1、集输课程设计 B3联合站设计说明书及脱水器选型计算书 油气集输课程设计 题 目： B联合站初步设计（3） 所在院系： 石油工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 2016年01月22日 油气集输课程设计任务书题 目B联合站初步设计（3）学生姓名学号专业班级设计内容与要求一、基础参数1、本联合站接收的各区块来油管线共7条，其参数见下表。 油田原油物性表1-1 油田原油物性区块密度酸质凝固点含蜡量气油比（m3/t）粘度50(mPa.s)日产油液m3/d含水（%）10.8590.2327.723.420Nm3/t65.4153472.120.844-28.521.920N
2、m3/t65.2446669.830.8480.2728.927.620Nm3/t63.5148068.240.871-27.928.820Nm3/t65.4439868.850.8410.2229.724.420Nm3/t61.8142776.1原油进站温度：29-66。原油进站压力：0.40-1.10Mpa。2、外输首站距本站外输泵房13.5km，外输管线不考虑翻越点，外输首站较本站高20m。3、该设计建设条件可参见表1-2和表1-3，并与其达到协调一致。工程地质资料表1-2 工程地质资料表序号项目内容1地形地貌丘陵凹地，地形平坦，最大坡度1.22土壤性质表层土由杂质填土和素填土，主要成分
3、为粉土和粉质黏土，厚度0-7m之内，属于软土。3土壤电阻率（.m）6.11454地下水位（m）1以下5承载力（KPa）01556地震烈度8度气象资料表1-3 气象资料表序号项目名称单位油田1气温最冷月平均-122最热月平均34.43极端最高35.64极端最低-205年平均10.0630日数天/年507极大风速及风向风速/标准风压m/s/kg/m23/60风向西北8大气压力冬季mb980.69夏季10历年降水量平均值/极大值mm188.2/96711最大积雪深度厚度/雪菏mm/kg/ m2340/6012最大冻土深度极大值cm170.413地下土壤温度0.8m/1.6m10.5/11.814年蒸
4、发量年蒸发量mm3540.2二、要求完成的设计内容1、进行联合站的工艺流程设计及流程中各设备（缓冲设备、分离设备、外输设备、加热设备）的选型，完成工艺流程设计说明书。 2、完成站内集输管线的全部工艺、热力及水力计算。3、进行站内平面布置设计，完成站内平面布置图1张、总工艺流程图1张，4、绘制三相分离器的安装图和电脱水器的安装图。三、设计要求通过对联合站的设计，初步掌握油气储运设施的设计方法和平面布置图、流程图和安装图的绘制方法；更好的掌握AutoCAD绘制图纸，完成课程设计需达到的要求：1、课程设计说明书提交的课程设计成果包括：原始数据、计算说明书、有关图件、参考文献等。2、图纸要求图纸量要求
5、4张，图面应符合国家制图标准，布局合理，投影关系正确，字迹工整，基本达到施工要求。四、拟交成果1、B联合站设计说明书1份；2、B联合站脱水器选型计算书1份；3、B联合站电脱水器的安装图1份。起止时间 2016 年 01 月11 日 至 2016年 01 月22 日指导教师签名2016 年 01 月11 日系（教研室）主任签名2016 年 01 月11 日学生签名 2016 年 01 月11 日目 录1 设计说明书 11.1 概述 11.1.1 简介 11.1.2 联合站工艺系统概述 21.2 设计基础数据 31.2.1 设计依据 31.2.2 设计基础数据 31.3 站址选择及总平面布置 41
6、.3.1 站址选择 41.3.2 平面布置说明 51.4 流程设计说明 61.4.1 流程设计原则 61.4.2 本站工艺流程 71.5 设备及其布置安装 81.5.1 进站阀组的布置 81.5.2 油气水三相分离器的布置安装 81.5.3 泵房的布置安装 81.5.4 电脱水器的布置安装 91.5.5 锅炉房的安装说明 101.6 管线的安装说明 112 电脱水器的选取与校核计算书 132.1 确定电脱水器台数 132.2 电脱水器的校核 14参考文献 151 设计说明书1.1 概述联合站设计是油气集输工艺设计的重要组成部分，为了使其最大限度地满足油田开发和油气开采的要求，设计时应该做到技术
