油气集输课程设计--节流阀选型

1、重庆科技学院课程设计报告 院（系）:石油与天然气工程学院 专业班级:油气储运工程071学生姓名: xxxxxxxxxxxx 学 号: 200744xxxxxx 设计地点（单位）_ _G304_ _ _ _设计题目: 广安2低温集气站的工艺设计 节流阀的设计选型 完成日期：2010年7月2日指导教师评语: _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 广安2低温集气站的工艺设计 节流阀的设计选型摘 要：根据提供的资料进行广安2低温集气站的工艺设计中节流阀的计算与选型。本文主要介绍根据气井产量、进站压力及进站温度，根据公式计算节流阀的通径，然后查表选出适合的节流阀。关键词：天然

2、气 节流阀 压力 温度天然气从井口出来，经过流量计计量后进行一次节流。一次节流的条件是使从井口出来的天然气达到不生成水合物的最低温度和压力。经过一次节流后，在管道内注入适量的抑制剂，并进行换热器换热作业。由于该流程是低温集气，因此通过使天然气降到更低的温度进行低温操作，可以在分离器中得到更好的分离效果。在进入分离器之间进行二次节流，二次节流的目的是使天然气压力达到出站压力6MPa，并使天然气的温度进一步降低。1 相对密度天然气的相对密度是在相同压力和温度下天然气的密度与空气密度之比，即，这是一个无量纲的量。天然气的相对密度用符号S表示，则有：式中 分别为天然气的密度和相对分子质量；分别为空气的

3、密度和相对分子质量。根据课程任务书中给出的气体组成（%）可知-82.3，-2.2，-2.0，-1.8，-1.5，-0.9，-7.1，-2.2可计算出气体的相对分子质量。其中 即。由查表得到空气的相对分子质量是28.97。则他们的比值即为该计算气体的相对密度S。则2 两次节流后的温度压力计算天然气生产过程中，通常采用节流阀来降低天然气的压力而导致天然气温度的下降，因此可能会导致水合物的形成。表2-1 基础资料：每口井的产量、进站压力及进站温度。井号产量（）进站压力（MPa）进站温度（）13917322291732326173241312325912306121231由于天然气的相对密度S为0.7

4、24，可近似看做0.7。利用图2-1可以读出已知节流后保证不形成水合物的最终压力。2.1 各井口一次节流后的温度及压力（1）根据基础资料可得井号1、2、3的进站压力P及温度T均相等。，。查图2-1得不生成水合物的最低压力为11MPa。再查图2-2可得到给定压力降所引起的温度降。由于压力降。则该压降，查图2-2得温度降为18。由公式 即温度降低为14。（2）井号4进站压力，进站温度。查图2-1得不生成水合物的最低压力为8MPa。再查图1-2可得到给定压力降所引起的温度降。由于压力降。则该压降，查图2-2得温度降为14。由公式 即温度降低为18。（3）井号5进站压力，进站温度。查图2-1得不生成水

5、合物的最低压力为8MPa。再查图2-2可得到给定压力降所引起的温度降。由于压力降。则该压降，查图2-2得温度降为14。由公式 即温度降低为16。（4）井号6进站压力，进站温度。查图2-1得不生成水合物的最低压力为8MPa。再查图2-2可得到给定压力降所引起的温度降。由于压力降。则该压降，查图2-2得温度降为14。由公式 即温度降低为17。2.2 通过换热器后天然气温度变化经过一次节流后的天然气注入适量的抑制剂。由于此处采用的低温集气工艺流程，因此希望各井口天然气在进入分离器之前能够有更低的温度，使天然气在分离器中的分离效果更好。因此经过换热器后得到了更低的温度，即使温度降低。鉴于此处没有换热器

6、的设计，因此经过换热后的天然气压力不变，并假定天然气的温度均降低10。综合以上数据，即经过一次节流后，可得表2-2表2-2 一次节流后各井口出来的天然气的温度压力井号一次节流后压力（MPa）一次节流后温度（）换热后的温度（）1、2、311144481885816668177根据流程图可知一次节流后，井口1、2、3三口井的天然气汇合进入一条管线1，井口4、5、6三口井的天然气汇合进入一条管线2。则一次节流后的压力即为二次节流前的压力，经过换热器换热后的温度即为二次节流前的温度。其中管线2中汇合前温度有微小差异，汇合后可取温度平均值。可得表2-3。表2-3 二次节流降压前的节流阀阀前温度及压力管线

7、二次节流前压力（MPa）二次节流前温度（）1114287（1）根据表2-3可得管线1的进站压力及温度。由任务书中给定的天然气出站压力为6MPa，可求出压力降，再查图2-2可得到给定压力降所引起的温度降。由于压力降。由表2-3数据代入则该压降，查图2-2得温度降为20。由公式 即温度降低为-16。（2）管线2的进站压力，进站温度。由任务书中给定的天然气出站压力为6MPa，可求出压力降，再查图2-2可得到给定压力降所引起的温度降。由于压力降的公式。由表2-3数据代入则该压降，查图2-2得温度降为8。由公式 即温度降低为-1。综合以上计算数据，可得到二次节流降压后管线1和管线2中的节流阀温度及压力。

