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论文写作分析-新疆塔河油田三号联合站设计

2021-05-08 15:39:50

  新疆塔河油田三号联合站接收10个区块的来油,总日处理量3342.66吨,总年处理量120357.6吨(按一年360天计算),来油含水40%~60%。站址周围无大型建筑物,且气候、地势非常适合本站生存环境,外输首站距离本站外输泵12km,常年盛行西北风。

  10个区块的来油首先经过两段脱水(即通过三相分离器、电脱水器进行脱水)、二级分离(即经过三相分离器、原油稳定塔进行油气水三相分离),其次将得到的净化原油储存至储罐,最后经过外输泵和计量间将成品油输送到外界。所脱除的极少部分天然气可进行燃烧处理、轻烃可输送至处理厂进行处理,以便达到节约能源的目的。

  通过阅读相关文献及任务书所给的数据,确定出合理的工艺流程,再选出相符合的工艺设备型号(如:三相分离器、缓冲罐、加热炉、原油稳定塔、储罐等设备型号),紧接着对站内所选管线进行热力及水力计算和校核计算,最后根据联合站设计说明书完成平面布置图及工艺流程图的绘制。

  油气集输工程是油田生产的心脏,其主要任务是将各油井采出的原油、水、天然气分别测量收集,进行加工处理使之成为出矿原油、天然气、液化石油气及天然汽油进行储存,最后经过计量后运送至用户的油田生产过程。即从油井到计量站进行产液计量再输送至转油站加工处理再流入联合站,最后经过联合站一系列净化处理之后输送至油库的过程,而联合站则是这一过程的重中之重。

  1.2联合站设计意义与目的

  联合站(油气集中处理联合作业站)是油田中普遍存在的一个转输站,即将油田开采出来的原油进行集中处理之后以成品油的形式向外界输送。随着对联合站的不断优化升级,其具备了较为完善的生产控制系统和安全控制系统,而值得人们注意的便是消防系统,它在安全控制系统中占据尤为重要的地位。由此看来对联合站的设计,不断地进行完善、改进是我们对联合站设计的目的及初衷。

  联合站一般有以下生产功能:首先是通过三相分离器将来油进行三相分离(气、油、水三相分离)。再通过电脱水器进行来油二次脱水、天然气脱水及原油稳定塔去除轻烃,再将轻烃回收节约资源,紧接着将处理之后的来油储存或者输送至油田的矿场油库。最后将处理过程中产生的污水进行处理,再将净化过的水回注地层。另外还需要一些辅助生产的功能:接收计量间输送过来的油气混合物、实现供配电、供热以及消防等功能。因联合站是一个高温高压、易燃易爆的转油站,不仅关系到集油处理之后的质量,而且其状况复杂、流程多变。所以就要对联合站进行设计,使其可以减少安全事故的发生、有效提高联合站外输原油的质量及产量,以此提高经济利益,促进工业化及现 范化建设。

  联合站作为现 范新科技的产物之一,其设计理念在实际应用中发挥着巨大的功效。不仅提高了原油集中处理之后外输成品油的质量与产量,同时也节约了资源、为能源环保做出了贡献,减少了水污染。完美的将环境保护、经济利益、社会效益结合起来,从而实现了工业现 范化建设。

  1.3设计的具体参数及要求

  (1)设计依据

  依据导师下发的任务书进行联合站设计。

  (2)设计规模

  原油处理能力3342.66

  污水处理能力1338.67

  主要布置设计:供配电区、工艺区、消防区、生活区、道路等。

  (3)原油物性

  表1-1油田原油物性

  区块密度

  g/cm3酸质凝固点含蜡量气油比

  (m3/t)粘度50℃

  (mPa.s)日产油液

  m3/d含水

  (%)

  1 0.87 0.22 27 30.5 50Nm3/t 25.56 450 51.9

  2 0.85―27 29.5 50Nm3/t 25.25 330 49.2

  3 0.86―25 27.7 50Nm3/t 23.45 220 47.5

  4 0.89 0.25 26 29.5 50Nm3/t 25.35 310 48.5

  5 0.85 0.22 24 20.5 50Nm3/t 21.5 305 45.7

  6 0.80 0.21 24 21.5 50Nm3/t 20.4 255 46.4

  7 0.81 0.23 22 18.7 50Nm3/t 18.7 400 40.0

  8 0.86―25 27.7 50Nm3/t 23.45 220 47.5

  9 0.87 0.22 27 30.5 50Nm3/t 25.56 450 51.9

  10 0.85―27 29.5 50Nm3/t 25.25 330 49.2

  表1-2原油物性表

  比重0.852

  运动粘度(50℃)