7、先进，经济合理，生产安全可靠，保证为国家生产符合质量要求的合格油田产品。1.1.1 简介联合站，即集中处理站，是油田地面集输系统中重要组成部分。就油田的生产全局来说，油气集输是继油藏勘探、油田开发、采油工程之后的很重要的生产阶段。如果说油藏勘探是寻找原油，油田开发和采油工程是提供原料，那么油气集输则是把分散的原料集中处理，使之成为油田产品的过程。联合站一般建在集输系统压力允许的范围内，为了不影响开发井网以及油田中后期加密井网的布置与调整，应尽量建在油田构造的边部。联合站将来自井口的原油、伴生天然气和其他产品进行集中、运输和必要的处理、初加工，将合格的原油送往长距离输油管线首站外输，或者送往矿场
8、油库经其他运输方式送到炼油厂或转运码头，合格的天然气则集中到输气管线首站。联合站一般包括如下的生产功能：油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、轻油回收、原油储存及向矿场油库输送、污水处理、净化污水回注地层、接收计量输来的油气混合物、变配电、供热及消防等。图1-1 联合站工作示意图1.1.2 联合站工艺系统概述（1）油气水混合物的收集一个区域中若干油井的井口产物经过计量后，输送到联合站进行集中处理。在收集的过程中对于高粘度、高凝点原油要采取一定措施，使它能够在允许的压力下安全的输送到联合站而不至于凝固在管线内。通常采用的方法有：加热保温法；化学降粘、降凝法；物理降粘、降凝法。（2）油气水的
9、初步分离在实际生产工程中，从油井出来的不单是原油，常常含有气、水、砂、盐、泥浆等。为了便于输送、储存、计量和使用，必须对它们进行初步分离。油井产物中常含有水特别在油井生产的中后期，含水量逐渐增多，利用离心重力等机械方法分离成气液两相。有些井出砂量很高，同时还应该除去固体混合物。油气水的初步分离主要在三相分离器中进行，在开式流程中，也在沉降罐中进行。油和机械杂质、盐的分离一般与油水分离同时进行。当含盐、含砂量高时，有的要用热水冲洗和降粘后再沉降分离，连同水、机械杂质和盐一起脱除。（3）原油脱水对轻质、中质含水原油，宜采用热沉降、化学沉降法脱水；对中质、重质的高含水原油，先采用热化学沉降法脱水，再
10、用电脱水，对乳化度高的高粘度、高含水原油，应先破乳再沉降脱水。（4）原油稳定原油中甲烷、乙烷、丙烷、丁烷（正构）在通常情况下是气体，这些轻烃从原油中挥发出来时会带走大量戊烷、己烷等成分，造成原油的大量损失，为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗，一个有效的方法就是将原油中挥发性强的轻烃比较完全的脱除出来，使原油在常温下的蒸汽压降低，这就是原油稳定。原油稳定所采用的方法可以分为闪蒸法和分馏法两大类。闪蒸法又分为常压闪蒸、负压闪蒸和正压闪蒸。（5）轻烃回收从原油中脱除的轻烃，经过回收加工是石油化工的重要原料，也是工业与民用的洁净燃料。随着石油化学工业的飞速发展和世界性能源短缺，天然气回收液烃技术得以
11、迅速发展，轻烃回收给国家创造了更多的财富。轻烃回收工艺基本可以分为三种：吸附法、油吸收法和冷凝分离法。我国油田气轻烃回收都采用冷凝分离法，按冷冻深度不同，冷凝分离可以分为浅冷（-15-25）和深冷（-60-100）两种。（6）天然气随油井中原油一起采出的伴生气，直接输送到气体处理厂。（7）含油污水的净化原油经过沉降、脱水后放出来的水，还含有一定量的原油、泥砂等物质，必须经过净化才能回注或外排。从污水中回收污油，既节约能源又保护环境，经过处理后的污水一般回注地层，保持油层压力，提高油藏采收率。含油污水处理的常用方法是：重力沉降除油法、混凝沉降法、气体浮选法、斜板除油法和过滤除油法。（8）辅助生产
12、系统辅助生产系统包括给排水系统、供热系统、变配电系统、通讯系统、采暖及通风系统、道路系统等。这些系统都是联合站的必要组成部分，是联合站正常工作的保证。1.2 设计基础数据1.2.1 设计依据 根据西安石油大学储运教研室下发的设计任务书 设计过程中参考相关设计规范a、油田油气集输设计技术手册；b、油田油气集输设计规范；c、油气分离器规范；d、油田常用阀门选用手册。1.2.2 设计基础数据(1) 本联合站接收的各区块来油管线共6条，其参数见下表。 油田原油物性表1-1 油田原油物性区块密度酸质凝固点含蜡量气油比（m3/t）粘度50(mPa.s)日产油液m3/d含水（%）10.8590.2327.7
