长47井区扶余油层顶界面构造解释及年产3.7万吨酒精精馏换热器设计

东北石油大学课程设计课课程地震资料工作站解释课程设计题目长47井区扶余油层顶界面构造解释院系专业班级学生姓名学生学号指导教师20年7月18日东北石油大学课程设计任务书课程地震资料工作站解释课程设计题目长47井区扶余油层顶界面构造解释专业姓名学号主要内容：工区区域地质概况；井工区、地震工区建立；地震数据、测井曲线、地质分层加载；合成地震记录制作，地震地质层位标定；地震地质层位解释（T2）；断层解释；基本要求：要求学生查阅相关文件，掌握地震资料构造解释方面的理论知识，了解工区区域地质概况，全面掌握地震资料构造解释的基本流程，能够应用landmark解释软件进行基本操作，能够进行层位、断层解释。主要参考资料：[1]宋延杰，胡玉双．地球物理资料综合解释[R],大庆石油学院，2005．[2]张明学，胡玉双．层序地层学与油气[M]．北京：石油工业出版社，1999.[3]王秀明．应用地球物理方法原理[M]．北京：石油工业出版社，2000．[4]松辽盆地北部西区石油地质特征研究[R].大庆石油学院，1991．完成期限：2013.7.9—2013.7.18指导教师：专业负责人：目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章区域地质概况 11.1实验区位置及勘探概况 11.2松辽盆地地层特征 1第2章地震资料、井数据加载 62.1启动LandMark 62.2建立投影系统 62.3建立OpenWorks数据库 62.4加载钻井数据 6第3章制作合成地震记录 113.1制作合成地震的任务及原理 113.2合成地震记录制作步骤 113.3实验感想 16第4章层位解释 174.1解释层位的方法及操作步骤 174.2建立连井剖面 174.3层位追踪解释 194.4实验感想 20第5章断层解释 215.1断层在地震剖面上的一般标志 215.2断层组合的一般规律 215.3解释断层的步骤及方法 215.4断裂特征 235.5实验感想 24参考文献 25第1章区域地质概况1.1实验区位置及勘探概况肇源南地区处于松辽盆地东南部黑龙江省肇源县境内，跨越一级构造单元中央坳陷区和东南隆起区，横跨二级构造单元三肇凹陷、朝阳沟阶地和长春岭背斜带(图1.1)，区内实现三维地震满覆盖，工区面积547km2。目前肇源南地区主要开发层位为泉三四段扶余油层，已探明储量和控制储量区集中分布在西部裕民鼻状构造和东部薄荷台鼻状构造两个三级构造单元内，区内已钻探井、评价井125口，其中获工业油气流井49口、低产油气流井16口，展示该区具有较大的勘探开发潜力；本次地震解释实验工区为肇源南东南部的长47井区(图1.1)，面积约30km2。图1.1实验区地理位置1.2松辽盆地地层特征1.2.1盆地构造-地层充填关系松辽盆地地层系指变质岩基底之上的中、新生代沉积组合，底界绝对年龄为135Ma。根据区域地质背景，结合地震反射构造特点，可将中、新生代地层划分为五个基本构造单元层（图1.2）：深部构造单元层是夹于T5和T4反射界面之间的地层。T5波组为中生代沉积或火山岩与基底的区域不整合面，在全区普遍存在削截或上超的接触关系。T4波组在全区普遍呈现为不整合接触。在T4之上，具不同时代的地层，如登一段、泉一段和泉三段，分别由盆地东部向西部逐渐超覆于营城组地层之上，即在盆地内呈明显的上超、削截等地层接触关系。深部构造单元层处于松辽盆地伸展的初期阶段，由30多个相互分割的断陷式盆地组成。在这些分割的盆地中充填了基性、中性、酸性火山熔岩、火山碎屑岩及陆源碎屑岩，与基底呈角度不整合接触。深部构造单元包括火石岭组、沙河子组和营城组等三套地层，总厚约3000米左右，个别断陷盆地中可达5000米。下部构造单元层（T4－T2）由白垩系登娄库组和泉头组地层组成。登娄库组地层夹于T4和T3反射界面之间，T3为登娄库组与泉头组接触的界面，在地震剖面上T3界面没有明显的波组特征，在全区都是弱反射。在长岭、乾安和古龙地区，T3界面之上发育地层上超现象。但是在盆地的大部分地区，T3界面上、下地层呈平行整合接触关系。T2波组是全区稳定的强反射层，为泉头组和青山口组界线，在全盆地内可以追踪。中部构造单元（T2－T03）包括早白垩世的青山口组、姚家组和嫩江组，为松辽盆地主要生油、储油层位，最大厚度达3000米。姚家组与青山口组之间为区域性不整合，在地震剖面上可识别出T11界面，界面下的青山口组地层，中北部地区存在削截现象，而上面的姚家组地层有上超的接触关系。青山口组晚期沉积显示出湖水后退，水面下降的特征。T1为姚家组与嫩江组界线为一全区稳定的强反射层，在盆地内部表现为平行接触关系，在盆地边缘局部地区嫩江组地层与青山口组地层直接接触，中间缺姚家组地层。上部构造单元层是夹于T03和T01反射界面之间的地层，其分布范围主要在盆地中西部。T03在地震反射上表现为明显的不整合，是嫩江组与四方台组的分界面，为一区域不整合面。在T03之下的嫩江组沉积晚期，地层遭受强烈削截，在盆地东部地区尤为明显。T03之上见四方台组地层向嫩江组地层上超现象。T01以上为盆地浅部构造单元，包括第三系和第四系，其中第三系为一套胶结程度较差的杂色泥岩、粉砂岩、砂砾岩，主要分布在盆地北部。图1.2松辽盆地地层划分与含油气组合（据任延广，1995）1.2.2盆地地层发育特征松辽盆地自下而上各主要地层单元的岩性组合特征如下：1.2.2.1火石岭组（T5－T42）以火山岩系为主，间夹正常沉积岩。其底部和中部为灰绿色、紫色安山岩、安山玄武岩及灰白色凝灰岩和凝灰角砾岩，在西北部小断陷盆地中见有玄武岩和安山岩。下部和上部以灰、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩等为主，夹凝灰岩和薄煤层。以火山岩相为主，局部发育冲积扇相和沼泽相沉积。1.2.2.2沙河子组（T42－T41）属早白垩世，主要分布于盆地的东部和中部断陷中，以灰黑色泥岩、粉砂岩为主，夹灰色砂岩和砂砾岩，底部夹有薄层酸性凝灰岩、熔结凝灰岩和凝灰角砾岩，中部含五层具工业开采价值的煤层。在盆地西部齐齐哈尔和白城一带的钻井中钻到的本组地层是以灰黑色细砂岩、粉砂岩夹灰白色粗砂岩为主，间夹少量凝灰质砂岩。以湖泊相滨浅湖亚相为主，在地层中段出现松辽盆地第一次湖侵。1.2.2.3营城组（T41－T4）属早白垩世，主要分布在盆地的东部和中部断陷中，西部缺失。全组可分二段，下段为灰绿色砂岩、砂砾岩、泥岩夹中基性火山熔岩、凝灰岩和煤层；上段以酸性火山岩和火山碎屑岩为主，间夹灰绿色砂岩、泥岩和薄煤层。本组从盆地东缘向盆地中部火山岩明显减少，逐渐过渡。以灰白、灰黑、灰绿色砂砾岩、砂质泥岩为主的正常沉积岩，夹薄煤层。1.2.2.4登娄库组（T4－T3）主要分布在盆地中部和东部地区，由灰绿、灰褐、杂色砂岩、砂砾岩、泥质粉砂岩间夹紫色、黑色泥岩组成，局部夹厚煤层或煤线。根据岩性可划分为四段，各段地层分布情况和发育程度有较大差别。登一段分布局限，主要分布在古中央隆起以西的中央坳陷附近，以杂色砂砾岩、灰黑色泥岩、灰白色砂岩为主；登二段除主要分布于古中央隆起以西地区外，沉积范围也波及古隆起以东地区，由灰黑、灰褐、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩与灰白色砂岩互层组成；登三、登四段的沉积范围明显扩大，而且覆盖了古中央隆起，以灰绿色砂岩与褐棕色、深灰色、黑色泥岩互层组成。本组地层在断陷中与下覆地层为连续沉积，在断陷以外呈不整合接触。