重庆科技学院油气集输课程设计.docx
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重庆科技学院油气集输课程设计
重庆科技学院
《油气集输工程》
课程设计报告
学院:
_石油与天然气工程学院专业班级:
油气储运
学生姓名:
学号:
设计地点（单位）__K706____________
设计题目:
__广安1＃低温集气站的工艺设计_
——站内配管设计__
完成日期：
2012年6月20日
指导教师评语:
__________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩（五级记分制）：
________________
指导教师（签字）：
________________
摘要：
管道的设计计算和安装不当，将会影响整个系统的经济性及工作的可靠性，甚至会带来严重的破坏性事故。
在对广安1#低温集气站进行的工艺设计中，管道设计十分重要。
本文通过对流量流速压力温度等参数的计算，得到理论管径和管壁，再通过参数表进行选型，最后得到该集气站管道设备型号，完成部分管道设计。
关键词：
低温集气、设计、管径、壁厚
绪论
本次课程设计是针对广安1#低温集气站进行的工艺设计。
任务主要包括节流阀选型计算；安全阀的选型；甲醇（乙二醇）注入量的计算；凝析油回收量的计算；流程图和平面布置；站内管径及壁厚设计选型；分离器设计。
各部分设计内容数据会有关联和重叠，最后通过团体合作完成集气站工艺设计。
本文根据课程设计任务书的要求，进行广安1#低温集气站的工艺设计中的站内配管设计，其中包括站内管径及壁厚的设计。
设计中我们主要通过气井产量、进站压力、以及进站温度等数据，对管道的管径和壁厚进行计算，并根据计算结果对设备进行选型。
按照管路中温度、压力、流量的变化将管路分成三部分计算，分别为：
从井口出来，每一口井到第一个节流阀前为第一部分；经过第一个节流阀后，前五口井、后两口井分别汇总到第二个节流阀前为第二部分；第二个节流阀开始，经过分离器，经过汇管、脱硫、凝液回收，为第三部分。
计算过程中首先通过基础参数分析得出其他参数，再通过压力和密度来确定经济流速，然后再根据流量和经济流速来确定管径、壁厚。
最后根据管径和壁厚对管道选型。
1设计参数设定
1.1井场基础资料
表1.1每口井的产量、进站压力及进站温度。
井号
产量（104m3/d）
进站压力（MPa）
进站温度（0C）
1
18
16
31
2
22
16
30
3
20
16
32
4
16
16
32
5
7
16
30
6
14
10
31
7
19
10
30
出站压力：
6Mpa；天然气露点：
<-50C
气体组成（%）：
C1-85.33C2-2.2C3-1.7C4-1.56
C5-1.23C6-0.9H2S-6.3CO2-0.78
凝析油含量：
20g/m3SL=0.78
1.1井场参数分析
1.2.1天然气相对分子质量
由气体的相对分子质量公式：
（1.1）
得出：
M=16×85.33﹪＋30×2.2﹪＋44×1.7﹪＋58×1.56﹪＋72×1.23﹪
＋86×0.9﹪＋34×6.3﹪＋44×0.78﹪
=13.6258+0.66+0.748+0.9048+0.8856+0.774+2.142+0.3432
=20.0834
得到天然气相对分子质量：
20.0834
1.2.2空气相对分子质量
查表得到空气的相对分子质量：
28.97。
1.2.3压缩因子的确定
对于干燥天然气，可以根据以下公式计算：
（1.2）
井号1、2、3、4、5天然气的压缩因子计算：
对于井号1、2、3、4、5的进站压力相等，则根据公式可得它们的压缩因子也相同。
代入数值可算得：
井号6、7天然气的压缩因子计算：
对于井号6、7的进站压力相等，则根据公式可得它们的压缩因子也相同。
代入数值可算得：
1.2.4流量的确定
对于气体状态存在以下公式：
（1.3）
推导可得到流量的计算公式：
（1.4）
根据表格1.1的数据代入公式可以得到各个井口的流量：
井口1：
井口2:
井口3：
井口4：
井口5：
井口6：
井口7：
1.2.5密度的确定
气体的状态方程为：
（1.5）
推导可得到某压力和温度下的密度公式为：
（1.6）
对于井口1：
对于井口2、5的进站压力及温度均相等，所以它们密度都相同为：
对于井口3、4的进站压力及温度均相等，所以它们密度都相同为：
对于井口6：
对于井口7：
1.2.6流速的确定
经济流速公式：
（1.7）
对于井号1：
对于井号2、5的进站压力及密度都相等的情况下有：
对于井号3、4的进站压力及密度都相等的情况下有：
对于井号6：
对于井号7：
2工艺方案设计
本次井站工艺流程图详见广安1#低温集气站的工艺设计——工艺流程设计。
主要流程包括：
井口→节流→分别汇总→加入抑制剂→节流→分离→汇总→脱硫、凝析油回收
根据流程图所示，本次站内配管设计按照管路中温度、压力、流量的变化将管路分成三部分计算，分别为：
从井口出来，每一口井到第一个节流阀前为第一部分；经过第一个节流阀后，前五口井、后两口井分别汇总到第二个节流阀前为第二部分；第二个节流阀开始，经过分离器，经过汇管、脱硫、凝液回收，为第三部分。