13、23.420Nm3/t65.4153472.120.844-28.521.920Nm3/t65.2446669.830.8480.2728.927.620Nm3/t63.5148068.240.871-27.928.820Nm3/t65.4439868.850.8410.2229.724.420Nm3/t61.8142776.1 原油进站温度：29-35。 原油进站压力：0.70-1.10Mpa。(2) 外输首站距本站外输泵房7km，外输管线不考虑翻越点，外输首站较本站高35m。(3) 该设计建设条件可参见表1-2和表1-3，并与其达到协调一致。 工程地质资料表1-2 工程地质资料表序号项目内
14、容1地形地貌丘陵凹地，地形平坦，最大坡度1.22土壤性质表层土由杂质填土和素填土，主要成分为粉土和粉质黏土，厚度0-7m之内，属于软土。3土壤电阻率（.m）6.11454地下水位（m）1以下5承载力（KPa）80-1556地震烈度8度 气象资料 表1-3 气象资料表序号项目名称单位油田1气温最冷月平均-122最热月平均34.43极端最高35.64极端最低-205年平均10.0630日数天/年507极大风速及风向风速/标准风压m/s/kg/m23/60风向西北8大气压力冬季mb980.69夏季10历年降水量平均值/极大值mm188.2/296.711最大积雪深度厚度/雪菏mm/kg/ m2340
15、/6012最大冻土深度极大值cm170.413地下土壤温度0.8m/1.6m10.5/11.814年蒸发量年蒸发量mm3540.21.3 站址选择及总平面布置1.3.1 站址选择（1）站址的选择该联合站拟建于地处丘陵凹地，地形平坦，最大坡度1.2%。联合站可建在一块南北长540m，东西长640m的平地。对于站址的选择，从平面上考虑应满足下列要求：（1）站址应有一定的面积，使站内建筑物之间能留有负载荷防火安全规定的间距离，并给站的扩建和改造留有必要的余地；（2）所选站址与附近企业、住宅、公用建筑物要保持应有的安全防火距离；（3）所选站址的交通、供电、供水、电讯等尽量方便，还应靠近允许排污水的低洼
16、带或水塘，或者靠近考虑污水处理设施的地方，以便排除站内的污水，不致损害农田和水源；（4）所选站址地势较高或具有平缓倾斜，这种地形使站内易于排水，有利于油罐区和泵房的竖向布置，应避免站址选择在低洼沼泽地区或可能浸水的地区；（5）尽可能不占或者少占用耕地，从工程地质条件来考虑应满足如下要求：地耐力应不小于0.145MPa，腐蚀性较小，沉陷不大且均匀，并且能很快停止，易于排水。沙土层、亚沙土、亚粘土基本上都能满足上述要求，适宜建站，象粘土层岩石层、杂土层，不宜建站；（6）若在乡镇或者居民区选址时，应选在乡镇和居民区的最小风频的上风向侧和靠近公路的位置，这样当以最大风频刮风时，联合站和居民区互不影响，
17、沿最小风频刮风时，联合站在居民区的上风向，避免居民区可能发生的明火影响联合站正常的运行，联合站站址应避免窝风地段，有较好的通风环境。1.3.2 平面布置说明联合站各区的各种设备、建筑物油气散发量的多少、火灾危险程度、生产操作方式有很大的区别，有必要按生产操作、火灾危险程度、经营管理的特点进行分区布置，把特殊的区域进行隔离，限制闲杂人员的出入，有利于安全管理。各区间应有道路连通，便于安装和消防工作。（1）工艺区工艺区是联合站的内脏，对原油的初加工就是在这里完成的。该区经过三次分离，即在油气水三相分离器、缓冲罐和原油稳定塔进行分离。两段脱水，即分别在油气水三相分离器和电脱水器进行，处理完是净化油外
18、输。该区主要设备如下：油气水三相分离器、缓冲罐、循环泵、电脱水器、原油稳定装置、加热炉、流量计等。该区有火源，又有危险区，所以做平面布置时应特别注意安全。（2）原油罐区当本站发生事故时，原油罐区可以储存原油。本站共设三座浮顶油罐，罐区周围设有密闭的防火堤，防火堤的有效容积不应小于罐组内最大油罐容量的一半。雨水排出口应设在堤的内侧，雨水排出管线上应装有长闭蝶阀或闸阀。该区采用半固定式消防，锅炉和水套加热炉供水由站外供水管线完成，也可由消防水罐供水。（3）污水处理区污水处理在联合站内占有很重要的地位。因为经过原油脱水后的污水里含有大量的原油和其它的物质，若污水任意排放将严重污染环境，污染大气，破坏