从登娄库组开始，松辽盆地东西分区、各凹陷间孤立分割的局部被打破，松辽盆地形成统一的古湖泊，故从盆地中心向外环形分布有半深湖亚相、滨浅湖亚相、三角洲亚相及河流泛滥平原亚相。1.2.2.5泉头组（T3－T2）在区内大部分地区，泉头组与青山口是连续沉积，粒度向上突然变细，反映出湖水快速上升的特点。泉头组为一套红色碎屑岩沉积，由棕红、紫红、紫褐色泥岩、砂质泥岩与灰绿、灰白、紫灰色砂岩、泥质粉砂岩组成。在盆地边缘地区，底部的砂岩、砾岩较发育；在盆地中心，顶部层位中夹有灰黑色泥岩。根据岩性特征可以划分为四段，组成两个半粗→细→粗的沉积旋回。平面上由盆地边缘向中心厚度增大，粒度变细，颜色由紫红向灰绿、灰黑色变化。本组地层沉积范围要比登娄库组明显扩大，但由于气候干燥，冲积扇相和河流河流泛滥平原亚相占有很大比例。1.2.2.6青山口组（T2－T11）为一套灰黑、深灰色页岩为主，夹油页岩和灰色砂岩和粉砂岩的层位。按岩性本组可划分为三段。青一段在盆地中部以灰黑、深灰色页岩夹油页岩为主；在西部和北部地区，为灰色砂岩、粉砂岩间夹灰黑色、灰绿、棕红色泥岩。青二、三段粒度明显变粗，在盆地中部为灰黑色泥岩夹粉砂岩、介形虫岩；在盆地东部则为杂色泥岩；盆地西部和西北部为灰白色砂岩、粉砂岩夹杂色泥岩和介形虫岩；在盆地边缘地区可见有砂砾岩。本组在盆地中心与泉头组为连续过渡沉积，而且自上而下构成一个粒度由细变粗的反旋回。1.2.2.7姚家组（T11－T1）姚家组根据岩性可三分，姚一段在盆地中部为灰白、灰绿色砂岩与灰绿、棕红、紫红色泥岩互层；在盆地边缘出现了厚层砂砾岩夹砖红色泥岩。姚二、三段在盆地中部为灰黑色泥岩、薄层油页岩夹灰绿色泥岩和粉砂岩；在盆地西部和西北为灰绿、灰白色砂岩夹灰绿色泥岩和粉砂岩；在盆地南部和东部则以棕红色泥岩为主，间夹灰绿色泥岩和薄层介形虫岩。本组总的沉积特点是构成粒度向上变细的正旋回，颜色向上变暗。1.2.2.8嫩江组（T1－T03）岩性上，由姚家组到嫩江组，粒度骤然变细，颜色也出现突变，表现出湖水面快速上升的特点。按岩性可划分为五个段。嫩一、二段的岩性以灰黑、深灰色泥岩为主，夹薄层油页岩、灰绿色粉砂质泥岩和粉砂岩，是主要生油层。其分布面积很广，沉积边界已超出现今盆地边界。嫩三、四、五段在盆地东部地区遭受剥蚀，岩性以灰绿、深灰、灰、棕色泥岩、粉砂岩、细砂岩互层。1.2.2.9四方台组和明水组（T03－T02）四方台组由棕红色泥岩、砂质泥岩及砂砾岩、灰绿色砂质泥岩组成。明水组分为两段：明一段为棕红色泥岩、泥质粉砂岩与灰绿色砂岩、砂砾岩互层，间夹两层灰黑色泥岩；明二段为棕红、灰绿色泥岩、砂质泥岩与灰绿色砂岩互层。1.2.2.10第三系和第四系第三系为一套胶结程度较差的杂色泥岩、粉砂岩、砂砾岩，主要分布在盆地北部。第四系由松散的黄灰色砂层、砂砾层组成，遍布整个盆地，尤以中西部地区较发育，在盆地北部有玄武岩出露。第2章地震资料、井数据加载2.1启动LandMark进入LandMark用户后即刻出现OpenWorks工作平台，LandMark软件各种功能的模块（SynTool、SeisWorks、TDQ、ZmapPlus、PostStack/PAL。。。）都在Applications子菜单下。加载钻井数据的工作流程分三步：建立投影系统、建立OpenWorks数据库和加载钻井数据。2.2建立投影系统定义投影系统一般需要三种参数：投影系统的坐标类型、地质坐标系统的类型和对应地质坐标系统的参数。以建立TM投影系统为例，其建立过程如下所述。1、进入“建立投影系统”的菜单OpenWorks->Project->MapProjectionEditor建立TM投影系统（1）选择投影系统的类型（2）选择地质坐标系统（3）定义地质坐标系统的参数2.3建立OpenWorks数据库LandMark地质、测井、地震和绘图等软件的解释成果均储存在OpenWorks数据库内。它是各种软件解释成果互相通讯的媒介。在应用LandMark软件做任何工作之前，必须首先建立OpenWorks数据库。1、进入菜单OpenWorks->Project->ProjectCreate2、定义参数（1）定义数据库名（2）选择投影系统（3）选择测量系统（4）定义探区的经纬度坐标（5）定义数据库的空间大小3、设置解释员OpenWorks->Project->Interpreters2.4加载钻井数据1、建立地震工区（1）建立一个Survey（工区的地理位置）OW->Data->Management->SeimicDataManager（2）建立地震工区OW->Data->Management->SeimicProjectManager->Project->SeismicProjectCreate（3）加载工区：在OW->Applications->PostStack/PAL中进行2、加载钻井数据的准备工作（1）钻井数据的加载总是执行“三步曲”，只要掌握这三步，加载钻井数据很容易。“三步曲”是编制ASCII钻井数据文件、编辑格式文件和加载钻井数据。关键是格式文件的定义。（2）对于地震数据解释，我们至少需要加载下述几种钻井数据类型：钻进平面位置、地质分层、时深表、钻井的垂直位置、测井曲线和合成地震记录。（3）加载钻井数据时，首先加载钻井平面位置，然后加载其他钻井数据，加载结束存入当前的Oracle数据库，即我们设置的OpenWorks数据库。此外，加载钻井数据之前，可以打开OW->Data->Management->WellCurveViewer和OW->Data->Management->WellDataManager窗口，这是加载钻井数据正确与否的两个监控窗，在WellCurveView窗内将显示钻井名和测井曲线。在WellDataManager窗内将显示加载的各种钻井数据信息，它是一个小型的数据库的菜单。3、加载钻井平面位置钻井平面位置和地质分层在OW->Data->Import->ASCIILoader中加载。首先介绍钻井平面位置数据的加载流程。（1）编制ASCII文件。在Unix窗口下用Vi等命令编辑钻井平面位置文件。钻井平面位置文件一般包括钻井名、钻井标识名、X坐标、Y坐标、补心高类型、补心高高程数据、总深度等内容。（2）进入加载软件，编辑格式文件。OW->Data->Import->ASCIILoadera．输入钻井平面位置的ASCII文件b．编辑格式文件①进入菜单ASCIILoader->Edit->Format②输入钻井平面位置的文件名和定义格式文件名③编辑格式文件WellHeader（a）建钻井标识名的格式行－Uwi（b）建钻井名格式行的图片－CommonWellName（c）建补心高类型KB格式行的图片－ElevType（d）建补心高高程数据域格式行的图片－Elevation（e）建X坐标格式行的图片－OrigXorLonSf（f）建Y坐标格式行的图片－OrigYorLatSf（g）建钻井总深度格式行的图片－TotalDepth④储存格式文件（3）加载钻井平面位置4、加载地质分层（1）先建立一个SurfaceOW->Data->Management->Surface/FaultDataManager（2）加载地质分层数据OW->Data->Management->WellDataManager在Pick下出入地质分层数据。地质分层数据文件一般包括钻井名、钻井标识名、地质分层名、分层深度、分层顺序号等内容。注意：我们仅仅叙述了加载钻井平面位置和地质分层的方法，实际上“ASCIILoader”可以加载各种数据，例如：钻头信息、取心信息、泥浆信息、油气产层分析和钻井测试分析等。