X5轉(zhuǎn)油站工藝設(shè)計

本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：X5轉(zhuǎn)油站工藝設(shè)計

摘要轉(zhuǎn)油站是油氣田地表建設(shè)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在油田的開采和建設(shè)過程中，除了建設(shè)油水井之外，還要建設(shè)管道，電力線，通信線，以及站臺等，這些設(shè)備不僅要占用一定的場地，而且要有安全距離。所以，在油氣田中，油氣田的建設(shè)，其選址和平面布置變得越來越困難。因此，每年都要建立一定的產(chǎn)能，以維持原油的穩(wěn)定，彌補產(chǎn)量的下降。所以，除了提前規(guī)劃，對大中型車站進行多年的“圈定”外，立體化車站布局也是一個很好的方法。在油田開發(fā)計劃的基礎(chǔ)上，提出了X5型轉(zhuǎn)油站的立體集輸技術(shù)方案，通過對其在油氣田開發(fā)過程中所起到的重要作用進行了闡述，并結(jié)合海洋石油和天然氣開采平臺的工藝過程，為適應(yīng)油田開發(fā)的需要，提出了一種適用于該地區(qū)的新型轉(zhuǎn)油站立體集輸工藝方案；其次，以地形及平面布局為依據(jù)，對X5轉(zhuǎn)油站進行立體布局，給出兩種布局方式，并選擇最佳的立體布局方式，并對立體布局中的管線安裝、建筑地基等工藝問題作了詳盡的分析，最后，將立體布局與傳統(tǒng)布局方式在占地、投資及施工上進行了比較，以降低占地及投資；并就油田其它站的立體規(guī)劃提出了一些合理的構(gòu)想，并對配注站、注水站、污水站等站的立體規(guī)劃進行了分析。關(guān)鍵詞：立體化；油田場站；工藝流程AbstractOiltransferstationisakeylinkinthesurfaceconstructionofoilandgasfields.Intheprocessofoilfieldexploitationandconstruction,inadditiontotheconstructionofoilandwaterWells,pipelines,powerlines,communicationlines,andplatforms,etc.Theseequipmentshouldnotonlyoccupyacertainsite,butalsohaveasafedistance.Therefore,intheoilandgasfields,theconstructionofoilandgasfields,itssiteselectionandlayouthasbecomemoreandmoredifficult.Therefore,acertainamountofcapacityshouldbebuilteveryyeartomaintainthestabilityofcrudeoilandmakeupforthedeclineinproduction.Therefore,inadditiontoplanninginadvance,"delineated"largeandmedium-sizedstationsformanyyears,three-dimensionalstationlayoutisalsoagoodmethod.OnthebasisoftheDaqingoilfielddevelopmentplan,Thethree-dimensionalgatheringandtransportationtechnologyschemeofX5typeoiltransferstationisproposed,Byexplainingitsimportantroleinthedevelopmentofoilandgasfields,Combinedwiththeprocessofoffshoreoilandgasextractionplatforms,Toadapttotheneedsoftheoilfielddevelopment,Anewthree-dimensionalgatheringandtransportationprocessschemeisproposed;next,Basedontheterrainandplanelayout,Thethree-dimensionallayoutoftheX5rotatingoilstation,Giventhetwolayouts,Andchoosethebeststereolayoutway,Andthethree-dimensionallayoutofthepipelineinstallation,buildingfoundationandotherprocessproblemsmadeadetailedanalysis,last,Comparingthethree-dimensionallayoutwiththetraditionallayoutmodeintermsoflandoccupation,investmentandconstruction,Toreducethefootprintandinvestment;Andputforwardsomereasonableideasonthethree-dimensionalplanningofotherstationsintheoilfield,Thethree-dimensionalplanningoftheinjectionstation,waterinjectionstationandsewagestationisalsoanalyzed.Keywords：three-dimensional；oilfieldstation；technologicalflow目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 2Abstract 