水拌热、原油储运等工艺于一体的综合生产厂点,是油田“一级防火,甲级防爆”连续生产的要害单位,其生产过程的检测与监控不仅直接关系到成品原油的产品质量、关系到设备的能耗大小,更重要的是决定着生产过程的安全平稳运行及原油生产的经济效益。我们采用高科技手段，不断实现非电检测,真正本质安全、防爆;实现非接触式检测,无污染、高绝缘性、抗电磁干扰能力强、检测精度高等特点。XX 大学本科毕业设计（论文）31 联合站工程设计说明书1.1 联合站设计概述联合站，即集中处理站，是油田油气集输系统的重要组成部分，就油田的生产全局来说， ，油气集输是继油藏勘探、油田开发、采油工程之后的很重要的生产阶段。它把分散的井口产物（包括原油、伴生气等等）聚集到一起，并进行粗加工。联合站设计过程是油气集输工艺设计的关键部分，要求在设计过程中能最大限度的满足油田开发和油田开采的要求，并且做到运行安全可靠，经济合理，技术先进，保证生产油田产品符合国家的质量要求。1.1.1 联合站担负的任务本联合站包括油田的油、气、水的处理等功能。其主要的作业内容如下：1. 油气水分离；2. 原油脱水；3. 原油稳定；4. 轻油回收；5. 原有储存与外输；6. 污水处理；7. 净化污水回注地层；8. 天然气处理及外输；9. 接转和计量联合站一般建在集输系统压力容许的范围内，为不影响开发井网以及油田中后期加密井网的布置与调整，应尽量建立油田构造的边部。联合站将来自井口的原油、伴生天然气和气他产品，进行集中、运输和必要的处理、初加工，将合格的原油送往长距离输油管线首站外输，或者送往矿场油库经其它运输方式送到炼油厂或转运码头，合格的天然气则集中到输气管线首站。联合站一般包括如下的生产功能：油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、轻油回收、原油储存及向矿场油库输送、污水处理、净化污水回注地层，接收计量站、转油站输来的油气混合物、变配电、供热及消防等。联合站设计是油气集输工艺设计的重要组成部分，对他的要求是使其最大限度的满足油田开发和油气开采的要求，做到技术先进、经济合理，生产安全可靠，保证为国家生产符合数量和质量的油田产品。1.1.2 联合站工艺系统概述1、油气水混合物的收集 一个区域中若干油井的井口产物经过计量后，输送到联合站进行集中处理。在收集过程中，对于高粘度、高凝点原油要采取一定措施，使它能够在允许的压力下，安全的输送到联合站而不至于凝固在管线内。通常采用的方法有：加热保温；化学降粘、降凝法；物理降粘、降凝法。XX 大学本科毕业设计（论文）42、油、气、水的初步分离 在实际生产过程中，从油井开采出来的不单是原油，常还含有气、水、砂、盐、泥浆等。为了便于输送、储存、计量和使用，必须对他们进行初步分离。油井产物中常含有水，特别在油井生产的中后期，含水量逐渐增多，一般利用离心力、重力等机械方法，分离成气、液两相。有些井出砂量很高，同时还应除去固体混合物。 油气的初步分离是在油气分离器中进行，一般采用多级分离，分离级数根据各油田具体情况而定。 油水的初步分离主要在三相分离器中进行，在开式流程中，也在沉降罐中进行。 油和机械杂质、盐的分离一般与油水分离同时进行。当含盐、含砂量高时，有的要用热水冲洗和降粘后再沉降分离，连同水、机械杂质和盐一起脱除。3、原油脱水： 对轻质、中质含水原油，易采用热沉降、化学沉降法脱水；对中质重质的高含水原油先采用热化学沉降法脱水，再用电脱水，对乳化度高的高粘度高含水原油应先破乳在沉降脱水。4、原油稳定 原油中，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷（正构）在通常状况下都是气体，这些轻烃从原油中挥发出来时会带走大量的戊烷、己烷等组分，造成原油的大量损失，为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗，一个有效的方法就是将原油中挥发性强的轻烃比较完全的脱除出来，使原油在常温常压下的蒸汽压降低，这就是原油稳定。 原油稳定所采用的方法可分为闪蒸法和分馏法两大类。闪蒸法又分为常压闪蒸、负压闪蒸和正压闪蒸。5、轻烃回收 从原油中脱除的轻烃，经过回收加工，是石油化工的重要原料，也是工业与民用洁净燃料。随着石油化学工业的飞速发展和世界能源短缺，天然气回收液烃技术得以迅速发展。轻烃回收给国家创造了更多的财富。轻烃回收工艺基本上可分为三种：吸附法、油吸收法和冷凝分离法。我国油田气轻烃回收都采用冷凝分离法，按冷冻深度不同，冷凝分离法可分为浅冷（-15-25）和深冷（-60-100）两种。6、天然气脱水随油井中原油一起采出的油田伴生气，一般都含有相当数量的水蒸气。伴生气中含存水汽，不仅减少了管线的输送能力和气体热值，而且当输送压力和经济条件变化时，还可能引起水蒸气从天然气流中析出，形成液态水、冰或天然气固体水化物，从而增加管路压降，严重时堵塞管道。天然气脱水有固体吸附剂吸附法，甘醇吸收法，分子筛吸附法，自然冷冻分离法等多种方法。7、酸性气体的净化 对于含有相当数量的酸气（H2S，CO2）和有机硫化合的油田伴生气在进入输气管网或进行轻烃回收之前，除了应进行脱水，调整好水、烃露点外，还应脱除其中的酸性气体和有机硫化合物。