原油集输温降与压降的关系

原油集输温降与压降的关系原油集输温降与压降的关系 一 引言 原油 是一种粘稠的 深褐色液体 地壳上层部分地区有石油储存 主要成分是各种烷烃 环烷烃 芳香烃的混合物 它是古代海洋或湖泊 中的生物经过漫长的演化形成 属于化石燃料 石油主要被用来作为燃 油和汽油 也是许多化学工业产品如溶液 化肥 杀虫剂和塑料等的原 料 石油是目前世界上的主要能源 工业和生活都需要这种能源 石油 也是各国争夺的重要物质 许多战争都是因为争夺石油 一个国家的强 弱 都可以从石油的多少判断 因此 石油的开采对一个国家具有非常 重要的作用 本文研究油田开采中集输温降与压降的关系 二 集输系统温降与压降 1 温降 在油田集输系统中 原油从井口被开采出来后 通过集油管道输向 集油站 沿途必然会有热量散失 原油的组分不同 其凝固点也不同 为了能使原油顺利到达集油站 就必须控制原油在输送过程中温度不能 低于其凝固点 否则会发生凝管 因此 原油集输系统中 温降的控制 必须重点考虑 油气集输管道沿线任意点的流体温度应按下式计算 0 1 0 式中 tx 管道沿线任意点的流体温度 t0 管外环境温度 埋地管道取管中心深度地温 t1 管道计算段起点的流体温度 e 自然对数底数 宜按 2 718 取值 a 系数 x 管道计算段起点至沿线任意点的长度 用于原油集 输管道计算时单位为 m K 总传热系数 W m2 D 管道外径 m qm 原油的质量流量 kg s C 原油比热容 J kg 从油气集输管道沿线的温降的计算公式可以看出 当假定其他值不 变时 当管外环境温度越低 温降越大 管线越长 温降越大 管径越 大 温降越大 2 压降 油田开采井口可分为 2 种油井 一种为机械采油井口 一种为自喷 油井 在油田集输系统中 原油从井口被开采出来后 通过集油管道输 向集油站 沿途必然会有压头损失 原油的组分不同 其粘度也不同 其压降也不同 为了能使原油顺利并且经济的到达集油站 就必须使原 油在输送过程中尽量减少压降 因此 原油集输系统中 压降也关系到 整个生产过程 原油从井口开采出来后 经集油管道输送至集油站过程中 受到的 摩阻有沿程摩阻和局部摩阻 因沿程摩阻所占比例大 故忽略局部摩阻 主要考虑沿程摩阻 集输油管道的沿程摩阻可按下式计算 2 2 式中 h 管道沿程摩阻 液柱 m L 管道长度 m d 管道内径 m v 管内液体流速 m s g 重力加速度 g 9 81m s2 水力阻力系数 从集输油管道的沿程摩阻公式可以看出 当原油输送定量时 管道 长度不变时 沿程摩阻随着管道内径的变大而变小 3 压降温降之间的关系 从原油集输的温降和压降可以看出 当原油井口的配产一定时 管 径的选择对温降和压降的影响很大 当其他条件一定时 温降随着管径 变大而变大 压降随着管径变大而减小 有时候在输送过程中 为了既 满足温降 又满足压降 管径的选择是一个重点问题 三 实例分析 前文列出了管径与温降和压降之间的关系 现运用 Pipephase 软件 对实体项目进行分析 1 项目背景 本次实例分析以 XXXX 油田集输管道的管径选择及温降和压降计算 2 原油性质 原油密度 834 5Kg m3 汽油比 11 9 伴生气密度 1 15 Kg m3 氮 10Mole 二氧化碳 18Mole 原油粘度 20 时 52 9CP 50 时 15CP 含水率 30 原油凝固点为 10 3 管径初选 管径初选 DN50 DN80 两种等级 管线规格分别为 D60 3 5 D88 9 5 进站压力要求为 400Kpa 环境温度设为 0 4 模型计算 运用 Pipephase 对集输系统进行建模计算 井号管线长 度 m 流量 方 天 井口压 力 MPa 井口温 度 高程集油站 高程 m Kash 1902701321143 Kash 3740201321137 Kash 4437901321071 Kash 82196101321210 Kash 961040132985 Kash 102427501321078 1007 1 选取 DN50 管线 运行模型程序 其温降压降曲线见图 1 图 1 XXXX 油田集输管线温降压降曲线 由图 1 可以看出 XX 1 XX 3 XX 4 和 XX 9 集输管线到达集油站 时 其压力都在 400KPa 以上 温度都在 10 以上 能顺利进站 Kash 8 井进站压力为 2592KPa 进站温度为 0 002 XX 10 井进站压力为 613KPa 进站温度为 6 4 由此可知虽然 XX 8 井和 XX 10 井集油管线 进站压力满足进站要求 但其温降过大 进站温度均低于 10 进站之 前发生凝管 对此 对 XX 8 井和 XX 10 井加 40mm 的保温层 保温材料 选择泡沫塑料 其温降压降曲线见图 2 图 2 XX 8 井和 XX 10 井集油管线压降温降曲线 由图 2 可以看出 XX 8 井和 XX 10 井在添加 40mm 泡沫塑料保温层 后 其进站温度都在 10 以上 都满足了进站要求 2 选取 DN80 管线 运行模型程序 其温降压降曲线见图 3 图 3 XXXX 油田集输管线压降温降曲线 由图可知 XX 1 XX 3 XX 4 和 XX 9 集输管线到达集油站时 其 压力都在 400KPa 以上 温度都在 10 以上 能顺利进站 XX 8 井进站 压力为 2637KPa 进站温度为 0 0013 XX 10 井进站压力为 1249KPa 进站温度为 5 3 由此可知 XX 8 井和 XX 10 井集油管线在 进站之前发生凝管 对此 对 XX 8 井和 XX 10 井加 60mm 的保温层 保 温材料选择泡沫塑料 其温降压降曲线见图 4 图 4 XX 8 井和 XX 10 井集油管线压降温降曲线 由图 4 可知 在添加 60mm 保温层后 XX 8 井进站温度为 10 12 XX 10 井进站温度为 26 54 均满足集输要求 从上述计算结果可以看出 在满足输送条件下 选择 DN50 管线比较 经济 四 结论 由 DN50 和 DN