31引言 62轉(zhuǎn)油站的重要作用及現(xiàn)如今建設(shè)模式 62.1接轉(zhuǎn)站的主要作用 72.2接轉(zhuǎn)站建設(shè)方式的優(yōu)化 72.2.1接轉(zhuǎn)站在建設(shè)過程中存在的幾點問題 72.2.3接轉(zhuǎn)站建設(shè)方式的優(yōu)化 83X5轉(zhuǎn)油站工藝流程設(shè)計 103.1海上生產(chǎn)平臺工藝流程 103.1.1集油系統(tǒng) 103.1.2油氣回收原理 113.1.3油氣回收系統(tǒng)的設(shè)備組成 113.1.4油氣回收系統(tǒng) 113.2X5轉(zhuǎn)油站工藝流程 133.2.1原始參數(shù) 143.2.2分離器的選型 153.2.3泵的選型 163.2.4加熱爐的選型 173.2.5沉降罐的選型 183.2.6脫水器的選型 183.3布局設(shè)計 183.4管線安裝、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及工藝安裝技術(shù)處理 213.5站內(nèi)管線的水力計算 253.5.1分離器前的混輸管線 253.5.2分離器至含水油沉降罐管線 253.5.3含水油管至脫水泵管線 263.5.4脫水泵至脫水器進油總管線 263.5.5脫水器出油總管徑 263.5.6凈化油罐至外輸泵管線 263.5.7外輸管線 274對油田其它站場立體化設(shè)計的一點設(shè)想 274.1配注站立體化設(shè)計 274.2污水站立體化布置可能性分析 294.3配制站及注入站立體化布置可能性分析 304.4脫水站立體化布置可能性分析 30結(jié)論 31參考文獻 321引言我國最大的是陸上油氣田，距今已經(jīng)有50多年的歷史，在高強度的開采下，油氣田的井網(wǎng)密集程度也在不斷提高，有的油氣田甚至達到了每公里270多井。在施工現(xiàn)場和車站施工時，除了施工地面上的油水井之外，還需要施工管道，電力線，通信線，車站等，這些都要滿足規(guī)定的安全距離。另外，油田老區(qū)域的站場大多采用平面布站，但是因為受到了老區(qū)域地形和平面布局的限制，或者場站的位置遠離了井網(wǎng)的中心，所以需要在場站和場站之間鋪設(shè)大量的管道；同時，為保持產(chǎn)量的穩(wěn)定，確保石油產(chǎn)量的穩(wěn)定性，還需要每年進行一定的規(guī)模的采油。所以，除了超前規(guī)劃，提前幾年對大中型車站進行“圈地”之外，立體化布局也是一條重要途徑?！傲Ⅲw布站”是指在傳統(tǒng)的2D-1D布站方法的基礎(chǔ)上，通過將站點的空間擴展到3D，達到站點建筑面積最少、土地利用率最高、站點建筑面積最少、站點建筑面積最大、站點空間利用率最高的目的。與傳統(tǒng)的建站方式比較，立體站的規(guī)?？s小，使站內(nèi)管道、基礎(chǔ)土方及附屬設(shè)備等均減少，從而節(jié)約了建設(shè)資金。本項目提出了一種基于“三維布站”的新思路，以“三維布站”為基礎(chǔ)，將“三維網(wǎng)”布站方式，以“三維網(wǎng)”為依托，依據(jù)海洋采油平臺的實際需求，將“三維網(wǎng)”中的“三維網(wǎng)站”設(shè)置在“三維網(wǎng)布站”中，并將“三個單元”分別設(shè)置在“三維網(wǎng)站區(qū)”中，“三維”處理區(qū)設(shè)置在“油水泵室”中，同時設(shè)置了“三層網(wǎng)格網(wǎng)站”，以提高“三維網(wǎng)絡(luò)”中的外油泵抽吸狀況，更節(jié)省了“三維網(wǎng)格”的建設(shè)成本。2轉(zhuǎn)油站的重要作用及現(xiàn)如今建設(shè)模式在高蠟、高凝、高粘油藏的油藏，中轉(zhuǎn)站的功能主要有從集油閥組和計量站輸送來的油；通過三相分離器，將原油分離和脫水，通過加熱爐，對混合水和原油進行加熱和外運，從而實現(xiàn)石油和天然氣的輸出；處理后的廢水經(jīng)加熱處理后，主要用于集油系統(tǒng)中的混合供暖及油井的清蠟熱洗。在油氣田地下集輸工程中，中繼站的安全是一個非常關(guān)鍵的問題。在油氣田接轉(zhuǎn)站施工中，因生產(chǎn)預(yù)測值與實際值存在較大差距，造成了油氣田采收率的下降；在生產(chǎn)期間的成品率變動；以及受地形、地域等因素的制約，導致中轉(zhuǎn)站機泵配置不合理；一些機械水泵沒有達到有效的運行；在施工過程中，由于施工過程中使用的是平鋪施工，占用的空間很大，因此，在這一章中，我們就如何解決這些問題，給出了相應(yīng)的對策。這一章重點論述了轉(zhuǎn)油站的立體建造方式，在此過程中，轉(zhuǎn)油站的立體建造方式可以提升接轉(zhuǎn)站系統(tǒng)的工作效率，降低系統(tǒng)的能量消耗，同時還可以減小接轉(zhuǎn)站的占地面積，這對于提升接轉(zhuǎn)站的建造水平起到了一定的指導作用。2.1接轉(zhuǎn)站的主要作用（1）油氣收集：油氣收集是指接轉(zhuǎn)站采用閥組和匯管的形式，接收、匯集各計量站或集油閥組間輸來的油氣產(chǎn)物，使之進入接轉(zhuǎn)站設(shè)備處理流程的過程。（2）油氣水分離：通過分離裝置將石油、伴生氣、含油污水從原油中分離出來的工藝過程。一般采用三相分離器，或者分離、沉降、緩沖“三合一”裝置或者分離、沉降、緩沖、加熱“四合一”等多功能高效組合處理裝置。為了使回摻水水質(zhì)更好，部分接轉(zhuǎn)站采用三相分離器或分離、沉降、緩沖“三合一”裝置初步分離后，將含油污水輸送往立式污水沉降罐再進一步沉降，這樣回摻水的水質(zhì)會好一些，但建設(shè)投資較高。（3）油井供熱：油井供熱是指含油污水通過加熱裝置升溫后，輸送給計量間或集油閥組間的工藝過程。加熱的熱水一方面用于接轉(zhuǎn)站內(nèi)的人員供熱，另一方面經(jīng)由污水處理后用于油井熱洗。