輸油管道工藝設(shè)計資料

1、設(shè) 計 內(nèi) 容 及 要 求設(shè) 計 參 數(shù)月份123456789101112地溫C56789111213121087地溫資料：最大運行壓力7.0MPa，末站剩余壓頭60m，局部摩阻為沿程摩阻的1.2%計,20C相對密度0.867,50C粘度 9.6mPa.s。管道輸送工藝設(shè)計某油田計劃鋪設(shè)一條180公里、年輸量為300萬噸的熱油管道，管線經(jīng)過區(qū)域地勢平坦 設(shè)計要求：1）采用的輸送方式；2）管道規(guī)格；3）泵站位置；4）選用泵機組的型號，包括泵運行的方式、原動機的種類和型號；5） 至少采用兩種設(shè)計方案，并進行經(jīng)濟比較；6）計算最小輸量。粘溫指數(shù)0.038。進站溫度控制在 39C。土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.2W

2、/ （m -C），埋地深度1.6m。最高 輸送溫度70 C，最低輸送溫度 35 C。33目錄1 總論 31.1 設(shè)計依據(jù)及原則 31.1.1 設(shè)計依據(jù) 31.1.2 設(shè)計原則 31.2 總體技術(shù)水平 32 輸油工藝 42.1 主要工藝參數(shù) 42.1.1 設(shè)計輸量 42.1.2 其它有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 42.2 主要工藝技術(shù) 43 工程概況 44 設(shè)計參數(shù) 44.1 管道設(shè)計參數(shù) 44.2 原油物性 44.3 其它參數(shù) 55 工藝計算 55.1 輸量換算 55.2 管徑規(guī)格選擇 65.2.1 選擇管徑 65.2.2 選擇管道壁厚 65.3 熱力計算 75.3.1 計算 K 值 75.3.2 計算站間距

3、 105.4 水力計算 155.4.1 計算輸油平均溫度下的原油運動粘度 155.4.2 判斷流態(tài) 165.4.3 計算摩阻 176 設(shè)備選型 186.1 設(shè)備選型計算 186.1.1 泵的選型 186.1.2 原動機的選型 196.1.3 加熱設(shè)備選型 196.2 站場布置 207 最小輸量 228 設(shè)計結(jié)果 239 動態(tài)技術(shù)經(jīng)濟比較（凈現(xiàn)值法） 25參考文獻 261.1 設(shè)計依據(jù)及原則1.1.1 設(shè)計依據(jù)（1）國家的相關(guān)標準、行業(yè)的有關(guān)標準、規(guī)范；（2）相似管道的設(shè)計經(jīng)驗；（3）設(shè)計任務(wù)書。1.1.2 設(shè)計原則（1）嚴格執(zhí)行現(xiàn)行國家、行業(yè)的有關(guān)標準、規(guī)范。（2）采用先進、實用、可靠的新工藝

4、、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，建立新 的管理體制，保證工程項目的高水平、高效益，確保管道安全可靠，長期平穩(wěn)運 行。（3）節(jié)約用地，不占或少占良田，合理布站，站線結(jié)合。站場的布置要與 油區(qū)內(nèi)各區(qū)塊發(fā)展緊密結(jié)合。（4）在保證管線通信可靠的基礎(chǔ)上， 進一步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 降低工程 投資。提高自控水平，實現(xiàn)主要安全性保護設(shè)施遠程操作。（5）以經(jīng)濟效益為中心，充分合理利用資金，減少風(fēng)險投資，力爭節(jié)約基 建投資，提高經(jīng)濟效益。1.2 總體技術(shù)水平（1）采用高壓長距離全密閉輸送工藝。（2）采用原油變頻調(diào)速工藝。（3）輸油管線采用先進的SCADA系統(tǒng)，使各站場主生產(chǎn)系統(tǒng)達到有人監(jiān)護、 自動控制的管理水平。 既

5、保證了正常工況時管道的平穩(wěn)、 高效運行， 也保證了管 道在異常工況時的超前保護，使故障損失降低到最小。（4） 采用電路傳輸容量大的光纖通信。給全線實現(xiàn)SCAD/數(shù)據(jù)傳輸帶來可 靠的傳輸通道，給以后實現(xiàn)視頻傳輸、工業(yè)控制及多功能信息處理提供了可能。（5）在線路截斷閥室設(shè)置電動緊急切斷球閥，在 SCADA中心控制室根據(jù)檢 漏分析的結(jié)果， 確定管道泄漏位置， 并可及時關(guān)閉相應(yīng)泄漏段的電動緊急切斷球 閥。6）站場配套自成系統(tǒng)（7）采用固化時間短、防腐性能優(yōu)異的環(huán)氧粉末作為管道外防腐層。2輸油工藝2.1主要工藝參數(shù)2.1.1 設(shè)計輸量年輸量為3000萬噸2.1.2其它有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）保溫層（泡沫塑料）

