油氣集輸課程設(shè)計(jì)--節(jié)流閥選型

1、重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 院（系）:石油與天然氣工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí):油氣儲(chǔ)運(yùn)工程071學(xué)生姓名: xxxxxxxxxxxx 學(xué) 號(hào): 200744xxxxxx 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）_ _G304_ _ _ _設(shè)計(jì)題目: 廣安2低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì) 節(jié)流閥的設(shè)計(jì)選型 完成日期：2010年7月2日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ): _ _ _ 成績(jī)（五級(jí)記分制）:_ _ 指導(dǎo)教師（簽字）:_ _ 廣安2低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì) 節(jié)流閥的設(shè)計(jì)選型摘 要：根據(jù)提供的資料進(jìn)行廣安2低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)中節(jié)流閥的計(jì)算與選型。本文主要介紹根據(jù)氣井產(chǎn)量、進(jìn)站壓力及進(jìn)站溫度，根據(jù)公式計(jì)算節(jié)流閥的通徑，然后查表選出適合的節(jié)流閥。關(guān)鍵詞：天然

2、氣 節(jié)流閥 壓力 溫度天然氣從井口出來(lái)，經(jīng)過(guò)流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)行一次節(jié)流。一次節(jié)流的條件是使從井口出來(lái)的天然氣達(dá)到不生成水合物的最低溫度和壓力。經(jīng)過(guò)一次節(jié)流后，在管道內(nèi)注入適量的抑制劑，并進(jìn)行換熱器換熱作業(yè)。由于該流程是低溫集氣，因此通過(guò)使天然氣降到更低的溫度進(jìn)行低溫操作，可以在分離器中得到更好的分離效果。在進(jìn)入分離器之間進(jìn)行二次節(jié)流，二次節(jié)流的目的是使天然氣壓力達(dá)到出站壓力6MPa，并使天然氣的溫度進(jìn)一步降低。1 相對(duì)密度天然氣的相對(duì)密度是在相同壓力和溫度下天然氣的密度與空氣密度之比，即，這是一個(gè)無(wú)量綱的量。天然氣的相對(duì)密度用符號(hào)S表示，則有：式中 分別為天然氣的密度和相對(duì)分子質(zhì)量；分別為空氣的

3、密度和相對(duì)分子質(zhì)量。根據(jù)課程任務(wù)書(shū)中給出的氣體組成（%）可知-82.3，-2.2，-2.0，-1.8，-1.5，-0.9，-7.1，-2.2可計(jì)算出氣體的相對(duì)分子質(zhì)量。其中 即。由查表得到空氣的相對(duì)分子質(zhì)量是28.97。則他們的比值即為該計(jì)算氣體的相對(duì)密度S。則2 兩次節(jié)流后的溫度壓力計(jì)算天然氣生產(chǎn)過(guò)程中，通常采用節(jié)流閥來(lái)降低天然氣的壓力而導(dǎo)致天然氣溫度的下降，因此可能會(huì)導(dǎo)致水合物的形成。表2-1 基礎(chǔ)資料：每口井的產(chǎn)量、進(jìn)站壓力及進(jìn)站溫度。井號(hào)產(chǎn)量（）進(jìn)站壓力（MPa）進(jìn)站溫度（）13917322291732326173241312325912306121231由于天然氣的相對(duì)密度S為0.7

4、24，可近似看做0.7。利用圖2-1可以讀出已知節(jié)流后保證不形成水合物的最終壓力。2.1 各井口一次節(jié)流后的溫度及壓力（1）根據(jù)基礎(chǔ)資料可得井號(hào)1、2、3的進(jìn)站壓力P及溫度T均相等。，。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為11MPa。再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。則該壓降，查圖2-2得溫度降為18。由公式 即溫度降低為14。（2）井號(hào)4進(jìn)站壓力，進(jìn)站溫度。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為8MPa。再查圖1-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。則該壓降，查圖2-2得溫度降為14。由公式 即溫度降低為18。（3）井號(hào)5進(jìn)站壓力，進(jìn)站溫度。查圖2-1得不生成水

5、合物的最低壓力為8MPa。再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。則該壓降，查圖2-2得溫度降為14。由公式 即溫度降低為16。（4）井號(hào)6進(jìn)站壓力，進(jìn)站溫度。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為8MPa。再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。則該壓降，查圖2-2得溫度降為14。由公式 即溫度降低為17。2.2 通過(guò)換熱器后天然氣溫度變化經(jīng)過(guò)一次節(jié)流后的天然氣注入適量的抑制劑。由于此處采用的低溫集氣工藝流程，因此希望各井口天然氣在進(jìn)入分離器之前能夠有更低的溫度，使天然氣在分離器中的分離效果更好。因此經(jīng)過(guò)換熱器后得到了更低的溫度，即使溫度降低。鑒于此處沒(méi)有換熱器