加熱裝置一般有加熱、緩沖“二合一”裝置、真空加熱爐或高效火筒爐等。（4）增壓計量：對于分離了伴生天然氣的原油通過外輸泵進行增壓，計量后輸送往脫水站進入原油處理系統(tǒng)。分離出的伴生氣與輸油管道（熱油管道）同溝，自壓輸送至集氣增壓站。2.2接轉(zhuǎn)站建設(shè)方式的優(yōu)化2.2.1接轉(zhuǎn)站在建設(shè)過程中存在的幾點問題①機泵匹配不合理機泵是接轉(zhuǎn)站內(nèi)主要的用電設(shè)備，然而為了保證接轉(zhuǎn)站的安全、穩(wěn)定運行，有的接轉(zhuǎn)站的機泵采用一運一備的生產(chǎn)模式，當在一臺機泵發(fā)生故障的情況下，能夠使用備用設(shè)備進行生產(chǎn)運行。但是在實際生產(chǎn)過程中，由于機泵很少會發(fā)生故障，一運一備的生產(chǎn)模式勢必會導致設(shè)備的備用系數(shù)高，造成資源的浪費。在油田現(xiàn)場中，采油能耗、集輸能耗、注入能耗構(gòu)成了油田現(xiàn)場主要能耗，在現(xiàn)場總能耗中，占能耗比例最大的是集輸系統(tǒng)能耗，占總能耗的約70%。實際生產(chǎn)過程中，由于產(chǎn)量預(yù)測與實際產(chǎn)量的差異，以及油田開發(fā)的動態(tài)調(diào)整，機泵實際工況難以穩(wěn)定在高效區(qū)域，導致機泵耗電一直居高不下。對機泵實行節(jié)能配套措施已勢在必行。②采用平鋪式建設(shè)方式，占地面積較大隨著油氣田開發(fā)進一步深入，油田老區(qū)的井口間距越來越小，甚至已達到平均70m/口，這給地面工程建設(shè)提出了新的挑戰(zhàn)。由于井網(wǎng)密度越來越大，預(yù)留給接轉(zhuǎn)站的土地面積勢必會越來越小，為確保產(chǎn)能到位率，提高開發(fā)效益，需要創(chuàng)新的建站模式；而且在建設(shè)接轉(zhuǎn)站的進程中，還需要保證站場、管線及其他配套設(shè)施按照規(guī)范要求的安全距離合理配置，因此，油田接轉(zhuǎn)站建設(shè)繼續(xù)采用平鋪方式建站，勢必會占用大量土地，造成土地資源的浪費，優(yōu)化接轉(zhuǎn)站建設(shè)模式已迫在眉睫。2.2.3接轉(zhuǎn)站建設(shè)方式的優(yōu)化①機泵合理匹配根據(jù)站場內(nèi)實際生產(chǎn)情況，站內(nèi)機泵由原來的一運一備改造為運二備一、運三備一較為合理。降低站內(nèi)設(shè)備的備用系數(shù)，合理利用設(shè)備資源，實現(xiàn)降低投資、提高系統(tǒng)效率的目的。機泵節(jié)能配套技術(shù)分析接轉(zhuǎn)站泵高耗低效的原因，找出存在的問題，并配備相應(yīng)的機泵節(jié)能配套措施，實現(xiàn)對機泵的節(jié)能降耗。機泵變頻調(diào)節(jié)技術(shù)：機泵變頻調(diào)節(jié)技術(shù)實際上是通過在機泵原有基礎(chǔ)上安裝變頻器改變機泵供電頻率，從而改變電動機的同步轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)泵的運行參數(shù)，根據(jù)泵的特性曲線，設(shè)定最佳運行工況參數(shù)，保證泵的高效運行，避免無效損耗。如喇601接轉(zhuǎn)站外輸泵利用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，在滿足外輸液量的要求的前提下，降低變頻器的運行頻率。由于頻率降低，外輸泵轉(zhuǎn)速明顯降低，日均節(jié)電650kW·h，見表2-1。表2-1外輸泵變頻前后能耗對比項目日均耗電kW·h日均輸液單耗kW·h/t外輸泵泵壓MPa調(diào)頻前15500.41.5調(diào)頻后9000.240.5差值4500.161.5葉輪切削：在接轉(zhuǎn)站運行過程中，機泵的有效排量往往遠大于生產(chǎn)所需，這勢必會提高機泵的能耗。圖2.1葉輪切削機泵工況根據(jù)葉輪切削率可知，機泵的參數(shù)與切削輪徑有以下關(guān)系：葉輪切削后，機泵的性能參數(shù)發(fā)生變化，如圖1所示，輪徑由D21變?yōu)镈22后，水泵特性曲線與效率曲線移動至虛線位置，對應(yīng)機泵工況點由M點變?yōu)锳點，相應(yīng)的效率由C1升高到C2。在滿足生產(chǎn)需求的前提下，通過切削離心泵葉輪外徑，降低離心泵的排量，提高泵的運行效率，以達到節(jié)能目的。離心泵減級：在泵的揚程滿足外輸要求下，為離心泵降級是機泵節(jié)能的重要措施之一。離心泵降級是指在不改變電動機功率的基礎(chǔ)上，減少離心泵葉輪的數(shù)量，從而降低泵的揚程，同時提高泵效、降低軸功率。如喇551接轉(zhuǎn)站1#工頻泵改造降級，由四級降為三級，能耗見表2-2。表2-2離心泵泵減級前后能耗對比項目日均耗電kW·h日均輸液單耗kW·h/t外輸泵泵壓Mpa減級前5500.190.5減級后3500.130.4差值2000.060.1熱洗泵單泵分洗：在油井熱洗流程中，熱洗泵具有非常重要的作用。在現(xiàn)場熱洗流程中，一般采用一泵一井的熱洗方式。但是熱洗泵排量較大，而油井洗井所需熱量又有限，這樣就導致洗井熱量過剩，洗井壓力過高，管道穿孔等現(xiàn)象發(fā)生。所以合理利用熱洗熱量對降低熱洗泵能耗非常重要。針對此問題，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，提出一泵兩井，一泵三井較合理。洗井時所需壓力較高的油井先導入洗井液，洗井完成后，壓力較低油井口導入再剩余熱洗液，洗井壓力控制在3～4MPa之間。如第六采油廠接轉(zhuǎn)站應(yīng)用熱洗泵分洗技術(shù)前后能耗對比，見表2-3。