输油管道工艺设计资料

1、设 计 内 容 及 要 求设 计 参 数月份123456789101112地温C56789111213121087地温资料：最大运行压力7.0MPa，末站剩余压头60m，局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计,20C相对密度0.867,50C粘度 9.6mPa.s。管道输送工艺设计某油田计划铺设一条180公里、年输量为300万吨的热油管道，管线经过区域地势平坦 设计要求：1）采用的输送方式；2）管道规格；3）泵站位置；4）选用泵机组的型号，包括泵运行的方式、原动机的种类和型号；5） 至少采用两种设计方案，并进行经济比较；6）计算最小输量。粘温指数0.038。进站温度控制在 39C。土壤导热系数1.2W

2、/ （m -C），埋地深度1.6m。最高 输送温度70 C，最低输送温度 35 C。33目录1 总论 31.1 设计依据及原则 31.1.1 设计依据 31.1.2 设计原则 31.2 总体技术水平 32 输油工艺 42.1 主要工艺参数 42.1.1 设计输量 42.1.2 其它有关基础数据 42.2 主要工艺技术 43 工程概况 44 设计参数 44.1 管道设计参数 44.2 原油物性 44.3 其它参数 55 工艺计算 55.1 输量换算 55.2 管径规格选择 65.2.1 选择管径 65.2.2 选择管道壁厚 65.3 热力计算 75.3.1 计算 K 值 75.3.2 计算站间距

3、 105.4 水力计算 155.4.1 计算输油平均温度下的原油运动粘度 155.4.2 判断流态 165.4.3 计算摩阻 176 设备选型 186.1 设备选型计算 186.1.1 泵的选型 186.1.2 原动机的选型 196.1.3 加热设备选型 196.2 站场布置 207 最小输量 228 设计结果 239 动态技术经济比较（净现值法） 25参考文献 261.1 设计依据及原则1.1.1 设计依据（1）国家的相关标准、行业的有关标准、规范；（2）相似管道的设计经验；（3）设计任务书。1.1.2 设计原则（1）严格执行现行国家、行业的有关标准、规范。（2）采用先进、实用、可靠的新工艺

4、、新技术、新设备、新材料，建立新 的管理体制，保证工程项目的高水平、高效益，确保管道安全可靠，长期平稳运 行。（3）节约用地，不占或少占良田，合理布站，站线结合。站场的布置要与 油区内各区块发展紧密结合。（4）在保证管线通信可靠的基础上， 进一步优化通信网络结构， 降低工程 投资。提高自控水平，实现主要安全性保护设施远程操作。（5）以经济效益为中心，充分合理利用资金，减少风险投资，力争节约基 建投资，提高经济效益。1.2 总体技术水平（1）采用高压长距离全密闭输送工艺。（2）采用原油变频调速工艺。（3）输油管线采用先进的SCADA系统，使各站场主生产系统达到有人监护、 自动控制的管理水平。 既

5、保证了正常工况时管道的平稳、 高效运行， 也保证了管 道在异常工况时的超前保护，使故障损失降低到最小。（4） 采用电路传输容量大的光纤通信。给全线实现SCAD/数据传输带来可 靠的传输通道，给以后实现视频传输、工业控制及多功能信息处理提供了可能。（5）在线路截断阀室设置电动紧急切断球阀，在 SCADA中心控制室根据检 漏分析的结果， 确定管道泄漏位置， 并可及时关闭相应泄漏段的电动紧急切断球 阀。6）站场配套自成系统（7）采用固化时间短、防腐性能优异的环氧粉末作为管道外防腐层。2输油工艺2.1主要工艺参数2.1.1 设计输量年输量为3000万吨2.1.2其它有关基础数据（1）保温层（泡沫塑料）

6、40mrp（2）管道埋地深1.6 m（3）管道埋深处平均地温：5 6 78 9111213 12 108 7 小T=9 C12（4）原油含水 0.5% ；（5）年输送天数：350天。2.2主要工艺技术输油干线拟采用密闭输油方式。输油管道首站设置出站超高压保护装置，中间站设变频器控制各进干线的压力，确保输油干线长期安全、平稳运行。3工程概况某油田计划铺设一条180公里、年输量为300万吨的热油管道，管线经过区域地势平坦。表3-1地温资料:月份123456789101112地温C567891112131210874设计参数4.1管道设计参数最大运行压力7.5MPa,末站剩余压头60m,局部摩阻按1

7、.2%，进站温度控制 在39 C，最高输送温度70 C，最低输送温度35 C。4.2原油物性20 C相对密度0.867，50 C粘度9.6 mPa.s,粘温指数0.038。4.3其它参数保温层采用黄夹克，厚度40mm, 土壤导热系数1.2W/(m. C)5工艺计算5.1输量换算管道周围的自然温度;To =5 6 7 8 9 1112 13 12 108 712=9 C ；平均温度为:12Tpj Tr Tz33(5-1 )式中 Tpj 平均温度，CTr,Tz 加热站的起点、终点温度，C由公式(5-1 )得：12aTpj 7035 =46.7( C)pj 33温度系数为：=1.825-0.0013

8、1520式中 温度系数，kg/(m3 C)；(5-2)20 温度为20 C时的油品密度，kg/m3由公式(5-2)得：-=1.825 -0.001315 (0.867 1000) =0.68546.7 C时原油的密度为：:46.7 八 20 - (t - 20)式中46.7温度为46.7 C时的油品密度，kg/m3 ；温度系数，kg/(m3 C)；20温度为20 C时的油品密度，kg/m3；T油品温度，C o由公式(5-3)得：P46.7 =8760.685(46.720) =857.7 ( kg/m3)(5-3)体积流量为:(5-4)式中 Q体积流量，m3/s或m3/h ；G年输量，kg ;