这些气体杂质存在于天然气中，会增加天然气对金属的腐蚀，污染环境；当利用天然气做化工原料时，还会使催化剂中毒，影响产品和中间产品的质量。 从天然气中脱除酸性气体的方法很多，一般可分为干法和湿法两大类。干法又XX 大学本科毕业设计（论文）5分为分子筛法和海绵铁法。湿法又分为化学吸收法、物理吸收法和直接氧化法三类。8、含油污水的净化 原油经过沉降、脱水后放出来的水，还含有一定量的原油、泥沙等物质，必须净化才能回注或外排。从污水中回收污油，既节约能源又保护环境。经过处理后的污水一般回注地层，保持油层压力，提高油藏采收率。 含油污水处理的常用方法是：重力沉降除油法、混凝沉降法、气体浮选法、斜板除油法和过滤法除油。9、辅助生产系统它包括有给排水系统、供热系统、变配电系统、通讯系统、采暖及通风系统、道路系统等。这些系统都是联合站的必要组成部分，是联合站正常工作的保证。1.1.3 联合站的附属系统它包括供电系统、给排水系统、供热系统、通讯系统、采暖及通风系统、道路系统等。这些系统都是联合站必要的组成部分，是联合站的正常工作的保证。1. 供电系统为保证供电的可靠性，本站采用双电源双变压器的供电方式，站内设有1000KVA 变压器，并且设有变配电室。2. 供热系统站内设有锅炉房一座，主要用来满足采暖，保温，扫线等生产及生产需要，锅炉为站内提供热水和蒸汽。3. 采暖通风系统采暖是利用各种工艺带热体和废热作为采暖热媒的可能性。油泵房，脱水间可利用油品的散热量维持室内的温度，可不用采暖设施。化验室和办公室及值班室的采暖温度按 1618来设计。通风要求和方式：原油泵房、脱水间、计量间采用自然通风，通过两面开窗一面开门来作为换气的主要途径。化验室、破乳剂室采用机械通风方式来排除有害气体。有电子计算机的仪表间采用空调。4. 电通讯系统采用无线和有线相结合的方式。调度间、各生产岗位值班室均装备电话一部。1.2 设计依据根据西安石油大学毕业设计任务书进行。包括：1、设计规模：即联合站油气水的处理能力。联合站通常接收多个计量站和接转站液，应明确是否须分队计量。2、油气物性：原油密度、粘度、凝固点、比热、闪点（划分危险等级）等。天然气的性质（工程标况） ，来液含水率等是已知的。3、进站液流的压力、温度，实际上是联合站能够利用的能量，设计时应充分利用。4、原油和天然气的质量要求，污水的质量要求。5、联合站优先征用地形图，设计该联合站的地形地貌。XX 大学本科毕业设计（论文）6根据已知条件和各工艺环节的特点，应首先确定站内处理工艺，并用方框流程图表示，作为详细设计的参考依据。1、计量站和接转站来油是否须分队计量、核算，以决定进站阀组的形式和分离器的台数、计量仪表的配置。阀组设计应考虑一定的灵活性（如分离器检修等） 。2、油气水的初步分离：初步分离有油气水三相分离器和气液两相分离器加压力沉降罐两种方案。设计时应根据来液含水率和设备的操作运行性能确定。3、电脱水：电脱控制压力应高于三相分离器和压力沉降罐的控制压力0.15MPa，这样可避免电脱水器中有气体析出。流程中可考虑采用架高缓冲罐或脱水泵。根据现场操作温度的要求，决定含水油进电脱前是否还要进加热炉。另外还应采取措施稳定电脱流量。设计时应考虑电脱水器的投产（进油）和检修（抽空、蒸罐、吹扫、通大气）的要求。4、稳定：原油稳定工艺基本上可分为两种即分馏稳定和闪蒸稳定。分馏稳定有较好的稳定效果，但它的流程长、设备多、能耗大、操作复杂、建设和运行费用高，适于处理含不稳定组分从C1C4较多（大于5.5）的轻质原油。闪蒸稳定效果不及分馏稳定好，但它具有流程短、设备少、能耗低、建设和运行费用较低等优点，故常用于密度大、含轻组分C1C4较少（小于2.24%）的原油，闪蒸稳定在我国应用较多。若原油中C1C4含量较低，低于0.5%时，一般就不必进行稳定处理。5、外输：一般从进库要求的压力（一般为2大气压）和温度（40）反推联合站外输泵的扬程、输油管径，确定管线起点压力和温度，据此考虑外输加热炉负荷和外输泵选型。6、天然气处理：从分离器分出的天然气经计量后除少部分作为站内燃料外，大多经冷却分出其中的水分和重组分，干气外输，若有可能可进行深冷处理。考虑到输气管线腐蚀穿孔或气体处理厂出事故，应有紧急放空火炬措施。7、污水处理：根据污水外排或回注的质量要求，确定具体的污水处理工艺。8、所设计流程应能适应可能出现的各种工况，如加热炉启动、输油线投产、电脱投产及可能出现的事故。加热炉启动：先烘炉达到要求的温度；输油线投产：长距离输油线应热水预热，建立稳定温度场。短距离输油线可考虑冷投；事故：包括外输管线检修、停电等。9、根据以上各工艺环节的要求确定方框流程图。1.3 站址选择和总平面布置1.3.1 站址选择与平面布置概述1. 站址的选择对于站址的选择，从平面上考虑应满足下列要求：a 站址应有一定的面积，使站内建筑物之间能留有负荷防火安全规定的间距，并给站的扩建和改造留有必要的余地。所选站址与附近企业、住宅、公用建筑物要保持应有的安全防火距离。b 所选站址的交通、供电、供水、电讯等尽量方便，还应靠近允许排污水的低XX 大学本科毕业设计（论文）7洼地带或水塘，或者靠近考虑污水处理设施的地方，以便排除站内的污水，不致损害农田和水源。