HSZ聯(lián)合站工藝設(shè)計(jì)123

1、hsz聯(lián)合站工藝設(shè)計(jì)1.1課題的目的和意義聯(lián)合站是轉(zhuǎn)油站的一種。站內(nèi)包括冇原油處理系統(tǒng)，轉(zhuǎn)油系統(tǒng)，原油穩(wěn) 定系統(tǒng)，污水處理系統(tǒng)，注水系統(tǒng)，天然氣處理系統(tǒng)等它是油氣集中處理聯(lián) 合作業(yè)站的簡(jiǎn)稱。主要包括汕氣集中處理（原汕脫水、天然氣凈化、原汕穩(wěn) 定、輕姪回收等）、油田注水、污水處理、供變電和輔助生產(chǎn)設(shè)施等部分。聯(lián) 合站（庫(kù)）是油田原油集輸和處理的中樞。聯(lián)合站（庫(kù)）設(shè)冇輸油，脫水， 污水處理，注水，化驗(yàn)，變電，鍋爐等生產(chǎn)裝置，主耍作用是通過(guò)對(duì)原汕的 處理，達(dá)到三脫（原油脫水，脫鹽，脫硫；天然氣脫水，脫油；污水脫油） 三回收（回收污油，污水，輕姪），出四種合格產(chǎn)品（天然氣，凈化油，凈化 污水，輕姪）以

2、及進(jìn)行商品原汕的外輸。聯(lián)合站是油田油氣集輸過(guò)程中的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是集油氣分離、原油脫 水、原油計(jì)量、穩(wěn)定外輸、油田注水、污水處理、消防即熱力系統(tǒng)等為一-體 的綜合生產(chǎn)過(guò)程。目前我國(guó)犬多數(shù)聯(lián)合站的原汕計(jì)量自動(dòng)化水平還很低，還 停留在人工手動(dòng)狀態(tài)，對(duì)物為、液量、壓力和溫度的過(guò)程參數(shù)都需要靠人工 檢測(cè)，人為誤差大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)聯(lián)合站實(shí)際狀況， 以滿足聯(lián)合站原汕外輸計(jì)量生產(chǎn)要求，開發(fā)一套原汕外輸計(jì)量系統(tǒng)，能對(duì)生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)原油計(jì)量高精度的遠(yuǎn)程集中化科學(xué)管理和實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)流 程操作全自動(dòng)化。聯(lián)合站的研究具有重大的意義和前景。根據(jù)聯(lián)合站的功能和規(guī)模，搞好 優(yōu)化設(shè)計(jì)，不斷提高聯(lián)合站

3、設(shè)計(jì)水平、爭(zhēng)取達(dá)到開發(fā)方案的優(yōu)化、油田總體 布局優(yōu)化、工藝流程優(yōu)化、自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化、聯(lián)合站總圖優(yōu)化、配套系統(tǒng) 優(yōu)化，以合理有效的利用石汕能源，提高能源的開發(fā)率和利用率，使聯(lián)合站 能夠安全高效的生產(chǎn)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，我國(guó)各種規(guī)模的聯(lián)合站中汕水分離的控制過(guò)程大多數(shù)還采用手動(dòng) 或半自動(dòng)控制防水。即一次儀表加手操器方式或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制手動(dòng)閥門的 開啟度。在這個(gè)環(huán)節(jié)上自動(dòng)化程度很低，急待解決。而在發(fā)達(dá)國(guó)家，基本上 實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，即脫水、加藥、污水處理、平穩(wěn)外輸過(guò)程的全自動(dòng)調(diào)節(jié) 及控制。在這方面，我國(guó)處于落后狀態(tài)的主要原因是傳感器及調(diào)節(jié)儀表的性 能質(zhì)量均達(dá)不到要求，過(guò)去開發(fā)的一類型的自動(dòng)控

4、制系統(tǒng)無(wú)法使用等。近年 來(lái)，隨著各類先進(jìn)控制產(chǎn)品的引入及操作人員的索質(zhì)不斷提高，采用先進(jìn)的 全自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制脫水過(guò)程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并在不斷推廣。我國(guó)大部分的油田采油廠聯(lián)合站是在20世紀(jì)70年代建立起來(lái)的，在當(dāng) 時(shí)的生產(chǎn)水平下是能夠擔(dān)負(fù)起諸如測(cè)量、手工操作的具體任務(wù)的。但是，隨 著油出的大規(guī)模開發(fā)，生產(chǎn)規(guī)模的益擴(kuò)大，原有的生產(chǎn)系統(tǒng)暴露出來(lái)的問(wèn) 題也益突出，如，人工監(jiān)控的誤羌大、人工操作的不及時(shí)、動(dòng)態(tài)處理過(guò)程 不實(shí)時(shí)等。另一方面，系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)口動(dòng)控制，耗能大、效率低、能量浪費(fèi) 比較嚴(yán)重。|大|此，這就迫切要求對(duì)聯(lián)合站進(jìn)行自動(dòng)化改造，實(shí)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 的監(jiān)控與管理。從而可以白動(dòng)采集并監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)

5、參數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化 處理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。聯(lián)合站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，大都采用的是單回路給定點(diǎn) 的pid控制算法pid控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，按偏差的比例積 分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器稱為pid控制器，它是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟，應(yīng) 用最廣泛的一種調(diào)節(jié)器但是在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，往往具有非線性，時(shí) 變不確定性，難以建立精確數(shù)字模型，應(yīng)用常規(guī)pid控制器不能達(dá)到理想的 控制效果。因此，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的白學(xué)習(xí)能力和逼近任意函數(shù)的能力，把神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的pid控制有機(jī)結(jié)合尋找一個(gè)最佳的pid非線性組合控制規(guī)律, 將在一定程度上解決傳統(tǒng)pid調(diào)節(jié)器不易在線實(shí)時(shí)整定參數(shù)，難于對(duì)一些復(fù) 雜過(guò)程和參數(shù)慢時(shí)變系統(tǒng)

