【《某油田油气集输管网工艺计算过程案例》3100字】

某油田油气集输管网工艺计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u4272某油田油气集输管网工艺计算过程案例 1282651.1混输管线管材及规格 182801.1.1管材类型 170851.1.2管材确定 2243111.2集输管径初选 2315341.2.1管径初选 288221.2.2管道应力校核 5282271.3管道壁厚选择 7260171.3.1管道壁厚计算 7205241.3.2管道壁厚校核 7153051.4热力计算 9244861.5水力计算 10180891.5.1软件模拟数据 10178571.5.2软件模拟结果 12266931.6稳定性校核 121.1混输管线管材及规格1.1.1管材类型国内的集输站场一般以直缝埋弧焊钢管、无缝钢管、螺旋缝埋弧焊钢管、直缝电阻焊钢管等钢管为主。无缝钢管：热轧或冷轧钢管的直径通常为32-630mm，壁厚为2.5-75mm，冷轧管的直径通常为5-200mm，壁厚为0.25-14mm。与螺旋焊管相比，焊接钢管是直阻力，无缝钢管虽然具有内壁光滑、压力高、耐腐蚀性好、质量容易保证等特点，但也存在生产成本高、管材长度短等缺陷。螺旋缝埋弧焊钢管：钢管受力状况好，刚度大，抗裂能力强，缺点是焊缝较长容易出现缺陷；如果焊后直径不扩管道内部仍存在残余应力，且焊缝防腐层与直缝电阻焊钢管相比，成本高，设计压力低，经济性差。直缝电阻焊钢管：可采用电阻焊或感应焊，焊缝较窄，加少量补强。具有精度高、尺寸大、焊接平整、防腐层质量好等优点。缺点是由于焊接的特殊性，在焊接过程中容易产生灰斑、疣蚀等缺陷，强度较弱。直缝埋弧焊钢管：它是采用双电弧焊和厚板焊接而成，规格范围广，焊接强度好，可塑性好，均匀性和耐空气性好，具有直径大、管厚大、耐高温、耐高压、耐腐蚀等特点，因此，在施工中具有很高的强度，高质量和高质量的长输管道主要用于大口径和密集的电弧焊管。1.1.2管材确定依照GB50028-93《城镇燃气设计规范》及GB50350-2015《油田油气集输设计规范》并结合目标区块背景考虑，本设计选用无缝钢管20号。1.2集输管径初选1.2.1管径初选油、气、水混输管线输送或加热输送集油管线的工艺计算，一般按以下步骤进行：井口-计量站管径选取按照原油或者井产液的当量流速进行初选管径，当量流速为0.08~0.15m/sVsf=q式中：qvl—管道输送液体的流量，m3/s；A—管道流通的截面积，m2；初选管径之后再通过杜克勒Ⅱ公式进行压力校核，如果计算压降与允许压降接近可认为所选管径合适，否则需要进行管径的重新选择。对于各管线管径的选取按照其中流体的经济流速按照公式（1.2）进行计算：d=4Qπν（式中：d—管道内径，mm；v—经济流速，m/s；Q—体积流量，m3/s；根据《油田油气集输设计技术手册》的相关规定，矿区输油管线经济流速一般取用为0.8-2m/s，输气管线取为5-10m/s。而对于壁厚的设计主要需满足管道最大运行压力下的强度要求，对于计算得到的管径和壁厚对照无缝钢管规格表选取标准钢管。标准如下：表4-1各输量经济管径序号公称管径代表管线经济输油能力经济输气能力DNmm范围m3/d代表输量（原油）104m3/d参考范围104m3/d140ϕ48×3120~20050.2~0.5250ϕ57×3.5170~32080.4~0.7365ϕ76×4320~600160.8~1.7480ϕ89×4450~800251.5~2.75100ϕ108×4680~1200402.5~1.56100ϕ114×5730~1300423~57125ϕ133×51030~1800554~88150ϕ159×61400~2600756~139150ϕ168×61600~3000858~1610200ϕ219×72850~560015017~3611250ϕ273×74600~900025015~6512300ϕ325×76500~1300035050~10013350ϕ377×79000~1800045080~14014400ϕ426×71500~223000600100~20015450ϕ478×714500~29000750140~28016500ϕ529×718000~360001000180~38017600ϕ630×815000~500001500300~60018700ϕ720×834000~680002000450~900本次设计取输油管线经济流速1.5m/s，输气管线6m/s。按液、气两相分别流动时所需管径之和对管径进行估选。以N1井为例：d=根据标准选取管内径为200mm。管道选取结果见表4-2表4-2管道选取管线名称公称直径mm选用管线管长km管线名称公称直径mm选用管线管长kmN01-J1DN200ф219×71.26N07-J3DN200ф108×40.54N03-J1DN200ф89×40.67N08-J3DN250ф108×40.33N09-J1DN125ф219×72.09N14-J3DN150ф48×31.06N11-J1DN200ф76×40.31N15-J3DN150ф76×40.60N13-J1DN150ф219×70.68N17-J3DN65ф89×40.59N16-J1DN100ф273×70.27N18-J3DN125ф48×31.20N19-J1DN100ф133×50.94A01-J4DN200ф219×70.20N22-J1DN40ф219