6、的設(shè)計(jì)，因此經(jīng)過(guò)換熱后的天然氣壓力不變，并假定天然氣的溫度均降低10。綜合以上數(shù)據(jù)，即經(jīng)過(guò)一次節(jié)流后，可得表2-2表2-2 一次節(jié)流后各井口出來(lái)的天然氣的溫度壓力井號(hào)一次節(jié)流后壓力（MPa）一次節(jié)流后溫度（）換熱后的溫度（）1、2、311144481885816668177根據(jù)流程圖可知一次節(jié)流后，井口1、2、3三口井的天然氣匯合進(jìn)入一條管線1，井口4、5、6三口井的天然氣匯合進(jìn)入一條管線2。則一次節(jié)流后的壓力即為二次節(jié)流前的壓力，經(jīng)過(guò)換熱器換熱后的溫度即為二次節(jié)流前的溫度。其中管線2中匯合前溫度有微小差異，匯合后可取溫度平均值?？傻帽?-3。表2-3 二次節(jié)流降壓前的節(jié)流閥閥前溫度及壓力管線

7、二次節(jié)流前壓力（MPa）二次節(jié)流前溫度（）1114287（1）根據(jù)表2-3可得管線1的進(jìn)站壓力及溫度。由任務(wù)書(shū)中給定的天然氣出站壓力為6MPa，可求出壓力降，再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。由表2-3數(shù)據(jù)代入則該壓降，查圖2-2得溫度降為20。由公式 即溫度降低為-16。（2）管線2的進(jìn)站壓力，進(jìn)站溫度。由任務(wù)書(shū)中給定的天然氣出站壓力為6MPa，可求出壓力降，再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降的公式。由表2-3數(shù)據(jù)代入則該壓降，查圖2-2得溫度降為8。由公式 即溫度降低為-1。綜合以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可得到二次節(jié)流降壓后管線1和管線2中的節(jié)流閥溫度及壓力。

8、即表2-4表2-4 二次節(jié)流降壓后天然氣溫度及壓力管線二次節(jié)流前壓力（MPa）二次節(jié)流前溫度（）16-1626-1圖2-1 相對(duì)密度為0.7的天然氣在不形成水合物的條件下允許達(dá)到的膨脹程度圖2-2 給定壓力降所引起的溫度降3 壓縮因子的確定有基礎(chǔ)資料可知井口1、2、3、4、5、6即管線1、2的相對(duì)密度均為S=0.724。對(duì)于凝析氣藏氣，當(dāng)相對(duì)密度S0.7時(shí)根據(jù)公式： 帶入S=0.724計(jì)算得又根據(jù)公式算得天然氣的擬對(duì)比壓力及擬對(duì)比溫度。 （1）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號(hào)1、2、3的進(jìn)站壓力及溫度均相等，則根據(jù)公式可得它們的天然氣的擬對(duì)比壓力及擬對(duì)比溫度均相同，即壓縮因子也相同。一次節(jié)流：代入

9、可算得 查圖3-1，對(duì)于井口1、2、3可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.71。（2）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號(hào)4的進(jìn)站壓力及溫度一次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對(duì)于井口4可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73。（3）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號(hào)5的進(jìn)站壓力及溫度一次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對(duì)于井口5可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73。（4）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號(hào)5的進(jìn)站壓力及溫度一次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對(duì)于井口6可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73。（5）根據(jù)表2-3可得管線1的二次節(jié)流前壓力及溫度二次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對(duì)于管線1二次

10、節(jié)流的壓縮因子為0.64。（6）根據(jù)表2-3可得管線2的二次節(jié)流前壓力及溫度。二次節(jié)流：代入可算得 查圖3-1，對(duì)于管線1二次節(jié)流的壓縮因子為0.72。擬對(duì)比壓力Ppr擬對(duì)比壓力Ppr圖3-1 天然氣壓縮因子圖版綜合上述計(jì)算可得節(jié)流閥兩次節(jié)流時(shí)的壓縮因子的值，即為表3-1表3-1 兩次節(jié)流的壓縮因子值井口一次節(jié)流管線二次節(jié)流1、2、30.7110.6440.7320.7250.7360.734 節(jié)流閥的通徑計(jì)算根據(jù)閥前和閥后的壓力比值范圍分為兩種情況：（1）當(dāng)p2/p10.53時(shí)，屬于非臨界流動(dòng)，用下面公式來(lái)計(jì)算節(jié)流閥的通過(guò)直徑： （4-1）（2）當(dāng)p2/p10.53時(shí)，屬于臨界流動(dòng)，用下面公