表2-3洗泵分洗技術(shù)前后能耗對比項目洗井周期d年洗井次數(shù)年耗電Kw-h分洗前11215060000分洗后11210742800差值4317200②采用立體化建設(shè)模式在有限的土地利用空間上，為了滿足建站需求，提高開發(fā)效益，在滿足設(shè)備安全距離的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的將接轉(zhuǎn)站設(shè)備三維立體布置，打破了以往平面鋪展的常規(guī)做法，實現(xiàn)了油田布局從二維到三維立體空間的突破，極大的提高了空間利用率，開創(chuàng)了陸上油田油氣站場布局由平面到立體的新模式。由于立體化布站，減少了包括如道路、圍墻、土方等基礎(chǔ)設(shè)置建設(shè)的費用，土地使用面積的減少，節(jié)省建設(shè)投資。立體化布站方式為：將三相分離器、天然氣除油器的油氣密閉處理設(shè)備，布置在油氣廠房上部，雙層立體布置。將防爆等級、火災(zāi)危險性相同的設(shè)備合并為一個單元，由此把站場劃分為兩個裝置區(qū)：油氣區(qū)與加熱區(qū)。根據(jù)容器跨度建設(shè)廠房，廠房承重墻與容器鞍座重合，從而使容器受力均勻。為充分利用廠房內(nèi)部空間，在滿足安全距離的基礎(chǔ)上將機泵雙排布置。如X5轉(zhuǎn)油站立體化布站前后土地利用對比，見表2-4。表2-4立體化建站前后土地占用對比項目占地面積m建筑面積m土地利用系數(shù)/%立體化前6400944.6571立體化后4197.51004.7662差值2202.5-60.119接轉(zhuǎn)站建設(shè)立體化結(jié)合油田地面建設(shè)標準化、集成化的相關(guān)思想，對相關(guān)設(shè)備進行預(yù)制設(shè)計，模塊化安裝，有助于進一步提高油田地面建設(shè)的建設(shè)速度，縮短現(xiàn)場的施工周期，以滿足產(chǎn)能到位、提高效益的開發(fā)目的，進一步加強標準化建設(shè)格局。3X5轉(zhuǎn)油站工藝流程設(shè)計3.1海上生產(chǎn)平臺工藝流程國內(nèi)外典型全海式集輸方式采油平臺工藝流程如圖所示。從生產(chǎn)井出來的油氣水混合物，經(jīng)過生產(chǎn)匯管（或多路閥）匯合后進入一級分離器（三相分離器）進行油、氣、水三相分離，分離出的中含水原油經(jīng)過原油換熱器加熱至一定溫度后進入二級分離器進一步脫水，分離出的低含水原油經(jīng)外輸泵增壓后進入海管輸送到油輪或終端做進一步處理，如圖3.1。3.1.1集油系統(tǒng)集油系統(tǒng)主要由三個部分組成：原油計量、油氣回收和集油站。原油經(jīng)計量后由加熱，進入油水分離器進行油氣分離，出的油氣再由油氣回收裝置進行吸收，凈化后的油氣經(jīng)輸油管線進入計量罐進行計量。通過原油計量系統(tǒng)將原油生產(chǎn)的成品油按一定的比例直接輸送至油氣回收裝置，其主要功能是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下將原油中的部分輕質(zhì)油回收并利用，同時為油氣回收裝置提供合格油品。油氣回收系統(tǒng)采用多塔串聯(lián)流程，通過三個流程將原油中的輕質(zhì)油分離出來，將輕質(zhì)油送至油氣回收裝置進行處理，最后將輕質(zhì)油送至計量裝置。集油站主要設(shè)備為油罐，分為儲油罐、油泵、集油管線和卸油設(shè)備。在原油集輸過程中，由于原油品質(zhì)不高、儲罐容量大、地形復(fù)雜等原因造成油品不能連續(xù)穩(wěn)定的進入油氣回收裝置進行回收，從而造成了資源浪費。3.1.2油氣回收原理油氣回收裝置采用多塔串聯(lián)流程，由塔頂分離塔、塔中塔和塔底分離器三部分組成。油氣在塔內(nèi)首先被分離成油氣混合物，然后經(jīng)過氣液分離和液體分離兩個過程，最后被氣液混合分離器所分離。油氣混合物從塔底進入吸收塔，利用活性炭的吸附特性進行處理，其中一部分被吸收塔吸附后的氣體排入大氣，另一部分被活性炭再次吸附后的氣體經(jīng)再生裝置去除其中的有害物質(zhì)后重新返回塔頂進行循環(huán)。經(jīng)過氣液混合分離器分離后的氣體進入油水分離器，在油水分離器內(nèi)進行進一步分離。油水分離器采用雙膜分離器結(jié)構(gòu)，利用其高滲透性（90%）、強吸附能力（90%）和高過濾精度（90%），有效地分離原油中的輕質(zhì)油和重質(zhì)油。3.1.3油氣回收系統(tǒng)的設(shè)備組成油氣回收系統(tǒng)的主要設(shè)備為：油水分離器、油氣回收塔、流量計、過濾器、排風機及壓力控制器等。油水分離器：將原油中的輕質(zhì)油分離出來，分離出的原油再進入油氣回收塔，經(jīng)過凈化處理，達到排放標準。油氣回收塔是利用石油烴類物質(zhì)在常溫下的沸點不同，采用多級吸收方式將油品中的輕質(zhì)油回收并凈化處理后排放的裝置。流量計：通過流量計可以檢測油氣回收裝置內(nèi)油氣的流量，并控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)。過濾器：由于原油中含有水分和其他雜質(zhì)，所以在原油輸送過程中易發(fā)生凝油堵塞現(xiàn)象，因此需要對原油進行脫水處理。油氣回收塔頂部安裝有過濾器，對凝油進行過濾。排風機及壓力控制器：輸送油氣時保證安全并保證油氣回收系統(tǒng)正常運行。3.1.4油氣回收系統(tǒng)油氣回收系統(tǒng)由油氣分離器、吸收塔、過濾器和集氣罩組成。油氣分離器采用圓筒形結(jié)構(gòu)，直徑為5m，油氣分離效率≥98%。油氣分離器的內(nèi)表面有一層0.5mm厚的不銹鋼過濾網(wǎng)，用于過濾原油中的雜質(zhì)，以保證油氣分離效率和使用壽命。通過過濾后的原油進入吸收塔，吸收塔中設(shè)置有三級填料層，分別為粗、中、精篩網(wǎng)，塔頂為真空泵。