c 所选站址地势较高或具有平缓倾斜，这种地形使站内易于排水，有利于油罐区和泵房的竖向布置，应避免站址选择在低洼沼泽地区或可能浸水的地区。d 尽可能不占或者少占用耕地，地耐力应不小于 1.5 公斤厘米，腐蚀性较小，沉陷不大且均匀，并且能很快停止，易于排水。沙土层、亚沙土、亚粘土基本上都能满足上述要求，适宜建站，像粘土层、岩石层、杂土层，不宜建站。e 若在乡镇或者居民区选址时，应选在乡镇和居民区的最小风频的上风侧和靠近公路的位置，这样当以最大风频刮风时，联合站和居民区互不影响，沿最小风频刮风时，联合站在居民区的上风方向，避免居民区可能发生的明火影响联合站正常的运行，联合站站址应避免窝风地段，有较好的通风环境。2、平面布置在进行平面布置时，为了保证各区域之间生产运行联系上具有良好的条件，使各种线路走向合理，土方工程（包括控方和回填）和建筑物的基础工程量最小，必须充分利用所选站址的自然地段。在安全的防火允许的范围内，各平面布置应力求紧凑，节约土地，方便管理，但又要给正常的生产和各种事故的处理留有余地，使车辆行使和作业方便灵活，考虑发展时，留有适当的场地。生活区的布置要做到有利于生产，方便管理，力求节约，在靠近城镇时，要与城镇和油田的规划协调。1.3.2 本联合站站址布置本联合站坐北朝南，站内主要建筑皆面朝南。该联合站处于乡镇和居民区最小风频的上风侧，并避开了窝风的地段，整体通风情况良好。根据工艺流程，按不同的生产功能和特点，将同类工艺设施相对集中的布置在一起，主要分为：储油灌区，配电区，工艺处理区，污水处理区，气处理区，消防区，锅炉房供热区，辅助生产区及生产管理区。储油灌区位于站内东侧，是全年最小风频的上风侧，符合安全防火的要求。储油灌区四周设置防火堤。原油灌区根据总容量、储罐的个数及单罐的容积的大小布置成排，共一排三个储罐。选用固定顶拱顶灌，其容积为 1.5 万立方米。该罐组内罐间的防火间距大于拱顶罐大罐直径的 0.6 倍，且小于 20 米。防火堤内侧基教线至储罐外侧间距比罐高的一半略大。进出本联合站的油气阀组靠近站的边界部分，锅炉房及加热炉布置于油气处理区的下风侧，避免产生的明火引燃油气而发生火灾；并且同供电设施一样，尽量靠近负荷的中心，并布置在站场边部，以利于进出线的方便。油气生产设施布置在有明火的锅炉和加热炉的最小风频的上风侧，并根据设计规范满足相应的防火安全要求。消防区布置在站内的中间靠北向，比邻油灌区和油气生产区，站内设有注水装置，比邻污水处理区，方便管理。站内道路为闭合设置，以利于消防，采本联合站的布置，可以合理的组织人流和车流。站内道路最小转弯半径不小于 9 米，本站设为 12 米，消防道路转弯半径不应小于 12 米，本站设为 12 米。站内主要道路可设置成 6 米或 8 米，本站设成 6 米，消防道路设成 6 米。大门附近设有综合楼，可方便管理和往来，原则上站内的绿化场所面积应为站场内的 10%，但出于对本站今后其余部分的扩建要求的考虑，将绿化面积留置站场建设完全时布置。XX 大学本科毕业设计（论文）81.4 流程及流程说明1.4.1 工艺流程设计的原则和要求1. 油气集输应根据批准的油田开发设计，全面规划，分期实施，以近期为主，做到远近结合，并适当考虑扩建，改造的可能性。应根据要求，进行合理的布置。必须对油气集输过程中产生的废水废气废渣等进行妥善的处理，必须满足国家的现行标准。2. 油气集输的工艺过程应密闭、降低油气损耗；应合理的利用油田产品的热能和压能，以降低能耗。3. 系统布局应符合工艺流程和产品流向，方便生产管理和油田调整。1.4.2 原油处理工艺简介1. 油气集输系统的流程包括开式和闭式两种。为了降低油气蒸发损耗，本站采用密闭流程。密闭流程指油气的输送和处理都在密闭的容器中进行。相对于开式流程而言，其优点是油品的损耗小，而且产品的质量好，因而目前被广泛采用。正常生产流程正常生产流程包括：收油流程进站阀组、油汽水三相分离器、油水计量、应急状况下含水原油储存等，油气处理流程包括：原油天然气的脱水、原油稳定、天然气和轻烃的回收、原油加热等。在进行本站的流程设计时，考虑到各种能量的合理利用，并且力求避免流程的繁琐和管线设备的浪费，对油气的流向进行了较为合理的布置。设计中考虑到进站原油的平均油气比比较低（60 标准立方米吨） ，故在工艺上采用三相分离器进行单级分离，另外在后续的流程中，再原油稳定塔内进行第二次分离。在工艺流程中采用两段脱水：先在三相分离器中进行，后在电脱水器中进行。1.4.3 原油在联合站内的处理工艺流程正常流程如下：对流程的几点说明：1. 各作业区、装置的布置应大致与总平面布置相符，应标明个工艺管线尺寸、安装高度、介质流向、管线管形及管件的应符合规定；尺寸不按比例。2. 凡由于偶然事件（如停电）或操作失误而可能使压力升高而造成事故的之处XX 大学本科毕业设计（论文）9（如分离器、加热炉、油罐、轻油罐等常压容器及复泵、齿轮泵出口等） ，都应装备有安全阀和呼吸阀。3. 凡不允许液体倒流之处，如离心泵的出口、有压进罐管线、药剂线、电脱水器入口等处都应装备有止回阀。4. 为防止爆炸、火灾等恶性事故的蔓延、流程设计必须要有切断油气源的措施，如：压力越站、紧急放空、自动关闭油罐进出口闸阀。