加载完钻井平面位置后，可以建立一个钻井列表OW->Data->Management->ListManagement->WellListManager活化期望的钻井WellListManager->List->AllWells存储钻井列表WellListManager->List->SaveSelect5、加载钻井垂直位置、时深表、测井曲线和合成地震记录（1）常见的钻井数据文件LandMark可加载四种格式的钻井数据，不同类型的数据文件应用不同的格式文件。四种格式是：a．LAS格式：输入有文件头的ASCII钻井数据文件。b．LIS：输入二进制的钻井数据文件。c．BIT：输入二进制的钻井数据文件。d．ASCII：输入ASCII钻井数据文件。常见的ASCII数据文件有：单井多曲线－曲线名横向排列；多井多曲线；单井多曲线－曲线名垂直排列；多井单曲线；单井单曲线－测井曲线值是横向排列。ASCII文件的一般规律：①文件内有Marker的有两种情况：多井多曲线或多井单曲线的ASCII数据文件和曲线值是按行排列的ASCII数据文件。②文件内没有Marker的两种情况：单井多曲线或单井单曲线的ASCII数据文件；如果文件内的第一列数据域是钻井名，即使是多井多曲线或单井多曲线，ASCII数据文件也不需要加Marker（钻井名相当Marker）。由此，加载多井ASCII数据文件，第一列数据域又没有钻井名，格式文件必须设置Marker。Marker在编制格式文件时是一项重要参数。（2）编制格式文件的基本概念a．进入加载钻井数据的菜单OW->Data->Import->CurveLoader输入钻井数据文件可以是ASCII磁盘文件也可以是磁带。磁盘文件：ASCII、LAS、BIT和LIS格式的输入文件；磁带文件：BIT和LIS格式的输入文件。b．编制格式文件的菜单对LAS、LIS和BIT格式的输入文件不必编制格式文件，LandMark已提供了蕴含格式文件，而ASCII文件需要编制格式文件，并且不同类型的ASCII数据文件需要编制不同的格式文件。①定义格式参数（a）RecordIDType定义记录ID（有Marker或没有Marker）类型。（b）CurveDataRecordType标识一张记录内有一条或多条曲线。②定义深度单位、水平距离单位和数据为零的标记值。③DataType加载数据的类型：WellLogCurves测井曲线；PositionLogs钻井的垂直位置；AngularDirectionalSurvery以方位角表示钻井的垂直位置；SyntheticSeismograms合成地震记录；TimeDepthTables时深表。（3）加载钻井数据时的基本概念a．加载所有的钻井数据LoadAll加载正确的钻井数据。所谓正确的钻井数据有三个条件：钻井名必须在数据库内已定义；曲线名必须在曲线字典内已定义；ASCII数据文件正确。另外，可以强迫加载不正确的数据（钻井名在数据库内没有定义或测井曲线名在曲线字典内没有定义），加载后钻井名输入数据库，曲线名将加入曲线字典内。虽然钻井名已加入数据库，但它的WellHeader是不正常的，需要在WellDataManager菜单中修改。b．加载选择的钻井数据LoadSelect该种加载方法，必须首先扫描钻井数据文件，然后选择加载钻井数据。只有两种情形需要用该选件：加载ASCII数据文件时，钻井名在数据库内没有定义或曲线名在字典内没有定义；加载LIS或BIT格式数据。（4）以加载时深表为例，介绍加载钻井垂直位置、时深表、测井曲线和合成地震记录的方法。a．进入菜单OW->Data->Import->CurveLoader定义数据文件名和路径b．编辑格式文件①进入菜单CurveLoader->Edit->ASCIIFormat->Format->New编制新的格式文件，选择时深表数据文件。②编辑格式文件（a）定义格式参数（b）定义深度单位、水平距离单位和数据为零的标记值（c）加载数据的类型：TimeDepthTables时深表（d）编制时深表数据域的格式行：井名、时深表名、基准面、深度、双程时。③储存格式文件c．加载时深表第3章制作合成地震记录3.1制作合成地震的任务及原理合成地震记录是用声波测井或垂直地震剖面资料经过人工合成转换成的地震记录(地震道)。它是地震模型技术中应用非常广泛的一种，也是层位标定、油藏描述等工作的基础，是把地质模型转化为地震信息的中间媒介。是联合高分辨率的测井信息与区域性的地震信息的桥梁,其精度直接影响到地质层位的准确标定。目前油气勘探工作越来越向隐蔽性油气藏发展,目标尺度越来越小,对合成地震记录提出了更高的要求。合成地震记录的制作原理合成记录的制作是一个简化的一维正演的过程,合成记录F(t)是地震子波S(t)与反射系数R(t)褶积的结果。合成地震记录制作的一般流程是:由速度和密度测井曲线计算得到反射系数,将反射系数与提取的地震子波进行褶积得到初始合成地震记录。根据较精确的速度场对初始合成地震记录进行校正,再与井旁地震道匹配调整,得到最终合成地震记录。LandMark在OpenWorks->Applications->Syntool模块中制作合成地震记录。根据制作好的合成地震记录得到的时深关系，可以将钻井资料得到的深度域的层位标定在时间域的地震剖面上，在SeisWorks中进行层位追踪；可以在TDQ中建立速度模型并进行时深转换等工作。3.2合成地震记录制作步骤3.2.1Syntool模块的启动启动Syntool：在CommandMenu下选择Applacations目录下的Syntool；新建一个合成记录：选择file下的new；井工区选择：在弹出的井工区选择窗口中选择allwells并点OK确认。3.2.2井曲线的选择在图3.1所示窗口选择allwells――OK；弹出井号列表窗口；从列表中选择所要做合成地震记录的井，弹出窗口选择时深转换关系OK后弹出TimeDatum窗口，此窗口的选择可缺省不选，直接OK弹出Startup窗口。图3.1井曲线的选择窗口3.2.3合成纪录的生成在Startup窗口选择时差曲线；密度值的来源一般我们选择FromRCP-WaveSenicTransform――后边选择公式（一般选择GardnerEquation）；在Processing中点亮ApplyTVD和ApplyCheckshotsOK；合成地震记录制作完成。结果如图3.2所示。图3.2合成纪录的生成窗口3.2.4合成记录的编辑在合成记录上单击鼠标右键选择editprocesslist，在弹出窗口中选1，OK确认；选择Ricker，change。在弹出窗口中输入合适的主频，例如35HZ，OK确认。此时合成记录的主频将会变化；将井旁地震道加入编辑区：单击图3.2中工具栏中的LGC，并在编辑区中的空白区单击，OK确认；单击图3.2左侧工具栏中的ABC按钮，并在空白区域单击。在TVB栏单击鼠标右键，选择Datuminfo，弹出3.3所示窗口。选择将光标移到弹出窗口蓝色区域后单击鼠标右键，然后单击需要调整的波形的中心，单击弹出窗口黄色部分后在井旁地震道点击需要移动到的位置，点击APPLAY后会发现位置发生了变化。反复几次调整使合成记录道和井旁地震道吻合程度达到最佳。图3.3合成记录的编辑窗口6.调节时间漂移shifttime:totime，合成记录道将会拉伸或压缩，使之尽量与井旁地震道对应，Ok确认。经过反复调整，合成记录的编辑完成。7．将合成记录加入井旁地震道中：右键单击Seis栏标题选择Addoverlay——Synthetic——ok确认。结果如图3.4、3.5所示。