输油管道工艺设计.docx

1、输油管道工艺设计管道输送工艺设计设计内容与要求某油田计划铺设一条180公里、年输量为300万吨的热油管道,管线经过区域地势平坦.设计要求：1采用的输送方式；2管道规格；3泵站位置；4选用泵机组的型号,包括泵运行的方式、原动机的种类和型号；5至少采用两种设计方案,并进行经济比较；6计算最小输量.设计参数地温资料：月份123456789101112地温56789111213121087最大运行压力7.0MPa,末站剩余压头60m,局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计,20相对密度0.867,50粘度9.6mPa.s.粘温指数0.038.进站温度控制在39.土壤导热系数1.2W/m,埋地深度1.6m.最高

2、输送温度70,最低输送温度35.1 总论1.1 设计依据与原则1.1.1 设计依据1国家的相关标准、行业的有关标准、规X；2相似管道的设计经验；3设计任务书.1.1.2 设计原则1严格执行现行国家、行业的有关标准、规X.2采用先进、实用、可靠的新工艺、新技术、新设备、新材料,建立新的管理体制,保证工程项目的高水平、高效益,确保管道安全可靠,长期平稳运行.3节约用地,不占或少占良田,合理布站,站线结合.站场的布置要与油区内各区块发展紧密结合.4在保证管线通信可靠的基础上,进一步优化通信网络结构,降低工程投资.提高自控水平,实现主要安全性保护设施远程操作.5以经济效益为中心,充分合理利用资金,减少

3、风险投资,力争节约基建投资,提高经济效益.1.2 总体技术水平1采用高压长距离全密闭输送工艺.2采用原油变频调速工艺. 3输油管线采用先进的SCADA系统,使各站场主生产系统达到有人监护、自动控制的管理水平.既保证了正常工况时管道的平稳、高效运行,也保证了管道在异常工况时的超前保护,使故障损失降低到最小.4采用电路传输容量大的光纤通信.给全线实现SCADA数据传输带来可靠的传输通道,给以后实现视频传输、工业控制与多功能信息处理提供了可能.5在线路截断阀室设置电动紧急切断球阀,在SCADA中心控制室根据检漏分析的结果,确定管道泄漏位置,并可与时关闭相应泄漏段的电动紧急切断球阀.6站场配套自成系统

4、.7采用固化时间短、防腐性能优异的环氧粉末作为管道外防腐层.2 输油工艺2.1 主要工艺参数2.1.1 设计输量 年输量为3000万吨2.1.2 其它有关基础数据1 保温层40mm；2管道埋地深1.6m；3管道埋深处平均地温：=4原油含水 0.5%；5年输送天数：350天.2.2 主要工艺技术输油干线拟采用密闭输油方式.输油管道首站设置出站超高压保护装置,中间站设变频器控制各进干线的压力,确保输油干线长期安全、平稳运行.3 工程概况某油田计划铺设一条180公里、年输量为300万吨的热油管道,管线经过区域地势平坦.表3-1地温资料：月 份123456789101112地温567891112131

5、210874 设计参数4.1 管道设计参数最大运行压力7.5MPa,末站剩余压头60m,局部摩阻按1.2%,进站温度控制在39,最高输送温度70,最低输送温度35.4.2 原油物性20相对密度0.867,50粘度9.6mPa.s,粘温指数0.038.4.3 其它参数保温层采用黄夹克,厚度40mm,土壤导热系数1.2W/.5 工艺计算5.1 输量换算管道周围的自然温度；=；平均温度为： 5-1式中 平均温度,加热站的起点、终点温度,.由公式5-1得：温度系数为： 5-2式中 温度系数,；温度为20时的油品密度,.由公式5-2得：46.7时原油的密度为： 5-3式中 温度为46.7时的油品密度,；

6、温度系数,；温度为20时的油品密度,；T油品温度,.由公式5-3得：体积流量为： 5-4式中体积流量,或；年输量,；T年输油时间,按350天算.由公式5-4得：5.2 管径规格选择5.2.1 选择管径取经济流速为V=2.0m/s,则管径为： 5-5式中D管道直径,m；Q体积流量,；V经济流速,.由公式5-5得：5.2.2 选择管道壁厚查规X,选规格为X60的管材,其最小屈服强度为415MPa,故其壁厚为： 5-6式中 壁厚,；P设计压力取工作压力的1.15倍MPa;D管道外径,；许用压力,MPa；=； K设计系数,取0.72；焊缝系数,取1钢管的最低屈服强度,X60钢取413MPa.由公式5-

