常温集气站工艺设计

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1、西南石油大学油气集输课程设计-常温集气站工艺设计设计说明书一 设计依据在学习了课程油气集输后，为了对课程有更深入全面的认识，综合利用所学知识进行工艺设计，深入理解天然气矿场集输，掌握常温集气站的工艺计算和工艺流程的设计思路和方法。根据给定的五口井的天然气的流动参数，设计天然气常温集气工艺流程，并进行相关工艺计算，选择合理工艺设备及管道管件的计算和选择，井号 产量（ /d）4310Nm进站压力（ ）aMP进站温度 OC1 25 15.5 312 30 15.0 293 20 14.5 204 17 14.9 305 11 10.5 25出站压力： 6aMP气体组成（%V）： 90.30 8.02

2、 0.88 0.43 0.3 1C23C45C0.07 凝析油含量：20 /2COg3Nm二 主要设计参数干燥空气分子质量 M 空 =28.97 天然气分子质量 M 天 =17.73，相对密度=0.612天然气临界值：临界压力 = 4.633 临界温度 =200.7K 压缩系数cpaPcTZ=0.78凝析油含量：20 / =22.6 / 凝析油密度 885K /g3Nm3 g3m三 设计内容（1） 确定集气站的工艺流程；（2） 完成绘制常温集气站工艺流程图；（3） 确定主要工艺参数（压力。温度） ；（4） 计算分离器的尺寸，并确定主要管线的规格（材质，壁厚，直径）四 设计原则 五口井来气都不含

3、有 ，凝析油含量也不高，进站压力较高，出站压力 ，2HS 6aMP因此采用常温集气的设计原则，在常温下加热防冻，调压分离计量。回击后外输至用户。五. 遵循的主要标准规范国家标准（GB）和石油行业标准（SY）石油天然气工程制图标准 SY/T0003-2003油气田常用阀门选用手册ANSIB31.8 标准计算管子厚度GB8163-87 管子系列标准六 .常温集气站工艺流程该常温集气站工艺流程可以简单的概括为：天然气进站，节流降压加热提高天然气温度防止水合物形成，分离，计量后汇集外输。五口单井来气中都不含 ，集气站出站压力 ，进站压力都高于 ，2HS6aMP10aMP凝析油含量不高，可采用以下两种流

4、程：1，由于 14 井来气进站压力相差不大，5 井来气压力教低。可采用 14 井轮换集气计量，5 井单独集气计量，之后 5 口井汇集后外输。2，每口井单独集气计量，之后汇集外输除此之外还有其他集气计量流程。在该设计中采用第一种流程。为了使天然气满足外输，通过计算，每口井需要两次节流调压，才能满足压力要求和防止形成水合物。第一次节流膨胀降压，在不生成水合物的条件下尽可能的膨胀降压，以减轻加热炉的的热负荷并使气流流动平稳，减少压力波动。第一次节流后要校核是否在节流阀和管线中生成水合物。第一次节流后气流压力降低，根据 TJ 效应天然气的温度也随之降低，不能直接进行第二次节流膨胀，否则生成水合物堵塞节

5、流阀和管线。因此在进行第二次节流降压之前必须经过加热炉加热。七.主要设备，仪表的选择和参数1，分离器 操作压力：6 ，操作温度：20 , 长径比：4：1，气体进入分离aMP0C器速度：15 /sm5 号井 ： 250mm 1m 的分离器计量分离器： 250mm 1m 的分离器生产分离器： 250mm 1m 的分离器2，阀门(1)闸阀：用于截断和导通介质流，通常是全直径通道。类型代号：Z11H(Y)25(V)型闸阀公称直径：40mm(2)节流阀：角式节流阀类型代号：J44W16P 型角式节流阀公称直径：40mm，25mm 和 20mm结构形式：角式连接方式：法兰连接公称压力：16 aMP阀体材料

6、：1Cr18Ni9Ti由阀体直接加工的阀座封面材料(3)安全阀：选用外螺纹弹簧封闭微启式安全阀(1)高压放空阀 设计压力：16 aP类型代号：A41Y160,公称直径：15mm, 开启压力：1316aMP(2) 中压放空阀 设计压力：13 aM类型代号：A41Y160,公称直径：15mm, 开启压力：1013 aMP(3) 低压放空阀 设计压力：10 aP类型代号：A41H64, 公称直径： 25mm, 开启压力： 10 a3，流量计天然气流量计量:标准孔板节流装置差压式流量计。4，温度计：选用热电阻温度计代号：WZP分度号：BA1测量范围 ：-200650 0C5，压力表:弹簧式压力计6，管

7、线材料 API 5LX X60 等级无缝钢管尺寸：站场内管线分别有：50 4mm,57 3mm , 70 3mm ,833.5mm , 89 3.5mm 汇管:127 3.5mm八：参考文献SYJ3-91 石油工程制图标准 SY/T 0076-93 天然气脱水设计规范林存瑛主编，天然气矿场集输，石油工业出版社；曾自强、张育芳主编，天然气集输工程，石油工业出版社，2001；油田油气集输设计技术手册，石油工业出版社；中国石油天然气集团公司规划设计总圆编，油气田常用阀门选用手册，石油工业出版社，2000蔡尔辅编，石油化工管线设计，化学工业出版社，1986 阀门产品样本 第一机械工业部编辑， 机械工业

