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1、题目 1：某轮换计量集输站场施工图设计1. 设计资料和原始数据1）每口井的井口压力及气量数据：井号 气量（ 10 4m3/d ） 井口压力（ MPa）1 井 6 17 2 井 7 20 3 井 8 22 2）天然气气质参数： (%V) CH4 93.81 C2H6 4.48 C3H8 0.74 C4H10 0.358 C6+ 0.107 N2 0.47 He 0.035 3 ）该集输站场要求出站压力为 15MPa。2. 工程设计要求1）要求该站具有调压、集气、分离、轮换计量、加热防水合物生成以及清管的功能，确定站场工艺流程。2）进行站场工艺计算（站场设备计算并进行设备选型）。3）绘制工艺流程图
2、。4）进行站场工艺装置区的设备布置，绘制工艺安装图。3. 提交设计成果1）工艺流程图和工艺安装图；2）设计说明书、计算书某轮换计量集输站场设计1 第一篇设计说明书1 轮换计量集输站场设计1.1 设计的内容1. 工艺流程的确定2. 分离器的计算和选型3. 水套加热炉的计算和选型4. 闸阀的计算和选型5. 安全阀的计算和选型6. 节流阀的计算和选型7. 截止阀的计算和选型8. 清管阀的选型9. 站内管线的计算和选型10. 制定自控方案1.2 工艺参数1.2.1 井的井口压力及气量数据井号 气量（ 10 4m3/d ） 井口压力（ MPa）1 井 6 17 2 井 7 20 3 井 8 22 1.2
3、.2 天然气气质参数 (%V) CH4 93.81 C2H6 4.48 C3H8 0.74 C4H10 0.358 C6+ 0.107 N2 0.47 He 0.035 西南石油大学本科课程设计2 1.2.3 该集输站场要求出站压力为 15MPa 1.3 设计总则1. 严格执行国家及行业的各种标准、规范。2. 工程设计以及建设过程中应充分的考虑 QHSE因素，优化设计和施工。3. 为提高工程质量和输配水平，尽量采用成熟可靠、先进、实用的技术。4. 站址选择在遵循城市规划要求的前提下，尽量节约工程投资。5. 方便管理，便于维修。6. 在满足安全和工艺技术要求的情况下，力争节约投资，提高经济效应。
4、7. 工程设计中应尽量采用国产材料和设备，以节约工程费用。8. 根据用气规模，考虑今后的发展，本设计应留有适当的余地。1.4 遵循的规范1. 油气集输设计规范 GB50350 2005 2. 石油天然气工程制图标准 SY/T 0003-2012T 3. 石油天然气工程设计防火规范 GB50183 2004 4. 输送流体用无缝钢管 （ GB/T8163 1999）5. 油气田及管道仪表控制系统设计规范 SY/T0090 96 6. 石油地面工程设计文件编制规程 （ SY/T0009 2004）7. 油气田地面管线和设备涂色规定 SY0043 96 8. 气田地面工程设计节能技术规定 SY/T6
5、331 97 9. 油气分离器规范 SY/T 0515-2007 10.油田油气集输设计技术手册 编写组编 油田油气集输设计技术手册 （上、 下册） 北京：石油工业出版社 1994 1.5 工艺流程1.5.1 工艺流程选择总则天然气的组成甲烷为主 , 戊烷及以上组分的含量低于 8g/m3 的干气宜采用常温分离流程。站场工艺采用多井水套炉加热、节流、轮换分离计量工艺流程。该地区天然气的甲烷含量高达 93.81%,其它组分含量教小 , 不含硫化氢 , 酸性组分较低 , 各集气站的天然气可经节流后直接作为生产 , 生活用气 , 而且天然气出口温度接近常温、压力比某轮换计量集输站场设计3 较低可采用常