1.5 设备及管线的安装布置1.5.1 进站阀组的安装 站外来油管线一共三条，每台三相分离器可以分别对来油单独处理和计量。另外，安装汇管后，可以避免因来油不均而造成分离器过载，以及在某台分离器检修时，可以通过汇管调节将该管线的来油分散至其他管线中。1.5.2 油气分离器的安装本站所采用的油气水三相分离器均为卧式分离器，采用双排布置，其操作端部头盖应取齐，列间距取为 1.5 米。分离器采用并联，且每台分离器进口管线切断阀之间应取样装置和温度计，气出口管线的切断阀之间的应装设压力表。分离器的顶部气体空间应装弹簧式安全阀，由安全阀泄放出的天然气应有组织的汇集排放。每台油气分离器均应有液面控制器直接控制出油阀的开启度，还应社玻璃板式液位计就地观察液位的变化。计量用油气分离器的出气管上应安装差压式流量计，用以计量天然气的产量；在出油管线出油阀之前最靠近分离器的部位应装设容积式流量计，用以计量油水混合液体的产量；在出油阀下游应安装取样装置，以便化验含水量。每台分离器都应装设安装排污管和放空管。1.5.3 电脱水器的布置安装本站采用的电脱水器，其控制压力为 0.4MPa ,采用双排布置，相邻列间距取.5 米。为了避免电脱水器中有气体析出，使用循环泵，增高原油的压力，从而确保了电脱水器的安全。电脱水器入口处装设药剂管线，以便于加速电场力对原油乳状液的破乳脱水。在电脱水器出油管切断阀之前应安装压力表和取样阀，在排水管切断之前应安装全封闭式安全阀、取样阀和观察窗。电脱水器进油管截断阀之后应与净化油的汇管接通，以便于电脱水器在开始运行时先进好油充满容器，以便于稳定高压电场；电脱水器的排污管应与回油管接通，以便于停运时排空清扫。电脱水器顶部最高处应装设放气阀，以保证液体能全部充满容器的空间。XX 大学本科毕业设计（论文）101.5.4 管线安装综述1. 再总平面图上分区布置的基础上，油气、热力、供排水管线及电路、电信线尽量缩短长度，在满足水力热力的要求、下，线路布置力求整齐美观。2. 场区内各种地下、地上管路和供电、通信线路应集中布置在场区道路的两侧，应避免地上管线和电力、电信线路包围工艺管线和独立的建筑物，并减少和场区道路的交叉。交叉时采用直交。3. 主要的油管线均设有伴热管线。4. 场区管线的敷设方式，根据场区土壤的性质和地下水的分布情况确定。带压的油气水管线一般采用地上架空敷设；灌区至泵房的管线采用管墩地面敷设。敷设埋地时，管道的水平间距大于 0.2 米，并应作好埋地钢管的防腐工作。5. 管线架空敷设时，管底距地面的为 2.2，当架空管线下面安装有泵、换热器或其他设备时，管底距地面高度应满足安装和检修时的起吊要求；敷设于管墩的地面管线，管底距地面 0.30.5 米，与人行道交叉时应加设过桥。6. 管线跨越道路时，其管底的高度要求：距主要道路路面的不小于 4.5 米，距人行道路面不小于 2.2 米。7. 埋地管线间的水平净距不宜小于 0.2 米。XX 大学本科毕业设计（论文）112 联合站的工艺计算2.1 主要设备的选型及管线的计算2.1.1 联合站的处理能力1.原油处理能力：50 万吨/年（纯油） ，即 1369.9t/d（一年以 365 天计） ，考虑油田生产的不均衡性，取不均匀系数 1.2，则设计本站的原油处理能力为 1643.9 t/d（原油综合含水 80） ；2.天然气的处理能力：平均油气比为 53 N/t，则气体的处理能力为 87126.7 N/t；3m3m3.污水处理能力： 60007000/d。3m2.1.2 设计数据的计算1.关原油的物性计算1）密度计算若已知 20时的原油密度，则在 20120范围内，原油的密度为 ， 见教材油气集输P120 式（4-42）)20(120ttt时原油的密度。tC780860 时，=（3.0832.638）2031020310860960 时，=（2.5131.975）20310203102）粘度计算若已知某一温度下原油的粘度值，求其它温度 的原油粘度值可以按照下式计0tt算10*)lg()(1 )(100tttcttacct时原油的粘度。tC10 毫帕秒时，c=1000，a=0.76；t/1103见教材油气集输P120 式（4-44） 。得到下列数据：XX 大学本科毕业设计（论文）12温度C密度3/mkg运动粘度sm /1026动力粘度smPa15833.53468.1785.16440866.56848.1055.550860.00531.3936.760853.54021.3425.02.天然气物性计算1）密度计算3/013. 14 .22.7545. 016mKgg2）粘度计算smPag012. 03.液进站流量的计算1）液相流量的计算oooGQ/dtGo/9 .1643则dmQo/186888. 0/9 .16433合 0.02162sm /3原油综合含水 80%，所以sQQow/0.08648m43液相流量：lQsQQol/m1081. 02 . 03式中：、分别为水、原油和液相的体积流量；wQoQlQ2）气相流量的计算天然气的处理能力：87126.7 N/t；3m在进站条件下，气体的体积流量giQXX 大学本科毕业设计（论文）13=0.2342/s；giQdmPTTQPsgs/797.2024115.273105 . 