本课程设计报告，进行第一部分的配管设计。
第二部分、第三部分分别由叶弦、杨利峰同学完成。
3工艺计算
3.1根据参数确定管径
进气管道直径公式：
（2.1）
可得：
同理得：
3.2根据参数确定壁厚
进气管壁厚度公式：
（2.2）
——管线壁厚，
；
P——管线的设计工作压力，
；
d——管线内径，
；
——焊缝系数，无缝钢管，直缝管和螺旋焊缝钢管
=1，螺旋埋弧焊钢管
=0.9；
——钢材屈服极限，
；
F——设计系数；
C——腐蚀余量，当所输油，气中不含腐蚀性物质时C=0；当油气中含有腐蚀性物质时可取C=0.5
1
。
表3.1常见钢管材质屈服极限
钢管
材质
优质碳素钢
碳素钢
A3F
低合金钢16Mn
APIS.5L
10
20
X52
X60
X65
X70
205
245
235
353
358
413
448
482
表3.2设计系数F取值
管线
工作环境
野外地区
居住区、油气田站场内部、穿跨越铁路、公路、小河渠（常年枯水面宽<20m）
输油管线
0.72
0.60
输气管线
0.60
0.50
取优质碳素钢20的245Mpa;F取0.5;C取0.8mm;
取无缝钢管
=1；
得出：
同理：
4设备选型
4.1设备参考参数
参照表4.1表4.2的参数进行管型选择。
表4.1最小管壁厚度（mm）
钢管公称直径
最小壁厚
钢管公称直径
最小壁厚
100、150
2.5
600、650、700
6.5
200
3.5
750、800、850、900
6.5
250
4.0
950、1000
8.0
300
4.5
1050、1100、1150、1200
9.0
350、400、450
5.0
1300、1400
11.5
500、550
6.0
1500、1600
13.0
表4.2管道内径选用范围（mm）
钢管
铸铁管
公称直径
内径d
计算内径dj1
计算内径dj2
内径d
计算内径dj1
15
15.75
14.75
13.25
50
49
20
21.25
20.25
18.75
75
74
25
27.00
26.00
24.50
100
99
32
35.75
34.75
33.25
125
124
40
41.00
40.00
38.50
150
149
50
53.00
52.00
50.00
200
199
70
68.00
67.00
65.00
250
249
80
80.00
79.00
77.00
100
106.00
105.00
103.00
125
131.00
130.00
127.00
150
156.00
155.00
152.00
175
174.00
173.00
174.00
200
199.00
198.00
195.00
225
224.00
223.00
220.00
250
253.00
252.00
249.00
275
279.00
278.00
275.00
4.2设备选型
从每个井口到第一个节流阀共七段管道。
根据计算结果以及选型参数，七管道分别选取管道为：
井1：
32
3.0；
井2：
32
3.0；
井3：
32
3.0；
井4：
25
2.5；
井5：
20
1.5；
井6：
32
2.5；
井7：
40
2.5。
5结论
本文根据课程设计任务书的要求，进行广安1#低温集气站的工艺设计中的站内配管设计，其中包括站内管径及壁厚的设计。
通过气井产量、进站压力、以及进站温度等数据，对管道的管径和壁厚进行计算，并根据计算结果对设备进行选型。
在这次为期两周的课程设计中，我们首先通过讨论初步确定总工艺流程，然后与每个组的同学交流，配管设计会涉及的节流阀或分离器计算结果，最后结合其他组员计算结果，以及基础参数最后完成自己的课程设计报告。
每一个步骤，我们都学到很多东西，本次课程设计使我基本掌握了如何进行工艺管道设计，以及管道设计与工艺设计中其他部分设计的关联。
在这次设计过程中，体现出自己综合运用知识的能力，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。
“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。
我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
在此感谢我们的指导老师。
老师的细心指导，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢同组的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
参考文献
[1]梁平，王天祥．天然气集输技术M．北京：
石油工业出版社．2008．5
（1）；
[2]《油田油气集输设计技术手册》编写组．油田油气集输设计技术手册M．北京：
石油工业出版社．1994．12；
[3]油气田及管道建设设计专业标准化委员会．GB50251-2003输气管道工程设计规范S．北京：
中国计划出版社．2003．10
（1）。
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