  凝固点25.4℃

  (4)气象资料、工程地质资料

  表1-3气象资料表

  序号项目名称单位油田

  1气

  温最冷月平均℃-18

  2最热月平均―34.4

  3极端最高―35.6

  4极端最低―-35

  5≥30℃日数天/年50

  6极大风速

  及风向风速/标准风压m/s/kg/m2 3/60

  风向―西北

  表1-4工程地质资料表

  序号项目内容

  1地形地貌丘陵凹地,地形平坦,最大坡度1.2%

  2土壤性质表层土由杂质填土和素填土

  3地耐力(t/m2)8

  4地震等级8级

  (5)工艺设备操作参数

  表1-5工艺设备操作参数表

  三相分离器进口压力、温度0.8MPa 30℃

  原油缓冲罐控制压力、温度0.7MPa 30℃

  电脱水器脱水温度50℃

  电脱水器出口原油含水、污水含油<0.3%<0.5%

  原油稳定压力、温度0.5Mpa 50℃

  原油外输温度50℃

  原油储存温度50℃

  原油外输距离12km

  (6)站址选择

  应从以下几点考虑站址的选择:

  ①首先应该确保有足够的建设面积,这样可以使站内设备之间留有安全的防火空间且还可以留有预留面积以便后期的改造。

  ②尽可能选择低洼带附近以便于污水的排放,远离周围的居民住宅和其他建筑物,最近不可少于安全防火距离。保护水源及附近住户的农田,同时应确保站内通信、交通和供水电的便利。

  ③为了方便排水及相关设备的排布,应将联合站建设在地势较高或平缓倾斜地区。

  ④为了保证顺利排水,建设联合站地区的地耐力应大于0.145Mpa且无腐蚀性、不会出现塌陷。

  ⑤应选择通风环境良好的站址,若在居民区附近可在其最小风频的上风向侧。

  本联合站完全符合联合站的站址选择要求,其周围无大型建筑,外输首站距本站外输泵12km且平缓倾斜。

  (7)总平面布置

  在进行联合站站内平面布置时应该充分利用所选站址的自然条件,且在安全管理的标准范围内,应限制闲杂人等出入且将特殊区域隔离。在安全的防火范围内各区布置不仅要紧凑易于操作且应留够车辆进出距离及使作业灵活距离。

  站内各设备应达到以下技术要求:

  ①站内各种管线和电缆线应满足工艺流程及方便生产操作,室外埋设管线一般低于正常地面0.4米。电缆线可直接埋地,各种管线可局部埋地及空架。加热炉、锅炉房等带有明火的生产设备应考虑风向问题,避免将明火吹到油气储罐区等生产设备。

  ②站内工艺生产流程应理顺,不应逆流,各种设备的位置应在最高地下水位0.3米,除过泵房、值班室等室内建筑。

  泵房与储罐的距离应最近,且储罐的出口应高于泵的进口位置,以便有提高泵效率。

  ③泵房与储罐的距离应最近,且储罐的出口应高于泵的进口位置,以便有提高泵效率。

  ④加热炉、锅炉房等带有明火的生产设备应考虑风向问题,避免将明火吹到油气储罐区等生产设备。

  根据新疆塔河油田联合站站内工艺流程,将不同功能的设备进行相对集中的布置,则主要分为:工艺处理区、储油罐区、供热区、供配电区、生产管理区。可将储油罐区设置在东北方向,使其在全年最小风频的上风侧,符合安全防火规范。在储油罐周围应设置密闭的防火堤,选用4个3000的立式拱顶油罐,且其罐底应设置在高出地面0.5米出,防火堤与其距离应大于储罐的一半。

  进站油气阀组应布置在站边缘,加破乳剂的位置应在其旁边且与三相分离器的位置大于20米。

  加热炉及锅炉房应布置在站内西南角,避免吹风的影响,且应与气体处理区、脱水区之间有其他建筑物隔挡,避免明火与油气接触发生危险。生产处理区应在储罐区旁边,以利于原油进入储罐储存,供配电区应布置在站场边部,以便于管线铺设。消防区应设置在站内中间位置,距离生产处理区及储罐区近,且站内道路应闭合,便于发生事故时紧急应对。消防道路转弯半径应设置15米,其余道路最小转弯半径9米,主干道10米。