6、40mrp（2）管道埋地深1.6 m（3）管道埋深處平均地溫：5 6 78 9111213 12 108 7 小T=9 C12（4）原油含水 0.5% ；（5）年輸送天數(shù)：350天。2.2主要工藝技術(shù)輸油干線擬采用密閉輸油方式。輸油管道首站設(shè)置出站超高壓保護裝置，中間站設(shè)變頻器控制各進干線的壓力，確保輸油干線長期安全、平穩(wěn)運行。3工程概況某油田計劃鋪設(shè)一條180公里、年輸量為300萬噸的熱油管道，管線經(jīng)過區(qū)域地勢平坦。表3-1地溫資料:月份123456789101112地溫C567891112131210874設(shè)計參數(shù)4.1管道設(shè)計參數(shù)最大運行壓力7.5MPa,末站剩余壓頭60m,局部摩阻按1

7、.2%，進站溫度控制 在39 C，最高輸送溫度70 C，最低輸送溫度35 C。4.2原油物性20 C相對密度0.867，50 C粘度9.6 mPa.s,粘溫指數(shù)0.038。4.3其它參數(shù)保溫層采用黃夾克，厚度40mm, 土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.2W/(m. C)5工藝計算5.1輸量換算管道周圍的自然溫度;To =5 6 7 8 9 1112 13 12 108 712=9 C ；平均溫度為:12Tpj Tr Tz33(5-1 )式中 Tpj 平均溫度，CTr,Tz 加熱站的起點、終點溫度，C由公式(5-1 )得：12aTpj 7035 =46.7( C)pj 33溫度系數(shù)為：=1.825-0.0013

8、1520式中 溫度系數(shù)，kg/(m3 C)；(5-2)20 溫度為20 C時的油品密度，kg/m3由公式(5-2)得：-=1.825 -0.001315 (0.867 1000) =0.68546.7 C時原油的密度為：:46.7 八 20 - (t - 20)式中46.7溫度為46.7 C時的油品密度，kg/m3 ；溫度系數(shù)，kg/(m3 C)；20溫度為20 C時的油品密度，kg/m3；T油品溫度，C o由公式(5-3)得：P46.7 =8760.685(46.720) =857.7 ( kg/m3)(5-3)體積流量為:(5-4)式中 Q體積流量，m3/s或m3/h ；G年輸量，kg ;

9、T年輸油時間，按350天算由公式（5-4）得：= 0.11566(m3. s) =416.376(m h)300 x107857.7 24 350 36005.2管徑規(guī)格選擇5.2.1選擇管徑取經(jīng)濟流速為V=2.0m/s,則管徑為:D(5-5)式中 D管道直徑，m；Q 體積流量，m3/s ；V經(jīng)濟流速，m/s。由公式（5-5）得:4 0.115663.14 2二 0.2714(m) : 272(mm)5.2.2選擇管道壁厚查規(guī)范，選規(guī)格為X60的管材，其最小屈服強度為415MPa故其壁厚為:PDPD2刁2K(5-6)式中：壁厚,P設(shè)計壓力（取工作壓力的1.15倍）MPa;D管道外徑，m ； D

10、二d 2 ； 刁許用壓力，MPa；十2Ks ；K設(shè)計系數(shù)，取0.72;焊縫系數(shù)，取1飛一一鋼管的最低屈服強度，X60鋼取413MPa由公式（5-6）得:,8.05 (2722),.78(mm)、4mm2 x0.72x1 x413查規(guī)范，選273 4為方案一和325 4為方案二的標準管道5.3熱力計算5.3.1 計算K值方案一：273 4的標準管道管道中的實際流速為:Vi4Q4 0.11566：d23.14廣265孑54.3 39 =44.1（ C）3 3由公式（5-3 ）得50 C時原油的密度為： = 867 - 1.825 - 0.0013156。(50 - 20) = 812.3 ( kg

11、/m3)故平均溫度下的運動粘度為:pj =叫0)(5-20)式中： 溫度為平均溫度、t。時油品的運動黏度,/s ；u黏溫指數(shù)，1/ C。由公式（5-20）得：9.6X10” _0.038(44.1_50) pj _812.3 e= 14.9 10 (m2/s)5.4.2判斷流態(tài)方案一：273 4的標準管道雷諾數(shù)為:(5-21 )(5-22)式中u黏溫指數(shù)，-輸送溫度下原油的運動黏度，m2/s ；Q管路中原油的體積流量，m3/s ；e管壁的絕對粗糙度，m。由公式（5-21）得：1/ C4 911566一 3.14 0.265 14.1 10一39342由公式（5-22）得:57.9Re1=二 4