6、進(jìn)行有效控制的不足，從而提高控制器對(duì)系統(tǒng)與環(huán) 境的適應(yīng)能力和控制效果。美國(guó)海灣石油公司于1954年10月，建成世界上第一套自動(dòng)監(jiān)控輸送系 統(tǒng)（簡(jiǎn)稱lact）裝置，解決了原油的動(dòng)收集、處理、計(jì)量和輸送問(wèn)題，到1967 年底，美國(guó)陸地石油公司己有75%的原油采用lact裝置。在lact應(yīng)用的同時(shí), 一些原油處理站出現(xiàn)了以閉壞控制為特點(diǎn)的就地自動(dòng)化控制系統(tǒng)。從六十年 代末期以后，計(jì)算機(jī)及plc技術(shù)已開始應(yīng)用于油田聯(lián)合站內(nèi)的部分生產(chǎn)系統(tǒng) 中，但此時(shí)聯(lián)合站集輸系統(tǒng)還是處丁簡(jiǎn)單常規(guī)儀表控制時(shí)期。隨著集輸工藝 上計(jì)量站的形成和中心處理站（簡(jiǎn)稱聯(lián)合站）的產(chǎn)生，集散控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱dcs） 開始應(yīng)用于聯(lián)合站集輸系

7、統(tǒng)中代替常規(guī)儀表。進(jìn)入九十年代，dcs的功能越來(lái) 越強(qiáng)，工作也越來(lái)越可靠。如honeywell公司的tdc3000系統(tǒng)、 fisher-rosemount公司的provox系統(tǒng)等數(shù)十個(gè)廠商的dcs都在油氣處理站有 所應(yīng)用。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，scada （supervisory control and dataacquisition）即監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)越來(lái)越多地丿應(yīng)用于油田生產(chǎn)控制與 管理中。13研究目標(biāo)研究口標(biāo)是擬建于陜西省吳起槐樹莊地區(qū)的聯(lián)合站。可在一塊大約 是600mx500m的區(qū)域上優(yōu)先征用。站址周圍無(wú)大型企事業(yè)單位及大型建（構(gòu)） 筑物，距離礦場(chǎng)油庫(kù)32公里。該地區(qū)地勢(shì)較平坦開闊，土

8、質(zhì)為黃土。 14研究的內(nèi)容1計(jì)算及說(shuō)明書部分內(nèi)容（1）該聯(lián)合站原油處理能力計(jì)算，原油、天然氣物性計(jì)算;（2）方案設(shè)計(jì)（確定處理工藝和方框流程）；（3）主要設(shè)備選型計(jì)算:a b c d e分離器的臺(tái)數(shù)、 緩沖罐的大小、 脫水器的臺(tái)數(shù)、 加熱爐的臺(tái)數(shù)、尺寸；臺(tái)數(shù)；尺寸；熱負(fù)荷、熱效率;泵的規(guī)格、型號(hào)、類型、功能、臺(tái)數(shù);f.儲(chǔ)油罐的個(gè)數(shù)、容量、防火堤等。（4）根據(jù)地形測(cè)圖確定總平面布置;一般應(yīng)捉出2個(gè)以上的布置方案，選優(yōu)確定。應(yīng)考慮的因素包括：平而、 豎向、分區(qū)、道路、防火間距、消防、風(fēng)向、周圍環(huán)境、綠化、油氣流向、 管線布置等；*（5）撰寫該聯(lián)合站總平面布置說(shuō)明書，完成工程說(shuō)明書的編制；（6）根據(jù)

9、平面布置圖和方框流程圖確定聯(lián)合站的工藝流程，撰寫流程說(shuō)明，包括正常操作時(shí)的油氣水流向、事故（停電）、站內(nèi)循環(huán)時(shí)油氣流向；（7）進(jìn)行站內(nèi)水力、熱力計(jì)算和設(shè)備（如分離器、電脫水器、緩沖罐、 加熱爐、泵等）的選型計(jì)算及數(shù)量的確定，完成工藝計(jì)算2設(shè)計(jì)說(shuō)明書2.1設(shè)計(jì)資料2.1.1設(shè)計(jì)規(guī)模：原油處理能力：240力噸/年（純油）（綜合含水按75%計(jì)） 預(yù)留原油接轉(zhuǎn)能力60萬(wàn)噸/年天然氣凈化能力30萬(wàn)m"/d設(shè)置雙路電源供電；加熱設(shè)施，消原油初傭點(diǎn)：87°c原油含蠟：38. 9%含瀝青質(zhì)：11.7% 平均氣油比:32nm3 /t 氣液進(jìn)站壓力：0. 56mpa系統(tǒng)配套工程：變電所一座,

10、防泵房一座，通訊裝置一套，道路 2.1.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）原油物性：密度：865.8kg/m3（20°c） 粘度：（50°c） 22. 8mpa* 凝固點(diǎn)：28°c 含膠質(zhì)：22.5% 含硫：1. 9% 氣液進(jìn)站溫度：38°c（2）天然氣物性伴生氣組分ch4： 86.71%c2h6： 4. 77%c3h8： 4. 39%c5h12： 1. 12%c7hi6： 0. 18%cjl.o： 1. 37%c6h14： 0. 19%c8h18： 0. 04%c02： 0. 19%n2： 1. 04%(3) 氣象、工程地質(zhì)及水文資料 地震等級(jí)：按6級(jí)烈度設(shè)防地耐力

