油氣管道輸送

1、油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì)目錄目錄1 設(shè)計(jì)總則11.1設(shè)計(jì)依據(jù)11.2設(shè)計(jì)原則12工程概況23 輸氣管道工藝計(jì)算33.1平均直徑D的計(jì)算33.1.1 輸氣管道平均內(nèi)徑33.1.2管道壁厚的計(jì)算43.2 檢驗(yàn)假設(shè)末端的直徑d和長(zhǎng)度L53.3末段最大儲(chǔ)氣能力74 壓氣站的布置94.1 壓縮機(jī)站數(shù)的確定94.2 計(jì)算各站起終點(diǎn)壓力94.3各壓氣站的工藝參數(shù)105 結(jié)論12參考文獻(xiàn)13油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì) 工程概況 n 1 設(shè)計(jì)總則n 1.1設(shè)計(jì)依據(jù)本次設(shè)計(jì)根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的參數(shù)，參照油氣管道輸送技術(shù)教材，油氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50251-94以及石油地面工程設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。為在輸氣管

2、道工程設(shè)計(jì)中貫徹國(guó)家的有關(guān)法規(guī)和方針政策，統(tǒng)一技術(shù)要求，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量，制訂本規(guī)范。n 1.2設(shè)計(jì)原則輸氣管道工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵照下列原則：保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、節(jié)約土地，處理好與鐵路、公路、河流等的相互關(guān)系；采用先進(jìn)技術(shù)，努力吸收國(guó)內(nèi)外新的科技成果；優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確定經(jīng)濟(jì)合理的輸氣工藝及最佳的工藝參數(shù)。n 2 工程概況擬建一條輸氣管全線1500公里，全線起伏不大，年輸氣量為15.5億標(biāo)方。對(duì)管線進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，布置全線壓氣站，及各站的工藝參數(shù)，并決定末段最大儲(chǔ)氣能力。設(shè)計(jì)要求如下：管長(zhǎng)/km020035050080012001500高程/m04502001503601005

3、0壓縮機(jī)采用燃輪機(jī)離心式子壓縮機(jī)組，特性系數(shù)A=4.53，B=9.479×109，采用末段儲(chǔ)氣，末段管道壓力為終點(diǎn)配氣站的最低壓力P2min=1MPa。管材的最高工作壓力7.6MPa，其他參數(shù)如下：首站進(jìn)站壓力為5.2MPa；天然氣相對(duì)密度=0.58；平均壓縮系數(shù)Z=0.905；平均溫度t=42；管道的水力摩阻系數(shù)=0.0115。14油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì) 管道壁厚計(jì)算 n 3 輸氣管道工藝計(jì)算n 3.1平均直徑D的計(jì)算 輸氣管道平均直徑由輸氣管道平均內(nèi)徑和管壁厚度組成。n 3.1.1 輸氣管道平均內(nèi)徑當(dāng)輸氣管沿管線地形起伏的高差h>200m時(shí)的管線輸氣量按下列基本公式計(jì)算：

4、 （3-1） 式中 體積流量，m3/s（按工程標(biāo)準(zhǔn)狀況P0=0.0101325MPa,T=293K）； 取0.03848； PQ輸氣管道計(jì)算段的起點(diǎn)壓力（絕）（MPa）；PZ輸氣管道計(jì)算段的終點(diǎn)壓力（絕）（Mpa）； D輸氣管道內(nèi)徑,mm； 水力摩阻系數(shù)； Z氣體的壓縮因子； *氣體的相對(duì)密度； T氣體的平均溫度,K； hZ末段高程，m； hi各段高程，m； Li輸氣管道計(jì)算段的長(zhǎng)度，km。（計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)為輸氣管實(shí)長(zhǎng)和局部摩阻損失當(dāng)量長(zhǎng)度之和。在無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)，平原丘陵地區(qū)取管道長(zhǎng)度的1.031.05；山區(qū)管道取1.061.08作為計(jì)算長(zhǎng)度。）由公式3-1可導(dǎo)出管徑的計(jì)算公式： （3-2） 帶入數(shù)