19、生态平衡，给人们的生产和生活带来严重的危害。对含油污水进行处理和回注，变有害为有利，提高了水的利用率，保护了地下资源，因为污水一般含油在0.2%0.8%左右，为节约原油，必须回收。含油污水处理后避免了污水的任意排放，保证了安全生产。污水处理标准：对于外排的含油污水，必须做到含油不大于10：对于回注的含油污水必须做到含油不大于30。（4）供排水、消防系统油田注水、油田生产用水及生活、消防用水由供水系统提供，该站注水设有注水泵，注水罐，为了保证注水水质，还有过滤间，配有压力滤罐。站内的消防设施由消防泵和消防水罐组成。消防水泵房和消防泡沫泵房合建。消防车库不应与汽车库合建。罐区采用半固定式给水消防设
20、施。（5）锅炉供热区油气集输系统的站库采暖，生产及生活热负荷均由锅炉房供给。供热能力能适应季节及远近热负荷变化的要求。单台锅炉最低热负荷不宜低于额定热负荷的30%，一般不设备用锅炉，但当一台锅炉因故停运时，锅炉房的供热能力仍不小于最大供热能力的50%。一个锅炉房内宜统一锅炉型号，供热参数及燃烧方式。（6）行政管理区设生产综合办公楼一座，内设调度室、办公室、会议室、资料室、总机室等。站内设有花坛，绿化带等绿化场所，要求绿化面积为站场占地总面积的10%。 1.4 流程设计说明1.4.1 流程设计原则设计工艺流程应能保证联合站处理的油气产品的质量要求，产量高，经济效益好。在满足联合站各项生产任务的基
21、础上，应充分采用先进技术，考虑各种能量的合理利用，采用密闭流程，避免各种蒸发损耗，工艺流程应能适应操作的变化，但又要避免烦琐，防止浪费，管线阀门要尽量少，线路要短，油气流向合理。在原油开采至净化外输的全密闭流程，要比开式流程有多方面的优点：（1）一般的开式流程原油损耗约为24%，而密闭后能降低到0.5%以下，密闭式流程不仅降低了油气损耗，而且还提高了产品的质量。（2）密闭式流程结构简单，成本降低，有利于提高自动化工致程度和管理水平。1.4.2 本站工艺流程该站除正常的生产流程外，还有站内循环以满足原油不需外输时的要求，还有原油罐区用以事故（如停电）发生后储存油品，等来电后，再进入正常工作，避免
22、因联合站或外输管线的突发事故而影响油田生产。原油在联合站内处理的工艺流程如下：（1）正常流程： 注破乳剂 气计量气站站外来油进站阀组油气水三相分离器缓冲罐循环泵 污水污水处理区 电脱水器加热炉原油稳定塔（净化油罐）原油外输泵计量外输（2）停电流程：进站来油进站阀组油气水三相分离器缓冲罐事故罐循环泵后正常流程进站总阀组和电脱水器都设有加药装置，可以加入破乳剂，以利于油气水在分离器中的分离和电脱水器的脱水。流程设计中的几点说明：1) 各作业区，装置的布置应与平面布置相符，应标明各工艺管线尺寸、安装高度、介质的流向、管线线型及管件应符合的规定，尺寸不按比例。2) 凡是由于偶然事件（着火停电）或操作失
23、去可能使压力升高而造成事故之处（如分离器、加热炉、油罐、轻油罐等常压容器及往复泵、齿轮泵出口），都装备有安全阀或呼吸阀。3) 凡是不允许液体倒流之处（如离心泵的出口、有压进罐管线、药剂线进电脱水器入口等）都装上了止回阀。4) 为防止爆炸、火灾等恶性事故蔓延，流程设计必须要有切断油气源的措施（如压力越站、紧急放空、自动关闭油罐进出口阀门）。辅助工艺流程包括：天然气流程、蒸汽伴热和保温加热流程、机泵的润滑冷却流程、污水处理和回注流程。辅助工艺流程在本次设计中大部分未进行设计。在进行本站的流程设计时，考虑到各种能量的合理利用，并且力求避免流程的繁琐和管线设备的浪费，对油气的流向进行了较为合理的布置。