11、：7t/m2 月平均最高溫度：30.2°c,月平均最低溫度：一15°c 最小頻率風(fēng)向冬季s,風(fēng)頻5%；夏季w,風(fēng)頻4%。 月平均風(fēng)速：5. 2m/s最大凍土深度：l3m(4) 參考設(shè)計(jì)參數(shù)三相分離器進(jìn)口溫度：55°c 三相分離器出口溫度：55°c 三相分離器控制壓力：0. 5mpa 三相分離器岀口原油含水：30% 原油緩沖罐控制壓力:0. 15mpa 電脫水器控制壓力：0. 3mpa 電脫水器脫水溫度：55°c 電脫水器入口原油含水應(yīng)30% 電脫水器出口原油含水 v0.5% 電脫水器出口污水含油0.5% 原汕穩(wěn)定溫度：60°c 原油負(fù)

12、穩(wěn)定壓力：0. 04mpa 原油外輸溫度：60°c 油罐儲(chǔ)存溫度：45°c50°c2.2站址及自然概況該聯(lián)合站擬建丁陜西省吳起槐樹莊地區(qū)。聯(lián)合站可在一塊人約是 600mx500m的區(qū)域上優(yōu)先征用。站址周圍無(wú)大型企事業(yè)單位及大型建(構(gòu)) 筑物，距離礦場(chǎng)油庫(kù)32公里。該地區(qū)地勢(shì)較平坦開闊，土質(zhì)為黃土。 2.3工藝流程1、正常流程:注破乳劑氣計(jì)量一氣站站外來(lái)油一進(jìn)站閥組一加熱爐一油氣水三相分離器一緩沖罐一a污水一污水處理區(qū)循環(huán)泵一電脫水器f原油穩(wěn)定塔f (凈化油罐)一原油外輸泵一計(jì)量一外輸2、停電流程:進(jìn)站來(lái)油一進(jìn)站閥組一油氣水三相分離器f緩沖罐- 循環(huán)泵一事故罐一止常

13、流程3聯(lián)合站工藝計(jì)算3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)=177-r3.1.1設(shè)計(jì)規(guī)模原油處理能力：240萬(wàn)噸(年工作日：365天)240萬(wàn)噸 / 年二 6575.3425 d考慮油田生產(chǎn)不穩(wěn)定性，取不穩(wěn)定系數(shù)12,則原油處理能力為mo = 6575.3425x1.2 = 7890.41 u/d3.1.2天然氣處理能力已知來(lái)油綜合氣油比為：32nm7t,則天然氣的處理量為0 = 7890.411x32 = 252493.152n» /d3.1.3污水處理能力綜合含水為75%,則2=7890. 411 x 75%/(1-75%) =23671. 233t/d3.2油氣物性計(jì)321原油物性參數(shù)計(jì)算表321

14、(a)原油物性物性密度動(dòng)力粘度氣液進(jìn)站溫度平均氣汕比數(shù)值865.8k /m322. 8mpa(50°c)38 °c32nm/11、密度由油氣集輸與礦場(chǎng)加工式(2-16)矢口，在0°c50°c范圍內(nèi)、溫度為t的原油密度可按下式計(jì)算：(3-1)pt - pio - 20)式屮 a, do溫度為t°c, 20°c時(shí)原油的密度，kg/m；§溫度系數(shù),畑/("©,亠 1.828-0.00132do。在20°c-120°c范圍內(nèi)，原油密度為a=p2° 八(3-2)1 + 處-20)當(dāng) 7

15、800卩20 <860 時(shí),860w 020 0960 吋,2、動(dòng)力粘度a = (3.083 - 2.638 x 10-3/?20)xl0-3 a = (2.513-1.975 x 1o_3/?2o)x 10'3已知某一溫度下原油的粘度值，其他溫度t下原油的粘度值由油氣集輸式(4-44)計(jì)算：耳顯卜“嚴(yán)卅(3-3)叢 > 1000mpa - 5時(shí)，c = 10,0 = 2.52x10 0<<qqqjnpa-s9 c = 100,a = 1.44x10 從 <qmpa s時(shí)，c = 1000,0 = 0.76x10式中 , “g分別為溫丿旻是t ( c)和t

16、o( c)時(shí)原油的粘度，m- pa- s；a , c 系數(shù)。pr3、運(yùn)動(dòng)粘度(3-4)式中：vtt°c時(shí)，原油的運(yùn)動(dòng)粘度，m'/s ；xt°c吋原汕的動(dòng)力粘度，ni-pa-s；at°c時(shí)原油密度，kg/m以上各式計(jì)算出各溫度下原油的密度、動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度，結(jié)果列表如表3-2-1 (b)：表3-2-1 (b)原油物性計(jì)算結(jié)果溫度("c)密度 ° (kg/m3)運(yùn)動(dòng)粘度vxlo_5(m2/s)動(dòng)力粘度“(mpas)38853.54.3036.740852.093.9633.7745848.673.2527.6150845.252.7022

17、.855841.82.2618.9960838.391.915.96計(jì)算示例，取1=38 °c 、密度co =865. 8eg/腫，由式(3-1)第一種計(jì)算方達(dá)羽 “、a *20 一 馳一 20)do -(1.828 - 0.11132p20 )(/- 20)= 865.8-(1.828 0.00132 x 865.8) x (38 20) =853.5kg/、動(dòng)力粘度由式(3-4)“5()= 22.8mp(l.s,c = 100,cr 二 1.44x10-3,1 qmpa s <卩1 < i qoompa s ,錯(cuò)誤！未找到引用源。 則c 0= 1 x (100x22

