联合站设计
中国石油大学（华东）毕业设计WH联合站设计学生姓名：学 号：专业班级：油气储运工程03-6班指导教师：2006年6月20日摘要联合站的设计是以储运教研室下达的的任务书为依据完成的该联合站 东西350米，南北250米，年处理量为270万吨，采用密闭流程站外来油经三相分离器、加热炉、油气分离器、电脱水器、稳定塔等首 先进行油、气、水的分离，再经外输泵和计量间等向外输送站内气体直接 送往气体处理厂进行处理站内划分为油罐区，污水处理区，工艺区，配电区，消防区，辅助生产 区，设计时设计了有泵流程，同时也考虑了停电流程，即使故流程根据任务书所给的站处理量和各种设计参数，首先初步选择了各工艺段 设备，接着确定了总平面布置和联合站的工艺流程与此同时，完成了平面 布置图和流程图，设计并画了泵房的管线安装图关键词：联合站；分离；生产流程；设备ABSTRACTThe design of WH Central Treating Station was complicated according to the assignment given by the Storage and Transportation Teaching and Researching Department. It is 250 meters long from north to south and 350meters wide from east to west. The treating capacity of the station is about 2,700, 000 tons per year.The central treating station treats well stream. Its main task is oil, gas and water separation. Gas, crude oil and water mixture flow into the central treating station. First, it goes into three phase separators, then goes through fluid jacket heaters, Two phase separators, electronic dehydrators, stabilization tower ,at last treated crude oil is pumped to the mineral terminal.The central treating station includes two main processes, they are tight flow process with and without pumps. In addition, the accidental process while power is off was considered.In the design, we considered the conditions given by the assignment;seclected and checked the equipments and pipelines.The design include three draws.keyword:central treating station;separate;process;equipment目录第一章前言 1第二章联合站设计说明书 22.1设计概述 22.2联合站工艺系统概述 22.2.1油气水混合物的收集 22.2.2油、气、水的初步分离 32.2.3原油脱水 32.2.4原油稳定 32.3站址选择和总平面布置 32.3.1站址选择与平面布置概述 32.3.2本联合站平面布置 42.4流程及流程说明 42.4.1工艺流程的设计要求 42.4.2原油处理工艺简介 42.5 设备及管线的安装布置 52.5.1进站阀组的安装 52.5.2电脱水器的布置安装 52.5.3管线安装综述 62.5.4输油泵房的布置安装 6第三章 联合站工艺计算 73.1基础数据计算 73.1.1设计规模 73.1.2油气物性计算[1] 73.2主要设备的选择 83.3原油缓冲罐的计算 103.5加热炉的选取 113.6罐的选取[4] 123.7外输泵的选取与校核 123.8 循环泵的选取 15第四章管线的选取与校核 174.1外来油至三相分离器之间管线的计算 174.2三相分离器到缓冲罐间输油管线计算 194.2.1流速计算 194.2.2三相分离器到缓冲罐输油管线的计算 194.2.3管线压降的计算： 204.3缓冲罐到循环泵之间管线的计算 224.3.1局部摩阻的计算 224.3.2沿程摩阻的计算 224.4循环泵到电脱水器之间管线的计算 224.5电脱水器到加热炉之间管线的计算 234.5.1压降计算 234.5.2局部摩阻计算 234.6加热炉到稳定区之间管线的计算 244.7稳定区到外输泵之间的管线计算 244.8事故罐到循环泵之间管线的计算 24结论 26致谢 27参考文献 28刖言第_章前言联合站，即集中处理站，是油田地面集输系统中的重要组成部分，就是 把分散的原料集中、处理使之成为油田产品的过程，油田生产的必要环节。