24、设备中考虑到进站原油的平均气油比比较低（60），故在工艺上采用三相分离器进行单极分离，另外在后续的流程中，在原油稳定塔内进行第二次分离。在工艺流程中采用两段脱水，先在三相分离器中进行，后在电脱水器中进行。1.5 设备及其布置安装1.5.1 进站阀组的布置站外来油管线一共有5条，并和一条汇管相通，在各管子上均装有温度计，并在三相分离器的来油管线上装有压力表。每台三相分离器可以分别对来油单独处理和计量。另外，安装汇管后，可以避免因来油不均而造成分离器过载，以及在某台分离器检修时，可以通过汇管调节将该管线的来油分散至其他管线中。1.5.2 油气水三相分离器的布置安装本站所采用的油气水三相分离器均为三
25、台30009000卧式分离器，采用单排布置，其操作端部头盖应取齐，列间距取为1.8米。分离器采用并联，且每台分离器进口管线切断法之间应取装置和温度计，气出口管线的切断阀之间应装设压力表。分离器的顶部气体空间应装弹簧式安全阀，由于安全阀泄放出的天然气应有组织的汇集排放。每台油气分离器均应有液面控制器直接控制出油阀的开启度，还应设玻璃板式液位计就地观察液位的变化。计量用油气分离器的出气管上应安装盖式流量计，用以计量天然气的产量；在出油管线出油阀之前最靠近分离器的部位应装设容积式流量计，用以计量油水混合液体的产量；在出油阀下游应安装取样装置，以便化验含水量，每台分离器都应装设安装排污管和放空管，对三
26、相分离器加热在其下面设水套式加热盘管，使其受热均匀。1.5.3 泵房的布置安装（1）房内设原油外输泵4台、增压泵3台、事故备用泵各12台；（2）泵房里的泵成一行布置，均采用防爆电机；（3）泵基础前段与墙距离为2.5米，以利于布置管线和人员走动。泵前的主要通道（从工艺管线突出的前半部分到前墙的净距不小于1.0米，不大于2米）；（4）电机突出的部分与泵房后墙的距离为1.2米，满足更换电机或抽芯检修的要求；（5）原油泵的吸入管应装过滤器和真空压力表，出口管应装止回阀和压力表。与泵进出口相连的管段应比进出口的直径大一级；（6）离心泵在进口管的最高点或过滤器的顶端，泵出口阀的前边应装设放气管，放气管一般
27、为DN=15mm，且常和压力表接头结合在一起安装。1.5.4 电脱水器的布置安装本站采用的电脱水器，其控制压力为0.3MPa，采用单排布置，相邻间距取2米。为了避免电脱水器中有气体析出，使用增压泵，增高原油的压力，从而确保了电脱水器的安全。在电脱水器出油管切断阀之前应安装压力表和取样阀在排水管切断之前应安装全封闭式安全阀、取样阀和观察窗。电脱水器进油管截断阀之后应与净化油的汇管接通，以便于电脱水器在开始运行时先进好油充满容器，以便于稳定高压电场；电脱水器的排污管应与回油管接通，以便于运行时排空清扫。电脱水器顶部最高处应设放气阀，以保证液体能全部充满容器空间。原油脱水方法有重力沉降脱水、热化学脱
28、水和电脱水。为了提高脱水效果，在油田经常联合使用这些脱水方法，但是电脱水是主要手段。1）重力沉降脱水 含水原油经破乳后，需要把原油同游离水、杂质等分开。在沉降罐中主要依靠油水密度差产生的下部水层的水洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分离，此过程在油田常被称做一段脱水。2）热化学脱水 原油热化学脱水是将含水原油加热到一定的温度，并在原油乳化液中加入少量的表面活性剂（称破乳剂），破坏其乳化状态，使油水分离。热化学脱水工艺简单、成本低廉、效果显著，近几十年来在国内外得到广泛应用。但单纯用热化学脱水方法使原油含水达到合格，多数情况下是不经济的。3）电脱水 （1）电脱水机理：原油乳状液借助高压电场的
29、作用，使水微滴聚结成大滴，再借油水密度差将水沉出，这就是电破乳的过程。原油电脱水方法只适宜于处理油包水乳状液，其原理就是将原油乳状液置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，使水滴发生变形和产生静电力。水滴变形可削弱乳化膜的机械强度，静电力可使水滴的运动速度增大，动能增加，促进水滴互相碰撞，而碰撞时其动能和静电能便能够克服乳化膜的障碍而彼此聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来。水滴在电场中聚结主要有三种方式，即电泳聚结、偶极聚结和震荡聚结。电泳聚结：根据异性电荷吸引的原理，在直流电场中，水滴移向与本身电荷电性相反的电极此现象称为电泳。在电泳过程中，水滴受原油的阻力产生拉长变形、并使界面膜机械强度削弱，同时因水滴大小不等，所带的电