6、温分离多井集气站流程。1.5.2 工艺流程选择本工程集气站各井来气均采用轮换分离、计量流程，站上设两套分离器和计量装置，每口井来气可单独用一台分离器和计量装置进行分离、计量，其余的井来气则汇合进入另一台分离器和计量装置进行分离、计量。为防止水合物的形成，从各井来的天然气需先经水套加热炉加热，再节流降至一定的压力。根据该气藏各井天然气产量低的特点，为节约投资，采用多井来气共用一台水套加热炉加热流程。1.6 设备及仪表的选型1.6.1 分离器的选取从井口采出的天然气带有一部分液体和固体杂质，这些杂质具有很大危害性，不仅腐蚀设备、管线、降低输送效率也是造成脱硫塔液泛的重要原因之一。因此必须进行气体分
7、离处理。目前矿场采用的分离设备有重力式分离器和旋风式分分离器。重力式分离器常用于分离含液量、液体或固体微粒较多的矿场。旋风式分离器有较高分离效率，但却不适应负荷波动较大的场合，因此在负荷波动较大的集输站场应用受到限制。重力式分离器分为立式重力式分离器和卧式重力式分离器。气田集输站场用得最多的是重力式分离器。它的处理能力较立式大，液面波动小，稳定性好。本工程采用卧式气液分离器，端部设手孔，以便清除分离器被堵塞时的污物，安装有磁浮子液位计以便控制上下液位。 分离器出口安装了高效分离元件， 提高了分离器的分离效率。为减少卧式气液分离器的规格，经计算本设计均采用 DN300的卧式分离器两台。1.6.2
8、 水套加热炉的选取根据该气藏各井天然气产量低的特点，为节约投资，方便管理和维护，集气站选用多井式天然气加热炉， 其燃料气控制阀门前的压力为 0.2 0.25MPa。 水套加热炉热负荷小于 94KW。1.6.3 阀门站内截断用阀门采用楔式弹性闸阀。节流降压用角式节流阀，清管用清管阀，放空用安全阀和截止阀。西南石油大学本科课程设计4 1.6.4 汇气管本工程设一台汇气管，本次设计的汇气管采用底部排污，汇气管顶部设注水口，并在汇气管端部设清污口。1.7 站内其他要求1.7.1 天然气计量（ 1） 气井的采量采取周期性计量时， 其计量周期一般为 5 10d ， 每次计量的持续时间不少于 24h。（ 2
9、） 天然气的计量宜采用标准孔板计量，并应符合国家现行的天然气计量的标准孔板计量方法的规定。1.7.2 控制方案（ 1） 井口为无人职守，设置油套压和节流后的就地压力指示，设置井口节流前后的温度指示。（ 2） 集气站的各单井进站压力及出站压力高低越限后，引入控制操作室进行报警，确保各井及集气站的安全运行。（ 3） 采用多井总计量和单井轮换计量方式，计量采用标准孔板并配置带附记压力的双波纹管差压计，根据情况更换适合的孔板以满足计量要求。（ 4） 气液分离器的液位显示就地双重设置，操作人员应根据单井产水量，现场巡检并进行排放。（ 5） 天然气加热炉的控制和保护由加热炉供货商配套提供，其燃料天然气由自
10、力式调压器调到 0.2-0.25MPa供给加热炉。（ 6） 开列的便携式可燃气体检测仪对集气站和井口进行人工泄漏检测。1.7.3 站内消防本工程消防设计范围为各站站内消防设计。贯彻”预防为主、防消结合”的方针，严格执行规范规定。按原油和天然气工程设计防火规范规定，本工程站场及井场均不设消防给水设施，只配置一定数量的移动式灭火器，以便随时扑灭初期火灾。某轮换计量集输站场设计5 1.8 绘制平面安装图和竖面安装图1. 管道安装设计（ 1） 站内各种规格的管子， 根据不同压力的气质条件计算并选取各种规格的管子的壁厚；（ 2）应对全部工艺、热力、供排水、仪表等管线及电缆线，进行全面规划同意布置；（ 3
11、）管线安装一般应横平竖直，并应尽量减少转弯，以减少阻力降；（ 4）主要工艺、仪表及热力管线应尽量采取架空布置，必要时，部分管线可管沟或埋地敷设；（ 5）架空管线分高架敷设（管底标高 2.2 米）和低架敷设（管底标高 2.2 米。一般的集输站场多采用低架敷设，低温分离集气站等较复杂的站场多采用高架敷设；（ 6）成排布置的管线之间净空不小于 100 毫米；（ 7） 成排布置的分离器及计量管段之间净空， 应便于检修人员通行， 不得小于 600 毫米；（ 8）站内工艺管线一般不考虑坡度，排污管线如仪表引压管线要有坡度。排污管线坡度宜为 0.3%0.5%；（ 9）平面和竖面管道安装，不允许出现锐角；（