这个过程从油井井口开始，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，或者送往矿厂油库经其他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，再送往石油化工厂、液化合格的天然 气则集中到输气管线首站，再送往石油化工厂、液化气厂或其他用户就油 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 重要的生产阶段随着这些年油田采出原油含水率越来越高，联合站在油田生产中的地位 也日益显得重要相信在未来的油田的生产中联合站的地位将会更加重要本次设计是更具任务书所给定的内容以及经过大量的计算和论证得出 的一套可行的设计方案第二章联合站设计说明书2.1设计概述联合站，即集中处理站，是油田地面集输系统中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 重要的生产阶段如果说油藏勘探是寻找原油，油田开发和采油工程是提供原料，那么油 气集输则是吧分散的原料集中处理，使之成为油田产品的过程联合站的功能有：油气水分离，原油脱水，原油稳定，轻烃回收，天然 气净化以及采出水处理和回注等。
油井产物经分离计量、脱水、稳定、输送 等工艺环节和生产过程被加工成各种油田产品，输往矿场原油库或输油、输 气首站联合站设计是油气集输工艺环节的重要组成部分，对它的要求是使其最 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要求的油田产品联合站的主要设备及设施有：油气分离设备、加热设备、脱水、脱盐设备、天然气脱水设备、轻油回 收、原油稳定设备、储油设备、缓冲设备、输油、等泵机组、输气压缩机 组等联合站除了油气工艺系统外、还包括配电、供给水、供热、电讯、采暖、 通风、自动控制等系统，以及必要的生产厂房、辅助生产设施和行政生活设 施（办公室、宿舍等）2.2联合站工艺系统概述2.2.1油气水混合物的收集对油井井口的产物计量后，输送到联合站进行集中处理，在收集过程中 要对高黏度、高凝点的原油采取一定的措施，使其能够在容许的压力下，安 全地输送到联合站通常采用的方法是：加热保温；化学降粘、降凝法；物 理降粘、降凝法2.2.2油、气、水的初步分离在实际的生产过程中，从油井出来的不单是原油，还含有气、水、沙、 盐、泥等为了便于输送、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 根据油田具体情况而确定油水的分离主要是在三相分离器中进行，在开式流程中，也在沉降罐中 进行2.2.3原油脱水对轻质、重质含水原油，宜采用热沉降，化学沉降方法脱水；对重质原 油的高含水原油，先采用热化学沉降法脱水，在用电脱水，对乳化度高的高 粘度、高含水原油，应先破乳再沉降脱水2.2.4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地脱除出来，使原油在常温常压下的蒸汽降 压，这就是原油稳定2.3站址选择和总平面布置2.3. 1站址选择与平面布置概述2.3.1.1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。
2.3.2本联合站平面布置本联合站座北朝南，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2.4流程及流程说明2.4.1工艺流程的设计要求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2.4.2原油处理工艺简介为了降低油气损耗和动力损耗，本站采用密闭式生产流程油气集输流 程包括密闭生产流程和开式生产流程两种本站流程包括正常生产流程和辅助生产流程主要生产流程（密闭流程）(1)有泵密闭流程厂破乳剂 L 天然气阀组一计量一用户站外来进站阀组i油气水三相分离器i原油缓冲缶L循环泵-> j污水一污水处理站—破乳剂 |―►电脱水器—加热炉—原油稳定塔f 外输泵 计量」污水一►污水处理站一外输(2)停电流程厂破乳剂 L 天然气阀组—计量—用站外来V—进站阀组一油气水三相分离器一> 原油缓冲罐 j污水一污水处理站高含水原油储罐一►循环泵一加热炉一►同有泵流程本站流程说明：本站在正常生产情况下使用有泵密闭流程。