015.3137 .87126101325363m在混输管段中，由于原油和天然气互溶，天然气中的较重的组分溶于原油中，使得液相的密度减小，粘度减小；气相中密度减小，粘度增大。但是由于天然气中的组分相对于原油太小，可以忽略原油物性的变化，但是必须考虑气相的物性变化。据司坦丁相关式，计算天然气在原油中的溶解度：sR205. 1)02912. 0001638. 0()64. 177. 1(101006. 8178. 01tgsopR841. 0205. 1013. 1agg88. 01838. 0woo得=1.59186sRsogigRQQQ=0.2342-0.1081 1.59186=0.06142sm /32.1.3 进站阀组到三相分离器管路的计算1）管径的选取从进站阀组到油气水三相分离器，选用 3 条管线（三个分离器）：气液混合物的流量为：m /s1695. 006142. 01081. 0glQQQ3则每条管线中的流量：m /s0565. 031695. 0Q3取经济流速 V=2，则管径sm/m190. 020565. 044VQd由油气集输设计手册P686 表 8-1-1, 可选用的管线管径为 mm7219则混合物的实际流速：XX 大学本科毕业设计（论文）14m/s996. 1311. 0431695. 04322dQw 2）管路压降的计算假定气液两相流管路中的流动均匀，符合均相流条件，根据杜克勒 I 法，计算管路压降：mddldp22a）计算混输管路中的摩阻系数：)Re5 . 00056. 0(32. 0 colSRcln1432)ln(00843. 0)ln(094. 0)ln(444. 0)ln(478. 0281. 1lllloRRRRSfdRe气液混合物的密度参考油气集输P148 公式(4-117)llglllmHRHR1)1 (22llglRR)1 (式中：截面含液率；lH体积含液；lR气液两相混合物的密度；m两相混合物的粘度；现假设，则：4 . 0lH3894. 01695. 01081. 01081. 0glllQQQR mps6 .215 .55389. 00104. 0389. 01 (XX 大学本科毕业设计（论文）15Kg/m91.3476 . 0)389. 01 (013. 14 . 0389. 091822m34310159. 3106 .2191.347957. 0205. 0Re由油气集输图（4-14）查得，与假设相符。4 . 0LH所以：31. 13894. 0ln(00843. 03894. 0ln(094. 0)3894. 0ln(444. 0)3894. 0ln(478. 0281. 1432oS72. 131. 13894. 0ln1c将、 代入上式求得：oSc04087. 0)1315905 . 00056. 0(72. 132. 0b）计算长度的确定：从进站阀组到三相分离器的管线安装示意图：三相分离器注：图中标高单位：m L直=60m路跨由图中知：单根管线路跨高 3m，2 个闸阀，8 个弯头，据油库设计P97 表3-6 来计算当量长度：名称个数Ld/d当量长度总计90冲制弯头8288280.20545.92闸阀24240.2051.64所以该段管路的计算长度 L：L直管长度当量长度60+45.92+1.64=107.56m则水平管路的摩阻压降损失：PawdLpm1486191.3472205. 0996. 156.10705816. 0222XX 大学本科毕业设计（论文）16还必需计算由于路跨高程变化引起的附加压力损失，由油气集输P162hP式 4-139zgFePlh式中：管线的温降计算，m；z液相密度，；l3/mKgg 重力加速度，；2/smFe 起伏系数，无因次，可由下式确定： 006. 10785. 111sgwFe式中：气相折算速度m/ssgwm/s6205. 0205. 04306142. 02AQwgsg得：600. 06205. 00785. 111006. 1Fe的计算由图可得：zm656. 53 . 104. 2)30. 1(616. 3zKg/m918l3则：PaPh85.19742656. 58 . 9918388. 0则管线的压力损失为=0.0346MPa85.3460385.1974214861hppPa3）管路温降计算从进站阀组至分离器这段管路中，单根管路中原油的质量流量：hKgGo/10283. 2243109 .164343XX 大学本科毕业设计（论文）17水的质量流量：hKgGw/1073. 224310009 .16434气体的质量流量：hKgsKgQGggg/7 .74/0207. 0013. 1306142. 0由于气体的质量流量很小，可以忽略气相温降。设油温由 40降到 t，则：油温下降所放出的热量)40(tCGQooo水温下降所放出的热量)40(tCGQwww式中油水比热分别为：woCC 、KJ/Kg884. 1C o KJ/Kg1868. 