5、據(jù)后：n 3.1.2管道壁厚的計(jì)算進(jìn)氣管道壁厚公式： (3-3)式中 管線壁厚，mm 焊縫系數(shù)，無(wú)縫鋼管：=1；直縫鋼管和螺旋焊縫鋼管：=1;螺旋埋弧焊鋼管：=0.9；（此處選=1） s鋼材屈服極限，MPa；查表2.1P管線的設(shè)計(jì)工作壓力，MPa D管線外徑，mm F設(shè)計(jì)系數(shù)；（此處為輸氣管道野外地區(qū)，取0.6）表2.1 常見(jiàn)鋼管材質(zhì)屈服極限鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼A3F低合金鋼16MnAPIS-5L1020X52X60X65X70，MPa205245235353358413448482根據(jù)公式3-3，選擇X70號(hào)鋼，可計(jì)算出壁厚：油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì) 末段最大儲(chǔ)氣能 綜上：選擇管徑853

6、×12mm的管道。n 3.2 檢驗(yàn)假設(shè)末端的直徑d和長(zhǎng)度L按公式3-4計(jì)算所需管徑： (3-4)式中 Vsmax取最大儲(chǔ)氣量為日輸量的40%，m3/d； qv氣體的流量，m3/s； P1,P2分別為最高壓力和最低壓力,Pa； P0工程標(biāo)標(biāo)狀況下的壓力, P0=101325Pa； 取0.03848水力摩阻系數(shù)； Z氣體的壓縮因子；氣體的相對(duì)密度； T氣體的平均溫度，K；T0工程標(biāo)標(biāo)狀況下的溫度，T0=293K。代入數(shù)值后可以得出： 根據(jù)公式3-3可以計(jì)算出末段管道壁厚：所需末段長(zhǎng)度按公式3-5計(jì)算： (3-5)式中 d管線內(nèi)徑，mm取0.03848水力摩阻系數(shù)； Z氣體的壓縮因子；氣體

7、的相對(duì)密度； T氣體的平均溫度，K；P1,P2分別為最高壓力和最低壓力,Pa；氣體的流量，m3/s；末段儲(chǔ)氣管道長(zhǎng)度，km。故由公式可得： 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果取末段長(zhǎng)度為360km并設(shè)末段管徑為660×9mmn 3.3末段最大儲(chǔ)氣能力隨著長(zhǎng)輸管線的發(fā)展，各國(guó)的燃?xì)夤揪酶邏狠敋庀到y(tǒng)不斷地提高管道的配氣能力和儲(chǔ)氣能力，其優(yōu)點(diǎn)是可代替昂貴的高壓儲(chǔ)氣容器和額外的脫水工作量。儲(chǔ)氣能力的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)采用復(fù)雜的不穩(wěn)定流計(jì)算方法，完全不同于常規(guī)的計(jì)算方法。輸氣管道末段，即最后一個(gè)壓縮機(jī)站與門站之間的管段。末段與其他各站站間管段在工況上有較大區(qū)別。對(duì)于各中間站站間管段來(lái)說(shuō)，其起點(diǎn)與終點(diǎn)的劉翔是相同的

8、，即屬于穩(wěn)定流動(dòng)的工況。但對(duì)于輸氣管道末段來(lái)說(shuō)，其起點(diǎn)流量也和其他管段一樣保持不變，而其終點(diǎn)流量卻是變化的，并等于城市的用氣量。城市的用氣量是隨時(shí)間而變化的，而氣源供氣一般變化不大，這樣就必須解決用氣與供氣不平衡的問(wèn)題。末段儲(chǔ)氣可以作為解決日不平衡的措施之一。儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)，終點(diǎn)的最低壓力不低于配氣站要求的最低壓力： (3-6)儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)，起點(diǎn)的最高壓力不超過(guò)管材的最高壓力： (3-7)平均壓力按公式3-6計(jì)算： (3-8)代入數(shù)值后：末段輸氣管的儲(chǔ)氣能力按公式3-9： (3-9)式中 儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)末段管道中的存氣量，m3； 儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)末段管道中的存氣量，m3； V末段管道的幾何體積，m3；Z氣體的