另外，本站还设置了停电流程联合站在停电时，站外来油经过进站阀 组、油气水三相分离器、原油缓冲罐后进入原油储罐作暂时的储存，等有电 时再用循环泵将储罐内的含水原油抽出来送往加热炉，以后流程同有泵密闭 流程2.5设备及管线的安装布置2.5.1进站阀组的安装站外来油管线一共三条，在进站阀组处由一条汇管输往三相分离器，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2.5.2电脱水器的布置安装本站采用的电脱水器，其控制压力为0.3MPa,采用双排布置，相邻列间 距取1.5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2.5.3管线安装综述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 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。
交叉时采用直交主要的油管线均设有伴热管线2.5.4输油泵房的布置安装1） 泵房里的泵成行布置，均采用防爆电机，并将泵基础前端边沿取齐2） 泵基础前端与墙边距为3.9米，以利于布置管线和人员走动，泵前的 主要通道（从工艺管线突出部分到前墙的净距）不小于1.0米，不大于2.0 米3） 电机突出部分与后墙的距离为1.2米，满足更换电机或抽芯检查的要 求4） 原油泵的吸入管应装有过滤器和真空压力表，出口表应装止回阀和压 力表与泵进出口相连的管段应比泵进出口的直径大一段5） 离心泵进口管线的最高点或过滤器的顶端，泵出口阀的前边应装放气 管，放气管一般为DN15，此放气管常和压力表接头结合在一起安装6） 齿轮泵的出口管线上设置安全阀第三章联合站工艺计算3.1基础数据计算3.1.1设计规模原油处理能力为270万吨/年考虑油田生产的不均衡性，取不平衡系 数p =1.2 ；则原油计算处理能力为=308.2x 1.2=369.9t/h天然气的处理量为： Q = 369.9 x 45 = 16644 N m3/t3.1.2油气物性计算［1］原油密度在200C〜1200C范围内，原油密度为：P > = 1 + a (；七 20) (3-1)式中，当780
由以上各式和已知的原油物性计算出各温度下原油的密度、动力粘度、运动粘度，计算结果如下表:表3-1各温度下原油物性温度c404547.550525560kg/m3815.43811.87810.1808.34806.93804.83801.36m2/s x 10 -610.18.878.347.84487.476.966.19mPa • s8.247.26.766.346.035.64.963.2主要设备的选择3.2.1三相分离器的选择与校核⑴⑶3.2.1.1三相分离器的选取由文献［1］表1选取4 3600X12000卧式三相分离器其有效长度L广12.02 一 3 、、一 一X 0.8=9.6m 根据文献［3］可知，工作液面在—D 至—D 之间，则取3 4h=0.7D=2.52m计算集液部分面积为：「 rz 、 . : — . /> -尸、r 兀• r 2 r ,f=［(y-r) r2 — (y — r)2 +r2 sin-1 ( )］+ = 7.6m, r 2_ …八V3单台三相分离器的处理量，由公式Q油=1440说式中 Q油 单台三相分离器原油的处理量，m3/dV —-分离离器集油部分的体积；P 载波系数，取。