3.2.5合成纪录的存储 右键单击井旁地震道路标题白色部分，选则SaveSynthetic——todatabase,在name栏中输入自己的命名；由于合成记录制作成功与否的关键是合成记录与井旁地震道的匹配程度，必须反复调整。 图3.4地震合成记录(ch47)图3.5地震合成记录（f198_134）3.2.6合成记录的剖面显示1．在地震剖面中选择well菜单下的Synthetics，并选择最后一个选项。在弹出窗口的几口井列表选择自己保存过的那口井。并点击active。关闭窗口2．选择well菜单下的Parameters，并在弹出窗口中点亮depth、hidedatebehindannotation、synthetic以及synthetic下的positive按钮。3.合成记录制作完成（如图3.6）图3.6过ch47井地震层位解释剖面（左）过f198_134井地震层位解释剖面（右）3.3实验感想通过这次试验我学会了制作合成地震记录，将合成记录加到井旁地震道中，以及合成记录的存储等知识,有了ch47井合成记录制作的基础，再对f189-134井进行合成记录的制作过程中我不仅深化了syntool的操作，并且还学会了合成记录的截取，也让我了解合成地震记录的制作是一个非常复杂的过程，要制作精确的合成地震记录，必须注意以下几个方面：（1）分析地震资料的信噪比和分辨率情况（主频、速度、波长）；（2）测井曲线的准确性分析和校正（对测井曲线进行环境校正和奇异值编辑）；（3）用密度曲线和声波曲线联合提取反射系数；（4）提取精确的子波（子波时窗）；（5）在整体对应的前提下对局部的时深关系进行微调。这次实验让我学会了很多知识,并且会对我毕业以后的工作产生重要的影响。第4章层位解释4.1解释层位的方法及操作步骤层位解释是landmark的最主要功能，其思路是：在断层解释完以后，先拉一条工区的连井剖面，找一条全区可追踪的强反射轴（如T0）并进行追踪，从井上标定的地层界面进行连井的追踪，并进行大框架横向和纵向的对比，建立大的地层格架。最后进行逐步的细化闭合。以下是解释曾为的方法及操作步骤。1.在SeismicView下选择Horizons选项的Selection子菜单，并点击Create。在弹出窗口输入新建层位的名称。2.在MapView下选择View选项的Contents，在弹出窗口中选择自己创建的地层，并点亮Horizon。此时在SeismicView中对层位的解释会自动显示在MapView上。3.解释层位：A.点击SeismicView下左侧工具栏中的彩虹按钮即可开始层位解释。对于解释错误、画线过长的层位可以进行删除，具体操作为在SeismicView下单击鼠标右键并保持不动，单击DeleteMode。B.同时landmark有自动追踪层位功能，其操作为：在SeismicView下单击鼠标右键并保持不动，选择Tracking下的AutoTracking。层位解释是landmark的最主要功能，其思路是：合成记录制作完成后，在工区内选择一条过井剖面，从井上标定的地层界面进行地震反射轴的追踪，并进行大框架横向和纵向的对比，建立大的地层格架。最后进行逐步的细化闭合。4.2建立连井剖面1.单击Applications，选择Seisworks下的3D按钮出现即SeisWorks2003解释窗口。点击Session，选择new按钮，在弹出窗口中选择选择解释员、井、断层后OK确认。2.待窗口中Interpret变为可选择状态时点击Interpret，选择Seismic弹出显示窗口、选择Map弹出底图窗口3.点击显示窗口左侧工具栏的横线按钮后在map上拉一条连井线，并点击鼠标左键选中。按住鼠标右键保持不动并选择display。此时在显示窗口弹出的新窗口上点击OK确认后就会显示剖面图（如图4.1所示）在剖面上，Ch47井扶余油层顶面在地震剖面上对应一个强反射特征的同相轴，即为本次解释的目的层T2。以Ch47井为标准，进行T2反射轴的追踪与解释。图4.1过ch47井地震层位解释剖面（Line503）4.3层位追踪解释以过井地震剖面层位解释为基础，通过剖面投影，对其他剖面进行层位解释。T2反射轴特征明显，表现为中强振幅、高连续、强连续的反射特征，地震反射时间在500-800ms，易于追踪解释（图4.2）。为了保证解释的精度，本次解释采用放大比例尺解释方法，即Time、Line、Trace采用“2,2,2”的比例。图4.2层位解释剖面图Line520(左)层位解释剖面图Trace1906(右)按照上述方法，对T2反射轴进行了4*4密度的闭合解释（图4.3）。图4.3层位解释底图4.4实验感想在进行层位解释实验过程中，层位解释有line和trace两个方向。每在line方向做一次解释就会在trace上看到一个投影，反之也可以，根据投影的位置可以确定层位的大体位置。进行初步层位解释后发现解释的层位有很多的跳点，需要对其进行反复修整，直到所解释的层位接近一条平滑曲线。这次实验让我了解到了层位解释操作的全过程，也了解到了许多的专业术语，也让我对层位解释方面知识有了更深一步的了解。5章断层解释5.1断层在地震剖面上的一般标志1）同相轴错断，波组波系错断（中小断层）2）同相轴数目突然增减或消失（同生断层）3）地层产状突变，地震相特征突变(边界断层）4）同相轴分叉、合并、扭曲及强相位转换（小断层）5）断面波、绕射波5.2断层组合的一般规律1）先主后次2）先简单后复杂3）同一断层在平行的时间剖面上性质相同，断层面，断盘产状相似，断开的地层层位一致，或有规律地变化；靠近确定的断点位置，相邻剖面断距相近，或沿断层走向有规律地增加或减少。4）同一断块内，地层产状的变化应有规律。5）断层两侧波组具明显特征，且在平行测线方向数十千米范围内特点相似。6）断点组合要遵循断裂力学机制的规律，对岩石的力学性质，受力方式所产生的断裂系统要充分理解。7）要尽可能弄清控制断层的构造性质和成因机制。8）断点的组合有一个认识-修改-再认识的过程。5.3解释断层的步骤及方法1．同地层解释相同，首先需要打开Seismic及Map，并在Map上选择适当的范围以在Seismic上显示剖面图。2．在SeismicView下选择Faults目录下的Select菜单，在弹出窗口中选择Create以创建一个新的断层。3.点击SeismicView左侧地层解释按钮下方的断层解释即可开始断层解释。如果解释多条断层，需要通过指定加以区别。具体操作为：选中一条断层，单击鼠标右键并保持不动，选择Correlate，在弹出窗口中选择需要制定的断层名即可。4．计算断层断距在MapView选择View菜单下的Contents并在弹出窗口中点亮Heaves即可显示断层头。计算断层头：选择SeismicFaults下的CalculateHeaves，并选择“Lines”。5.编辑断层多边形（Polygen）在MapView选择View菜单下的Contents，并在弹出窗口中点亮FaultPolygens即可显示断层多边形。在编辑断层多边形之前要选在Mapping下的MappingFiles并点击New以创建一个新的断层多边形。创建完成后点击MapView左侧工具栏中的画图按钮以绘制断层多边形。图5.1层位解释剖面图Line406(左)层位解释剖面图Trace1954(右)图5.2断层Polygen平面图5.4断裂特征长47井区构造简单，呈现为东南向西北下倾的单斜形态，东南部T2反射时间达490ms，西北部T2反射时间为810ms。该井区断裂不发育，共识别出2条断裂，断层走向主要为南北向，其中偏西方向的那一条断层延伸距离较长，东边那一条延伸长度短。