18、2')i,+,-44x,0_3x<38-50岡g(l(x)x22.8)f -100= 36.1mpa- s、運(yùn)動(dòng)粘度由式(3-3)322天然氣的物性參數(shù)表3-22伴生氣組分組分ch4c2h6c3h8c4h10c5h2c6h!4c7h16c8h(8co2n2含量(%)86.714.774.391.371.120.190.180.040.191.04(1)氣體的分了量：(3-5)式中 g_各組分的分了量；m_各組分的百分?jǐn)?shù)；錯(cuò)誤！未找到引用源。m =16x86.71% + 30x4.77% + 44x4.39% + 58xl.37% + 72x 1.12%+ 86x0.19% + 1

19、00x0.18% + 114x0.04% + 44x0.19%4-28xl.04% =19.3389219.3389222.4x10(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度為:=863.345g / m3 = 0.8633檢 / m33.2.3氣液相進(jìn)站流量計(jì)算1、液相流量計(jì)算已知：mq =7890.41 t/d,原汕密度：/?38 =853.5 kg /m3如二 7890.411x10 = 9244.769m3 / d = 0.1070/n3 / s °p()853.5原油體積含水75%,則g，二 75%2()"1-75%=> qu, = 0.321,? /$總流量:qi = 0

20、 + q)= 0.321+0.107 = 0.428m3 is2、氣相流量計(jì)算該站天然氣處理量能力為：252493. 152nmvd,則操作條件下(323k,0. 54mpa) 氣體的流量有氣體狀態(tài)方程推出：psxqgsxttsxpts , ps, °劉為工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的參數(shù)，ps=0.101325mrz,吒二293k,/q. 56mpa,徉273+50二323k,貝i：q 0.101325x252493.152x311匕a二293x0.56x24x3600二0. 5820m3/53、計(jì)算天然氣在原油中的溶解度計(jì)算管路條件卜原油中天然氣的溶解度，采用油氣集輸式（4-165）(3-6)

21、in(l-77an 1-1.64)g 0(0.001638+0.02912)式中幺一天然氣在原油中的溶解度，溶解氣油比（氣）/（油）；工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣對(duì)空氣的相對(duì)密度；力。一脫氣原油對(duì)水的相對(duì)密度；管路壓力（w ；管路溫度（°c）。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（尺0. 101325'偏,t =0 °c ）幾=12930焙/川， p, - 0.9622£g / nm , p、. = looorg /m3 貝ij < =/pa = 0.9622/l.2930 = 0.7442ao = p（ p、. = 853.5/1000 = 0.8535帶入上式，得:io&quo

22、t;碗1.64/?v = 0.178 x 0.7442 x1.2058.06 x0.56x(0.001638x50+0.02912)=0. 1324676x（4.5136x0.7315*205二0. 5587m3 im'3.3主要設(shè)備的選型計(jì)算3.3.1三相分離器的選取與校核1、三相分離器的選取工作條件：進(jìn)口溫度55°c,出口溫度55°c,控制壓力0. 5mpao由油氣分離器規(guī)范表1預(yù)選取02400 x8400mm規(guī)格臥式三相分離器,有效長(zhǎng)度仃=8400x0.8 = 6720呦，根據(jù)油皿油氣集輸設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，工作2 32液面在34之間，則取h= 3 d=l. 6m由

23、油氣集輸p煩式(3-82)與表3-14,集液部分體積為：4所以3 idv =x2.42 x 0.6265 x 6.72 = 19.0363m34由油出油氣集輸設(shè)計(jì)手冊(cè)知，三相分離器的設(shè)計(jì)停留時(shí)間一般為530 分鐘，杳油氣集輸表3-13知，在此操作條件下液體應(yīng)在三相分離器內(nèi)停留 的時(shí)間為10分鐘。則單臺(tái)三相分離器的處理量曲公式q汕=1440 卩式中 q油原油處理量，m'/d ；0載波系數(shù)，取0 = 1.5； 原油停留時(shí)間，按10分鐘計(jì)算；v分離器集油部分的體積，m3o由上式單臺(tái)分離器的原油處理量19.0363. o_ . z a門=1827.4846m3 / d0o = i44ox 1.

24、5x10需要處理的原油總量為f j進(jìn)+ /出2= 55 + 55 =55r? ayc=84i.8kg/m3© =竺=7890.411x2 罰3. 2609 mvd ptc 841.8所需三相分離器臺(tái)數(shù)為n =°。=9373.26()9 =5冶)，取整刀二§ 臺(tái)1827.4846則實(shí)際停留時(shí)間為6q,xlo 6x1827.4846x10 t =11. 69min>10minq©9373.2609檢修吋一臺(tái)停用，t =-r = 9.35min,滿足沉降吋間5-30分鐘的要求。 62、校核氣體處理量、計(jì)算天然氣的壓縮因了標(biāo)準(zhǔn)狀況下天然氣的密度為仇=0.

25、8633 k§/m3天然氣的相對(duì)密度為-辭:幣窗7 由油氣集輸式(4-69),求天然氣的臨界參數(shù)。當(dāng)0.5sx1時(shí):pa0.5臨界壓力：=(55.3-10.4) x 10 =4.6802mpa臨界溫度：人=12 + 238人羅=12 + 238x0. 7978“二206. 4767k對(duì)比壓力：pr=p p =0.5 4.6011 = 0.1087對(duì)比溫度：tr =t 7；. =(55 + 273.15)/206.476 = 1.589由油氣集輸，滿足0"二2, i.25"g6時(shí)，天然氣的壓縮因了可用下述簡(jiǎn)便方法計(jì)算:(3-7)z = 1 + (0.347；-0.6

26、)£= 1 + (0.34x1.589-0.6) x 0.1087二0. 9935 、氣體允許流速計(jì)算 分離條件下氣體密度pg pgspjz= 0.86330.5x27350.1013x(55 + 2735)x0.9935=3.570litg/w3 由油氣集輸pw3式(4-80)計(jì)算分離條件下的氣體粘度：x = 2.57 + 0.2781“ + 1063,6 = 2.57 + 0.2781x0.6677 +1063,6= 5.9969區(qū) t273.15 + 55y = 1.11 + 0.04x = 11 + 0.04x5.9969 = 1.34992.415x(7.77+ 0.184