7、6得：查规X,选为方案一和为方案二的标准管道.5.3 热力计算5.3.1 计算K值方案一：的标准管道管道中的实际流速为： 5-7式中d管道内径,m；Q体积流量,；实际流速,.选取泡沫塑料作为保温材料,查规X可知,第一层钢管壁的导热系数为,第二层保温层的导热系数为.查阅相关手册可知,保温材料厚度为40mm.而： 5-8 5-9式中单位长度的总传热系数,；油流至管内壁的放热系数,；管最外层至周围介质的放热系数,；第i层的厚度,m；第i层结蜡层、钢管壁、防腐绝缘层等导热系数,管内径,；第i层的外径,m；第i层的内径,m；最外层的管外径,m；管径,m；若,取外径；若,D取算数平均值；若,D取内径.由公

8、式5-9得：管道最外层至周围介质的放热系数为： 5-10式中土壤导热系数,；管中心埋深,m；最外层的管外径,m.由公式5-10得：在紊流情况下,对总传热系数影响很小,可忽略不计.由公式5-8得：管道总传热系数为： 5-11式中K管道总传热系数,；单位长度的总传热系数,；管道内径,m.由公式5-11得：方案二：的标准管道管道中的实际流速为：式中d管道内径,m；Q体积流量,；实际流速,.选取泡沫塑料作为保温材料,查规X可知,第一层钢管壁的导热系数为,第二层保温层的导热系数为.查阅相关手册可知,保温材料厚度为40mm.而： 5-8 5-9式中单位长度的总传热系数,；油流至管内壁的放热系数,；管最外层

9、至周围介质的放热系数,；第i层的厚度,m；第i层结蜡层、钢管壁、防腐绝缘层等导热系数,管内径,；第i层的外径,m；第i层的内径,m；最外层的管外径,m；管径,m；若,取外径；若,D取算数平均值；若,D取内径.由公式5-9得：管道最外层至周围介质的放热系数为： 5-10式中土壤导热系数,；管中心埋深,m；最外层的管外径,m.由公式5-10得：在紊流情况下,对总传热系数影响很小,可忽略不计.由公式5-8得：管道总传热系数为： 5-11式中K管道总传热系数,；单位长度的总传热系数,；管道内径,m.由公式5-11得：5.3.2 计算站间距时原油的相对密度为： 5-12式中15时原油的相对密度；温度系数

10、,；温度为20时的油品密度,.由公式5-12得：原油的比热容为： 5-13式中15时原油的相对密度；比热容,；T原油温度,.由公式5-13得：C质量流量为： 式中原油质量流量,；年输量,；t年输油时间,按350天算.由公式5-14得：加热站间距为： 5-15式中原油质量流量,；K管道总传热系数,；管道内径,m；加热站的出站温度,；管道周围的自然温度,；加热站的进站温度,；加热站间距,方案一：的标准管道由公式5-15得： 加热站数： 5-16式中 n加热站数,个；L输油管道总长,m；加热站间距,m；由公式5-16得：热负荷： 5-17式中q加热站的热负荷,kJ/s；加热站的效率；原油质量流量,；

11、加热站的进站温度,；加热站的出站温度,.比热容,由公式5-17得：由于热站的热负荷较大,故需增加热站数,取n=2个.则热站间距为： 5-18式中n加热站数,个；L输油管道总长,m；加热站间距,m；由公式5-18得： 计算出站温度出站温度为： 5-19式中原油质量流量,；加热站的进站温度,；加热站的出站温度,.比热容,加热站间距,m；K管道总传热系数,；管道内径,m.管道周围的自然温度,；由公式5-19得：由公式5-17得热负荷为：方案二：的标准管道:由公式5-15得： 加热站数： 5-16式中 n加热站数,个；L输油管道总长,m；加热站间距,m；由公式5-16得： 热负荷： 5-17式中q加热

12、站的热负荷,kJ/s；加热站的效率；原油质量流量,；加热站的进站温度,；加热站的出站温度,.比热容,由公式5-17得：由于热站的热负荷较大,故需增加热站数,取n=2个.则热站间距为： 5-18式中n加热站数,个；L输油管道总长,m；加热站间距,m；由公式5-18得：计算出站温度出站温度为： 5-19式中原油质量流量,；加热站的进站温度,；加热站的出站温度,.比热容,加热站间距,m；K管道总传热系数,；管道内径,m.管道周围的自然温度,；由公式5-19得：由公式5-17得热负荷为：5.4 水力计算5.4.1 计算输油平均温度下的原油运动粘度方案一：的标准管道由公式5-1得平均温度为：由公式5-3得时原油的密度为：故平均温度下的运动粘度为： 5-20式中温度为平均温度、时油品的运动黏度,；u黏温指数,.由公式5-20得：方案二：的标准管道由公式5-1得平均温度为：由公式5-3得时原油的密度为：故平均温度下的运动粘度为： 5-20式中温度为平均温度、时油品的运动黏度,；u黏温指数,.由公式5-20得：5.4.2 判断流态方案一：的标准管道雷诺数为： 5