5.5实验感想进行断层解释需要一个复杂的过程，在实验过程中我也遇到了很多的问题，初步画断层解释曲线有很大的偏差，图像中有很多的点不在曲线上，调整过程中操作不熟练，层为曲线与断层曲线有交点使断层解释剖面解释的不是很好，断层Polygen平面图中有很多的断层标记没有显示。这次实验让我了解到了断层解释操作的全过程，也了解到了许多的专业术语，也让我对断层解释方面知识有了更深一步的了解。参考文献[1]宋延杰，胡玉双．地球物理资料综合解释[R],大庆石油学院，2005．[2]张明学，胡玉双．层序地层学与油气[M]．北京：石油工业出版社，1999.[3]王秀明．应用地球物理方法原理[M]．北京：石油工业出版社，2000．[4]傅承义，陈运泰，祁贵仲.地球物理学基础[M]科学出版社.[5]卫管一，张长俊编．岩石学简明教程（第二版）[M].北京：地质出版社，1995.[6]欧阳健，王贵文等.测井地质分析与油气藏定量评价[M].石油工业出版社，1999.[7]陆基孟.地震勘探原理[M].石油工业出版社,1993.[8]周绪文.反射波地震勘探方法[M].北京：石油工业出版社,1989.[9]李正文.地震勘探资料解释[M].地质出版社,1988.[10]张守谦，张占缄.石油地球物理测井[M].北京：石油工业出版社，1981.东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称地震资料工作站解释课程设计题目名称长47井区三维地震资料综合解释学生姓名学号指导教师姓名职称序号评价项目指标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师：年月日学校代码：学学校代码：学号：课程设计说明书题目：年产3.7万吨酒精精馏换热器设计学生姓名：学院：化工学院班级：指导教师：20年7月8日内蒙古工业大学本科课程设计摘要在石油、食品加工、轻工、制药、重工业等行业的生产过程中，换热器是必用工艺设备，可用作加热器、冷却器、冷凝器、全凝器、蒸发器和再沸器等，换热器类型，性能不同，但设计所依据的传热基本原理相同，不同之处是在结构设计上需要根据各自设备特点采用不同的计算方法。由于生产的规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型很多，特点不一，可根据生产工艺要求进行选择。换热器伴随工业生产的始终，其效果的好坏直接影响工业生产的质量和生产效益，为了完成年产3.7吨酒精的生产任务并节约能源，减少对环境的污染，本次换热器设计的思路为用塔底釜残液的热量来先加热原料液，是原料液加热到一定温度，然后再用高温蒸汽来加热原料液达到酒精泡点温度再进精馏塔。塔顶酒精蒸汽经过全凝器，用冷却水将酒精蒸汽冷却至液体，再经过冷却器是产品冷却至35度。本次设计任务是年产3.7万吨酒精精馏系统换热器设计，其中包括了生产工艺流程中四个换热器：原料预热器、塔顶全凝器、塔顶冷却器、塔底冷却器。对每个换热器进行了精算，经反复选择与核算之后，选取了合适的换热器类型及其结构尺寸等其他工艺指标要求。此次设计参考了较多的文献资料，结合实际生成需求采用了科学严谨的计算方法和精确严密的计算步骤，设计出了较符合生成需求，经济实惠，安全可靠，操作简便，易于清洗、维修的列管换热器。关键字：换热器、设计、加工内蒙古工业大学本科课程设计前言课程设计是化工原理课程中综合性和实践性较强的一个环节，它是理论联系实际的桥梁，是进行体察工程实际问题复杂性的初次尝试。工业生产中过程中，两种物流之间热的交换通过换热器实现。在石油、化工、食品加工、轻工、制药等行业的生产过程中，换热器是通用的工艺设备，可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，换热器的类型性能各异，但设计所依据的传热基本原理相同，不同之处是在结构设计上需要根据各自设备特点采用不同的计算方法，本次设计采用应用广泛的列管换热器。列管换热器的应用已有悠久的历史，在很多工业部门中，列管换热器仍处于主导地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强，换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型的换热器相继问世。符号说明Q——传热速率(即热负荷)，W；K——总传热系数，W／(m2．℃)；S——与K值对应的换热器传热面积，m2；Δtm——平均温度差，℃。W——流体的质量流量，kg／h；Cp——流体的平均定压比热容，J／(kg·℃)；T——热流体的温度，℃；t——冷流体的温度，℃；r——饱和蒸汽的冷凝潜热，kJ／kg。K。——基于换热器外表面积的总传热系数，w／((m2．℃)；——基于管内及管外的对流传热系数，w／(m2·℃)；Rso、Rsi——分别为管外侧及管内侧表面上的污垢热阻，(m2．℃)／w;do、di、dm——分别为换热器列管的外径、内径及平均直径,m；b——列管管壁厚度,m；k一列管管壁的导热系数，w／(m·℃)Δt——蒸汽的饱和温度与壁温之差，nc——水平管束在垂直列上的管数；——直管中因摩擦阻力引起的压力降Pa；——回弯管中因摩擦阻力引起的压力降，Pa；——结垢校正系数，无因次，φ25×2.5mm的换热管取1.4；φ19×2mm的换热管取1.5；——串联的壳程数；——管程数。ξ——阻力系数，列管换热器管内ξ=3——折流挡板数目；——按壳程流通面积So计算的流速，m/s第1章确定设计方案1.1设计设备在生产中的作用换热器是化工、石油、动力、食品及其他许多工业部门的通用设备，是必不可少的单元设备，在生产中占有很重要的地位。据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资约占装备建设总投资的30%-40%；在合成氨厂中，换热器占全部设备台数的10%，由此可见，换热器对整个企业的建设投资及经济效益有着重要的影响。1.2换热系统流程方案的设计原料液原料液原料液预热器再沸器精馏塔分配器釡液贮罐冷却器塔顶冷凝器预热器器产品贮罐进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方框图并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。流程方案图的初步设计中，考虑使用塔底残液的废热来预热原料液，达到废热再利用的效果，实现节能减排，资源的综合利用。本次换热系统为精馏系统的换热设备，包括原料预热器，塔顶全凝器，塔顶产品冷却器，塔底再沸器，塔底残液冷却器。对原料预热器和塔顶产品冷凝器进行精算，塔顶冷却器和塔底残液冷却器只作初算，而塔底再沸器不作要求。1.3换热器设计方案的确定1.3.1换热器的类型列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。不同形式的列管换热器主要针对换热器管程与壳程流体的温度差的不同设计。由于列管式换热器管束与壳体内通过流体的温度不同，会引起管束与壳体热膨胀程度的差异，若两侧流体的温度差较大时，就可能由于热应力二引起管子弯曲或使管子从管板上拉托，因此，必须考虑热补偿。根据热补偿方法的不同，列管换热器有以下几种形式。固定管板式换热器这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置(膨胀节)只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。