1.5 ；t----原油停留时间，按15分钟计算；其中 y=2.52m r=1.8m 集液部分体积为V= fL 广13.44 x 0.4 x 8.9 = 47.846 m3设液体在三相分离器内停留时间为15分钟，则处理量为:1440 x 47.846Q = = 3062m315 x 1.50.1268x24x3600 o3062故 n = = 3.578取整选择n=4台液体在分离器内实际停留时间为:4 x 3062 x 1510955.52=16.77min5 < 16.77 < 30故 符合要求，当一台检修时，t'= 3t=12.58，符合要 4求3.2.1.2校核分离器气体处理量天然气的相对密度 A — °.948 = .07276g 1.293由文献［1］式（4—69）求天然气临界参数临界压力：?c=(55.3-10.4 A0.5) x 105 = 4.64 M29Pa 临界温度：T — 12 + 238A0.5g = 215K 对比压力：P ———冬—0.13 r P 4.64T对比温度：T = — = 313 + 215.01 = 1.456c压缩因子：Z=1+ (0.34T -0.6) p =0.9864p - p ^ ^Tz = 4.108 kg/m 3P s分离条件下的气体粘度：(3-4)口 g* ^eXP[ X(焉)' ]其中 x=2.57+0.278A + 1063.6=6.17 Ty=1.11+0.04x=1.11+0.04x 6.09 —1.357C - W"77 + 0.18440A)T技 x 10-4 — 0.011122.4 + 377.58A + 1.8T—C - exp x - ( ' g ) y = 0.01104 mPa - s 1000Pg.计算气体允许的流速Wgv选用《油气集输》P81式（3 — 63）Wgv=0L 5.87 ： P ,P;分离器压力，MPa.Wgv=0.1 艺.87 ： 0.5 =0.343m/s.理论气体处理量Qgs.公式选用P82式（3 — 68）P 乂 TsOgs=67858DleWgv s—Ps x T x Z xp式中Ts,Ps,Ogs：工程标准状况下的参数；p :载荷波动系数，取p =1.5。
则 Ogs=67858 x 4 x 13.44 x 0.343 x=3.7 x 106.允许0.5 x 2930.101325 x 328 x 0.9864 x 1.5气体处理量大于实际处理量，故满足要求3.3原油缓冲罐的计算3.3.1缓冲罐的选取⑴⑶现计算含水20%的原油乳状液的v第原油缓冲罐的控制压力0.15MPa,进口压力大于0.15MPa,可通过控制阀调节 压力选用4 4000x 17600卧式容器，据《油气集输设计技术手册》表2—1 —6,取停留时间15分钟，则一台缓冲分离器的日处理量为9600m3/d.O = 8.8776x 106 = 1110.19 m3/d. Q 总= Q/0.8 = 13877.70 799.626O 总 一故 n= = 1.45，.取 n=2.O3.4电脱水器的选取与校核查文献［2］表2-3-1选取中3600X11000的电脱水器，其空罐容积为 96.6m3/台设原油在电脱水器中停留时间为40分钟，进电脱水器前含水率为20%， 单台电脱水器的含水原油体积流量：V , 、V = 了 (3-5)式中：V ——单台电脱水器处理的含水原油体积流量，m3/h ；V.——电脱水器的空罐容积，m3/台；选定的含水原油在电脱水器内的停留时间，h。
96.6 x 6040=144.9 m3/h经电脱水器处理的含水原油体积流量:Ev = 462.375m3/s计算所需的电脱水器的运行台数:(3-6)式中：n ——电脱水器台数台；£v ——脱水站经脱水处理的含水原油体积流量，m3/h ；V ——单台电脱水器处理的含水原油体积流量，m3/hE V 462.375n =〒= 32口，取整 n二4 台 3.2.3.2电脱水器的校核实际体积流量：V =竺=5 = 144.175 m3/h4实际停留时间：t = 黑x60 = 40分钟144.4检修时，单台体积流量：V =竺=154m3/h < 120%V = 1.2 x 144.9 = 173.88m3/h 3..•选4台0 3600X11000的电脱水器3.5加热炉的选取流程中需要加热处为:从电脱水器到稳定塔3.5.1从电脱水器至稳定塔见加热炉的选取⑶三相分离器出口温度52°C，原油稳定稳定温度60^，故t = M = 56 C pj 2由《油库》P179表4—9,利用差值法可求得C06=1.877kj'kg0CG =3.7 x 105 kg/hQ - G x C x At = 5.56 x 103 kJ/h=1543.3kw由文献［3］表7-1-6查得，选用微正HJ1250-H/2.5-Q水套加热炉两台，加 热炉效率为89%。