12、10）过滤器、流量计、调压阀应设置旁通；（ 11）为了吹扫、试压的排气、排液，在管线的高处设放空口，在管线的低处设排液口。西南石油大学本科课程设计6 第二篇计算说明书2 天然气基本参数计算某轮换计量集输站场设计7 西南石油大学本科课程设计8 3 站内主要工艺设备计算流量 起始压 力 最终压 力 压降 温降 起始温 度 最终温 度 热负 荷 安全阀通道截面积 节流阀直 径(m 3/d);m 3/h ） （ MPa） （ MPa） （ MPa） （） （） （） KW （ cm2） （ mm）1井 60000;2500 17 15 2 4 29 25 18 35 5.93 2井 70000;291
13、7 20 15 5 8 34 26 33 40 5.15 3井 80000;3333 22 15 7 12 36 24 43 47 5.07 3.1 分离器的相关计算3.1.1 液滴在分离器中的沉降速度计算W0=?02 ( ?-?) ?18 ?式中 W0液滴在分离器中的沉降速度， m/s；do液滴直径 m，取得 60 10-6 100 10-6 m； (do=80 10-6m) 某轮换计量集输站场设计9 L液体密度， kg/m3； （ L=998.2kg/m 3） G气体在操作条件下的密度， kg/m3； （ G=140kg/m3）g重力加速度， m/s2； （ g=9.8m/s 2）? 气体
14、在操作条件下的动力粘度， （ ? = 0.0000179Pa. s）带入数据可算得， w0=0.167 m/s 3.1.2 卧式分离器的直径计算0423310363.0pWKKTZqkD v式中 qv气体流量， m3/h K2气体空间占有的面积分率， K2 取 0.627 K3气体空间占有的高度分率， K3 取 0.6 K4分离器长径比， K4=L/D P 1.8MPa时： K4=3.0 1.8 P 3.5MPa时： K4=4.0; P 3.5MPa时： K4=5.0 Z气体压缩系数（压缩因子）T操作温度， K P操作压力（绝压） ， MPa D分离器内径， m W0液滴沉降速度， m/s 对
15、于计量分离器： D=86.4mm 对于生产分离器 : D=118mm 所以选择公称直径为 300mm， 筒体长度为 900mm,公称容积为 1m3, 设计压力为 01-35MPa的卧式分离器作为计量分离器；选择公称直径为 300mm， 筒体长度为 900mm,公称容积为 1m3, 设计压力为 01-35MPa的卧式分离器作为生产分离器。3.1.3 分离器进出口直径计算0086400 0.785vPTZqdT Pu式中 ?标况下气体的流量， m3/d 西南石油大学本科课程设计10 d进口、出口管直径， m u进口、出口管内气体流速，经济流速取 15m/s 根据经验，气体进口速度取 u 进 =15
16、m/s,出口速度 u 出 =10m/s 效果较好对于计量分离器： d 进 =0.020m， d 出 =0.024m 对于生产分离器： d 进 =0.027m， d 出 =0.033m 3.1.4 分离器进出口管壁计算CFpDS2式中 钢管壁厚， mm p设计压力， MPa（ p=1.1*p 操作压力 =16.5MPa）D钢管外径， mm； S钢管最低屈服强度， MPa，取 325MPa F设计系数（站场内部管线，穿越河流，铁路及公路管段， F=0.5；野外地区敷设的管线， F=0.6） ，取 0.5 焊缝系数（对于符合现行的国家标准输送流体无缝钢管规定的钢管， 值取 1.0 ）C腐蚀裕量附加值， mm（