8、出版社 安装工程概算使用数据手册 中国石化出版社 化工仪表及自动化 化学工业出版社工艺管道安装设计手册 石油化学工业出版社设计计算书一，天然气的相对密度 ：天然气的相对密度是在相同压力和温度条件下天然气的密度与空气密度的比。 = tktkM式中 天然气的分子质量；t空气的分子质量。 28.97k kM= =0.9030 16+ 0.0802 30+0.0088 44+0.0043 58+ tMiy0.003 72+0.0007 44=17.73 =0.612天然气压缩系数 Z：Z 代表实际天然气与理想气体偏离的程度。根据研究气体的压缩系数与对比压力，对比温度有一定的函数关系：Z = （ ， ）

9、rPT天然气相对密度 =0.612 在 0.50.9 范围内，由经验公式确定天然气的临界参数：临界压力：P =4.885-0.363cP =4.633 Mpc a临界温度：T =93+176T =200.7Kc井号 实际压力 实际温度 对比压力 对比温度1 15.5 Mpa 304K 3.346 1.5152 15.0 Mpa 302K 3.238 1.5053 14.5 Mpa 300K 3.130 1.4954 14.9 Mpa 303K 3.216 1.5105 10.5 Mpa 298K 2.226 1.485查图可得：Z=0.78二，卧式两相分离器的尺寸设计在卧式分离器中，必须保持让

10、一个小直径的液滴从垂直运动的气流中分离出来。液体停留时间的要求，规定了直径和分离器有效长度的组合。设计使经过分离器之后最不易分离的那口井或合流的几口井的设备符合要求则其他井亦符合要求。 气体负荷： d =1.414 KefL410PTZQg液体负荷： d =1765t Q2efrL式中 d 分离器的内径，mm；T 分离器的操作温度，K；P 分离器的操作压力，Mp （绝）aZ 气体压缩系数；Q 气体流量，m /d；g3K 常数，它取决于气体和液体的性质和从气体中分离出来的颗粒大小；分离器内产生分离作用的有效长度，mm；efLt 期望的液体停留时间，min；rQ 液体流量，m /d。L3五口井操作

11、压力和操作温度都相等，其中：P= 6Mp ，T=288Ka液体流量 Q =20g/ Nm =500g/d=5.64 m /d L33凝析油密度 =885kg/m 相对密度 S.G=0.885油计算 K ： = =0.01275TP 2861.0查图： S =0.876 K =0.265LS =0.934 K =0.255插值法求得 K =0.2635 号井： 气体流量 Q =1110 Nm /d1g43气体负荷约束：d =1.414 KefL410PTZQg=1.414 0.263410428.76 d =152.7mmefL对于气体负荷约束直径与长度的关系d,mm , mef L , ms

12、10 L /d3s300 0.51 0.81 2.7250 0.61 0.86 3.4200 0.76 0.96 4.8液体负荷约束：d =1765t Q efLrL估算分离器筒体长度：L = + sef10d式中 L -分离器筒体长度，m ，其余符号同前。s对于不同的停留时间 t ，计算 d 和 的组合：refLt ，minrd, mm , mef L , ms10 L /d3s300 0.416 0.195 0.644250 0.210 0.280 1.113200 0.328 0.438 2.182 200 0.219 0.292 1.45150 0.389 0.519 3.54对于计量

13、分离器和生产分离器可以用同样的方法计算：计量分离器以 2 号井为设计依据，生产分离器以 1，2，3 口井合流数据为依据。液体负荷不起支配作用。分离器 气体流量（Nm /d）3d，mm 10 L /d3s计量分离器 30104400 3.6生产分离器 7510 650 3.5由以上数据可以选择所用分离器的尺寸：5 号井 ： 250mm 1m 的分离器计量分离器： 250mm 1m 的分离器生产分离器： 250mm 1m 的分离器三，节流阀天然气经过节流阀，发生P 的压降的同时也相应的发生T 的温降，天然气温度降低会导致生成水合物，堵塞阀门管线等，影响正常平稳供气。因此，必须适当控制节流阀的开启度

14、，即达到调压的目的，又可以防止水合物的生成。设计使经过节流之后最易形成水合物的那口井或合流的几口井的设备符合要求则其他井亦符合要求。井中来气要经过两次节流降压，才能达到出站 6 Mp 的要求。a第一次节流降压：1 号井：P =15.5 Mp 降至 P=10.5 Mp p=5000 Kp初 始 aaa由于压降带来的温度降 t=16.2又由于天然气中的液态烃的含量为 22.6m （液烃）/Mm （气）33（GPA 标准） ，液态烃含量越高则温度降越小，也就是说计算出来的最终温度就越高；每增加 5.6 m （液烃）/Mm （气） （GPA 标准） ，就有 2.833的温度降。则最终的温度降比查图所得

15、的温度降要少 5.6。则最终的温度降t =16.2-5.6=10.6节流后的最终温度 t =31-10.6=20.4终校核在该温度下是否会生成水合物：在终点压力 10.5 Mp 下生成的水合a物的临界温度为 18.9。t 18.9，则节流后不会生成水合物。终2 号井：P =15 Mp 降至 P=10.5 Mp p=4500 Kp初 始 aaa由于压降带来的温度降 t=15.5实际的温度降 t =15.5-5.6=9.6节流后的最终温度 t =26-9.6=19.4终t 18.9，则节流后不会生成水合物。终3 号井：P =14.5Mp 降至 P=10.5 Mp p=4000 Kp初 始 aaa由于压降带来的温度降 t=12实际的温度降 t =12-5.6=6.4节流后的最终温度 t =27-6.4=20.6终t 18.9，则节流后不会生成水合物。终4 号井：P =14.9 Mp 降至 P=10.5 Mp p=4900