3.6罐的选取⑷本联合站内油罐储存天数为3天，则：MT 3.24 x 104 x 3油罐总容积k = — = = 36679m3365 pc 365 x 0.8067 x 0.9故选取四个10000罐，油罐内油品温度是通过罐内加热盘管来维持的，罐内 油品温度保持在45-550C，取t=450C .3.7外输泵的选取与校核3.7.1泵的选取⑶⑷外输泵在事故流程和正常流程中都要使用，因此选取最低操作温度为60 °C已知：p = 799.6 kg/m 3 p = 1000 kg/ m3Q = Q +Q = 0.129 m 3/s W运动粘度为：r 45 = 7.2 mPa - s动力粘度：v 45 = 8.87 x 10-6m2/s则外输管道直径为:查文献［3］，取经济流速为1.3m/s，1巫还=0.2 86m\ 3.14x 2/ 突d = '—=\兀v考虑到与接转能力选4508x 10的无缝钢管则实际流速为：0.69m/s外输温度为：60C，外输距离为：20km 由苏霍夫公式计算温降为：T = T + (Tq - T )e-皿Gc (3-7)式中：T0——周围介质温度，T0=-5.4C；Tq —管道起点油温，°c；k——管道总传热系数，取k=1.2；D——管道外径，m；L 管道加热输送距离，2km；c——输油平均温度下油品的比热容，c=2kJ/kg・CG 油品的质量流量，kg/s；G = (1 +0.005 “ 184.93 x 1030.995)X 3600=51.63kg/s由(3-12)得 T = 30 C则所输油品的平均温度为：t = - T + -T = - x 60 + - x 30 = 46.8 C pj3 R 3 z 3 3该温度下原油的物性为：830P 46.8 = 1 + 8.934 x 10 -4(45 — 20) = ' gm3r 4947 = 6.8531 mPa - sv = 8.51 x 10 -6 m 2 /s雷诺数:R =——=7.4 x 10357.9R =―- = 1 x 105el 买8& 7(3-8)因为3000
3.7.2工作性能校核[4]将泵的允许气蚀余量(Ah,]=4.2m换算成泵允许吸入真空度"],由文 献[4 ]得：H L P工 + 切一山] (3-10)s y y 2 g rp p查文献[4 ]取 f = 10.25 m — = 0.24 my y由(3-15)得 H ]= 6.03 m修正H]，则:ssH ] = HL10+p (3-11)v由大罐T外输泵T外输：式中，P^ =1标准大气压Pj=300mmHg(纯原油饱和蒸汽压)y ' = 811.87 x9.8 = 7956.331/ m3由(3-16)得 H ] = 3.74 m罐出口比进口高出1 m，从罐到外输泵间的沿程摩阻为：由(3-14)得 h = 3.1m剩余压头为H=1+3.74-3.1=1.64m>0，故罐在最低液位时仍能保证泵的正常吸入稳定塔T外输泵T外输:P'a = 0.7 kgf/cm 2 p • =300mmHg.•.H ] = H ]-10 + P - p =-0.08 m塔的最低液位比泵高3m,稳定塔至外输泵间的距离约为70m,其沿程摩 阻为：Q 2 - mV mh = P 1 = 1.36 md 5-m所以剩余压头为H=3-1.36-0.08=1.56m>0，故塔在最低液位时仍能保证泵 的正常。
3.8循环泵的选取3.8.1在流程中需用循环泵的工况⑶⑷正常流程：缓冲罐-循环泵-电脱水器事故流程：事故罐—循环泵—加热炉—电脱水器的泵即可，缓冲罐出口条件：0.14MPa.1管线选用4508x 10，长度约为20m，流量为0.1606 m3/s，经计算在水 力光滑区出油阀阻力损失取49000Pa,0.14-49600x 10-6 =0.091MPa.电脱水器入口处转子流量计压降为4.0m,即为0.033MPa,循环泵所提供的扬程 H=0.3+0.033+0.005-0.091=0.237MPa=28.6m.2泵的台数及型号泵进口条件：0.91MPa13877 5循环泵内油：Q = =578.23 m3/s.总 24选用 8-10LRB49B 规格 Q=420.H=36.4.n=57竺 =1.38，取 n=2,可选3台泵，一台备用420Q= Q^=289.115m3/so23.8.2循环泵的性能校核将泵的允许气蚀余量lAh^]=4.2m换算成泵允许吸入真空度虬】，查文献[4]a = 10.25m y由(3-10)得:H ]= 6.03m-v = 0.24 m y由(3-11)得H ] = 3.423m由(3-9)知罐到循环泵的摩阻损失：(其长度约为120m)h = 2.33 m所以剩余压头为H=3.42+1-2.33=2.1m故罐在最低液位时仍能保证泵的正常吸入。