27、4a)r,5 乙。122.4 + 377.58xa + 1.8xt_ 2.415x(7.77 + 0.1844x0.6677)x32&15出劉0-122.4 + 377.58x0.6677 + 1.8x32&15= 0.0117所以= 0.0117exp5.9969x(3.570110001.3499=0.01 lmpa-s= 1.17xl(y5p6/-5已知油水的體積比，則液相密度取油、水兩相密度近似值為pi = 0.86幾 + 0.14久=863.948rg /由于液相為復(fù)雜的油水乳狀液，在管子中還可能存在游離水，油水混合物的 粘度很難確定，查油氣集輸取油水混合物的粘度&q

28、uot;/近似為純油的5倍。m =5“o = 5x22.8 = 114 加阿基米德準(zhǔn)數(shù)(3-8)式中一油滴直徑，取10“p原油處理密度(10_4)3x(841.8-3.5701)x9.8x3.5701(1.17x10-5)2=214.2387查油氣集輸表(311)知，油滴沉降流態(tài)處于過(guò)渡流，則雷諾數(shù)©,= 0.153a,7i4 = ° 153x214.2387° 加=6.55由油氣集輸p&9式(3-46)11：兒,則油滴均勻沉降速度1.17x10_5x6.5510_4x 3.5701=0.215n?/s對(duì)臥式分離器，由油氣集輸式(3-61),取允許氣體流速

29、"曲為仏"7x：；2xo.215“6321,” 、理論氣體處理能力計(jì)算由油氣集輸p93式(368)計(jì)算，取載荷波動(dòng)系數(shù)"'a2嚴(yán) 67858 以pt,pszt/3(3-9)= 67858x2.4x6.72x0.75x0.215x0.1013x0.9935x328.15x1.4=5.2128 x q5nm3/cl力720. 5483n/d綜上所得，選用5臺(tái)02400x8400臥式三相分離器，完全能夠滿足生產(chǎn) 要求。3.3.2緩沖罐的選取與計(jì)算從三相分離器出來(lái)的油水混合物含水30%,出口溫度55°c,由于管線較短而且外包有保溫層，所以溫降忽略，進(jìn)緩沖

30、罐的溫度為55°co7890.411x103841.8= 9373.2609m3/d 可得gm.=xo.3 = 4o17.1118m3/d所以0總=0+2, = 13390.3727 n?/d根據(jù)油田油氣集輸手冊(cè)p47表2-1-6,選取分離緩沖罐規(guī)格為04000x30000m,停留時(shí)間為15分鐘，其處理量為16800/d °所以緩沖罐臺(tái)數(shù)為心魚3390.3727q 16800=0.7970 臺(tái)確定緩沖罐臺(tái)數(shù)為況二1臺(tái)，其停留有效容積為175m?。由于罐內(nèi)壓力超過(guò)控制壓力時(shí)，控制閥會(huì)自動(dòng)打開，所以緩沖罐的罐壓力叮 保持在0. 15 mpa o3.3.3電脫水器的選取與校核操作

31、條件電脫水器脫水溫度：55 °c操作壓力：0. 3mpa進(jìn)口原油含水：w30%出】原油含水：0.5%出口污油含水：0. 5%由油田油氣集輸手冊(cè)p63表2-3-1,欲選03000x 17000mm的電脫水器, 其空罐容積為127. 8m3,由于電脫水器的停留時(shí)間一般為40min60min之間， 現(xiàn)取為40mino1、確定電脫水器臺(tái)數(shù)由油田油氣集輸手冊(cè)式（2-3-1）得(3-1 0） 式中 v 單臺(tái)電脫水器處理的含水原油體積流量，i/（h 臺(tái)）；w電脫水器空罐容積，n?/臺(tái)；/一含水原汕在電脫水器中的停留時(shí)間，ho= 390.5525/?i3/?._m() _ 7890.41 lx 10

32、3 v(=°55841.8x24%0.7390.552565= 557.932 腫/"確定電脫水器的臺(tái)數(shù):= 2.95557.9321n =v 191.7取n二3臺(tái)。式屮/7電脫水器臺(tái)數(shù)，臺(tái)； 工"脫水站經(jīng)電脫水器處理的含水原油體積流量，m3/h；v單臺(tái)電脫水器處理的含水原油體積流量，m?/（h 臺(tái)）。2、電脫水器的校核單臺(tái)電脫水器的實(shí)際體積流量:實(shí)際的停留時(shí)間: 滿足電脫水器停留時(shí)間的要求。127.8000185.9774x60 = 41.2308 min>40min當(dāng)其中一臺(tái)電脫水器檢修時(shí)，n二2臺(tái)，單臺(tái)屯脫水器的體積流量為：.557 .9321_o3

33、/ ,v = = 278 .9661 m / h2且 120%v =1.2x19 . 7=230. 04m3/h<271. 9297m3/h1即1.2v<v',所以應(yīng)選取4臺(tái)03000x17000mm的電脫水器滿足生產(chǎn)。3.3.4加熱爐的選取與計(jì)算站內(nèi)油品需耍三次經(jīng)加熱爐加熱：(1) 從進(jìn)站閥組出來(lái)的含水油到三相分離器要加熱a、含水原油進(jìn)入三相分離器所需加熱爐原油進(jìn)入三相分離器前溫度為38°c,三相分離器的操作溫度為55°c,因此 取加熱爐加熱到55°c,此時(shí)油水兩相共存，所需熱量按兩部分計(jì)算。原油含水 為75%,則:20.25xpw x0.7