9、T年输油时间，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管径规格选择5.2.1选择管径取经济流速为V=2.0m/s,则管径为:D(5-5)式中 D管道直径，m；Q 体积流量，m3/s ；V经济流速，m/s。由公式（5-5）得:4 0.115663.14 2二 0.2714(m) : 272(mm)5.2.2选择管道壁厚查规范，选规格为X60的管材，其最小屈服强度为415MPa故其壁厚为:PDPD2刁2K(5-6)式中：壁厚,P设计压力（取工作压力的1.15倍）MPa;D管道外径，m ； D

10、二d 2 ； 刁许用压力，MPa；十2Ks ；K设计系数，取0.72;焊缝系数，取1飞一一钢管的最低屈服强度，X60钢取413MPa由公式（5-6）得:,8.05 (2722),.78(mm)、4mm2 x0.72x1 x413查规范，选273 4为方案一和325 4为方案二的标准管道5.3热力计算5.3.1 计算K值方案一：273 4的标准管道管道中的实际流速为:Vi4Q4 0.11566：d23.14广265孑54.3 39 =44.1（ C）3 3由公式（5-3 ）得50 C时原油的密度为： = 867 - 1.825 - 0.0013156。(50 - 20) = 812.3 ( kg

11、/m3)故平均温度下的运动粘度为:pj =叫0)(5-20)式中： 温度为平均温度、t。时油品的运动黏度,/s ；u黏温指数，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判断流态方案一：273 4的标准管道雷诺数为:(5-21 )(5-22)式中u黏温指数，-输送温度下原油的运动黏度，m2/s ；Q管路中原油的体积流量，m3/s ；e管壁的绝对粗糙度，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汉0.054汉10）70.265由于3000 ： Re ： Re ,所以其是处于水力光滑区，故前面的假设是正确的。方案二:325 4的标准管道雷诺数为:(5-21 )(5-22)57.9Rei82e 7(7)?式中u黏温指数，1/C。输送温度下原油的运动黏度，m2 / s ；Q管路中原油的体积流量，m3/s ；e管壁的绝对粗糙度，m。由公式（5-21）得：Re4 .11566311943.14x0.317 X14.9X10由公式（5-22）得:57 9Re1=198288（2汉0.054 X10）70.317由于3000 ： Re ： Re ,所以其是处于水力光滑区，故前面的假设

13、是正确的。5.4.3计算摩阻方案一：273 4的标准管道一个加热站间的摩阻为:总摩阻为:Q2 _m mLhR15 _mLrdhR十巳(5-23)(5-24)全线所需总压头为:H -hR 1.2%hR hmZ(5-25)沿线总摩阻，加热站间距的摩阻，m； 全线所需要的总压头，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、的标准管道一个加热站间的摩阻为:口 Q2%mhRi拌 Lr（5-23）d总摩阻为：hR = nhR1（ 5-24）全线所需总压头为：H 二 hR 1.2%hR hm：Z（ 5-25）式中 hR沿线总摩阻，m；hRi加热站间距的摩阻，m；H全线所需要的总压头，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设备选型6.1设备选型计算6.1.1 泵的选型选泵原

15、则：流量以任务输量为依据，最大输量、最小输量为参考；摩阻以任务输量下的 摩阻为依据，最大输量、最小输量下的摩阻为参考。同时，考虑一定的富裕量。若输送正常流量为 Qp,则采用适当的安全系数估算泵的流量，一般取 Q = （1.05 1.10） Qp估算泵扬程时，考虑泵在最困难条件下，计算流动损失，确定所需扬程Hp,根据需要再留出些裕量，最后估算选泵扬程，一般取H=（ 1.101.15 ） Hp根据油田输量变化情况，为发挥泵的经济效益，选泵原则为：最小输量期，运行1台小泵；任务输量期，运行1台大泵；最大输量期，1台大泵与1台小泵并联运行。同时，大泵考虑1台备用选用泵型号为 KDY500-13CK 5

16、,其流量为500m3/h，扬程为650m,转速为2980转/分，效率为83%每个泵站选用两台，其中一台为备用泵。 方案一：由公式(5-3)得平均温度下的密度为：P43.73 =867(1.825 0.001315卩2。F (57.8 20) =798.1 ( kg/m3)泵所产生的压力为：PgH(6-1)式中 P泵所能够提供的压力，Pa；亍一一油品的密度，kg/m3 ；H泵所提供的扬程，m；由公式(6-1)得：P = 798.1 9.8 650 10=5.1(MPa) ： 7.5MPa故所选择的泵符合要求。 方案二：由公式(5-3)得平均温度下的密度为：P43.73 =867-(1.825-0.001315為0 A 万案一3903957.84639.5680%万案一3903954.33775.880%表8-4热站布置设计结果热站1热站2万案一里程（km090万案一里程（km）090表8-5泵站布置设计结果泵站1泵站2泵站3泵站4万案一里程（km065135万案二里程（km0501201759动态技术经济比较（净现值法） 方案一：项目投资35万元，以后连续每年有相同的净收益10万元，其基准收益率为 10%其净现值：NPV, 一1 A P/A,ic,n 35 10 P/A,10%,5-35 10 3.7908 = 2.908万元 方案二：项目投资30万元，以后连续每年有相