2、浮头式换热器浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器的管束可以拉出，便于清晰和维修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热器，应用极为普遍，但结构复杂，造价高。3、填料涵式换热器这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。1.3.2换热器类型的选择对于所选择的换热器，应尽量满足以下要求：具有较高的传热效率、较低的压力降；重量轻且能承受操作压力；可靠长的使用寿命；产品质量高，操作安全可靠；所使用的材料与过程流体相容；设计计算方便，制造简单，安装容易，易于维护与维修。在实际选型中，这些选择原则往往是相互矛盾、相互制约的。在具体选型时，我们需要抓住实际工况下最重要的影响因素或者说是所需换热器要满足的最主要目的，解决主要矛盾。本文中两流体温差介于50℃和70℃之间的选择带补偿圈的固定管板式换热器，小于50℃的选择不带补偿圈固定管板式换热器。根据制定的流程方案，可选择带补偿圈的和不带补偿圈的固定管板式换热器，此类换热器的结构简单，价格低廉，宜处理两流体温差50℃到70℃且壳方流体较清洁及不宜结垢的物料，流体压强不高于600Kpa的情况。1.3.3固定管板式换热器结构的确定固定管板式换热器由管板、壳体、封头等组成。固定管板式换热器最容易出现的故障就是管子和管板连接部分泄漏、串液、压降大。所以必须注意固定管板式换热器的连接方法和质量。固定管板式换热器主要分为管程和壳程两大部分。1.3.3.1管程结构换热器管程由换热管、管板、封头。1、换热管布置和排列间距管束的多少和长短由传热面积的大小和换热器结构来决定，它的材质选择主要考虑传热效果、耐腐蚀性能、可焊性等。常用管径和壁厚有￠19×2，￠25×2.5等；管长有1500mm、2000mm和3000mm；材料有普碳钢或不锈钢等。在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下，采用ф19mm×2mm直径的管子更为合理。这次用到的换热器的压力不大，换热器中流体没有腐蚀性，所以选择ф25×2.5mm碳钢管。本次设计采用ф25×2.5mm碳钢管。换热管管板上的排列方式有正方形直列、正三角形排列、同心圆排列，正三角形排列比较紧凑，管板利用率高，管外流体湍动程度高，对流传热系数大，但管外清洗较困难；正方形排列便于机械清洗；同心圆排列用于小壳径换热器，外圆管布管均匀，结构更为紧凑。ABCDE(A)正方形直列

（B）正方形错列

(C)三角形直列

（D）三角形错列

（E）同心圆排列正三角形排列结构紧凑；正方形排列便于机械清洗；同心圆排列用于小壳径换热器，外圆管布管均匀，结构更为紧凑。我国换热器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮头式则以正方形错列排列居多，也有正三角形排列。本次设计选择正三角形的排列方式。2、管子与管板及其连接方式的选择管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和壳程的流体分隔开。列管式换热器管板是用来固定管束连接壳体和端盖的一个圆形厚板，它的受力关系比较复杂。厚度计算应根据我国“钢制压力容器设计规定”进行，一般采用20到30个毫米的。管板与管子的连接可胀接，焊接和胀焊并用。焊接法应用广泛，这次用到的换热器内流体温度不高，压力不大，所以选择焊接的方式连接管子和管板。3、封头、管箱的确定列管式换热器管箱即换热器的端盖，也叫分配室。用以分配液体和起封头的作用。压力较低时可采用平盖，压力较高时则采用凸形盖，用法兰与管板连接。检修时可拆下管箱对管子进行清洗或更换。1.3.3.2壳程结构壳程内的结构，主要由折流板、支承板、纵向隔板及缓冲板等元件组成。1、换热体的确定根据管间压力、直径大小和温差力决定它的壁厚；由介质的腐蚀情况决定它的材质。直径小于400mm的壳体通常用钢管制成，大于400mm的用钢板卷焊而成。根据工作温度选择壳体材料，有防腐要求时，大多考虑使用复合金属板。2、列管式换热器折流板的作用是；增强流体在管间流动的湍流程度；增大传热系数；提高传热效率。同时它还起支撑管束的作用。这次设计中的原料预热器和塔顶全凝器的壳程走的是蒸汽所以不安装折流板。1.3.4流体流动空间的选择在列管式换热器的设计计算过程中，需要预先确定哪一种流体走管程，那种流体走壳程，成为流体流动空间的选择。影响选择结果的因素很多，主要从以下三方面考虑：1、传热效果（1）粘度大的流体或流量小的流体宜走管程。将两流体中热阻较大的一方安排在壳程，可提高对流传热系数，强化传热。（2）待冷却的流体宜走壳程，便于传热。2、设备结构高压的流体、腐蚀性的流体宜在管内流过。3、清洗方便不洁净的或易结垢的流体宜走管程，便于清洗管子。饱和蒸汽一般通入壳程以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，壳程可不必清洗。1.3.5流体流速的选择提高流体在换热器中的流速，将增大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增加，所需传热面积减小，设备费用降低。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多，操作费用增加。因此，应选择适当流速。下表列出工业一般采用的流体流速范围。表1工业列管式换热器常用的流体流速范围液体的种类一般液体易结垢液体气体流速m／s管程0.5－3＞15－30壳程0.2－1.5＞0.53－151.3.6流体出口温度的确定在换热器的设计中，被处理物料的进出口温度由工艺要求确定；加热剂或冷却剂的进口温度，一般由来源而定，但它的出口温度则应由社记者根据经济核算来确定，例如：用冷却水作某物料冷却剂时，在一定热符合条件下，选用较高的冷水出口温度，可节省材料，但传热的平均温差减小，传热面积加大。反之，若选用较低的冷水出口温度，冷水量增加，而传热面积可减少。最适宜的冷却水出口温度应根据操作费与设备费之和最少来确定。一般来说，设计时所采取的冷却水进出口温度差应不低于5℃，对于缺水地区，应选用较大的温度差。当采用河水做冷却水时，出口温度一般不超过50℃，以防止管壁过多结垢。1.3.7管程和壳程数的确定当换热器的换热面积较大而管子又不能很长时，就得排列较多的管子，为了提高流体在管内的流速，需将管束分程。但是程数过多，导致管程流动阻力加大，动力能耗增大，同时多程会使平均温差下降，设计时应权衡考虑。管壳式换热器系列标准中管程数有1、2、4、6四种。采用多程时，通常应使每程的管子数相等。管程数N按下式计算： N=u/v式中u——管程内流体的适宜流速； V——管程内流体的实际流速。第2章列管换热器的设计计算2.1设计计算步骤2.1.1系统物料衡算根据产量要求，计算换热系统的原料量、产品量，再进一步确定所需计算的换热器，逐步进行换热器的选用。2.1.2选用换热器1、热负荷的计算，冷却介质用量的计算或加热介质用量的计算；2、平均温度差的计算，当两侧流体均为变温传热时，应进行温度差的校正；3、流动空间的选择；4、初估总传热系数，计算换热面积，初选换热器。2.1.3核算总传热系数计算管程、壳程对流传热系数，确定污垢热阻，在计算总传热系数K计。比较K计和K选，若K计/K选=1.1-1.25,则初选的设备合格。否则需另设K选值，重复以上计算步骤。