34、5 =2 = go/卩丸=9244.76加 /d =385.20”/h385,20xlx0.75 = 11556t/h0.25'b、加熱純?cè)蛥嫉乃锜崃坑捎兔笥蜌饧斣O(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)式(7-1-1),計(jì)算加熱爐的熱負(fù)荷:(3-11)式中 q 被加熱介質(zhì)所需熱負(fù)荷，計(jì)算值應(yīng)圓整至系列值，kw；s被加熱介質(zhì)的質(zhì)量流量，t/h；cp被加熱介質(zhì)的定壓比熱容，kj/(kg - °c)；耳被加熱介質(zhì)的入爐溫度，°c；%被加熱介質(zhì)的出爐溫度，°c。據(jù)油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理計(jì)算油品的比熱：2.018 + 0.00322(1100)平均溫度:f =(38 + 55)/2 = 46.5

35、°cco =2.0184-0.00322x(46.5-100) = 1.845 kj/(kg -° c)=7890.411/24 x 1.845 x (55-38) / 3.6=2864.40 kwc、計(jì)算加熱原油中所含水所需的熱量2h = gh.cma/3.6(3t2)on/3.6=1155.6x4.2x17/3.6=22119.4 kw加熱含水75%的原油共需熱量為:q = qo +a = 823.20 + 22119.4 = 22942.6 kw杳油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)上冊(cè)p605,選用6臺(tái)微正壓式水套加熱 爐,型號(hào)為 hj4000-h/2.5-qo(2) 停電流程

36、加熱爐的校核停電流程：原油罐經(jīng)加熱爐至循環(huán)泵再到電脫水器。油品溫度為4550°co05=84&677kg/加彳，g=328.9t/h =328.9x1°3/848.677 = 387.5873w3/?含水按30% (體積)計(jì)，則:g-=魯 x0.3x p、. =387.5873 x 0.3 x 1/0.7= 166.1057t/h加熱純油所需熱量：a=gjc%/3.6=2554.7945 kw加熱原油屮所含水所需的熱量：2, =gjcjd/3.6 = 66j057x4.2x (55-45) /3.6= 1937.9 kw加熱含水的原油共需熱量為：2 = 2.+2.

37、=4492.69 kw應(yīng)據(jù)停電流程選用6臺(tái)微正壓式水套加熱爐型號(hào)為hj4000-h/2.5-q,用于含 水原油的加熱，這樣以上所選的加熱爐滿足要求。(3) 、凈化原油外輸前加熱凈化罐儲(chǔ)油溫度：45°c50°c,凈化原油外輸溫度：60°c；因此取加熱爐加 熱到60°c,此時(shí)為含水<().5%的凈化油，可忽略含水，以純油對(duì)待。油品的比熱cp =2.018+ 0.00322(/-100)<45 + 50、= 2.018 +0.00322 x -100= 1.8490u/fe-°c)=1266akw6工念2 - 兒)_ 328.7671x1

38、.8490x(60 52.5) 36_36由油出油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)知，此過(guò)程亦需選用型號(hào)為hj1250-h/2.5-2 的微止壓燃燒水套加熱爐。所需的臺(tái)數(shù)為：n= 1266 4=1.13,取 ”=2 臺(tái)1250x89%所以，選用6臺(tái)hj4000-h/2.5-q和2臺(tái)hj1250h/2.5q水套加熱爐 滿足設(shè)計(jì)要求。3.3.5罐的選取與計(jì)算木聯(lián)合站設(shè)計(jì)屮需要兩種油罐：凈化油罐和停電流程屮的儲(chǔ)油罐，這兩種罐 口j以互為備用。下面對(duì)這兩種罐進(jìn)行計(jì)算：1、凈化油罐站內(nèi)所需凈化油罐的總?cè)萘坑捎蛶?kù)設(shè)計(jì)和管理式(1-3)y= mt 3650£(3-13)式屮k油田油庫(kù)設(shè)計(jì)總?cè)莘e，加':g

39、汕do預(yù)計(jì)全年輸往該汕庫(kù)的原汕量，t/a；p儲(chǔ)存溫度下的原油密度，t/m3 ；“油罐利用系數(shù)，取0. 85；n一油出儲(chǔ)油罐的儲(chǔ)備天數(shù)，n取3天。已知儲(chǔ)罐儲(chǔ)存原油的溫度為45°c50°c,取其平均溫度z =47.5°co計(jì)算出 此溫度下原油的密度幾7.5 =831.盹/川=0.8318/汕皿預(yù)計(jì)全年輸往該汕庫(kù)的原汕量g = 240xl04xl.2 = 2.88xl06r/t7所以2.88x106x3365x0.84867x0.85=32814.3m3根據(jù)油庫(kù)設(shè)計(jì)管理選取規(guī)格為10000/3的金屈浮頂罐，其臺(tái)數(shù)為:n = 32814.3/10000 = 3.2所以需1

40、0000m3的凈化金屬浮頂罐的臺(tái)數(shù)為二4臺(tái)。2、停電流程時(shí)的儲(chǔ)罐取停電時(shí)間為1天，經(jīng)三相分離器后，原油含水為30%,則停電一天進(jìn)入事 故罐的原油及水的總體積為pss c %7890.411x103841.8x0.7= 13356.4318莎根據(jù)油庫(kù)設(shè)計(jì)管理選取10000/3的金屬浮頂罐，其臺(tái)數(shù)為:17083.2576,n = 1.7110000因此在停電情況下，需1()()()()川的事故罐的臺(tái)數(shù)為az二2臺(tái)。毎臺(tái)處理量v二13356.43182= 6678.2159/所以此聯(lián)合站共需10000亦的金屈浮頂罐的臺(tái)數(shù)為：心2 + 4 = 6臺(tái)，其中備用油罐2臺(tái)。3.4站內(nèi)工藝管線的選取及水力、熱

