油氣集輸課程設(shè)計--節(jié)流閥選型

1、重慶科技學(xué)院課程設(shè)計報告 院（系）:石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級:油氣儲運工程071學(xué)生姓名: xxxxxxxxxxxx 學(xué) 號: 200744xxxxxx 設(shè)計地點（單位）_ _G304_ _ _ _設(shè)計題目: 廣安2低溫集氣站的工藝設(shè)計 節(jié)流閥的設(shè)計選型 完成日期：2010年7月2日指導(dǎo)教師評語: _ _ _ 成績（五級記分制）:_ _ 指導(dǎo)教師（簽字）:_ _ 廣安2低溫集氣站的工藝設(shè)計 節(jié)流閥的設(shè)計選型摘 要：根據(jù)提供的資料進行廣安2低溫集氣站的工藝設(shè)計中節(jié)流閥的計算與選型。本文主要介紹根據(jù)氣井產(chǎn)量、進站壓力及進站溫度，根據(jù)公式計算節(jié)流閥的通徑，然后查表選出適合的節(jié)流閥。關(guān)鍵詞：天然

2、氣 節(jié)流閥 壓力 溫度天然氣從井口出來，經(jīng)過流量計計量后進行一次節(jié)流。一次節(jié)流的條件是使從井口出來的天然氣達到不生成水合物的最低溫度和壓力。經(jīng)過一次節(jié)流后，在管道內(nèi)注入適量的抑制劑，并進行換熱器換熱作業(yè)。由于該流程是低溫集氣，因此通過使天然氣降到更低的溫度進行低溫操作，可以在分離器中得到更好的分離效果。在進入分離器之間進行二次節(jié)流，二次節(jié)流的目的是使天然氣壓力達到出站壓力6MPa，并使天然氣的溫度進一步降低。1 相對密度天然氣的相對密度是在相同壓力和溫度下天然氣的密度與空氣密度之比，即，這是一個無量綱的量。天然氣的相對密度用符號S表示，則有：式中 分別為天然氣的密度和相對分子質(zhì)量；分別為空氣的

3、密度和相對分子質(zhì)量。根據(jù)課程任務(wù)書中給出的氣體組成（%）可知-82.3，-2.2，-2.0，-1.8，-1.5，-0.9，-7.1，-2.2可計算出氣體的相對分子質(zhì)量。其中 即。由查表得到空氣的相對分子質(zhì)量是28.97。則他們的比值即為該計算氣體的相對密度S。則2 兩次節(jié)流后的溫度壓力計算天然氣生產(chǎn)過程中，通常采用節(jié)流閥來降低天然氣的壓力而導(dǎo)致天然氣溫度的下降，因此可能會導(dǎo)致水合物的形成。表2-1 基礎(chǔ)資料：每口井的產(chǎn)量、進站壓力及進站溫度。井號產(chǎn)量（）進站壓力（MPa）進站溫度（）13917322291732326173241312325912306121231由于天然氣的相對密度S為0.7

4、24，可近似看做0.7。利用圖2-1可以讀出已知節(jié)流后保證不形成水合物的最終壓力。2.1 各井口一次節(jié)流后的溫度及壓力（1）根據(jù)基礎(chǔ)資料可得井號1、2、3的進站壓力P及溫度T均相等。，。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為11MPa。再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。則該壓降，查圖2-2得溫度降為18。由公式 即溫度降低為14。（2）井號4進站壓力，進站溫度。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為8MPa。再查圖1-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。則該壓降，查圖2-2得溫度降為14。由公式 即溫度降低為18。（3）井號5進站壓力，進站溫度。查圖2-1得不生成水

5、合物的最低壓力為8MPa。再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。則該壓降，查圖2-2得溫度降為14。由公式 即溫度降低為16。（4）井號6進站壓力，進站溫度。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為8MPa。再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。則該壓降，查圖2-2得溫度降為14。由公式 即溫度降低為17。2.2 通過換熱器后天然氣溫度變化經(jīng)過一次節(jié)流后的天然氣注入適量的抑制劑。由于此處采用的低溫集氣工藝流程，因此希望各井口天然氣在進入分離器之前能夠有更低的溫度，使天然氣在分離器中的分離效果更好。因此經(jīng)過換熱器后得到了更低的溫度，即使溫度降低。鑒于此處沒有換熱器