油氣經(jīng)吸收塔處理后，可達到《加油站大氣污染物排放標準》（GB2095-2007）中規(guī)定的排放濃度限值（不含吸附劑）。為提高油氣回收率，設(shè)置有一個集氣罩，用來收集吸附在吸收塔內(nèi)的雜質(zhì)和從吸收塔內(nèi)抽吸上來的空氣。油氣分離后的油品在集氣罩內(nèi)被收集起來。通過集氣罩頂部排出的空氣，進入油氣回收系統(tǒng)的集氣罩末端。集氣罩設(shè)置有一個排風口，用來排出收集到的氣體中的水分。在油氣回收系統(tǒng)中，集氣效果是關(guān)鍵因素之一。集氣效果與以下幾個方面有關(guān)：過濾精度。為提高油氣回收效果，應(yīng)選用具有一定過濾精度和較高吸附能力的過濾器。過濾器有不同過濾精度、不同孔徑的產(chǎn)品可供選用。吸附劑。吸附劑對油品中雜質(zhì)的去除效率直接影響到回收效果。吸附劑要求有較好的選擇性吸附能力和較高的吸附效率。操作溫度。在實際生產(chǎn)中，會存在著一段時間內(nèi)操作溫度高于飽和溫度時，油氣回收效果就會變差；當操作溫度低于飽和溫度時，油氣回收效果又會變好。因此，在實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)油品性質(zhì)及實際情況采用不同的操作溫度進行油氣回收操作。壓力與流速。要獲得較好的回收效果和較長的使用壽命，應(yīng)使集氣系統(tǒng)壓力和流速保持恒定，同時還應(yīng)使其在滿足吸收劑選擇要求下具有較好的壓降和流速性能。油氣分離后成品油中含有大量水分和其他雜質(zhì)，當成品油中水分含量大于0.5%時會發(fā)生油中水分乳化現(xiàn)象，對油品質(zhì)量產(chǎn)生影響；當油品中雜質(zhì)含量大于0.5%時會對設(shè)備造成腐蝕和損壞；當油品中雜質(zhì)含量大于0.8%時會影響到產(chǎn)品質(zhì)量并導致設(shè)備性能下降、使用壽命縮短及生產(chǎn)事故等問題；當油品中雜質(zhì)含量大于0.8%時會對設(shè)備造成污染、腐蝕并縮短使用壽命、增加生產(chǎn)事故風險等問題；當油品中雜質(zhì)含量大于0.8%時會影響到儲油罐內(nèi)油氣與空氣混合后形成穩(wěn)圖3.1國內(nèi)外典型全海式集輸方式采油平臺工藝流程從一級分離器、二級分離器分離出來的天然氣，如果雜質(zhì)（二氧化碳、硫化氧等）較少，在進行分離處理后，可以用作油田天然氣發(fā)電機的燃料，也可以作為產(chǎn)品輸送到處理終端進行綜合回收利用，還可以利用油田的注氣壓縮機，對回收的天然氣就行壓縮后回注到地層，補充地層能量的不足。如果在油田中，通過分離器分離出來的天然氣很少，或者天然氣中含有二氧化碳、硫化氧等雜質(zhì)，已經(jīng)沒有了回收利用價值，那么就需要使用火炬放空系統(tǒng)進行燃燒排放。從一級分離器、二級分離器、電脫水器等設(shè)備分離器出來的含油污水，必須通過污水處理系統(tǒng)，對其進行深度處理，回收其中的污油，經(jīng)處理后的廢水達到標準。3.2X5轉(zhuǎn)油站工藝流程在油田的石油和天然氣采集系統(tǒng)中，主要是通過液態(tài)壓力來向原油（液）充能，并將其輸送到中央的處理站，即轉(zhuǎn)油站或接收站。油品分離裝置，加熱裝置，脫水裝置，緩沖裝置，油泵裝置，油品分離裝置。轉(zhuǎn)油站主要用來接收從井排、計量站而來的液體：對液體進行分離、脫水、加熱等處理；處理后的廢水，用于混合水和電廠供熱?！叭灰惑w”是指按照設(shè)計規(guī)程所規(guī)定的安全距離，將轉(zhuǎn)油站的加工裝置分為三個區(qū)域，即：容器區(qū)（隔開緩釋自由水脫除器，天然氣脫除器），泵房區(qū)（外輸泵，摻水泵，管道），加熱區(qū)（加熱爐，摻水加熱爐），而“三位一體”則是指容器區(qū)位于泵房的上方，管道位于下方泵房的下方，并以豎管與上方的容器區(qū)相連。在油罐的入口和出口處，把油罐的頂部延伸到油罐的控制平臺上，所有油罐的閥門都在控制平臺上控制；按站的布局和安全間距，在泵房的側(cè)面設(shè)置加熱爐區(qū)。在真實的運行狀態(tài)下，以10000噸/日的轉(zhuǎn)油站為例，在容器區(qū)內(nèi)布置4m*16m三位一體的處理機（1個備用）和1個天然氣脫油器。圖3.2給出了X5轉(zhuǎn)油站的處理過程。圖3.2X5轉(zhuǎn)油站工藝流程油田建設(shè)應(yīng)考慮多方面因素，如冬季低溫、長時間，在此條件下，站內(nèi)過程裝置和過程管道均需采用熱水伴熱方式進行隔熱。在轉(zhuǎn)油站常規(guī)布站設(shè)計中，主伴熱熱水管管線與泵房的熱水閥組和分離緩沖游離水脫除器相連，再通過分離緩沖游離水脫除器與各伴熱分支點相連，最大伴熱里程可以達到200m，高度大約為3m。在轉(zhuǎn)油站立體規(guī)劃中，容器區(qū)處于泵房的上半部分，伴隨高度約8米，按常規(guī)布置已經(jīng)不能適應(yīng)實際的需要。當熱泵的功率一定時，為保證管路能接收到更多的熱水，采用上送下回的伴熱模式，并增加主伴熱管直徑，即將來自泵站的熱水閥組的熱水閥組，直接置于容器區(qū)的伴熱最高處，所有的伴熱支路都由主伴熱管連接到伴熱點。同時，因為立體化布局，使得各個地區(qū)的裝置更為緊湊，因此，可以極大地減少伴熱路程，使每一個伴熱點的伴熱管道的長度不超過100米。注破乳劑氣計量→氣站站外來油→進站閥組→油氣水三相分離器→緩沖罐→循環(huán)泵→

污水→污水處理區(qū)