第四章管线的选取与校核4.1外来油至三相分离器之间管线的计算4.1.1游离天然气物性的计算[1]4.4.1.1游离天然气的物性计算1、天然气溶解度计算(4-1)- 10 (1.77 A-1 -1.64 加05Rs = 0.178A g 8.06 P 10(0.00168；+0.02912)式中：R 原油中天然气的溶解度m3（g）/m3（o）；sA ——工程标况下天然气的相对密度；A o——原油的相对密度已知：工程标况下，空气的密度Pa=1.205kg/m3，天然气的密度为p = tp /T = 273x 0.9408/293 = 0.8766kg/Nm・L p S 0.8766A = g == 0.73g p 1.205p = 1000kg/m3, p = 810.307kg/m3A = ~^^ = 0.8103w 10(1.77/0.81307 -1.64) n ,・・ R = 0.178A [8.06P 10 ]1.205 = 2.4m3/m3(4-2)管路中的气相流量:Q=Q -RQ g g s o 式中：Q 游离天然气的流量，m3/s ；Qg 天然气的总流量，m3/s ；Rs ——天然气在原油中的溶解度；Q ——原油的流量，m3/s。
八 o PT将 Q = ptQ = 1.034m3/ssGQ = —= 0.1286m 3/s R^ = 2.4代入式(3-16)得:Q =1.034-2.4x0.1286 = 0.7254m3/s2、天然气密度计算A = R (0.00379 A - 0.00393) - 4.08779 A + 4.43818 (4-3)式中：R 原油中天然气的溶解度，m3(g)/m3(o)；A gs——工程标况下天然气的相对密度；A——原油的相对密度A = 2.4 x (0.00379 x 0.810307 - 0.00393) - 4.08779 x 0.8154 + 4.43818 = 1.103p =A p = 1.124x1.293 = 1.453kg/Nm未溶解天然气的密度为：P' = 4 顼 R Pgs gs R - R n s 式中：R —工程标况下气油比，m3(g)/m3(o)， 将 R = 37.125，p = 0.9408kg/Nm，p 代入式(3-19)得：：=37.125 x O：94°8三.4 x L453 =0.9054kg/Nm3 gs(4-4)R = 45 x 03825 = 37.125。
1.453kg/Nm3，R^ = 2.3441.5 — 2.34换算为管路条件(0.5MPa，40°C)下，未溶解天然气的密度:PT p'P = s_gsgs PTs293 x 0.9054 x 0.50.101325 x 313=4.182kg/m32、天然气粘度的计算由式(3-6)日=C exp"1000)式中：x = 2.57 + 0.2781 x 0.7051 +1063.6 = 6.164 313y = 1.11 + 0.004 x 6.164 = 1.357x 10-4 = 0.0111八 2.415 x (7.77 + 0.1844 x 0.7051) x 3131.5C = 122.4 + 377.58 x 0.7051 +1.8 x 313T ——天然气的温度，K，T = 313K ；A——天然气在标准状况下的相对密度;3.925・•・ r = 0.0111exp[6.164 x (若疝十所]=0.01113.3.1.2液相密度和粘度的计算液相密度：p = £ = PoQo + pw Qw = 924.1228kg/m3l Ql Qo + Qwr = 8.1706(1 + 2.5x0.6 + 2.19x0.62 + 27.45x0.63) = 75.313mPa -s4.1.2初选管径气液混合物总流量为：Q 总=Qi + Q = 1.034 + 0.3196 = 1.3536 m 3/s假设气液混合物流速为3= 2m/s，贝由(2-10)得d = 0.568 m取4 630x8的管线，则实际流速为：(4-5)4Q 4 x 0.5073 = ^- = = 1.71 m/s兀 d 3 3.14 x 0.61424.2三相分离器到缓冲罐间输油管线计算4.2.1流速计算考虑到三相分离器和管路的有效利用问题，从进站阀组到油、气、水三 相分离器选用一条管线，再分到三台分离器，这样可以减小分配不均的缺陷。