6、的設(shè)計，因此經(jīng)過換熱后的天然氣壓力不變，并假定天然氣的溫度均降低10。綜合以上數(shù)據(jù)，即經(jīng)過一次節(jié)流后，可得表2-2表2-2 一次節(jié)流后各井口出來的天然氣的溫度壓力井號一次節(jié)流后壓力（MPa）一次節(jié)流后溫度（）換熱后的溫度（）1、2、311144481885816668177根據(jù)流程圖可知一次節(jié)流后，井口1、2、3三口井的天然氣匯合進入一條管線1，井口4、5、6三口井的天然氣匯合進入一條管線2。則一次節(jié)流后的壓力即為二次節(jié)流前的壓力，經(jīng)過換熱器換熱后的溫度即為二次節(jié)流前的溫度。其中管線2中匯合前溫度有微小差異，匯合后可取溫度平均值?？傻帽?-3。表2-3 二次節(jié)流降壓前的節(jié)流閥閥前溫度及壓力管線

7、二次節(jié)流前壓力（MPa）二次節(jié)流前溫度（）1114287（1）根據(jù)表2-3可得管線1的進站壓力及溫度。由任務(wù)書中給定的天然氣出站壓力為6MPa，可求出壓力降，再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。由表2-3數(shù)據(jù)代入則該壓降，查圖2-2得溫度降為20。由公式 即溫度降低為-16。（2）管線2的進站壓力，進站溫度。由任務(wù)書中給定的天然氣出站壓力為6MPa，可求出壓力降，再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降的公式。由表2-3數(shù)據(jù)代入則該壓降，查圖2-2得溫度降為8。由公式 即溫度降低為-1。綜合以上計算數(shù)據(jù)，可得到二次節(jié)流降壓后管線1和管線2中的節(jié)流閥溫度及壓力。

8、即表2-4表2-4 二次節(jié)流降壓后天然氣溫度及壓力管線二次節(jié)流前壓力（MPa）二次節(jié)流前溫度（）16-1626-1圖2-1 相對密度為0.7的天然氣在不形成水合物的條件下允許達到的膨脹程度圖2-2 給定壓力降所引起的溫度降3 壓縮因子的確定有基礎(chǔ)資料可知井口1、2、3、4、5、6即管線1、2的相對密度均為S=0.724。對于凝析氣藏氣，當(dāng)相對密度S0.7時根據(jù)公式： 帶入S=0.724計算得又根據(jù)公式算得天然氣的擬對比壓力及擬對比溫度。 （1）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號1、2、3的進站壓力及溫度均相等，則根據(jù)公式可得它們的天然氣的擬對比壓力及擬對比溫度均相同，即壓縮因子也相同。一次節(jié)流：代入

9、可算得 查圖3-1，對于井口1、2、3可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.71。（2）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號4的進站壓力及溫度一次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對于井口4可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73。（3）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號5的進站壓力及溫度一次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對于井口5可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73。（4）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號5的進站壓力及溫度一次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對于井口6可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73。（5）根據(jù)表2-3可得管線1的二次節(jié)流前壓力及溫度二次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對于管線1二次

10、節(jié)流的壓縮因子為0.64。（6）根據(jù)表2-3可得管線2的二次節(jié)流前壓力及溫度。二次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對于管線1二次節(jié)流的壓縮因子為0.72。擬對比壓力Ppr擬對比壓力Ppr圖3-1 天然氣壓縮因子圖版綜合上述計算可得節(jié)流閥兩次節(jié)流時的壓縮因子的值，即為表3-1表3-1 兩次節(jié)流的壓縮因子值井口一次節(jié)流管線二次節(jié)流1、2、30.7110.6440.7320.7250.7360.734 節(jié)流閥的通徑計算根據(jù)閥前和閥后的壓力比值范圍分為兩種情況：（1）當(dāng)p2/p10.53時，屬于非臨界流動，用下面公式來計算節(jié)流閥的通過直徑： （4-1）（2）當(dāng)p2/p10.53時，屬于臨界流動，用下面公