  大门附近设有花坛,增加站内的绿化面积。还应设有综合办公区(内设调度室、办公室、会议室等)、生活区、停车场。另外还应设置计算机控制中心、库房及维修工房,库房及维修工房应设置在预留区旁边。

  1.4国内外发展现状

  国内:

  1.在集输控制方面:在早期发展缓慢,后期迅速发展。大部分联合站于1972年以后修建起来,主要以其安全可靠及精度脱水为重点内容形成当时的原油集输控制系统。但是随着石油业的发展,油田开发规模日益扩大,对其联合站的要求也愈来愈高。人们开始关注集输控制系统的低耗节能方面:如何才能将污水中的原油降到最低且使其操作最为简单,同时安全性、可靠性达到最高。随着时间的推移,我国发现在来油大大增多时,其液面波动极大,而当下的技术又过于简单,便为了满足未来的发展需求,我国研制出一套更加先进的集输自动控制系统。至使DDZ-Ⅱ型仪表形成,对联合站的发展起到有利的发展,但是这些集输控制系统仍存在些许缺点,仍需我国科研人才进一步的改进。

  2.在光纤传感应用方面:随着科技的发展,为了改善联合站的生产及安全管控现状、提高原油产量及质量,我国运用了武汉工大光纤传感科技有限公司的光纤系列产品、配合先进的压力等技术组成了一套完整且先进的控制系统。为管理人员提供着及时、全面、准确的数据资料,提高了联合站的生产与运营效率。

  3.在OPC技术方面:随着科技的高速发展,OPC技术也得到了很快的发展,现在的集散控制系统可以快速的与现场及生产管理信息集成,很大一步的实现了生产管理自动化,安全可靠,经济利益高。虽然现在一些厂商提供了OPC技术,但其仍有巨大的发展潜力,所以我国发展及掌握这项技术是必要的。

  国外:

  1.在控制系统方面:随着计量站的形成,联合站慢慢浮现,国外首次研发的集散控制系统(Distribute Control System,简称DCS)使联合站的生产管理更加的方便。跟随着时 范的脚步,DCS被研发的越来越好,功能也慢慢强大,不但安全可靠还便于控制。此时在国外油田开采失业上已经拥有量先进的控制策略,例如:美国的无模型性控制器被美国通控公司所研发,其可以进行滞后的温度控制;再有TDC3000系统被美国HONEWELL公司所研发,其可以更好的控制后期原油的波动,所以也称其为非线性液位控制。不但如此,HONEYWELL公司实现了将多种控制集中在DCS上运行使部分生产过程优化运行。

  2.在处理工艺方面:各国对联合站净化油的质量指标不一样,一些国家在原油处理工艺方面根据原油物性、含水率以及外界条件等等来决定。

  3.脱水工艺方面:一是美国每个石油公司的一直比较注重加入高效的破乳剂来进行脱水工艺,且倾向于研制高效破乳剂,他们认为这样降低热耗是最为经济的办法。二是他们注重分离器等设备功能的提高及运行的高效。

  综上所述,我们可以看出,我国在早期的脱水工艺已取得了较高的研究成果,但为了开发后期技术改进的需要,我国需要继续进步,使第一段脱水的热耗最低且质量指标达标且应进一步提高三相分离器的适应能力。也可以看出我国在集散控制系统方面与国外仍有5-10年的差距,急需进一步改进、完善。

  第2章联合站设计说明书

  2.1联合站工艺流程说明

  2.1.1原油在联合站内处理的工艺流程

  本站采用密闭式流程工艺,。闭输送流程应该做到:未经处理的原油与大气不接触;经过处理的合格的成品油才可储存在储罐;生产的天然气不能排入大气;蒸汽中的天然气要进行回收等。油气集输应根据国家批准的标准进行联合站设计,合理布置、全面规划还应适当扩建考虑到改造的可能。其系统布局应符合工艺流程和产品流向以便油田调整及生产管理。在进行联合站设计时必须了解油田地质开发设计与采油工艺设计、油气物性、所处地理环境等。则站内主要的工艺流程如下:

  ①正常流程

  加注破乳剂少量气体燃烧

  站外来油进站阀组油气水三相分离器缓冲罐增压泵

  污水污水处理区

  电脱水器加热炉原油稳定塔原油外输泵计量外输

  污水污水处理区

  ②事故流程

  加注破乳剂少量气体燃烧

  站外来油进站阀组油气水三相分离器缓冲罐

  污水污水处理区

  含水原油储罐增压泵电脱水器同正常流程

  等待来电后

  此流程分为正常流程和事故流程,若遇意外造成停电(或停火),则由正常流程转入事故流程,待来电后进入正常流程。此工艺流程中采用二级分离、两段脱水。

  2.1.2流程设计中的几点说明

  (1)绘制的平面布置图应与计算说明书中所描述的各作业区、装置的布置相符。

  (2)在可能发生偶然事件部位都应安装安全阀,如:分离器、油罐、加热炉等常压容器出口位置。

  (3)在离心泵的出口等位置都应设有止回阀。

  (4)在联合站站内工艺流程设计时必须要有压力越站及自动关闭油罐进出口阀门,以便在遇到事故时及时切断油气源。

  (5)为了方便工作人员对设备的内部检修及清洁,在流程设计中三相分离器以及缓冲罐应安装放空管线。

  (6)因为排出的天然气为常压,经过压缩机加压之后直接经过管道通往高压总天然气管线,应在其顶部设置抽气装置。

  2.2安装设备及管线的说明

  2.2.1安装三相分离器的说明

  (1)本联合站选规格为mm卧式三相分离器3台,操作压力为0.8MPa,操作温度为30℃,单排布置,操作端头部对齐,列间距1.5米。

  (2)容积式流量计应设置在出油管线安全阀之前最靠近分离器处,若要检验含水量,则可在出油管线安全阀下游安装取样装置;

  (3)为了使其受热均匀应在分离机下面设水套式加热盘管,且都应安装排污管和放空管。

  2.2.2安装电脱水器的说明

  (1)可选用操作端部头取齐且相邻间距2米、单排布置、控制压力0.3Mpa的2台电脱水器;

  (2)为了避免电脱水器中有气体析出时使其压力增大,应使用增压泵来提高其压力;

  (3)为了保证来油能全部充满电脱水器空间,在其顶部最高处应安装放气阀,且为了方便测量出口处的原油温度,还应在出油口设有温度计;

  (4)在电脱水器出油管及排水管切断阀之前的位置应设有压力表和取样阀;

  2.2.3安装泵房的说明

  (1)泵房内设的有、IY100—65—315型号的离心泵三台;

  (2)在原油泵的出口管处应装有止回阀及压力表,吸入管则应安装过滤器和真空压力表;

  (3)当更换电机或抽芯检修时还需要一定的空间,因此应满足电机突出的部分与泵房后墙的距离为1.2米;

  (4)将泵房里的泵基础前端边沿取齐摆放整齐成一行布置,且均采用防爆电机;为了便于工作人员的走动与管线的布置,可将泵摆放至其基础前段与墙间距2.5米处;

  2.2.4安装进站阀组间的说明

  (1)阀组间来油管线、加药管线、总汇管均采用架空方式,其管线中心线距地平面分别为0.6米、1.3米、0.6米,而出阀组间则采用埋地管线;

  (2)流量计、过滤器、阀门等具体安装具体见阀组间安装图;

  (3)进站阀组间全长30米,宽20米;

  (4)阀组间设有两个门,每条来油管线间距2米,以方便检修及更换设备。

  2.2.5安装锅炉房的说明

  (1)在本联合站应装置功率为1600KW的GW1600—Y/6.4—Y的管式加热炉3台;

  (2)将基础前端边缘取齐的锅炉成行排列在锅炉房内,之间的距离为2.2米;

  (3)为了便于工作人员的走动与管线的布置,可将锅炉摆放至其基础前段与墙间距4米处。锅炉的主要通道即从工艺管线突出的前半部分到前墙的净距应在1.0米到2.0米之间;

  (4)为了方便测量出原油的进出口温度计压力,在锅炉的出油管线上应设有测温口及压力仪表。

  2.2.6安装管线的说明

  (1)在联合站内管线及电路应尽量集中布置整齐的同时满足水力要求;

  (2)道路两侧管线及通信线路应避免交叉且尽量减少;