气液混合总流量为：Q总= Q]+Q =0.3196 +1.034 = 1.3536假定气液混合物的流速为1.3 m/s，则管径、 =0.578m1.3 x 3.14取中610X5.2的管线，则实际流速为:4Q 4 x 0.3409v = ^- = = 1.21m/s兀 d 2 3.14 x 0.59962,：4Q ：4 x 0.3409d = '—=兀v4.2.2三相分离器到缓冲罐输油管线的计算三相分离器出口温度为55°C，原油含水率为20%左右，此时油的密度p = 0.8 p + 0.2 p = 0.8 x 799.626 + 0.2 x 1000 = 839.76kg/m 31 p = 2日=2x 7.8448 = 15.6869mPa - s，「.日 15.6896 x 10-3v = = = 18.68 - 6 m2/sp 839.76G 9.2475x10! x 24 …“贝V Q二一0 = 799626——=11102 m/d Q w = 0.25x qo=2775.5m/d.0 . =0.397m11653 x 103 4^ .'4 x 0.1606 =0.1606m/s ， d = 总 839.70 兀d 3.14 x 2选中426.4X6管线，则实际流速为：v = 0.1606x4 = 1.194m/s 兀 x 0.414424.2.3管线压降的计算：三相分离器到缓冲罐的管线如图所示。
3局部摩阻按达西公式计算：h =X d • 2- (4-6)表3-1三相分离器到缓冲罐间的当量长度一览管线123规格©108 x 4©108 x 4© 219 x 7元件出油阀闸阀闸阀大小 头过滤器流量计弯头弯官弯头闸阀转弯三通弯头个数12221121132441.5100摩阻4.0m281044528Ld37.0m1#管线的计算：Q' = 1Q=0.0401m3/ s4选4108x4的管线由(4-9 )知实际流速为： V=0.812m/s计算实例：局部摩阻的计算：1# 管线R =迫=1.09035 x 104 e ndv人=0.056 + -°L = 0.031Re0.322#管线:R=4Q_=1.301 x 104e兀dv人=0.056 + -05-=0.0297Re 0.323#管线R=4Q_=2.6455 x 104e兀dv1#管线的局部摩阻为：h =X --兰 =0.031 x (0.812)2 x 40 = 0.042 = 342.9 Pa j d 2g 2 x 9.812#管线的局部摩阻为父=4 x 2 + 28 x 3 +12 + 9 +100 = 213 dh j =0.43=3549 Pa.3#管线的局部摩阻为h j = 0.769 597 597沿程摩阻的计算：Re = — = . = 8105071 £ 87 (2.42 X10-4)873000 < Re < Re1，属于水力光滑区。
1.75 X V 0.25 X lh = 0.0246 x ^ = 0.239m = 1983 Pa高程压降计算:AH = pg& = 839.70 x 9.8 x 0.5=4114.5Pa总压降为:AP = h + h +Ah = 10217 +1983 + 4114.5 = 0.1021MPa该段管线采用地上管墩铺设，外面采用保温层，温降很小可以忽略4.3缓冲罐到循环泵之间管线的计算此段管路中液相的物性和从三相分离器到缓冲罐间管路的物性相近， 密度p = 839.76kg/m3，粘度^ = 15.6896mPa.s，Q = 0.1606m3/s选用一条0 426.6x6的管线，实际流速为1.194m/s，此段管长约为 90 m4.3.1局部摩阻的计算此段管线含有4个90°弯头、2个截止阀和1个过滤器h] =X L-2- = 0.027xl^lx(28x4 + 4x2 +100) = 0.43m = 3552.4Pa4.3.2沿程摩阻的计算0.16061.75 x (1.87 x 10-5)0.25h = 0.0246 x 0 259 x 40 = 0.391 m=3216Pa取缓冲罐液位于循环泵入口高差为2m，则高程差压降为：A% = p gAh = 839.7 x 9.8 x (-2) = -16458.1Pa 所以，AP = 3552.4 + 3216-16458.1 = -0.09689MPa4.4循环泵到电脱水器之间管线的计算Pv = —Pi15.6869839.7=1.87 x 10 -5m2/s选管径中426X6，取管线长为70m，则沿程摩阻为： 0.16061.75 X (1.87 X 10-5)0.25h = 0.0246 x 0 414 x 70 = 0.304m = 2501.9Pa局部摩阻主要考虑转子流量计，取h=4m = 33145Pa取电脱水器和缓冲罐的液位大致相等，所以高程压差为2m :△% = p gAh = 839.7 x 9.8 x (-2) = 16458.1Pa所以此段管路总压降为 AP = 2501.1 + 33145 +16458.1 = 0.521MPa4.5电脱水器到加热炉之间管线的计算从电脱水器出来的原油为纯净原油，含水＜0.5%，(按0.5%计算)此条件下 