11、式來計算節(jié)流閥的通過直徑： （4-2）式中 節(jié)流閥的計算直徑，mm； 流過節(jié)流閥的氣體流量，； 分別為閥前、閥后的壓力，MPa（絕）； 氣體的相對密度； 閥前的氣體溫度，K； 氣體的壓縮系數(shù)。 為了滿足調(diào)節(jié)的要求，節(jié)流閥的開啟度宜處于半開狀態(tài)，所以將除以（1-），并令=0.5（為節(jié)流閥的開啟度）這樣，節(jié)流閥的通過直徑，即選用節(jié)流閥的通過直徑為計算直徑的1.52倍。對于井口1：一次節(jié)流，則選用公式（4-1）；二次節(jié)流，也選用公式（4-1）。（1）對于井口1節(jié)流閥的通過直徑：則其節(jié)流閥的通過直徑。（2）對于井口2節(jié)流閥的通過直徑：則其節(jié)流閥的通過直徑（3）對于井口3節(jié)流閥的通過直徑：則其節(jié)流閥的通

12、過直徑（4）對于井口4節(jié)流閥的通過直徑：則其節(jié)流閥的通過直徑（5）對于井口5節(jié)流閥的通過直徑：則其節(jié)流閥的通過直徑（6）對于井口6節(jié)流閥的通過直徑：則其節(jié)流閥的通過直徑（7）對于管線1節(jié)流閥的通過直徑：則其節(jié)流閥的通過直徑（8）對于管線2節(jié)流閥的通過直徑：則其節(jié)流閥的通過直徑綜合上述計算可得兩次節(jié)流時所用節(jié)流閥的通過直徑，即表4-1。表4-1 兩次節(jié)流時節(jié)流閥的通過直徑井口一次節(jié)流通過直徑mm管線二次節(jié)流通過直徑mm117.823.8131.241.6215.520.7314.719.6412.716.9224.732.9510.614.1612.216.25 節(jié)流閥的選型結(jié)合表2-1和表4-

13、1中的數(shù)據(jù)，查閱油氣田常用閥門選用手冊中的節(jié)流閥一節(jié)，進行節(jié)流閥的選型。5.1 閥門型號編制方法，編制說明。一單元：閥門類型代號二單元：閥門傳動方式代號注：手動、手柄和扳手傳動以及安全閥、減壓閥、疏水閥省略本代號。三單元：閥門連接形式代號連接方式內(nèi)螺紋外螺紋兩不同連接法蘭焊接對夾卡箍卡套代號 1 2 3 4 6 7 8 9 四單元：結(jié)構(gòu)形式代號截止閥和節(jié)流閥結(jié)構(gòu)形式直通式角式直流式平衡直通式角式代號14567五單元：閥座密封面材料或襯里材料代號閥座密封面或襯里材料代號代號閥座密封面或襯里材料代號代號銅合金T滲氮鋼D橡膠X硬質(zhì)合金Y尼龍塑料N襯膠J氟塑料F襯鉛Q錫金軸承合金（巴氏合金）B搪瓷C合

14、金鋼H滲硼鋼P六單元：公稱壓力數(shù)值數(shù)值用阿拉伯?dāng)?shù)字直接表示，它是MPa的10倍七單元：閥體材料灰鑄鐵底壓閥和鋼制中壓省略此項5.2 節(jié)流閥選型根據(jù)節(jié)流閥所需要承受的壓力及表4-1所計算出的節(jié)流閥通徑，對應(yīng)閥門型號的編制可以選出以下兩種適合的節(jié)流閥型號：L44H-220公稱通徑DN（mm）尺寸（mm）質(zhì)量（Kg）LDD1D3D0bZ-dD2HH1L025120105803522224-18M42222724930010501902001457053406-29M80330234540039 型號：L44H-160公稱通徑DN（mm）尺寸（mm）質(zhì)量（Kg）LDD1D3D0bZ-dD2HH1L01510595602015203-18M242192208250625120105682823203-18M3322272493009401651651154839266-26M52226330035020表5-1 主要性能參數(shù)公稱壓力（MPa）試驗壓力（MPa）工作壓力（MPa）工作溫度（）適用介質(zhì)強度密封162417.616-30100氮氣、氨等223324.2226 小結(jié)根據(jù)井口的實際情況，結(jié)合所選節(jié)流閥的規(guī)格可進行如下選取：表6-1 各節(jié)流閥的選型節(jié)流閥型號公稱通徑DN（mm）井口1L44H-22025井口2L44H-22025井口3L44H-220