2.1.4计算管、壳程压强降计算出设备的管、壳程流体的压强降，如超过工艺允许的范围，要调整流速，再确定管程数，或选择另一规格的换热器，重新计算压强降直至满足要求为止。2.1.5接管尺寸计算为所选用的换热器选择接管。接管尺寸由管内流体的体积流量和流速决定。流体的体积流量与炉体的状态密切相关。2.2传热计算的主要公式2.2.1传热速率方程式及相关计算公式Q=KSΔtm式中Q——传热速率(即热负荷)，W；K——总传热系数，W／(m2．℃)；S——与K值对应的换热器传热面积，m2；Δtm——平均温度差，℃。1.热负荷(传热速率)Q无相变传热Q＝WhCph(T1-T2)＝WcCpc(t2-t1)相变传热(蒸汽冷凝且冷凝液在饱和温度下离开换热器)Q＝Whr＝WcCpc(t2一t1)式中W——流体的质量流量，kg／h；Cp——流体的平均定压比热容，J／(kg·℃)；T——热流体的温度，℃；t——冷流体的温度，℃；r——饱和蒸气的冷凝潜热，kJ／kg。下标h和c分别表示热流体和冷流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。2.平均温度差Δtm一侧恒温,逆流与并流的平均温差相等两侧变温，平均温差用逆流平均温差校正-温差校正系数，,其中3.总传热系数K初选换热器时，应根据所要设计的换热器的具体操作物流选取K的经验数值，选定的K的经验值为K选。确定了选用的换热器后，需要对换热器的总传热系数K进行核算，总传热系数K的计算按下列公式：式中K0——基于换热器外表面积的总传热系数，w／(m2．℃)；ho、hi——分别为管外及管内的对流传热系数，w／(m2·℃)；Rso、Rsi—一分别为管外侧及管内侧表面上的污垢热阻，(m2．℃)／w;do、di、dm——分别为换热器列管的外径、内径及平均直径,m；b——列管管壁厚度,m；k一列管管壁的导热系数，w／(m·℃)。4.对流传热系数(1)对于低粘度流体(μ小于或等于2倍常温水的粘度)当流体被加热时，n＝0.4当流体被冷却时，n＝0.3式中：ρ、μ——分别为流体的密度和粘度，kg／m3、Pa·s；、Cp——分别为流体的导热系数和比热容,w/(m·℃)、J/kg•℃;u——管内流速．m／s；d——列管内径，m。应用范围：Re＞l0000，Pr＝0.7-160，管长与管径之比L/d＞60，若L/d＜60可将上式算出的α乘以（1+（d/L）0.7）特征尺寸：管内径d定性温度：取流体进、出口温度的算术平均值。(2)蒸汽在水平管束上冷凝时的冷凝传热系数若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式计算冷凝传热系数：式中：—冷凝液的导热系数，w／(m·℃)；ρ——冷凝液的密度，kg／m3。；μ——冷凝液的粘度，Pa·s；γ——饱和蒸汽的冷凝潜热，kJ/kg；Δt——蒸汽的饱和温度与壁温之差，Δt＝ts-tw此处取Δt=5nc——水平管束在垂直列上的管数；5．换热器实际传热面积根据选定换热器的管径、管长和管数可计算所选换热器的实际传热面积Sp。实际传热面积应该比所需传热面积大一些，称为面积裕度，一般面积裕度控制在10%-30%比较合适。2.2.2计算流体压降的主要公式一般说来，流经列管式换热器允许的压强降，液体为10—100，气体为1—10左右。（1）管程压力降直管中因摩擦阻力引起的压力降Pa；回弯管中因摩擦阻力引起的压力降Pa；结垢校正系数，无因次，φ25×2.5mm的换热管取1.4；φ19×2mm的换热管取1.5；串联的壳程数；管程数。ξ——阻力系数，列管换热器管内ξ=3（2）壳程压力降流体横过管束的压力降Pa；流体流过折流挡板缺口的压力降Pa；结垢校正系数，无因次，对液体，取1.15；对气体，取1.0；F——管子排列方式对压力降的校正系数：三角形排列F=0.5；正方形排列F=0.3；正方形错列F=0.4；壳程流体的摩擦系数；横过管束中心线的管数B——折流挡板间距，m；D——壳体直径，m；折流挡板数目；按壳程流通面积So计算的流速，m/s。第3章设计的工艺计算3.1全塔的物料衡算根据设计要求可知：塔顶产品乙醇的质量D=2.7万吨，乙醇的质量分数XD=0.92,精馏原料粗乙醇的质量分数XF=0.5,塔底残液乙醇的质量分数XW=0.005由求得：F=9499.15W=4320.26回流比：R=2所以V=L+D=3D=3×3375=15416.673.2原料预热器的设计3.2.1确定设计方案1．选择换热器的类型换热器中两流体温度差不大，壳程压力较小，故可选择固定管板式换热器。2．流动空间和管材的选用设计任务的热流体为水蒸汽，冷流体为原料液乙醇。由于蒸汽比较干净不易结垢，所以蒸汽走壳程以便于及时排除冷凝液，原料液中可能含有杂质、易结垢，而粘度大、流量较小的原料液中的水为易结垢液体，所以原料液走管程便于清洗管子，此外还可以提高流速以增大其对流传热系数。蒸汽的温度大于原料液的温度，蒸汽走壳程，原料液走管程，有利于减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。因此，为使原料液出口温度达到泡点，令蒸汽走壳程，原料液走管程。因碳钢管价格低强度好，预热器中的流体没有腐蚀性，所以选用碳钢管3.2.2根据定性温度确定物性参数热流体：120→120定性温度为（绝对压力0.2MPa）冷流体：81.9←56.3定性温度为。根据定性温度分别查取的物性参数如下：表1预热器内原料物性参数名称密度ρKg/m3定压比热CpkJ/(Kg·℃)导热系数W/(m·℃)粘度μPa·s汽化热rkJ/kg原料液（69.1℃）8693.6340.4024.57×10-4水(120℃)943.14.180.68622.375×10-4水蒸汽(120℃)1.12212.10.02922.4×10-52205.23.2.3换热器的衡算原料预热器的工艺计算备注1.估算传热面积，初换热器(1)塔底热负荷的计算℃,===（2）试差法计算塔底余热升高原料液的温度①假设升高到50℃℃,===②假设升高到60℃℃,===③假设升高到55℃℃,===④假设升高到56.2℃℃,===⑤假设升高到56.3℃℃,===故塔底余热将原料液升高到56.3℃(3)计算平均温度差一侧恒温，求逆流时的平均温度差：塔底得热量回用到进料口，设换热器2得热负荷蒸汽T120℃←120℃原料液t56.3℃→81.9℃△t63.7℃38.1℃0℃（4）计算R初选K估算传热面积，参照《换热器》，取=700W/(m2·℃)传热面积S：(5)初选换热器型号由于两流体温差大于50℃，小于70℃，可选用带有补偿圈的固定管板式换热器。根据固定管板式换热器的系列标准，初选的固定管板式换热器主要参数如下：表2列管参数公称直径d325mm管子尺寸d0Φ25×2.5管子数n40管长L/mm2管中心距mm32管程数Np4管子排列方式正三角形管程流通面积/0.0031实际换热面积SO采用此换热面积的换热器，则要求过程的总传热系数为：℃）2.核算压降(1)管程压降其中,,，管程流速雷诺数>10000(湍流)对于碳钢管,取管壁粗糙度ε=0.3mm，所以由《食品工程原理》书的λ-Re关系图中可查得λ=0.045。(2)壳程压降,其中Fs=1.15（气体），Ns=1。因管子排列方式为正三角形，所以F=0.5。壳程流通面积壳程流速雷诺数3.核算总传热系数(1)管程对流传热系数对于低粘度流体，所以(2)壳程对流传热系数若蒸汽在水平管束上冷凝，用下式计算冷凝传热系数：式中、μ、ρ均为水在120℃时液体的物性参数。