11、式來(lái)計(jì)算節(jié)流閥的通過(guò)直徑： （4-2）式中 節(jié)流閥的計(jì)算直徑，mm； 流過(guò)節(jié)流閥的氣體流量，； 分別為閥前、閥后的壓力，MPa（絕）； 氣體的相對(duì)密度； 閥前的氣體溫度，K； 氣體的壓縮系數(shù)。 為了滿足調(diào)節(jié)的要求，節(jié)流閥的開(kāi)啟度宜處于半開(kāi)狀態(tài)，所以將除以（1-），并令=0.5（為節(jié)流閥的開(kāi)啟度）這樣，節(jié)流閥的通過(guò)直徑，即選用節(jié)流閥的通過(guò)直徑為計(jì)算直徑的1.52倍。對(duì)于井口1：一次節(jié)流，則選用公式（4-1）；二次節(jié)流，也選用公式（4-1）。（1）對(duì)于井口1節(jié)流閥的通過(guò)直徑：則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑。（2）對(duì)于井口2節(jié)流閥的通過(guò)直徑：則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑（3）對(duì)于井口3節(jié)流閥的通過(guò)直徑：則其節(jié)流閥的通

12、過(guò)直徑（4）對(duì)于井口4節(jié)流閥的通過(guò)直徑：則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑（5）對(duì)于井口5節(jié)流閥的通過(guò)直徑：則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑（6）對(duì)于井口6節(jié)流閥的通過(guò)直徑：則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑（7）對(duì)于管線1節(jié)流閥的通過(guò)直徑：則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑（8）對(duì)于管線2節(jié)流閥的通過(guò)直徑：則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑綜合上述計(jì)算可得兩次節(jié)流時(shí)所用節(jié)流閥的通過(guò)直徑，即表4-1。表4-1 兩次節(jié)流時(shí)節(jié)流閥的通過(guò)直徑井口一次節(jié)流通過(guò)直徑mm管線二次節(jié)流通過(guò)直徑mm117.823.8131.241.6215.520.7314.719.6412.716.9224.732.9510.614.1612.216.25 節(jié)流閥的選型結(jié)合表2-1和表4-

13、1中的數(shù)據(jù)，查閱油氣田常用閥門(mén)選用手冊(cè)中的節(jié)流閥一節(jié)，進(jìn)行節(jié)流閥的選型。5.1 閥門(mén)型號(hào)編制方法，編制說(shuō)明。一單元：閥門(mén)類(lèi)型代號(hào)二單元：閥門(mén)傳動(dòng)方式代號(hào)注：手動(dòng)、手柄和扳手傳動(dòng)以及安全閥、減壓閥、疏水閥省略本代號(hào)。三單元：閥門(mén)連接形式代號(hào)連接方式內(nèi)螺紋外螺紋兩不同連接法蘭焊接對(duì)夾卡箍卡套代號(hào) 1 2 3 4 6 7 8 9 四單元：結(jié)構(gòu)形式代號(hào)截止閥和節(jié)流閥結(jié)構(gòu)形式直通式角式直流式平衡直通式角式代號(hào)14567五單元：閥座密封面材料或襯里材料代號(hào)閥座密封面或襯里材料代號(hào)代號(hào)閥座密封面或襯里材料代號(hào)代號(hào)銅合金T滲氮鋼D橡膠X硬質(zhì)合金Y尼龍塑料N襯膠J氟塑料F襯鉛Q錫金軸承合金（巴氏合金）B搪瓷C合

14、金鋼H滲硼鋼P(yáng)六單元：公稱(chēng)壓力數(shù)值數(shù)值用阿拉伯?dāng)?shù)字直接表示，它是MPa的10倍七單元：閥體材料灰鑄鐵底壓閥和鋼制中壓省略此項(xiàng)5.2 節(jié)流閥選型根據(jù)節(jié)流閥所需要承受的壓力及表4-1所計(jì)算出的節(jié)流閥通徑，對(duì)應(yīng)閥門(mén)型號(hào)的編制可以選出以下兩種適合的節(jié)流閥型號(hào)：L44H-220公稱(chēng)通徑DN（mm）尺寸（mm）質(zhì)量（Kg）LDD1D3D0bZ-dD2HH1L025120105803522224-18M42222724930010501902001457053406-29M80330234540039 型號(hào)：L44H-160公稱(chēng)通徑DN（mm）尺寸（mm）質(zhì)量（Kg）LDD1D3D0bZ-dD2HH1L01510595602015203-18M242192208250625120105682823203-18M3322272493009401651651154839266-26M52226330035020表5-1 主要性能參數(shù)公稱(chēng)壓力（MPa）試驗(yàn)壓力（MPa）工作壓力（MPa）工作溫度（）適用介質(zhì)強(qiáng)度密封162417.616-30100氮?dú)狻钡?23324.2226 小結(jié)根據(jù)井口的實(shí)際情況，結(jié)合所選節(jié)流閥的規(guī)格可進(jìn)行如下選?。罕?-1 各節(jié)流閥的選型節(jié)流閥型號(hào)公稱(chēng)通徑DN（mm）井口1L44H-22025井口2L44H-22025井口3L44H-220