9、壓縮因子；代入數(shù)據(jù)后：假定的末段儲(chǔ)氣能力為日輸量的40%，由于：故末段管道的最大儲(chǔ)氣能力，能夠滿足要求，末段管徑取530×7mm，長(zhǎng)度取290km合理。油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì) 各壓氣站的工藝參數(shù) n 4 壓氣站的布置n 4.1 壓縮機(jī)站數(shù)的確定輸氣管道末段終點(diǎn)配氣站的進(jìn)站壓力比前面各站間管段終點(diǎn)的低，同時(shí)，要求管道末段又具有一定的儲(chǔ)氣能力。因此，在輸氣管道沿線布置壓縮機(jī)時(shí)，工藝計(jì)算必須從末端開(kāi)始，先決定其長(zhǎng)度和管徑，然后再進(jìn)行其他各中間管段的計(jì)算。平均站間距： (4-1)壓縮機(jī)站數(shù)： (4-2)式中 n壓縮機(jī)站數(shù)，計(jì)算結(jié)果向上取整；L輸氣管道長(zhǎng)度，km末段儲(chǔ)氣管道長(zhǎng)度，km：l平均

10、站間距，kmPQ,PZ分別為管道起點(diǎn)壓力和終點(diǎn)壓力,Pa代入數(shù)值后：平均站間距取549km>290km，符合輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)站間距的要求，壓氣站站數(shù)取3。n 4.2 計(jì)算各站起終點(diǎn)壓力確定每個(gè)壓氣站在其設(shè)計(jì)流量下的壓比，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，壓氣站的設(shè)計(jì)壓比不宜太高，否則會(huì)導(dǎo)致管道全線得壓縮機(jī)功率增大，同時(shí)管道的輸氣能耗及輸氣成本增大。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定當(dāng)采用離心式壓縮機(jī)增壓輸送時(shí)，站壓比宜為1.21.5。此外，在沒(méi)有特殊要求得情況下，管線全線所有壓氣站的設(shè)計(jì)壓比通常取同一個(gè)值。假定壓比為=1.4 故壓比設(shè)計(jì)不合理假定壓比為=1.2 經(jīng)校核計(jì)算表明，進(jìn)出站壓力均不高于管材的最高工作壓力7.6M

11、Pa，末段管道壓力高于終點(diǎn)配氣站的最低壓力2.5MPa，故壓比設(shè)定合理。n 4.3各壓氣站的工藝參數(shù)輸氣站是輸氣管道系統(tǒng)的兩個(gè)組成部分之一，主要功能包括調(diào)壓、凈化、計(jì)量、清管、增壓和冷卻等。其中調(diào)壓的目的是保證輸入、輸出的氣體具有所需的壓力和流量。根據(jù)輸氣站所處位置不同，各自的作用也有所差異。首站一般在氣田附近，如果地層氣壓較高時(shí)，首站可暫不建壓縮機(jī)。依靠地層壓力輸?shù)降诙旧踔恋谌?，待氣田后期壓力降低后再適時(shí)投建壓縮機(jī)站。中間站主要進(jìn)行氣體增壓、冷卻以及手法清管器。但如果中間站為分輸站時(shí)，也要考慮分輸氣的調(diào)壓、除塵、計(jì)量等。末站時(shí)輸氣站終點(diǎn)，氣體通過(guò)末站，攻擊給用戶。因此，末站具有調(diào)壓、除塵

12、、計(jì)量、清管器接收等功能。從管道的起點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)設(shè)定的壓氣站出氣壓力、壓比及管段水力計(jì)算的結(jié)果確定壓氣站數(shù)目，沿管道線路布置壓氣站:首站：進(jìn)站壓力5.2MPa，出站壓力6.24MPa，壓比1.2；二站：進(jìn)站壓力5.89MPa，出站壓力7.07MPa，壓比1.2；三站：進(jìn)站壓力6.17 MPa，出站壓力7.404MPa，壓比1.2。油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) n 5 結(jié)論通過(guò)對(duì)長(zhǎng)輸管線任務(wù)書的分析，選擇出滿足年輸量為15.5億標(biāo)方的輸氣管道平均直徑為853×12mm。假定末段儲(chǔ)氣能力為日輸量的40%，可求得末段管道管徑530×7mm，長(zhǎng)度為290Km。再根據(jù)末段管徑分別計(jì)算儲(chǔ)氣開(kāi)始和儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)的平均壓力，計(jì)算出末段最大儲(chǔ)氣能力為1.79×106m3，并比較其與假定儲(chǔ)氣能力的大小來(lái)驗(yàn)算所選末段管徑和長(zhǎng)度是否合理。計(jì)算所得數(shù)據(jù)如下：表5.1 壓氣站工藝參數(shù)進(jìn)站壓力/MPa出站壓力/MPa壓縮比管徑選擇/mm站間距/km首站5.26.241.2853×12549二站5.897.071.2三站6.177.4041.2城市配氣站6.19-