41、力的計(jì)算為滿足工藝和油山生產(chǎn)要求，本聯(lián)合站的設(shè)計(jì)過(guò)程屮采用：冇泵密閉流程以 及事故停電流程。管路的工藝計(jì)算與設(shè)備校核也應(yīng)針對(duì)這兩種流程分別進(jìn)行，并 根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)工況及油罐參數(shù)的確定，來(lái)進(jìn)行相關(guān)的工藝計(jì)算，以選取管路的 型號(hào)、長(zhǎng)度，和進(jìn)行壓降、溫降的計(jì)算，從而滿足設(shè)備的工作性能。3.4.1進(jìn)站閥到加熱爐到三相分離器匯管計(jì)算與選取該段管路屈于氣液兩相混輸管路，原油和天然氣在一定壓力下可以互溶；部 分天然氣溶于原油，使原油的密度、粘度等物性發(fā)生改變，但影響不大。而同時(shí) 天然氣本身也會(huì)發(fā)生變化，這在計(jì)算時(shí)應(yīng)予以考慮?？紤]到三相分離器和管路的有效利用問(wèn)題，從進(jìn)站閥組到油、氣、水三相分 離器選用6條管線

42、，分別進(jìn)入6個(gè)三相分離器屮，這樣可以減小氣液分配不均的 缺陷。1、管線管徑的確定 、液相流量計(jì)算已知 g =7890. 411d,853.5/m3原油流量為qo =g0387890.411x10853.5=9.2447 xlos'/d原油含水率為75%,所以進(jìn)站的液相流量為q, = 2 = 9244,7 = 36978.8/ id = 0.4279/ / s 0.250.25 、氣相流量計(jì)算天然氣的處理能力q 爐=7890.411x32 = 252493.152w / 6/進(jìn)站條件下，氣體流量市氣體狀態(tài)方程可得:tf式中，ps，、幾一工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力、溫度，則_ 0.101325x

43、252493.152x311.15 幺 _273.15x0.56=52099加彳/d =0.6030,”' is 、確定管徑油氣液混合物的流量q 總=0 + q& = 0.4279 + 0.6030 = 1.0309/ / s每根管的流量近似取e = 2,=h)309=0.171w/56 6由于38°c時(shí),原油粘度v=4.3xl0-5m2/5，取吸入管路的經(jīng)濟(jì)流速為 八1.5加4-2管徑由下式確定(3-14)7tv式中d-管線管徑，加q-流量,/$;v-經(jīng)濟(jì)流速，加/s.匚“ 匝 uxo.1718 十所以d =、亠=,=0.3819加y 和 v 3.14x1.5根據(jù)油

44、皿油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)p697表8-1-1選用的管線管徑0426x7 mm ,公稱直徑dn=400mm的無(wú)縫鋼管。則混合物的實(shí)際流速為q' 4q 4x0.1718（ “心 zv = = - = =1.2893 加/sa jrd1 3.14x0.41222、管路壓降的計(jì)算用均相型模型計(jì)算水平氣液兩相管路壓降，假設(shè)氣液兩相在管路中混合均 勻，采用杜克勒i法計(jì)算。由油氣集輸p|54式（4-111）得一也丄丄（3t5）dl d 2 r其中，幾為氣液混合物的水利摩阻系數(shù)，可由公式2 = 0.00564-得出re032卩= 2 = 凹四 =0.58492+00.4279 + 0.6030pf =卩

45、、pg +（1 - 0）0= 0.5849x1.2930 + (1 0.5849)x853.5 = 350.04 焙/=0.5849x0.0117 + (1-0.5849)x 1190=49397加皿$"pf0.412x1.2893x350.04 493.97 x1q-3=376.42 < 2000所以流體處丁-層流區(qū)。歸.0056 +器= 0.0056 +念".0805x 350.04 =56.s4 pa / m0.0805 1.28932x0.41202管線安裝時(shí)所選用的彎頭、閘閥查油皿油氣集輸設(shè)計(jì)手冊(cè)。此段管路 上的閥件見表3-4-1(a)。表341(a)管路閥

46、件名稱個(gè)數(shù)ld/d當(dāng)竝長(zhǎng)度總計(jì)(m)90°彎頭33()3x30x0.412074.5720閘閥4184x18x0.4120通過(guò)=通24.52x4.5x0.4120轉(zhuǎn)彎三通14040x0.4120該管段管路的當(dāng)量長(zhǎng)度為厶=150 + 74.5720 = 224.5720m所以水平管路的壓降p =也厶=101.9046x224.5720 = 22876.55 兀 (11 72.從加熱爐到三項(xiàng)分離器：因?yàn)闇囟葘?duì)管線影響不大，所以選取管線尺寸一致。從加熱爐到三項(xiàng)分離器的閥件見表3-4-1 (b)3-4-1 (b) 管路閥件名稱數(shù)量l/d當(dāng)m：長(zhǎng)度總計(jì)(m)90°彎頭4304x30x

47、0.36391.1130閘閥6186x18x0.363轉(zhuǎn)彎三通1231x23x0.363該管段管路的當(dāng)量長(zhǎng)度為£ = 100+91.1130 = 191.1130m所以水平管路的壓降ap = -l. =101.9046x191.1130 = 19474.9881?dl jp = 228760.55 +19474.9881 = 42351.5381 pa進(jìn)站壓力0. 56mpa加熱爐消耗的壓力2. 5pa 三項(xiàng)分離器的進(jìn)口壓力0. 5mp a 管線消耗壓力0.04 mpa 滿足管線圧降3.4.2三相分離器到緩沖罐管線計(jì)算與選取本設(shè)計(jì)中三相分離器的操作壓力為0.5mpao從6臺(tái)三相分離器