12、33272（2漢0.054漢10）70.265由于3000 ： Re ： Re ,所以其是處于水力光滑區(qū)，故前面的假設(shè)是正確的。方案二:325 4的標準管道雷諾數(shù)為:(5-21 )(5-22)57.9Rei82e 7(7)?式中u黏溫指數(shù)，1/C。輸送溫度下原油的運動黏度，m2 / s ；Q管路中原油的體積流量，m3/s ；e管壁的絕對粗糙度，m。由公式（5-21）得：Re4 .11566311943.14x0.317 X14.9X10由公式（5-22）得:57 9Re1=198288（2漢0.054 X10）70.317由于3000 ： Re ： Re ,所以其是處于水力光滑區(qū)，故前面的假設(shè)

13、是正確的。5.4.3計算摩阻方案一：273 4的標準管道一個加熱站間的摩阻為:總摩阻為:Q2 _m mLhR15 _mLrdhR十巳(5-23)(5-24)全線所需總壓頭為:H -hR 1.2%hR hmZ(5-25)沿線總摩阻，加熱站間距的摩阻，m； 全線所需要的總壓頭，由公式（5-23）得：式中hRhRim；m。hR1 = 0.02460.115662(14.1 10 ),TT2590000 = 1528( m)0.265525由公式（5-24）得:hR =1 1528 = 1528(m)由公式(5-25)得：H =15281528 1.2%60 = 1606.34(m)方案二：325 4

14、的標準管道一個加熱站間的摩阻為:口 Q2%mhRi拌 Lr（5-23）d總摩阻為：hR = nhR1（ 5-24）全線所需總壓頭為：H 二 hR 1.2%hR hm：Z（ 5-25）式中 hR沿線總摩阻，m；hRi加熱站間距的摩阻，m；H全線所需要的總壓頭，m。由公式（5-23）得：hR1= 0.02460.115662 J25(14.9 IO-6)0250.3255_0.2590000 =1987(m)由公式（5-24）得:由公式（5-25）得:hR=1 1987 = 1987( m)H =19871987 1.2%60 =2071(m)6設(shè)備選型6.1設(shè)備選型計算6.1.1 泵的選型選泵原

15、則：流量以任務(wù)輸量為依據(jù)，最大輸量、最小輸量為參考；摩阻以任務(wù)輸量下的 摩阻為依據(jù)，最大輸量、最小輸量下的摩阻為參考。同時，考慮一定的富裕量。若輸送正常流量為 Qp,則采用適當?shù)陌踩禂?shù)估算泵的流量，一般取 Q = （1.05 1.10） Qp估算泵揚程時，考慮泵在最困難條件下，計算流動損失，確定所需揚程Hp,根據(jù)需要再留出些裕量，最后估算選泵揚程，一般取H=（ 1.101.15 ） Hp根據(jù)油田輸量變化情況，為發(fā)揮泵的經(jīng)濟效益，選泵原則為：最小輸量期，運行1臺小泵；任務(wù)輸量期，運行1臺大泵；最大輸量期，1臺大泵與1臺小泵并聯(lián)運行。同時，大泵考慮1臺備用選用泵型號為 KDY500-13CK 5

16、,其流量為500m3/h，揚程為650m,轉(zhuǎn)速為2980轉(zhuǎn)/分，效率為83%每個泵站選用兩臺，其中一臺為備用泵。 方案一：由公式(5-3)得平均溫度下的密度為：P43.73 =867(1.825 0.001315卩2。F (57.8 20) =798.1 ( kg/m3)泵所產(chǎn)生的壓力為：PgH(6-1)式中 P泵所能夠提供的壓力，Pa；亍一一油品的密度，kg/m3 ；H泵所提供的揚程，m；由公式(6-1)得：P = 798.1 9.8 650 10=5.1(MPa) ： 7.5MPa故所選擇的泵符合要求。 方案二：由公式(5-3)得平均溫度下的密度為：P43.73 =867-(1.825-0.001315為0 A 萬案一3903957.84639.5680%萬案一3903954.33775.880%表8-4熱站布置設(shè)計結(jié)果熱站1熱站2萬案一里程（km090萬案一里程（km）090表8-5泵站布置設(shè)計結(jié)果泵站1泵站2泵站3泵站4萬案一里程（km065135萬案二里程（km0501201759動態(tài)技術(shù)經(jīng)濟比較（凈現(xiàn)值法） 方案一：項目投資35萬元，以后連續(xù)每年有相同的凈收益10萬元，其基準收益率為 10%其凈現(xiàn)值：NPV, 一1 A P/A,ic,n 35 10 P/A,10%,5-35 10 3.7908 = 2.908萬元 方案二：項目投資30萬元，以后連續(xù)每年有相