为水在120℃下的汽化热。[](3)污垢热阻根据《化工原理课程设计》书中的附录二十查得管内、外侧污垢热阻分别为：(4)总传热系数K实际换热面积K值校正故所选择的换热器是合适的。4.接管的选择(1)管程流体进出口接管的选择根据液体一般在管中的流速大小，选择原料液进出接管的流速为，则接管内径为根据《化工原理教材上册》附录375页的热轧无缝钢管的标准规格选择规格为φ68mm×2.5mm,di=63mm=0.063mm核算流速故选择的接管规格合适。(2)壳程流体进口接管的选择根据饱和蒸汽一般在管中的流速大小，选择水蒸汽进入接管时的蒸汽的流速为，则接管内径为根据热轧无缝钢管的标准规格选择规格为φ325mm×14mm,核算流速故选择的接管规格合适。（3）壳程流体出口接管的选择根据液体一般在管中的流速大小，选择冷凝液流出接管时的流速为，则接管内径为根据《化工原理教材上册》附录358页的冷轧无缝钢管的标准规格选择规格为φ13mm×0.25mm，di=12.5mm=0.0125m核算流速故选择的接管规格合适定性温度67.15℃下原料液的平均比热容：假设升高到60℃，则放热360.12KW假设原料液被升温到：56.2℃原料液最终被升温到：56.3℃=245.47KW=0.1113kg/s=6.4m2冷热流体温度差为63.52℃，介于50℃和70℃，可选用带有补偿圈的固定管板式换热器。℃）λ=0.045原料液的密度管程流体进出口接管选择规格为φ68mm×2.5mm的热轧无缝钢管壳程流体进口接管选择规格为φ325mm×14mm的热轧无缝钢管壳程流体出口接管选择规格为φ13mm×0.25mm的冷轧无缝钢管3.3塔底冷却器的设计3.3.11．选择换热器的类型冷却器是把99.3℃的含乙醇0.5%的釜底液冷却储存，热流体的进口温度是99.3℃，热流体的出口温度是35℃,为了节约热量选择用原料液来冷却釜底液体.冷流体的进口温度是15℃,出口温度25℃。2．确定流体的流经由于原料液可能含有渣滓,走管程利于清洗，且原料液可通过热流体的传热提高温度，在进入原料预热器时可节省蒸汽用量；热流体走壳程可通过壳壁面向空气中散热，有利于冷却。所以原料液走管程，釜底液走壳程。换热器内的流体没有腐蚀性，所以选用碳钢管，可降低设备费。3.3.2蒸汽T99.3℃→35℃原料液t25℃←15℃△t74.3℃20℃热流体的定性温度为。冷流体的定性温度为。根据定性温度分别查取的物性参数如下：表3塔底冷却器原料物性参数名称密度ρKg/m3定压比热CpkJ/(Kg·℃)导热系数k，W/(m·℃)粘度μPa·s0.5%乙醇液（67.15℃）979.374.1690.66530.4188×10-3冷却水（20℃）998.24.1830.59851.0042×10-33.3.3塔底冷却器的计算备注热量衡算(1)热负荷的计算(2)冷却水消耗量(2)计算平均温度差按单壳程、双管程考虑，一侧恒温，求逆流时的平均温度差：热流体温度T99.3℃→35℃冷流体温度t25℃←15℃74.3℃20℃(3)初选K值，估算传热面积由表3，取℃）传热面积S：根据固定管板式换热器的系列标准，初选的固定管板式换热器型号为主要参数如下：表4列管参数公称直径273mm管子尺寸Φ25×2.5管子数n32管长L/mm3000管中心距mm32管程数2管子排列方式正三角形管程流通面积/0.0050实际换热面积SO℃）2.核算压降(1)管程压降其中,,管程流速雷诺数>10000（湍流）对于碳钢管,取管壁粗糙度ε=0.3mm，所以由《食品工程原理》书的λ-Re关系图中可查得λ=0.045。λ=0.0453.4离心泵的选型与计算设计任务要求离心泵用于原料液的输送，是原料泵，根据流程图，该离心泵需要完成从储罐输送原料液流经塔底冷却器管程、100m长的直管管路、管路中各部件（包括2个截止阀、1个调节阀、5个标准弯头）、预热器管程，再到精馏塔进料口。3.4.1物性参数的获取原料液物性参数表5预热器内原料物性参数名称密度ρKg/m3定压比热CpkJ/(Kg·℃)导热系数W/(m·℃)粘度μPa·s汽化热rkJ/kg原料液（69.1℃）8693.6340.4024.57×10-4水(120℃)943.14.180.68622.375×10-4水蒸汽(120℃)1.12212.10.02922.4×10-52205.2则：3.4.2离心泵的选型⑴体积流量⑵设计输送高度（储罐液面与精馏塔进料口高度差）为Z1=20m，根据预热器接管的计算，已知输送管道为令储罐液面保持恒定，并且设计储罐液面上方维持常压并以此为基准面，设液面绝对压力为101.3kPa，设计精馏塔进料口处的塔内绝对压力为121.0kPa.（3）泵的选择选取储液槽上方液面为1-1’,进料口为2-2’，列伯努利方程：因为蒸汽正壳程故：⑷阻力压头损失的计算直管阻力压头损失的计算>10000湍流取碳钢管的粗糙度为，则由图，查得λ=0.054直管长L=100m，则直管压降直管管路中各部件包括2个截止阀、1个调节阀、5个标准弯头：截止阀：调节阀（全开）：标准弯头：出口阻力系数：进口阻力系数：共有进口4个，出口3个所以局部阻力压降为（5）塔底冷却器压强降的计算表6塔底冷却器原料物性参数名称密度ρKg/m3定压比热CpkJ/(Kg·℃)导热系数k，W/(m·℃)粘度μPa·s0.5%乙醇液（67.15℃）979.374.1690.66530.4188×10-3冷却水（20℃）998.24.1830.59851.0042×10-3由冷凝器的计算得压降：又预热的管程压降：换热器的总压降为;管路的压头m又因为输送的液体为有机溶剂，属于易燃物品，所以要求必须有较高的密封性能，故选用油泵（Y型）。根据，从Y型离心油泵系列中选取50Y-60型离心泵。50Y-60型离心泵主要参数体积流量扬程m功率KW转速r/min汽蚀余量效率轴电机12.5605.951129502.345%由于原料液的密度小于水的密度，所以不需核算泵所需的轴功率，而从上面有关数据科看出，泵所提供的流量Q和扬程H均稍大于管路系统要求值，实际生产操作中流量可通过泵出口阀开度来调节。3.5塔顶冷凝器的设计3.5.1确定设计方案1、选择换热器的类型。冷凝器是把78.3℃的含乙醇92%的液体冷凝为35℃的的饱和液体，冷却水的进口温度是15℃，由于呼和浩特地区是缺水地区，所以选择冷却水的出口温度为25℃。全凝器中两种流体温度变化不大（50℃--70℃），选择带补偿圈的固定管板式换热器。2、流动空间和管材的选用。由于蒸汽是热流体且比较干净不易结垢，蒸汽走壳程便于散热，可提高冷却效果，不必清洗管子而且便于及时排除冷凝液。粘度大，流量较小的冷却水易结垢走管程便于清洗管子，此外还可以提高流速以增大其对流传热系数。所以，蒸汽走壳程，冷却水走管程。因碳钢管价格低强度好，全凝器中的流体没有腐蚀性，所以选用碳钢管。3.5.2根据定性温度确定物性参数热流体T35℃←78.3℃冷流体t15℃→25℃△t20℃53.3℃冷流体的定性温度为℃热流体的定性温度为℃根据定性温度分别查取的物性参数如下：表8塔顶全凝器内原料物性参数名称密度ρKg/m3定压比热CpkJ/(Kg·℃)导热系数，W/(m·℃)粘度μPa·s乙醇（53.3℃）777.033.00.1720.7355×10-3冷却水(20℃)984.64.1830.59851.0042×10-33.5.3换热器的衡算塔顶全凝器的工艺计算备注1.估算传热面积，初选换热器。 (1)热负荷的计算冷却水的消耗量(3)计算平均温度差按单壳程、双管程考虑，一侧恒温，求逆流时的平均温度差：热流体T35℃←78.3℃冷流体t15℃