4wC管线的散热量)(osttKLQ式中： 总的传热系数，按油库设计手册选取：KCmhKJo/=0.56=2.345；KCmhKcalo/CmhKJo/管线的长度，m；L 管线周围介质温度，；ot由于该管路为埋地管路，且在最大冻土深度以下，故取=-3；ot由热平衡方程 放吸QQ即)()45()45(owwoottKLtCGtCG代入数据得：得)3(60345. 2)04(1868. 41073. 2)04(884. 110283. 244tttt=13.63，可以忽略不计。XX 大学本科毕业设计（论文）182.1.4 三相分离器的选取1）据三相分离器规范中选取 3000 12000 卧式分离器，其有效长度为筒长的 0.8 倍：6 . 98 . 00 .12el设油水界面在 2/3 直径处，则高度为 2m（油水界面应在 1/2 到 3/4 直径之间） ，则集液部分面积为：2212220220201. 52)()()()(222mrrrySinrryrrydyryrdyyrySyy集液部分体积为：31 .486 . 901. 5mlSVe取停留时间为 15min， （一般取 530min）则3557.11088. 015601081. 01560mQQol分离器的台数为：298. 21 .48557.110VQ故取 3 台。实际可以停留时间为：min58.1988. 0601081. 01 .483t分离器不设备用，当其中一台检修时，其停留时间为：min05.1388. 0601081. 01 .482t符合要求。2）校核分离器的气体处理量为了降低油的粘度，促进油水分离，并满足后续工艺电脱水器对进油温度的要求，在分离器内安装几组加热盘管，以提高油温，使分离器出口温度为 60。站外来油从进站阀组到三相分离器有一定的压力损失，可以忽略不计，则分离条件为：P0.5M Pa，T313K。计算天然气的压缩因子：（）841. 0205. 1013. 1agg由油气集输式 4-69，当 0.51 时，XX 大学本科毕业设计（论文）19 MPaPc576. 410)841. 04 .103 .55(10)4 .103 .55(55 . 055 . 0KTc26.230841. 023812238125 . 05 . 0对比压力：109. 0576. 45 . 0crPPP对比温度：359. 126.23040273crTTT则压缩因子：985. 0109. 0)6 . 0359. 134. 0(1)6 . 034. 0(1rrPTb）计算气体允许流速选用油气集输式 3-63Pwgv87. 51 . 0式中：P分离器压力，单位 Mpa。smPwgv/343. 05 . 087. 50187. 51 . 0C）理论气体处理量dNmZTTPlDQssgvegs/10995. 15 . 1985. 0313101325. 02935 . 0343. 06 . 93678586785836实际处理量：smQy/06142. 03将其转换为工程标准状况下的处理量为：dNmsNmZPTTQPQssyy/10228. 0/264. 0985. 0101325. 031827306142. 05 . 0353由于实际处理量gsyQQ 故所选 300012000 分离器满足要求。XX 大学本科毕业设计（论文）202.1.5 三相分离器到缓冲罐输油管线的计算1）选择管径三相分离器的出口温度 40，原油含水率为 20左右，计算时按原油的含水率为 20%算，此时液体的密度为：3/3 .8932 . 08 . 0mgwo此时油的粘度取为纯油的 2 倍，即：smPao1115 .5522从 3 台分离器中分离出的含水油 40时体积流量：woQQQdmGQooo/3 .18403 .893109 .164333dmQQow/1 .4602 . 012 . 03dtdtGz/4 .2300/1 .4603 .1840smdmdmGQzz/02980. 0/1 .2575/3 .893104 .23003333dmVQd073. 0)6(4选小管直径为：894mm则小管内实际流速smdQw/9643. 0081. 060298. 046422设大管内流速为 0.7，则大管直径sm/DmVQD233. 07 . 040298. 04选大管直径为：2737mm则大管内实际流速smdQw/566. 0259. 00298. 0464222）管路压降计算三相分离器到缓冲罐的管线如图所示：XX 大学本科毕业设计（论文）21三相分离器到缓冲罐管路长30m其各部件如下表：管径8942737元件名称出油阀闸阀弯头大小头三通过滤器罗茨流量计三通弯头闸阀个数1316211112Ld/d92812940231004.0m40284a）局部摩阻计算小管径管路：smV/9643. 06 .628101113 .8939643. 0081. 0Re3fdv0692. 06 .6285 . 00056. 0Re5 . 00056. 032. 032. 0Pamgvdldhj7 .6656784. 081. 929643. 0)100402391228193(0692. 0222大管径管路：smV/732. 08 .1179101113 .893566. 0259. 0Re3fdv0576. 08 .11795 . 00056. 0Re5 . 