p = 806.93kg/m3，p =1000kg/m3・•・ Q = Q +Q = 0.129m3/s W油品的密0度：Wp = 806.93x0.995 +1000x0.005 = 807.9kg/m3日=日(1 + 2.5甲)=7.8448 xG + 2.5 x 0.005)= 7.942mP - s电_ 4 x 0.1295 >'3.14 x 1.3选中406.4X4.4的管线，则实际流速为：v = ―^ = —4 X 0.129— = 1.04m/s 兀 d 2 3.14 x 0.39762d = -一j = 0.355m4.5.1压降计算Re=咀=0.3976X1.04 = 42585 .L 3000 < Re < Re，属于水力光滑区 v 7.8448 X10-3 1807.9L=200m7.8448 X10-3、0.1291.75 X ( )0.250.39 764.75h] = 0.0246 x 8079 x 200 = 0.6096 = 4821Pa4.5.2局部摩阻计算.0.3164 0.3164 lX = == 0.02，取当量长度皂=100，Re0.25 596100.25 dl v 2 1.042\ =X 方-—=0.02x--9--x100 = 0.11m = 872.8Pa4.6加热炉到稳定区之间管线的计算P = 801.36kg/m3, h = 4.96mPa , v = 6.19x 10-6m2/s・.・ p = 0.995 p + 0.005 p = 802.35kg/m3Q =Q + Q =0.129m3/W选0 406.4X4.4的管线，则实际流速为:4Q 4 x 0.129 …,v = = = 1.04m/s兀 d 2 3.14 x 0.39762H =4.96 x (1 + 2.5 x 0.005) = 5.022mPa - sRe=也=WxL04 = 6.6x104 A 3000 站内主要工艺流程包括：有泵 密闭流程、无泵密闭流程和停电流程（事故流程）在设计中，首先根据任务书和当地的实际情况进行了站址的选择和设计 方案的确定，然后在基本参数及热力和水力计算之后进行了站内设备、设施 及管线管径的选取，本站共选了四台三相分离器、两台缓冲罐、四台电脱水 器、两台加热炉、三台循环泵、两台外输泵、一台污油泵、四座原油储罐 在此基础上设计并完成了总平面布置图；根据总平面布置图进行了水力校核 计算，设计了合理的工艺流程并绘制了工艺流程图，同时设计了泵房的工艺 安装图致谢通过近半个学期的毕业设计，我更深地体会到了知识的活学活用我们 组的老师，王海琴老师在这次毕业设计的整个过程中，总是严格要求我们， 指出我们的错误和不足知识没有半点虚假，在整个过程中，她提醒我们每 组数据务求有据可依，不仅自己要清楚，也要保证其他人在看设计的时候能 够一目了然无疑这将会对我以后的生活、工作将会产生深远的影响在此 对王海琴老师表示诚挚的感谢！除此之外，我还要向与我在同一个教室一起做毕业设计的同学及老师表 达我的感激之情平时，曹学文、寇杰、李琦瑰等老师也常常指导我们，帮 助我们，我们有问题的想他们提问的时候他们总是耐心讲解。 无疑，身边同 学的帮助也是对我帮助很大，王刚、赵云磊、王晖，赵庆兵对我帮助也很大， 在此同样对他们表示衷心的感谢！由于我水平和知识有限，涉及中错误在所难免，希望老师们和同学 们给与批评和指正参考文献[1]冯书初、郭揆常、王学敏.《油气集输》.第一版.石油大学出版社.1988 ⑵郭光臣、董文兰、张志廉编.《油库设计与管理》.第一版.石油大学出 版社.1991[3] 苗成武、江士昂等编.《油田油气集输设计手册》.第一版.石油工业出 版社.1994[4] 王锁琴、王国轩等编.《泵产样品》第一版.机械工业出版社.1997[5] 杨筱衡、张国忠编著.《管道设计与管理》.第一版.石油大学出版社.1996[6] 大庆油田科学设计院编.《油气集输储运设计手册》大庆油田科学设 计院.1975[7] 中国石油天然气总公司规划设计院.《原油和天然气工程建设站（厂） 场总图设计规范》SYJ48-91.石油工业出版社.1992[8] 中华人民共和国石油天然气行业标准.《石油工程制图标准》SYJ3-91. 石油工业出版社.1992[9] Wylie.Fluid Transients.Ann.Arbor.Michigan.1983[10] G..Zwatter,Analysis and Control of unteady.Flow in Pipeline Butterworth,Publisher. 1984。