48、中分離出的 含水原油的質(zhì)量流量為q=go + gw(3-16)0 3=7890.411 + 7890.71 lx1-0.3=11272.02 f/d此時(shí)的密度為p = 0.6p()+ 0.4/7/= 0.6x841.8 + 0.4x1000=905蚣/莎流量為q嚴(yán)乞p_ 11272.02x103_905=12455.3 ”/d =0.1442 加7$取經(jīng)濟(jì)流速為v = 1.5m/5,貝ij管徑4q)4x0.1442 心d = j = j= 0.3499加y 和 v 3.14x1.5考慮到壓降限制，故選擇管徑大一些的鋼管，根據(jù)油iu油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù) 手冊(cè)表8-1-1初選0377x7加加，公稱直徑

49、dn=350mm的無(wú)縫鋼管。則混合物的實(shí)際流速為=1.3940 m/sq_4q_ 4x0,1442 亍一疵7 一 3.14x0.3632三相分離器出口原油含水率為30%計(jì)算,l=100 m,尸55°c。 由油氣集輸卩204式（5-3） , g皿公式(3-17)/n = “（）（1+ 2.50 + 14。2）式屮 “原油的粘度，mpa s ;“溫度條件相同時(shí)原油粘度,mpa s ；（p含水體積分?jǐn)?shù)。ju = “° (1 + 2.50+14.1。2)=18.99 x (1 + 2.5 x 0.3 +14.1 x 0.92)=5=33mpa s運(yùn)動(dòng)粘度p 57.33x10&quo

50、t; c _n 1a_5/ 2 /、 y = = =5.79x10p 989.26x10-3雷諾數(shù),dv 0.363x1.2752 ”八八八八re = 一 = = 7994.7>2000y5.79 xl0559 7re.=蔦=2.03xl()63000<re<re,所以，流體處于水利光滑區(qū)。根據(jù)油皿油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)知,此吋摩阻系數(shù)為a = 0.3164/re025 =0.3164/7994.7°25 =0.033此段管路上的閥件見表3-4-2< 3-4-2管路閥件名稱數(shù)量la/d當(dāng)量長(zhǎng)度總計(jì)（m）90°彎頭4304x30x0.36391.1130

51、閘閥6186x18x0.363轉(zhuǎn)彎三通1231x23x0.363所以此段關(guān)系的當(dāng)量長(zhǎng)度為£ = 100 + 91.1130 = 191.1130m該段管路的沿程摩阻損失由達(dá)西公式得(3-18)/? = /!- o.o33x191.1130 1.39420.36302x9.8=1.722m3.4.3緩沖罐到中間增壓泵到電脫水器間的管線計(jì)算與選取由于緩沖罐控制壓力為0.15mr/,而電脫水器控制壓力為0.3mpa,故要在 屮間設(shè)置增壓泵，緩沖罐頂部設(shè)有抽氣裝置。在此段含水原油的含水率按30% 計(jì)算。1、從緩沖罐到中間增壓泵取流體的經(jīng)濟(jì)流速v=1.5m/s9管長(zhǎng)厶=270 m。 0 = 0

52、.1442”/$,則管徑=03499/7?4q_ 4x0.14427rv v 3.14x1.5考慮到降低壓降，故選擇管徑大一些的鋼管，根據(jù)油出油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè) p697表8亠1初選0377 xlmm,公稱直徑dn=350mm的無(wú)縫鋼管。則混合物的實(shí)際流速為:=1.394 m/s_ 4q _ 4x0.1442一齊一 3.14x0.363?此段的操作條件與三相分離器到緩沖罐間的操作條件相近，故油水混合物的物性參數(shù)值與其一致?；旌衔锏钠骄芏萷 = 989.26 eg/加'運(yùn)動(dòng)粘度y = 5.79xl0_5(m2/5)雷諾數(shù)y0.363x1.3945.79x10'=8739.5&

53、gt;200059.7= 2.03xl063000<re<re1所以，流體處于水利光區(qū)，根據(jù)油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)矢口，此時(shí)摩阻系數(shù)為 = 0.3164/re025 = 0.3164/8739.5025 =0.032此段管路上的閥組見表3-4-3 (a)表3-4-3 (a) 管路閥件名稱數(shù)量wd當(dāng)量長(zhǎng)度總計(jì)(m)90°彎頭1301x30x0.363270.7980過(guò)濾器41004x100x0.363流最計(jì)4454x45x0.363閘閥5185x18x0.363轉(zhuǎn)彎三通2232x23x0.363注：農(nóng)中過(guò)濾器女裝在泵入口油品在該段管道的摩阻損失為h = ad 2g(3-1

54、9)0.032 x(270 + 270.7980)0.3631.460822x9.8=5.162/?2、從增壓泵到電脫水器由于流體經(jīng)增壓泵后，粘度、密度等變化不大，故所有物性同上，油水混合 物的物性計(jì)算(操作溫度55°c)o取管長(zhǎng)270 mo混合物的平均密度p = 989.26 eg/加'運(yùn)動(dòng)粘度y=2.26xl0'5(m2/5)取流體的經(jīng)濟(jì)流速v = 1.5/77/5,則管徑j(luò) 3.14x1.5 =034"m考慮到壓降限制，故選擇管徑大一些的鋼管，根據(jù)油出油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)于冊(cè)表8-1-1初選0377x7伽,公稱直徑dn=350mm的無(wú)縫鋼管。則混合物的實(shí)際流速為40 _4x0.142v = t =7勿 23.14x0.3632雷諾數(shù)=8739.5>2000c dv 0.363x1.394-y_ 5.79x1q-550 7r® 二害= 2.03x1063000<re<re,所以，流體處于水利