【正文】 水率為 20％左右，計算時按原油的含水率為 20%算，此時液體的密度為： 3/ mgwo ??? ??? 此時油的粘度取為純油的 2 倍，即： sm P ao ????? ?? 從 3 臺分離器中分離出的含水油 40℃ 時體積流量： wo Q ?? dmGQ ooo / 33 ???? ? dm ow / 3???? dtdtG z /??? smdmdmGQ zz /????? ? d mVQd 0 7 )6(4 ?? ? 選小管直徑為： Φ894mm 則小管內(nèi)實(shí)際流速 smdQw / 664 22 ?????? ?? 設(shè)大管內(nèi)流速為 sm/ ，則大管直徑 D mVQD ?? ??? ?? XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 選大管直徑為： Φ2737mm 則大管內(nèi)實(shí)際流速 smdQw / 22 ?????? ?? 2）管路壓降計算 三相分離器到緩沖罐的管線如圖所示： 三相分離器到緩沖罐管路長30 m 其各部件如下表： 管徑 Φ894 Φ2737 元件名稱 出油閥 閘閥 彎頭 大小頭 三通 過濾器 羅茨流量計 三通 彎頭 閘閥 個數(shù) 1 3 1 6 2 1 1 1 1 2 Ld/d 9 28 129 4023 100 40 28 4 a）局部摩阻計算 小管徑管路： smV /? 3 ?? ???? ??? fdv ?????? Pamgvdldhj )100402391228193(22??????????????? ? 大管徑管路： smV /? 3 ?? ???? ??? fdv XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 ?????? Pamgvdldhj )100402391228193( 22???????????????? ? b）沿程摩阻計算 取 e=，則 ?????? de? 4 3 9 7 )( 57841 ?????? ? 所以該流型處于水力光滑區(qū)。 amLdQhr )( ????????? ?? c）高程壓降 Pamh ?????? d）總壓降 MPPaP 9 3 6 1 7 5 8 7 6 5 64 9 0 0 0 ??????? 緩沖罐的工藝計算 由于各管路的摩阻損失，緩沖罐的進(jìn)口參數(shù)為： 壓力： = ；溫度： 40℃ 要求緩沖罐的控制壓力在 MPa ，可以通過控制閥調(diào)節(jié)壓力。 緩沖罐的選取 現(xiàn)計算含水 20%原油乳狀液的 50? ： 原油密度為： 3/ 9 mKgwo ??? ??? 據(jù)《油氣集輸》 P173 式（ 4152），得 39。39。??? koe? 式中： o? —乳狀液外相液體粘度； 39。? —乳狀液內(nèi)相質(zhì)量分?jǐn)?shù)； XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 39。k —由試驗確定的系數(shù)； 得： 2 2 3 8 0 0 1 0 0 0% 9 31 0 039。 ????? 據(jù)《油氣集輸》 P174 表 412 查得： 取 39。k =，原油 40 Co 時的粘度 o? = 厘沱 則 ??? ?e? 厘沱 由《油氣集輸設(shè)計手冊 》 P36 得： 當(dāng) 25050 50 ??? 厘沱時，停留時間不能大于 30min； 故停留時間取 30min。 現(xiàn)計算質(zhì)量流量： dtGo /? dtG w / ??? 總質(zhì)量流量： dtGGG wo / ????? 總體積流量： dmGQ / 40 33 ???? ? 由《油氣集輸》 P36 表 216，根據(jù)停留時間和處理量，可選規(guī)格為 176004000 ??的分離緩沖罐，并用裙座架高１ m。 2）緩沖罐內(nèi)液面高度的計算： 由上可知停留時間為 30 分鐘，假設(shè)液面高度為 h＝１ .5m，由 tQLf ???? ? 