00056. 032. 032. 0Pamgvdldhj4 .358782248. 40 . 481. 92566. 0)100402391228193(00260. 0222XX 大学本科毕业设计（论文）22b）沿程摩阻计算取 e=0.05mm，则410861. 325905. 022de43976Re106459. 4)10861. 3(7 .59Re57841所以该流型处于水力光滑区。amLdQhr5 .6820804. 030259. 0)101 .48(0298. 00246. 00246. 075. 425. 0675. 175. 425. 075. 1c）高程压降Pamh66.217225. 0375. 2d）总压降MPPaP09. 044.8936266.21724 .358787 .6656490002.1.6 缓冲罐的工艺计算由于各管路的摩阻损失，缓冲罐的进口参数为：压力：0.5-0.0346-0.09=0.38M；温度：40Pa要求缓冲罐的控制压力在 0.15 M，可以通过控制阀调节压力。Pa缓冲罐的选取现计算含水 20%原油乳状液的：50原油密度为： 3/3 .8932 . 08 . 0mKgwo据油气集输P173 式（4-152） ，得koe式中： 乳状液外相液体粘度；o 乳状液内相质量分数； 由试验确定的系数； k得：22389. 01001000%203 .893100据油气集输P174 表 4-12 查得：取=4.5，原油 40时的粘度 kCoXX 大学本科毕业设计（论文）23=55.5 厘沱o则厘沱88.143915. 51 . 423234. 0e由油气集输设计手册P36 得：当厘沱时，停留时间不能大于 30min；2505050故停留时间取 30min。现计算质量流量：dtGo/9 .1643dtGw/0 .189710006 .8669 .1643总质量流量：dtGGGwo/9 .35400 .18979 .1643总体积流量： dmGQ/8 .39633 .893109 .354033由油气集输P36 表 2-1-6，根据停留时间和处理量，可选规格为的分离缓冲罐，并用裙座架高m。1760040002）缓冲罐内液面高度的计算：由上可知停留时间为 30 分钟，假设液面高度为 h.5m，由tQLf式中：Q来油流量，；sm /3t来油的停留时间；s；载荷波动系数，；5 . 1L缓冲罐的当量长度，；mLe08.146 .178 . 0f缓冲罐液体部分的面积，；3m用与三相分离器集液面积一样的算法得：202. 4mf 代入数据XX 大学本科毕业设计（论文）24 3221537. 049.5949.598 .1402. 4nnntQLf所以，假设成立。等式成立，所以假设合理。液面高度为.5m。裙座架高取为 1.5 米，则缓冲罐液位距地面的高度为 3.0 米。 3）原油在缓冲罐内的压降原油在缓冲罐内的压降损失很难精确计算出来，从矿场实际操作经验估计为0.01M P，缓冲罐内压力保持在 0.15Mpa，则缓冲罐的出口压力MPaP14. 001. 015. 0故缓冲罐出口条件：P=0.14Mpa，t=40Co2.1.7 缓冲罐到循环泵管线的计算同样选用 2737 管线，直管长度 100 米。总流量，缓冲罐出口阀门及泵入口阀门均常开，顾不考虑局部smQ/02980. 03阻力。1）沿程摩阻计算：PamLdQhr4 .1756268. 0100259. 0)101 .48(0298. 00246. 00246. 075. 425. 0675. 175. 425. 075. 12）出油阀阻力损失为 49000Pa则循环泵进口压力为：MPaPaP08872. 07 .88721490003 .22781014. 062.1.8 循环泵的选取泵的入口条件：，P=0.08872MPa，t=40，0.11458MPaP CosmQ/0298. 03选台型号为 150Y-75B 的离心泵，其额定流量为 158,扬程为 44m。允许hm /3气蚀余量为 4.5m，经比较，满足气蚀余量。2.1.9 循环泵到加热炉的管线计算管线选用，管长为 160m，下面计算管线压降：7273XX 大学本科毕业设计（论文）25沿程摩阻：Pamhr3 .36394281. 0160259. 0)101 .148(0298. 00246. 075. 425. 0675. 1局部摩阻主要考虑转子流量计的压力损失，取为Pamhj8 .337774故总压降：361 .374178 .337773 .3639PaP2.1.10 加热炉的选取加热炉的入口温度 40，出口温度 60。由于操作压力小于 0.6MPa，选用微正压水套加热炉，则加热炉热负荷为：)(12ttGCQm式中：Q被加热介质所需热负荷，Kw；油品的质量流量，Kg/h；mGC油品的比热容，Kg/KJ；出炉温度，；2t 进炉温度，；1t其中：1868. 4)00081. 0403. 0(1154tdCt式中：原油比重。154d t原油的计算温度值；。 计算温度下原油的的比热；KJ/Kg.tC得： XX 大学本科毕业设计（论文）26062. 21681. 44000081. 0403. 