×71.49A03-J4DN250ф273×70.94N02-J2DN80ф133×51.05A04-J4DN150ф159×61.17N04-J2DN65ф159×60.18A07-J4DN100ф108×40.85N12-J2DN125ф159×60.52A08-J4DN200ф219×70.68N20-J2DN100ф159×60.54A09-J4DN80ф89×42.04N21-J2DN100ф108×42.05A10-J4DN100ф108×40.96N24-J2DN65ф76×40.51A11-J4DN80ф89×41.90N23-J2DN80ф133×51.67A19-J4DN40ф48×31.49N10-J2DN40ф108×41.31T05-J5DN150ф159×60.34J1-L1DN250ф273×79.11T04-J5DN100ф114×50.33J2-L1DN450ф478×1010.2J4-L1DN450ф478×1016.2J3-L1DN150ф478×79.59J5-L1DN250ф273×712.81.2.2管道应力校核输油管道直管段的许用应力应符合以下规定：线路管段的许用应力按公式（1.3）计算：σ=K⋅ϕ⋅σS式中：[σ]—许用应力，MPa；K—设计系数，取0.72；ф—钢管最低屈服强度MPa；σS—焊缝系数。输油站内管道的许用应力取公式（1.4）和（1.5）中计算得出的最小值：σt=σσt=0.6σ式中：[σ]t—设计温度下许用应力，MPa；σbt—材料设计温度下的最低抗拉强度，MPa；σSt—材料设计温度下的最低屈服强度，MPa；为了满足特殊管段的安全需要，还应核算其轴向应力及环向应力，见公式（1.6）（1.7）σa=Eαtσh=pd式中：σa—管线的轴向应力，MPa；σh—管线的环向应力，MPa：E—钢材弹性模量，取2.06×105MPa；α—钢材膨胀系数，取1.2×10-5MPa；t1—管线安装温度，℃；t2—管线工作温度，℃；μ—泊松比，取0.3；d—管线内径，cm；δ—管线壁厚，cm；p—管线工作压力，MPa；以N-01-J2管线为例：σσσ[σ]t取最小156.67MPa环向应力：σ轴向应力：经计算得：即管道应力满足需求。1.3管道壁厚选择1.3.1管道壁厚计算各管线壁厚按公式（1.3）计算：δ=PD2Kϕσ式中：δ—钢管计算壁厚，mm；P—设计内压力，MPa；D—钢管直径，mm；σS—材料最低屈服强度，MPa；K—设计系数，站外取0.72；φ—焊缝系数，1.0；所以d=综合其他因素确定壁厚为7mm，初选管径为ф219×7。1.3.2管道壁厚校核由石油地面工程设计手册查得，直管段壁厚校核方式为式（1.9）δ=PD0式中：δ—管道壁厚，mm；P—管道工作压力，MPa；σS—管材最低屈服强度MPa；D0—管道外径，mm；F—设计系数，混输和输油管道取0.6，输气管道取0.5；ф—纵向焊缝系数，无缝钢管取1.0；C—腐蚀余量，mm运输是油、气、水的混合物，气相中含有H2S等酸性物质，会导致一定程度的腐蚀，因此管道的腐蚀程度为2mm，为保证埋地管道的稳定性，选择的壁厚不小于4mm。钢管壁厚计算值及选取值见表4-3表4-3钢管壁厚计算值及选取值管线名称公称直径mm计算壁厚mm选用壁厚mm管线名称公称直径mm计算壁厚mm选用壁厚mmN01-J1DN2001.57N07-J3DN2001.47N03-J1DN2001.47N08-J3DN2505.57N09-J1DN1252.85N14-J3DN1503.36N11-J1DN2001.47N15-J3DN1503.36N13-J1DN1503.36N17-J3DN651.44N16-J1DN1002.24N18-J3DN1252.85N19-J1DN1002.24A01-J4DN2001.47N22-J1DN400.94A03-J4DN2505.57N02-J2DN801.84A04-J4DN1503.36N04-J2DN651.44A-07-J4DN1002.24N12-J2DN1252.85A-08-J4DN2001.47N20-J2DN1002.24A-09-J4DN801.84N21-J2DN1002.24A10-J4DN1002.24N24-J2DN651.44A11-J4DN801.84N23-J2DN801.84A19-J4DN400.94N10-J2DN400.94T01-J5DN1503.36J1-L1DN2505.57T-02-J5DN1002.25J2-L1DN4509.910T-01-J5DN1503.36J3-L1DN1503.37J5-L1DN2505.57J4-L1DN4509.910J1-L1DN2505.571.4热力计算油气水混输可利用苏霍夫温降公式（1.10）或（1.11）对管道温降计算：lnTR−或TL=T其中：；；式中：K—总传热系数，W/（m2··℃）；G—混输流体质量流量，kg/s；c—混输条件下流体比热容，J/（kg·℃）；D—管道外径，m；L—管道加热输送长度，m；TR—管道起点温度，℃；TZ—管道终点油温，℃；T0—周围介质温度，28℃；本设计中，由于K油田所产原油为高蜡高凝点原油，将进站温度设定为53℃，可确保进站温度高于原油凝点3-5℃，起点温度假设为60℃。以N-01-J1管线为例，管道尺寸为ф219×7，管长1.2617km，环境温度为管道埋地温度28℃。以此计算埋地管道总传热系数K，用公式（1.12）：K=1D1求得K约为：K=2.56W