式中： Q― 來油流量， sm/3 ； t― 來油的停留時間； s； β― 載荷波動系數(shù)， ?? ； L― 緩沖罐的當(dāng)量長度， mL e ??? ； XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 f― 緩沖罐液體部分的面積， 3m ； 用與三相分離器集液面積一樣的算 法得： mf ? 代入數(shù)據(jù) 3221???????????nnntQLf? 所以，假設(shè)成立。 等式成立，所以假設(shè)合理。液面高度為１ .5m。裙座架高取為 米，則緩沖罐液位距地面的高度為 米。 3）原油在緩沖罐內(nèi)的壓降 原油在緩沖罐內(nèi)的壓降損失很難精確計算出來，從礦場實(shí)際操作經(jīng)驗估計為 P，緩沖罐內(nèi)壓力保持在 ，則緩沖罐的出口壓力 M P aP ??? 故緩沖罐出口條件： P=， t=40 Co 緩沖罐到循環(huán)泵管線的計算 同樣選用 Φ2737管線，直管長度 100 米。 總流量 smQ / 3? ，緩沖罐出口閥門及泵入口閥門均常開，顧不考慮局部阻力。 1）沿程摩阻計算： PamLdQhr )( ????????? ?? 2）出油閥阻力損失為 49000Pa 則循環(huán)泵進(jìn)口壓力為： MP aPaP 6?? ???? 循環(huán)泵的選取 泵的入口條件： ? ， P=， t=40 Co ， smQ / 3? 選１臺型號為 150Y75B 的離心泵，其額定流量為 158 hm/3 ,揚(yáng)程為 44m。允許氣蝕余量為 ，經(jīng)比較，滿足氣蝕余量。 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 循環(huán)泵到加熱爐的管線計算 管線選用 7273?? ，管長為 160m，下面計算管線壓降： 沿程摩阻： Pamh r )( ??????? ? 局部摩阻主要考慮轉(zhuǎn)子流量計的壓力損失，取為 Pamhj 3 7 7 74 ?? 故總壓降： 7 4 1 3 7 7 6 3 9 PaP ???? 加熱爐的選取 加熱爐的入口溫度 40℃ ，出口溫度 60℃ 。 由于操作壓力小于 ，選用微正壓水套加熱爐，則加熱爐熱負(fù)荷為： )( 12 ttGCQ m ???? 式中： Q― 被加熱介質(zhì)所需熱負(fù)荷， Kw； mG —油品的質(zhì)量流量， Kg/h； C― 油品的比熱容， Kg/KJ； 2t ― 出爐溫度， ℃ ； 1t ― 進(jìn)爐溫度， ℃ ； 其中： 186 )000 (1154 ??? tdC t 式中： 154d ― 原油比重。 t― 原油的計算溫度值； ℃ 。 tC ― 計算溫度下原油的的比熱； KJ/Kg. 得： XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 ? ?? ?? ? 6 8 0 0 8 880960860154404154332020??????????????????????????dC??? 所以： sKJhKJttGCQ m/4 0 3/104 5 ()(631255???????????? 據(jù)《油田油氣儲運(yùn)技術(shù)手冊》選用 HJ400H/ 加熱 爐。 所需的臺數(shù)： 17 040 3 ???n 選 2 臺，備用 1 臺，取 3 臺加熱爐。 加熱爐到電脫水器的管線計算 管線選用 7273?? ，管長為 140m。 管線壓降計算： 沿程摩阻 Pamh r )( ??????? ? 故壓降： PaP ?? 電脫水器的計算 脫水器的選取 電脫水器的處理能力應(yīng)根據(jù)原油乳化液的難易程度確定其在電脫水器中的停留時間，停留時間一般為 40—80 分鐘。 單臺電脫 水器的處理能力按下式計算： tvq ivi ? 式中： ivq ― 單臺電脫水器處理的含水原油的體積流量， hm/3 ； XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 iv ― 電脫水器空罐容積， 3m ； t― 選定的含水原油在電脫水器中的停留時間， h； 選規(guī)格為 Φ300014000的電脫水器。 單臺電脫水器的處理能力： hmq iv /6060 3?? 