01534.88320151075. 718801075. 71088010975. 1513. 296086088. 0154404154332020dC所以：sKJhKJttGCQm/403/10452. 11049.684060(12. 2)(631255据油田油气储运技术手册选用 HJ400-H/2.5-Q 加热炉。所需的台数：172. 186. 0400403n选 2 台，备用 1 台，取 3 台加热炉。2.1.11 加热炉到电脱水器的管线计算管线选用，管长为 140m。7273管线压降计算：沿程摩阻Pamhr6 .31363746. 0140341. 0)1035.11(0296. 00246. 075. 425. 0675. 1故压降：PaP6 .31362.1.12 电脱水器的计算脱水器的选取电脱水器的处理能力应根据原油乳化液的难易程度确定其在电脱水器中的停留时间，停留时间一般为 4080 分钟。单台电脱水器的处理能力按下式计算：tvqivi式中：单台电脱水器处理的含水原油的体积流量，；ivqhm /3XX 大学本科毕业设计（论文）27电脱水器空罐容积，；iv3mt选定的含水原油在电脱水器中的停留时间，h；选规格为 300014000 的电脱水器。单台电脱水器的处理能力：hmqiv/4 .8560604 .853加热炉出口温度为 60，原油含水 20%，此时管中油水混合物的密度为：3/832.88210002 . 0540.8538 . 02 . 08 . 0mKgwo混合物的粘度：smPao6 .51)2 . 01 .142 . 05 . 21 (25)1 .145 . 21 (22从三相分离器出来的含水原油的体积流量：hmQQQQowol/37.10025. 13则所需电脱水器台数：1753. 14 .8537.100ivlqQn先选用 2 台电脱水器。若一台检修时，另一台的负荷为 117.53%，不超过 20%，符合规范。电脱水器内的压降根据实际矿场操作经验知，电脱水器内的压降为 0.03M Pa，因此电脱水器的出口条件为：MPaP27. 003. 03 . 060t2.1.13 电脱水器到稳定塔的管路计算1984. 07 . 014. 302162. 044vQD管线选用，管长为 80m。7219管线压降计算：沿程摩阻XX 大学本科毕业设计（论文）28Pamhr2 .21672589. 080205. 0)1035.11(02162. 00246. 075. 425. 0675. 1故压降PaP2 .21672.1.14 稳定塔说明原油稳定塔是利用真空压缩机，将塔内的抽成负压，使原油中的轻油组分在塔内充分分离达到稳定的目的。稳定塔内的压力为0.03MPa，则稳定塔进油高度为 33 米。2.1.15 稳定塔到外输泵的管路计算原油稳定塔内原油的液面高度取为 35 米，此段管长取 50 米。选用的型号为 2737 管径，则沿程摩阻PamLdQhr7 .2708324. 0100205. 0)1035.11(02162. 00246. 00246. 075. 425. 0675. 175. 425. 075. 12.1.16 原油外输泵的选取外输泵的进口参数： 1，C06 thmsmQ/8 .77/02162. 033MPaP2651. 0002708. 0002167. 027. 0则：sm/4 . 1207. 002162. 04d4QV22处在经济流速区内。月平均最低地表温度 2，原油外输温度 60，输送管道 3247，距离50Km，则终点温度：LGCdkoroleTTTT)(式中：D输油管的内径；L外输距离；smPa11. 5)0 . 6100(1001)0 . 6100lg()507 .33(1044. 11333102 . 41091. 54 . 17 .864205. 0RedXX 大学本科毕业设计（论文）29Re1064. 3)20505. 02(7 .597 .59Re578781该段处于水力光滑区内。摩阻计算：mLDQhmmmr4 .1891050205. 0)1034.21(02162. 00246. 0375. 425. 0675. 152由以上计算，并根据油库设计P337，选用型号为 150Y150 2C 离心泵，油品在外输时，粘度低于 60 厘沱，泵的特性不需要换mHhmQ196,/933算，则所需泵的台数为837. 093360002162. 0n取 1 台泵并联，但考虑备用，选取设备 2 台。2.2 停电流程的计算2.2.1 停电流程当联合站停电时，泵和电脱水器均不能工作，为了在停电期间不影响油田的正常生产，设如下流程：2.2.2 储罐的容量计算1.储罐总容积的确定：由油气集输设计手册P274 式（4-3-1） ，得KnGV式中： 储备天数，d，可为 35 天；K油田计划平均每日输往该站的油量，t/d；GXX 大学本科毕业设计（论文）30原油密度，；3/mt油罐利用系数，取；n85. 0t则有：341456085. 0830. 0365310100mV选容积为 2000的金属拱顶罐，总共所需的个数为：3m79. 220005583n取 3 台。XX 大学本科毕业设计（论文）