電轉(zhuǎn)油站→加熱爐→（凈化油罐）→原油外輸泵→計量→外輸注破乳劑氣計量→氣站站外來油→進站閥組→油氣水三相分離器→緩沖罐→污水→污水處理區(qū)電轉(zhuǎn)油站→加熱爐→（凈化油罐）→原油外輸泵→計量→外輸進站來油→進站閥組→油氣水三相分離器→緩沖罐→事故罐→循環(huán)泵后的正常流程進站總閥組和電轉(zhuǎn)油站都設(shè)有加藥裝置，可加破乳劑，使油氣水在分離器中分離和電轉(zhuǎn)油站的脫水。3.2.1原始參數(shù)1.年輸量：200×104t，一年按350天計算2.原油的原始數(shù)據(jù)(1)原油密度：0.9×103kg/m3(2)原油粘度：120mm2/s(3)原油含蠟量：20%(4)原油凝固點：20℃(5)原油閃點：70℃3.天然氣的原始數(shù)據(jù)(1)相對密度：0.7(2)天然氣密度：0.94kg/m3(3)天然氣粘度：15.24.其他數(shù)據(jù)(1)進站油氣溫度：40℃(2)脫水溫度：60℃(3)脫水壓力：0.2~0.4Mpa(4)分離壓力：0.2~0.4Mpa(5)外輸溫度：60℃(6)油氣比：15m3/t(7)外輸至聯(lián)合站，距離8km3.2.2分離器的選型已知年輸油量為200萬噸，萬噸含水質(zhì)量：萬噸為保障安全運行，設(shè)計時按實際輸量的1.5倍進行計算，根據(jù)分離器運行要求沉降時間為1~3分鐘進行計算。假設(shè)選用3臺分離器，則每臺分離器的日處理能力：根據(jù)，所以D=1.85m=1850mm,,L=4.5D=8325mm因為，所以。實際氣體處理量：氣油比，天然氣的處理量：標準狀況下：直徑為100的油滴的沉降速度：所以D=0.8062m=806.2mm。所以L=4.5D=3627.9mm。綜上所述，應(yīng)滿足氣體處理量要求，選擇的臥式油氣分離器。如果一臺分離器檢修，其他分離器的時間：所以t=2.8min>1min。則此分離器合適。3.2.3泵的選型1、排出管直徑的計算已知，則泵的排量：因為原有重油排出管徑的流速在0.8~1.2m/s，當時，當，2、校核參照集中間值，據(jù)此可選用的鋼管，其公稱直徑為125mm。此時，合適。3、選型由，流態(tài)是層流，則m=1，。所以可知泵的揚程為H=323m。根據(jù)泵的型號可選用泵型號為D-125型。流量108，揚程400m，轉(zhuǎn)速2900r/min，電機功率22kW，臺數(shù)2臺，其中一臺備用。由，泵的排量：假設(shè)局部損失為10m，脫水壓力為0.4MPa，即40.8163m水柱，所以揚程H=10+40.8163=50.8163m。所以。。所以。參照其中參數(shù)并根據(jù)泵的排量可選ZW100-80-60，其中，揚程H=60m，功率W=37kW，轉(zhuǎn)速，效率，汽蝕余量。3.2.4加熱爐的選型由加熱爐功率計算式得：其中—原有熱值，；—水的熱值，；—原有比熱容，；—水的比熱容，；—出爐溫度，；—進爐溫度，。燃料產(chǎn)生的熱量：單位時間內(nèi)燃料產(chǎn)生的熱量：據(jù)此可選擇2500kW的水套式加熱爐。（臺），所以選用2臺水套式加熱爐。3.2.5沉降罐的選型已知=3000，。則。經(jīng)查資料可知，沉降時間一般為12~20h以上，在這里，取時間為12h進行計算。換算單位可知，，。則，。考慮到沉降時間對流量的影響，可選2個公稱容量為1000的立式圓柱形拱頂罐。3.2.6脫水器的選型分離后進脫水器的總液量：每小時的處理量：假設(shè)選擇2臺脫水器，則每臺的處理量：50時原有的動力粘度為21.6<23.8由此可選用的臥式電脫水器。校核：如果1臺檢修，剩余1臺的處理能力：所以合適。3.3布局設(shè)計總原則：根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》GB50183-2004的要求，油田場站內(nèi)的處理設(shè)備防爆等級相同的可以不設(shè)置安全距離毗鄰布置。轉(zhuǎn)油站立體化布局為：油水泵房、分離緩沖游離水脫除器（“三合一”）、天然氣除油器、閥組、計量間等廠房和設(shè)備統(tǒng)一建設(shè)，將容器置于泵房頂部，油氣設(shè)備成為一個單元，整個轉(zhuǎn)油站分成油氣裝置區(qū)和加熱裝置區(qū)兩部分。主廠房內(nèi)泵單排布置，“三合一”鞍座基礎(chǔ)一側(cè)與主廠房墻壁重合，另一側(cè)在室外，加熱裝置區(qū)位于油氣裝置區(qū)東側(cè)，如圖3.3所示。圖3.3X5轉(zhuǎn)油站立體化平面布局一（2）布局二主廠房內(nèi)泵雙排放置，泵房跨度參考容器鞍座間距，“三合一”雙側(cè)鞍與主廠房承重墻重合，加熱裝配區(qū)安置與油氣裝配區(qū)一側(cè)，如圖3.4所示。圖3.4X5轉(zhuǎn)油站立體化平面布局二由上述平面布局圖可以看出，布局一占地較大，且橫向長度較大，布站時對橫向要求較高，布局二可有效利用容器下方空間，并且泵房內(nèi)泵雙排布置廠房跨度一般約為12m左右，與容器鞍座跨距基本一致，可充分利用鞍座下方空間。布局二土地利用率高，因此采納布局二。為比較立體化布站與常規(guī)布站效果，本次初設(shè)將兩個方案做了對比，就轉(zhuǎn)油站而言，立體化布站后節(jié)約占地2202.5m2，增加建筑面積60.11m2，提高土地利用系數(shù)9%。平面布局分別見圖3.5、圖3.6所示。圖3.5X5轉(zhuǎn)油站常規(guī)布局平面圖圖3.6X5轉(zhuǎn)油站立體化布局平面圖圖3.7X5轉(zhuǎn)油站立體化布局效果圖圖3.7為X5轉(zhuǎn)油站立體化布局效果圖，在平面圖的基礎(chǔ)上，利用PDMS軟件將平面布置圖轉(zhuǎn)化為立體模擬圖，使效果更加形象立體。立體化布站后，將體積和重量很大的容器區(qū)裝備置于廠房頂部，管線也發(fā)生了很大變化，由原來的平面布置的管道改為三維立體布置。如何處理好廠房上部和廠房內(nèi)部工藝管線安裝及銜接，工藝流程模擬、立體布置模擬，廠房結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)（沉降、荷載），立管流態(tài)模擬（段塞流、設(shè)備震動對管內(nèi)流態(tài)的影響）成為了立體化建設(shè)過程中急需解決的問題。