  (3)原油管线均应安装伴热管,水管线和天然气管线均不用设置伴热管,天然气管线采用架空铺设,所有的管线标高见管网图;

  (4)根据土壤性质及水的分布确定站场内各管线的敷设方式,在做好埋地钢管线的防腐工作的同时应满足所有的埋地管道管外壁水平间距大于0.2米;

  第3章联合站设计计算书

  3.1基础数据计算

  3.1.1联合站规模计算

  (1)原油处理能力(年工作天数为360天):

  由参考文献[21]取不稳定性系数为1.2,即原油处理能力为:

  (2)天然气处理能力(油田油气比都为):

  (3)污水处理能力:

  0.87×450×51.9%+0.85×330×49.2%+0.86×220×47.5%+0.89×310×48.5%+0.85×305×45.7%+0.80×255×46.4%+0.81×400×40%+0.86×220×47.5%+0.87×450×51.9%+0.85×330×49.2%=1338.67

  (4)有任务书知本联合站原油进站压力为,进站温度为。

  3.1.2物性计算

  (1)进站来油密度的计算

  由参考文献[21]知

  (3-1)

  式中—20℃时的密度;

  —总液体体积分数

  由上式可得:

  由参考文献[1](2-17)式知当温度在时原油密度:

  (3-2)

  上式中:—系数,,

  、—原油密度,单位为;

  可得:

  则可得出不同温度的原油密度:

  表3-1不同温度下原油的密度

  30 35 40 45 50 55 60

  843.4 839.2 835.0 830.8 826.7 822.6 818.6

  (2)原油粘度的计算

  由参考文献[1](4-43)式知,时:

  (3-3)

  将:

  则由可得出20℃时的运动粘度

  即可得出各区块50℃时的运动粘度:

  表3-2十个区块50℃时的运动粘度

  区块1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

  25.56 25.25 23.45 25.35 21.5 20.4 18.7 23.45 25.56 25.25

  0.87 0.85 0.86 0.89 0.85 0.80 0.81 0.86 0.87 0.85

  29.379 29.706 27.267 28.483 25.294 25.5 23.086 27.267 29.379 29.706

  由参考文献[21]知,两种油品混合时运动粘度:

  式中:、—同温度下不同;

  、—同温度下不同,;

  —混合油品运动粘度,;

  得:

  表3-3混合油品运动粘度

  29.567 27.757 28.310 25.838 25.546 23.502 26.911 28.987 29.633

  即混合油品在50℃时的运动粘度为29.633。已知反用该,可得。

  由参考文献[1]知,其它温度原油的粘度:

  (3-5)

  上式中:、—

  、—为、时的;

  由,,,可得:

  把、值 范入得:

  由

  可得三线表:

  表3-4不同温度下的动力粘度和运动粘度

  (℃)30 35 40 45 50 55 60

  15.63 18.35 20.7 22.74 24.50 26.06 27.43

  18.53 21.87 24.79 27.37 29.63 31.68 33.50

  (3)综合含水率

  油品混合后其含水率:

  (3-6)

  上式中:—油井来油占的体积分数

  —综合;

  —油井来油的;

  可得:

  表3-5 10个区块和

  区块1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

  0.519 0.492 0.475 0.485 0.457 0.464 0.4 0.475 0.519 0.492

  0.138 0.101 0.067 0.095 0.093 0.078 0.122 0.067 0.138 0.101

  把以上数据 范入得:

  =0.519×0.138+0.492×0.101+0.475×0.067+0.485×0.095+0.457×0.093

  +0.464×0.078+0.4×0.122+0.475×0.067+0.519×0.138+0.492×0.101

  =0.48

  3.1.3进站流量计算

  (1)

  (2)

  进站总流量:

  由参考文献知天然气溶解度:

  (3-7)

  上式中:—;

  —脱气原油对水的;

  —天然气相对的;

  已知水密度:原油密度:

  可得:

  在工程标准状况下():

  可得:

  即:

  将换算为可得:

  可得气相流量:

  (3-8)

  上式中:—,;

  —游离流量,;

  —总流量,;

  可得天然气流量为:

  =1.93-21.12×0.046=0.96m/s

  3.2主要设备的选取

  3.2.1选取三相分离器

  预选操作压力为,内部温度为的卧式三相分离器,设计压力为。

  校核计算:

  (1)确定台数

  卧式三相分离器圆筒长12m,则有效长度为

  ,可得:

  一台三相分离器原油处理量可由下式计算:

  (3-9)

  上式中:—,;

  t—,由参考文献[1]表4—10取;

  —可装液体体积,m;;

  可得原油处理量:

  所需台数:

  即取整n=3台

  当三台分离器共同作业,另外一台故障时,可得停留时间:

  由参考文献[21]可知,一般为,连续生产台数大于2台,即选择操作压力为0.8MPa,内部温度为30℃的卧式三相分离器满足设计要求。

  (2)校核

  I的计算

  由参考文献[1]知在时,

  由参考文献可得:

  由,,参考文献[1]可得:

  II允许流速计算

  由参考文献可得:

  (3-10)

  式中:—系数,由参考文献[1]表3—12,取;

  、—油气密度,

  可得:

  Ⅲ理论气相

  由参考文献[1]

  (3-11)

  上式中:、—工况下压力温度,;

  —允许气体流速,;

  —;

  得:

  即,则>,所选卧式三相分离器满足设计要求。

  3.2.2选取缓冲罐

  原油含水,则:

  已知,由参考文献[21]表2-1-6,选用缓冲罐规格为(处理量为3360)一台,停留时间取。

  3.2.3选取电脱水器

  原油进入电脱水器的温度和压力分别为50℃、0.5,参照参考文献[21]表2-3-1初选空罐容积,的电脱水器,停留时间40。

  则由

  (3-12)

  上式中:—,;

  —一台电脱水器原油,;

  得:

  由参考文献[21]知:

  (3-13)

  上式中:—处理的含水原油体积流量,;

  得:

  可得:取整n=1

  所以在本联合站站内应设置两台电脱水器,其中一台可用于维修时的备用。

  3.2.4选取加热炉

  加热炉可设置在三相分离器与缓冲罐之间,用于将出分离器30℃时的原油加热到50℃,这时油水共存,所需加热应按两部分计算(原油含水):

  由参考文献[21](7-1-1)式知:

  (3-14)

  上式中—温度,;

  —出炉温度,;

  —所需,;

  —质量流量,;

  —定压比热容,;这里=;

  I加热纯原油:

  II加热含水原油:

  得加热炉总热负荷为:

  查参考文献[21]宜选用管式加热炉,油田常用规格为1000kW、1600kW、2500kW,所以选用1600kW的GW1600—Y/6.4—Y的管式加热炉。

  所需加热炉的台数为:

  n圆整为2,所以取3台GW1600—Y/6.4—Y的管式加热炉,其中一台作为备用。

  3.2.5罐的选取和计算

  本站选用立式拱顶油罐。

  查参考文献[21]储罐设计总容量为:

  (3-15)

  上式中:—,;

  —年平均,;

  —总容量,;

  —利用系数,;

  由参考文献[21]可选3000的储罐,可得:

  取整,则需3台3000的储罐,又由联合站安全规范可知,必须考虑到事故流程,则应再设置一台储罐备用,即一共需要4台3000的立式拱顶油罐。

  3.3选取管径且计算摩阻

  一般情况只需考虑液相对管径选取的影响,且进站阀组到三相分离器温降可以忽略不计,管线取为。

  3.3.1选取进站总汇管

  原油进站时总汇管中流量:

  根据,,得:

  查参考文献[21]表8—1—1,可选用钢管规格为:公称直径200DN的。此时:

  3.3.2选取进站阀组到三相分离器管径

  得知该管段上压降应小于0.3,取经济流速。

  由参考文献[21](3—51)知:

  (3-16)

  上式中:—压力,;

  —,;

  (1)选取总汇管且计算摩阻

  A管径选取

  G,,,

  则:

  查参考文献[21]表8-1-1,可选用的钢管规格为:公称直径的。

  因为则管中实际流速为:

  此时,管线上的压降为:

  B摩阻计算(该管线长100米)

  沿程摩阻损失:

  因为3000<<,查参考文献[21](表8-2-2)、(8-2-3)得流体处于紊流光滑区的列宾宗公式:

  (3-17)

  上式中:—沿程摩阻损失,;

  得:

  查参考文献[21]知:

  (3-18)

  上式中:—,;

  —局部;

  表3-6局部阻力系数

  名称阻力系数个数

  铸钢楔式闸阀0.4 1

  涡轮流量计0.004(压力损失)1

  止回阀0.5 1

  局部阻力损失:

  阻力损失:

  附件产生压降:

  (2)选取进站阀组到三相分离器管线及计算摩阻计算(该段管线长为20m)

  A管径选取

  已知则,得:

  查参考文献[21],选用钢管规格为公称直径200mm,,则实际流速为:

  B摩阻计算

  同理,查参考文献[21]可得:

  表3-7局部阻力系数

  名称阻力系数个数

  涡轮流量计0.004(压力损失)1

  铸钢楔式闸阀0.4 1

  止回阀0.5 1

  局部阻力损失:

  附件产生压降:

  (3)总摩阻计算

  总压降:

  由,知相关管径及的选取满足要求。

  3.3.3选取三相分离器到缓冲罐管径

  液体体积流量:

  由参考文献[1]知:

  (3-19)

  得:

  :

  :

  (1)选取总汇管选取及计算摩阻(已知该段管路上的允许压降为0.1MPa)

  A管径选取

  已知则,经济流速取得:

  查参考文献[21](表8—1—1),可选用的钢管规格为公称直径为200的。

  可得实际流速:

  B管路摩阻计算:(该段管线长度为50):

  该段管线不需要附件,则:

  同上处于紊流光滑区,则:

  (2)计算出三相分离器管径且计算摩阻

  A管径选取

  流出分离器的流量:

  查参考文献[21],选用钢管为:公称管径125,。

  实际流速:

  B摩阻计算(该段每一管线长度为4)

  查参考文献[21],同上:

  表3-8管中附件阻力系数

  名称阻力系数个数

  涡轮流量计0.004(压力损失)1

  铸钢楔式闸阀0.4 1

  三通0.4 1

  大小头0.36 1

  90°弯头0.65 1

  附件产生压降:

  (3)总压降计算

  因0.015Mpa<0.1Mpa,所以以上所选均满足设计要求。

  3.3.4选取缓冲罐到加热炉管径

  (1)选取总汇管的选取且计算摩阻(允许压降0.1Mpa,缓冲罐操作压力0.7,加热炉操作压力0.6)

  A管径选取

  已知则,得:

  查参考文献[21],可选用钢管规格为公称直经200的。

  可得实际流速:

  B管路摩阻计算(该段管线长度为110):

  同理可得:

  (2)选取进加热炉管线

  各管线流量:

  已知则,得:

  查参考文献[21],可选用钢管规格:公称直径100的。

  液体实际流速为:

  B摩阻计算(每一管线长度为1)

  查参考文献[21],同理可得沿程摩阻损失:

  表3-9管中附件阻力系数

  名称阻力系数个数

  涡轮流量计0.004(压力损失)1

  铸钢楔式闸阀0.4 1

  三通0.4 1

  大小头0.36 1

  90°弯头0.65 1

  附件产生压降:

  (3)总压降计算

  加热炉1500Pa,得总压降:

  由,可知以上选择的管线均满足要求。

  3.3.5选取加热炉到电脱水器管径

  同理可得,此时管线上的允许压降为0.1Mpa,(电脱水器操作压力0.5,加热炉操作压力0.6)

  得:

  ,

  原油流量:

  (1)选取总汇管且计算摩阻

  A管径选取

  由得,得:

  查参考文献[21],可选用钢管规格为公称直经200,。

  得实际流速:

  B摩阻损失计算(该段管线长度为34)

  同理可得:

  表3-10管中附件阻力系数

  名称阻力系数个数

  铸钢楔式闸阀0.4 1

  涡轮流量计0.004(压力损失)1

  温度计0.32 1

  附件产生压降:

  (2)选取进电脱水器管径且计算摩阻

  A管径选取

  此时各管中的流量为:1.5m/s

  有2台电脱水器,其中一台备用,只有一台使用。

  得:

  查参考文献[21],可选用钢管的规格为公称直径200,。得实际流速:

  B摩阻损失计算(该段各管线长度为1.6)

  同理可得:

  表3-11管中附件阻力系数

  名称阻力系数个数

  涡轮流量计0.004(压力损失)1

  铸钢楔式闸阀0.4 1

  三通0.4 1

  大小头0.36 1

  90°弯头0.65 1

  附件产生压降:

  (3)总压降计算

  由0.007Mpa<0.1Mpa可知,以上选取均符合设计要求。

  3.3.6选取电脱水器到原油稳定塔管径

  原油质量流量(原油含水0.3%):