8、即表2-4表2-4 二次节流降压后天然气温度及压力管线二次节流前压力（MPa）二次节流前温度（）16-1626-1图2-1 相对密度为0.7的天然气在不形成水合物的条件下允许达到的膨胀程度图2-2 给定压力降所引起的温度降3 压缩因子的确定有基础资料可知井口1、2、3、4、5、6即管线1、2的相对密度均为S=0.724。对于凝析气藏气，当相对密度S0.7时根据公式： 带入S=0.724计算得又根据公式算得天然气的拟对比压力及拟对比温度。 （1）根据表2-1基础资料可得井号1、2、3的进站压力及温度均相等，则根据公式可得它们的天然气的拟对比压力及拟对比温度均相同，即压缩因子也相同。一次节流：代入

9、可算得 查图3-1，对于井口1、2、3可得天然气一次节流的压缩因子为Z=0.71。（2）根据表2-1基础资料可得井号4的进站压力及温度一次节流：代入可算得 查图3-1，对于井口4可得天然气一次节流的压缩因子为Z=0.73。（3）根据表2-1基础资料可得井号5的进站压力及温度一次节流：代入可算得 查图3-1，对于井口5可得天然气一次节流的压缩因子为Z=0.73。（4）根据表2-1基础资料可得井号5的进站压力及温度一次节流：代入可算得 查图3-1，对于井口6可得天然气一次节流的压缩因子为Z=0.73。（5）根据表2-3可得管线1的二次节流前压力及温度二次节流：代入可算得 查图3-1，对于管线1二次

10、节流的压缩因子为0.64。（6）根据表2-3可得管线2的二次节流前压力及温度。二次节流：代入可算得 查图3-1，对于管线1二次节流的压缩因子为0.72。拟对比压力Ppr拟对比压力Ppr图3-1 天然气压缩因子图版综合上述计算可得节流阀两次节流时的压缩因子的值，即为表3-1表3-1 两次节流的压缩因子值井口一次节流管线二次节流1、2、30.7110.6440.7320.7250.7360.734 节流阀的通径计算根据阀前和阀后的压力比值范围分为两种情况：（1）当p2/p10.53时，属于非临界流动，用下面公式来计算节流阀的通过直径： （4-1）（2）当p2/p10.53时，属于临界流动，用下面公

11、式来计算节流阀的通过直径： （4-2）式中 节流阀的计算直径，mm； 流过节流阀的气体流量，； 分别为阀前、阀后的压力，MPa（绝）； 气体的相对密度； 阀前的气体温度，K； 气体的压缩系数。 为了满足调节的要求，节流阀的开启度宜处于半开状态，所以将除以（1-），并令=0.5（为节流阀的开启度）这样，节流阀的通过直径，即选用节流阀的通过直径为计算直径的1.52倍。对于井口1：一次节流，则选用公式（4-1）；二次节流，也选用公式（4-1）。（1）对于井口1节流阀的通过直径：则其节流阀的通过直径。（2）对于井口2节流阀的通过直径：则其节流阀的通过直径（3）对于井口3节流阀的通过直径：则其节流阀的通

12、过直径（4）对于井口4节流阀的通过直径：则其节流阀的通过直径（5）对于井口5节流阀的通过直径：则其节流阀的通过直径（6）对于井口6节流阀的通过直径：则其节流阀的通过直径（7）对于管线1节流阀的通过直径：则其节流阀的通过直径（8）对于管线2节流阀的通过直径：则其节流阀的通过直径综合上述计算可得两次节流时所用节流阀的通过直径，即表4-1。表4-1 两次节流时节流阀的通过直径井口一次节流通过直径mm管线二次节流通过直径mm117.823.8131.241.6215.520.7314.719.6412.716.9224.732.9510.614.1612.216.25 节流阀的选型结合表2-1和表4-

13、1中的数据，查阅油气田常用阀门选用手册中的节流阀一节，进行节流阀的选型。5.1 阀门型号编制方法，编制说明。一单元：阀门类型代号二单元：阀门传动方式代号注：手动、手柄和扳手传动以及安全阀、减压阀、疏水阀省略本代号。三单元：阀门连接形式代号连接方式内螺纹外螺纹两不同连接法兰焊接对夹卡箍卡套代号 1 2 3 4 6 7 8 9 四单元：结构形式代号截止阀和节流阀结构形式直通式角式直流式平衡直通式角式代号14567五单元：阀座密封面材料或衬里材料代号阀座密封面或衬里材料代号代号阀座密封面或衬里材料代号代号铜合金T渗氮钢D橡胶X硬质合金Y尼龙塑料N衬胶J氟塑料F衬铅Q锡金轴承合金（巴氏合金）B搪瓷C合

14、金钢H渗硼钢P六单元：公称压力数值数值用阿拉伯数字直接表示，它是MPa的10倍七单元：阀体材料灰铸铁底压阀和钢制中压省略此项5.2 节流阀选型根据节流阀所需要承受的压力及表4-1所计算出的节流阀通径，对应阀门型号的编制可以选出以下两种适合的节流阀型号：L44H-220公称通径DN（mm）尺寸（mm）质量（Kg）LDD1D3D0bZ-dD2HH1L025120105803522224-18M42222724930010501902001457053406-29M80330234540039 型号：L44H-160公称通径DN（mm）尺寸（mm）质量（Kg）LDD1D3D0bZ-dD2HH1L01510595602015203-18M242192208250625120105682823203-18M3322272493009401651651154839266-26M52226330035020表5-1 主要性能参数公称压力（MPa）试验压力（MPa）工作压力（MPa）工作温度（）适用介质强度密封162417.616-30100氮气、氨等223324.2226 小结根据井口的实际情况，结合所选节流阀的规格可进行如下选取：表6-1 各节流阀的选型节流阀型号公称通径DN（mm）井口1L44H-22025井口2L44H-22025井口3L44H-220