3.4管線安裝、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及工藝安裝技術(shù)處理立體化布站后管線安裝方式發(fā)生了很大變化。如何處理好廠房上部和廠房內(nèi)部工藝管線安裝及銜接、工藝流程模擬、立體布置模擬、廠房結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)（沉降、荷載）、立管流態(tài)模擬（段塞流、管道振動對管內(nèi)流態(tài)的影響），如何滿足生產(chǎn)管理、安全環(huán)保要求成為關(guān)鍵問題。（1）管線安裝當廠房上部的設(shè)備進出口母管管排與廠房內(nèi)的工藝管線相連時，若將母管管排布置在房頂，則會給總管及房頂?shù)木S護帶來麻煩。與此同時，房屋的荷載也會增加，這對房屋結(jié)構(gòu)、造價的影響都會有很大的影響。當管道穿越屋蓋時，必須在屋蓋上設(shè)置幾十個孔洞，這樣不僅會使屋蓋的承載力下降，而且還會增加屋蓋的滲漏幾率。為此，考慮將屋頂操作平臺做橫向加寬，在加寬平臺下設(shè)置設(shè)備進出口匯管管排，設(shè)備進出口管線通過平臺與管排相連。按照這種方式，管道既不需要穿過房頂，也不需要設(shè)置在房頂上，這樣就可以解決管道的安裝問題。在圖3.8中給出了管道的配置和安裝。圖3.8轉(zhuǎn)油站立體化布站管線布置圖（2）廠房結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)為滿足立體化設(shè)計要求，應(yīng)充分分析屋頂荷載類型，主要的荷載包括設(shè)備、結(jié)構(gòu)自重、雪荷載、風荷載等，屋頂主要設(shè)備荷載情況列表見表3.1。表3.1屋頂主要設(shè)備荷載情況列表序號設(shè)備單位數(shù)量單臺設(shè)備充水重量tl油氣水分離緩沖設(shè)備臺3~52002天然氣除油器臺1203聯(lián)合梯子平臺座110～154閥門及管線105屋頂活荷載4kN/m2立體布站后，因容器區(qū)位于建筑物頂部，其屋面豎向荷載較傳統(tǒng)布站方式有更大的差異，一方面，豎向荷載越大，對建筑物的地基與結(jié)構(gòu)的要求就越高，另一方面，容器區(qū)處置裝置的使用與豎向荷載的共同影響，將導致建筑物的不均勻沉降。除了技術(shù)上的需求之外，還將綜合考慮結(jié)構(gòu)自重、雪荷載（不能同時疊加）、風荷載和地震作用等因素。按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2001的有關(guān)規(guī)定：在該區(qū)域內(nèi)，對建筑物的地震反應(yīng)及采取的防震措施，都必須與該區(qū)域的抗震設(shè)防水平相一致。本建筑的抗震設(shè)防等級是C類，而大慶的地震設(shè)防等級是6度，按照《規(guī)范》的規(guī)定，在6度的情況下，甲類、丙類和丁類建筑可以不受地震力的影響。由于臺面上的荷載比較大，所以采用的是鋼筋混凝土的框架，也就是現(xiàn)澆板，梁柱，地基。在平臺下方的泵房，需要進行防爆，按照國家《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）和國家石化工業(yè)標準《油氣田和管道工程建筑設(shè)計規(guī)范》（SY/T0021-2008）的規(guī)定，泵房的泄壓區(qū)域應(yīng)采用輕質(zhì)的泄壓屋蓋、輕質(zhì)的外墻、容易泄壓的門窗等，光依靠窗戶是無法達到泄壓區(qū)域的，而且，臥式儲罐下方的屋頂也不能用作泄壓設(shè)施，而且，泄壓的屋頂也不能放在同一位置，所以，整個屋頂都不能用作泄壓設(shè)施；采用輕質(zhì)墻體作外墻體，起到減壓作用。由于臺體各部位的載荷差異較大，因此，臺體與其它部位的連接使用了一種變形縫。由于配電部分的功能和消防要求都有別于水泵房，考慮到造價和施工的需要，配電部分的設(shè)計為磚混結(jié)構(gòu)，并通過變形縫將配電部分與水泵房部分分開?？偠灾?，此泵房通過變形縫將其分成三個相互獨立的區(qū)域，每個區(qū)域的構(gòu)造如下：配電室內(nèi)：配電室內(nèi)的構(gòu)造采用有孔洞的磚石結(jié)構(gòu)，地基采用毛石條狀；外墻采用370號外油漆，內(nèi)粉刷磚砌筑；屋蓋采用了鋼筋砼屋蓋，屋蓋上采用了彩鋼夾心結(jié)構(gòu)，保證了屋蓋的自由落體。泵房不是平臺：采用的是鋼筋混凝土框架，泵房的地基采用的是柱下的鋼筋混凝土獨立的地基，外墻采用的是彩鋼夾心板輕質(zhì)墻；屋面采用了鋼筋砼梁板，并在屋面上鋪上了彩鋼夾心屋面板，從而達到了無拘無束的效果。水泵房有一個平臺：采用了鋼筋砼的框架結(jié)構(gòu)，采用了柱底的鋼筋砼的獨立地基，外墻采用了彩鋼板的輕型墻體；屋頂使用的是鋼筋混凝土現(xiàn)澆面板，頂部使用的是至少100厚度的水泥膨化珍珠巖絕熱層，并有計劃地進行防水和排水，在平臺頂部安裝了鋼梯和鋼欄桿?？偠灾?，抽水站的三個相互獨立的區(qū)段，其構(gòu)造見表3.2。表3.2主廠房結(jié)構(gòu)選型主廠房組成結(jié)構(gòu)選型泵房頂部有平臺部分鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，外墻為彩鋼夾芯板輕質(zhì)墻;屋蓋采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，上設(shè)水泥膨脹巖保溫層最小100mm厚，卷材防水，組織排水，平臺頂設(shè)鋼梯、鋼欄桿。泵房頂部無平臺部分鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，外墻為彩鋼夾芯板輕質(zhì)墻;屋蓋采用鋼筋混凝土梁，上設(shè)彩鋼夾芯屋面板，自由落水。