  原油密度变:

  体积流量:

  粘度:

  (1)选取管径且计算摩阻

  A管径选取

  查参考文献[21]选用钢管规格为公称直径150,。

  则实际流速为:

  B摩阻计算(该段管线长为36)

  同理可得:

  表3-12管中附件阻力系数

  名称阻力系数个数

  涡轮流量计0.004(压力损失)1

  铸钢楔式闸阀0.4 1

  三通0.4 1

  大小头0.36 1

  90°弯头0.65 1

  附件产生压降:

  (2)总摩阻损失:

  由0.01Mpa<0.1Mpa可知,以上选取均符合设计要求。

  3.3.7选取稳定塔到储罐以及到泵的管线且计算摩阻

  (1)管线选取

  稳定塔到储罐的管线应与流出稳定塔时的管线规格相同,所以应选用相同的公称直径为150的钢管,液体流速为1.26。

  (2)摩阻计算(该段管路的长度为260)

  同理可得沿程摩阻损失为:

  表3-13管中附件阻力系数

  名称阻力系数个数

  涡轮流量计0.004(压力损失)1

  铸钢楔式闸阀0.4 1

  90°弯头0.65 1

  附件产生压降:

  (3)管路中总的压降

  故满足设计要求。

  3.3.8选取原油外输管线及相关计算

  选取管径,管中流速为:1.26,且由任务书知外输首站距本站外输泵房12,查参考文献[21]:

  (3-20)

  上式中:—,;

  —,;

  —环境温度;

  可得管线终点油温:

  上式中,,,,

  ,(值查参考文献[21])

  可得平均温度:

  因:,,

  可得密度:

  可得粘度:

  同理可得:

  同理可得沿程摩阻损失:

  3.3.9选取污水处理管线

  (1)选取三相分离器到污水处理区管线

  :

  ,可得:

  查参考文献[21],选用钢管。

  可得水实际流速:

  (2)选取电脱水器到污水处理区管线

  脱出污水量:

  ,可得:

  查参考文献[21],选用钢管DN=100,。

  则水的实际流速为:

  3.3.10选取天然气管线

  天然气出三相分离器主要参数:

  ,,,

  查参考文献[21]:

  (3-21)

  式中:—气体;

  —;

  —气体;

  查参考文献[21],选用钢管。

  可得天然气流速:

  3.3.11进站阀组间的计算

  (1)管径的选取:

  因本联合站收集10个区块的来油,这10个油井日产量都有所不同,所以为了安全起见,一般选择日产量最大的油井来确定管径。

  ,取经济流速

  查参考文献选钢管规格为,。

  可得实际流速:

  (2)阀门的选取:

  由参考文献[20]及参考文献[21]知,各个阀门与所接管径公称直径相同。

  (3)选取流量计:

  由参考文献[21](表10-3-11)选取,涡轮流量计。

  (4)选取过滤器:

  由参考文献[21](表10-3-17)选取,。

  进站原油每条管线上应设置以上规格流量计、压力表及过滤器各一个,阀门3个。

  3.4选取事故流程管线

  3.4.1选取进站阀组到备用罐管线

  A总汇管选取(以下经济流速均为)

  查参考文献[21]选用钢管规格为公称直径,。

  可得液体流速:

  B选取进备用罐分管线管径

  查参考文献[21]选用钢管规格为公称直径,。

  可得液体流速:

  3.4.2选取备用罐到三相分离器管线

  由以上已选管段,可对该段管线进行选取:总汇管选用钢管规格为公称直径,,出备用罐的分管径的钢管规格为150mm,,进三相分离器的分管径,。

  3.5泵的选取

  3.5.1原油外输泵

  根据参考文献[16]知,宜采用离心泵,离心泵在同一处装置时应不超过三台,且应该尽量减少台数,提高效率。泵的扬程为系统计算总水头的。

  A选型

  由3.3.8及任务书知,首站比本联合站高30m,则所需的实际扬程55+30=85m,流量是

  查参考文献[18]集输离心油泵型谱图A1和表1选IY100—65—315,则所需泵的台数为:

  整取为2,其扬程,,,且应再设置一台备用,则一共需要3台IY100—65—315型号的离心泵。

  B性能校核

  可得每台泵实际流量:

  即每台泵的实际流量为。

  由计算可知此时泵在高效区工作。