配電室部分多孔磚砌體結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)使用毛石條形基礎(chǔ);外墻為370mm厚，外刷涂料內(nèi)抹灰磚墻;屋蓋采取鋼筋混凝土屋面梁，鋪設(shè)彩鋼夾芯屋面板，自由落水。所以主要泵房采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)來提升房屋的承重能力，同時為了滿足防爆泄壓的規(guī)范要求，墻體采用輕質(zhì)墻。為避免廠房基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降的問題，在廠房施工的過程中加入變形縫，將荷載相差大的兩部分廠房斷開，從而解決墻體兩端因基礎(chǔ)沉降差過大而產(chǎn)生斷裂，從而解決了屋頂荷載變化帶來的影響。（3）泵房室內(nèi)、外布局及工藝安裝考慮立體化布局后，屋頂布置三臺φ3600*16128分離緩沖游離水脫除器、一臺φ2200*7000天然氣除油干燥器、一座四臺位容器聯(lián)合梯子平臺以及部分管線閥門。屋頂操作平臺為不發(fā)火屋面，操作平臺設(shè)不超過0.3m高圍堰，圍堰上設(shè)1.5m高護欄。操作平臺北側(cè)設(shè)一個清淤滑梯?？墒褂倌嗖辉谖蓓敹逊e。操作平臺四個角設(shè)防滑梯，具體布置見圖3.9。圖3.9X5轉(zhuǎn)油站立體化屋頂布置圖操作平臺長33.6m，寬22.5m。容器進、出口等安裝方式與地面相同，操作面在屋頂北側(cè)，容器進出口管從操作平臺穿過落在平臺下管排上，管排用混凝土管架支撐，匯管管排置于操作平臺下，既可減少屋頂垂直荷載，又可使屋面操作空間最大。屋頂操作區(qū)安裝見圖2.1-4。泵房長60m，寬12.5m，高4.2m。泵房內(nèi)安裝包括外輸、摻水、熱洗泵、計量站來集油、摻水、熱洗閥組、工藝伴熱及采暖熱回水閥組、摻水、熱洗、外輸油、外輸氣、燃料流量計、燃料氣調(diào)節(jié)閥等，同常規(guī)泵房內(nèi)雙排泵安裝（泵房跨度為12.0m）相比，設(shè)備安裝間距基本相同，布置緊湊，泵房跨度有500mm可壓縮空間。利用PDMS軟件對泵房內(nèi)安裝進行立體化模擬見圖3.10、圖3.11所示。圖3.10屋頂操作區(qū)安裝圖圖3.11房內(nèi)部安裝圖通過采取種種措施，立體化布站帶來的一系列問題得到充分解決，不但滿足生產(chǎn)工藝需要，而且滿足安全環(huán)保要求，方便生產(chǎn)管理。3.5站內(nèi)管線的水力計算3.5.1分離器前的混輸管線因為，所以，?；燧敼芫€經(jīng)濟流速取，取經(jīng)濟流速。據(jù)此可選用管徑為的鋼管。此時，與假設(shè)相符，合適。3.5.2分離器至含水油沉降罐管線采用試算法，取經(jīng)濟流速，則據(jù)此可選用的鋼管，此時，與假設(shè)相符，合適。3.5.3含水油管至脫水泵管線取經(jīng)濟流速為，則據(jù)此可選用的鋼管。此時，此時，與假設(shè)相符，合適。3.5.4脫水泵至脫水器進油總管線脫水泵排量。取經(jīng)濟流速，則則據(jù)此選擇管徑為的鋼管，此時，與假設(shè)相符，合適。3.5.5脫水器出油總管徑經(jīng)濟流速在之間，取經(jīng)濟流速為，則據(jù)此可選擇管徑為的鋼管，此時，與假設(shè)相符，合適。3.5.6凈化油罐至外輸泵管線原油重油吸入管徑流速為，故當時：當時：根據(jù)以上計算結(jié)果，可選擇的鋼管，此時，，所以合適3.5.7外輸管線此時泵的排量：因為原油重油排出管徑流速在之間，故當時：當時：根據(jù)以上計算結(jié)果，據(jù)此可選用的鋼管，此時，，故合適4對油田其它站場立體化設(shè)計的一點設(shè)想4.1配注站立體化設(shè)計對配注站進行立體化設(shè)計，配注站立體化布局為：多井配水間為雙層立體化布局，每層均按照三條配水支干管、三排配水閥組方式進行設(shè)備和管道布置，立體化布局后，配注站配水閥組間尺寸為48m*12m*5.2m，屋內(nèi)設(shè)操作平臺，對管理維護無影響。若按原有配注站設(shè)計，配水閥組間尺寸為96m*12m*3.6m。配水閥組間立體化布局見圖4.1，效果圖見圖4.2。圖4.1X5配注站立體化布局平面圖圖4.2X5配注站立體化安裝效果圖配注站立體化布局及常規(guī)布局平面見下圖，通過對比得出，配注站立體化布局后，減少占地面積2307m2，即減少占地面積19.78%，減少建筑面積576m2，即減少建筑面積16.55%。立體化布局后配注閥組間減少投資23.69萬元，占地面積減小節(jié)省投資13.31萬元，合計減少37萬元。圖4.3X5配注站立體化布局平面圖4.2污水站立體化布置可能性分析在進行污水站整體規(guī)劃時，一般情況下應(yīng)遵循“隔離、隔離、集中設(shè)置”的原則；污水站的處理結(jié)構(gòu)大部分都是鋼制罐，比如沉降罐、污油罐、回收水罐、緩沖罐、凈化水罐等，它們的體積從數(shù)百立方米到數(shù)千立方米不等，自重非常大，這就要求立體排列所需要的鋼筋混凝土數(shù)量很多。各種類型油缸間的聯(lián)接管路大多是無壓自重，管路中沒有壓力，液壓高低制約著立體施工；這些罐所需要的閥室的建筑面積通常都不大，最大的也不會超過100m2，小的也就是幾十平方米，立體布局所節(jié)約的占用的優(yōu)勢很??；所以，對此類結(jié)構(gòu)進行三維布局是不合適的，也是難以實現(xiàn)的。另外一種類型的建構(gòu)筑物是：泵房、濾罐及其操作間、加藥間藥庫、維修間、化驗室、配電值班室等，一般情況下，這些建構(gòu)筑物都是以主廠房為中心，但因為受水泵吸水、配電及藥庫卸藥等要求的制約，所以不適合進行立體化布置，其余的話，可以建造在平臺上，將平臺的下部空間用作其他廠房，從而實現(xiàn)立體化布置。立體布局的惟一優(yōu)點就是節(jié)