加熱爐出口溫 度為 60℃ ，原油含水 20%，此時管中油水混合物的密度為： 3/ mKg wo? ?????? ??? 混合物的粘度： sm P ao???????????)(25)(22???? 從三相分離器出來的含水原油的體積流量： hm owol / 3???? 則所需電脫水器臺數(shù)： ???ivlqQn 先選用 2 臺電脫水器。 若一臺檢修時，另一臺的負(fù)荷為 %，不超過 20%，符合規(guī)范。 電脫水器內(nèi)的壓降 根據(jù)實(shí)際礦場操作經(jīng)驗知，電脫水器內(nèi)的壓降為 Pa，因此電脫水器的 出口條件為： M P aP ??? 60?t ℃ 電脫水器到穩(wěn)定塔的管路計算 198 021 ????? vQD ? 管線選用 7219?? ，管長為 80m。 管線壓降計算： 沿程摩阻 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 Pamh r )( ??????? ? 故壓降 PaP ?? 穩(wěn)定塔說明 原油穩(wěn)定塔是利用真空壓縮機(jī)，將塔內(nèi)的抽成負(fù)壓，使原油中的輕油組分在塔內(nèi)充分分離 達(dá)到穩(wěn)定的目的。 穩(wěn)定塔內(nèi)的壓力為－ ，則穩(wěn)定塔進(jìn)油高度為 33 米。 穩(wěn)定塔到外輸泵的管路計算 原油穩(wěn)定塔內(nèi)原油的液面高度取為 35 米，此段管長取 50 米。 選用的型號為 Φ2737管徑，則沿程摩阻 PamLdQhr )( ????????? ?? 原油外輸泵的選取 外輸泵的進(jìn)口參數(shù)： 1 C06 ??t ， hmsmQ /?? ， M P aP 2 6 5 0 2 7 0 0 2 1 6 ???? 則： sm / 22 ????? ?? 處在經(jīng)濟(jì)流速區(qū)內(nèi)。 月平均最低地表溫度 2℃ ，原油外輸溫度 60℃ ，輸送管道 Φ3247， 距離 50Km，則終點(diǎn)溫度： LGCdkorol eTTTT ????? ?)( 式中： D― 輸油管的內(nèi)徑； L― 外輸距離； smP a ???? ????? ?) 0 0(1 0 01 ) 0 0lg ()( 3? 33 ??? ???? ????d XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 )205 ( 578781 ?????? ? ∴ 該段處于水力光滑區(qū)內(nèi)。 摩阻計算： mLDQhmmmr1050)( 352???????????? ?? 由以上計算，并根據(jù)《油庫設(shè)計》 P337，選用型號為 150Y150? 2C 離心泵， mHhmQ 196,/93 3 ?? ，油品在外輸時，粘度低于 60 厘沱，泵的特性不需要換算，則所需泵的臺數(shù)為 ???n 取 1 臺泵并聯(lián)，但考慮備用，選取設(shè)備 2 臺。 停電流程的計算 停電流程 當(dāng)聯(lián)合站停電時，泵和電脫水器均不能工作，為了在停電期間不影響油田的正常生產(chǎn)，設(shè)如下流程： 儲罐的容量計算 ： 由《油氣集輸設(shè)計手冊》 P274 式（ 431），得 KnGV ?? 式中： K ― 儲備天數(shù)， d，可為 3～ 5 天； XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 G ― 油田計劃平均每日輸往該站的油量， t/d； ? —原油密度， 3/mt ； n ― 油罐利用系數(shù)，取 ?t? ； 則有： 34 310100 mV ??? ??? 選容積為 2021 3m 的金屬拱頂罐，總共所需的個數(shù)為： 0558 3 ??n 取 3 臺。 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 結(jié) 論 經(jīng)過對本集輸站的初步設(shè)計，使我更系統(tǒng)化的掌握集輸站的流程、運(yùn)行、工藝設(shè)計。在今后我國大部分油田綜合含水率高的情況需要一個高效率的油、氣、水處理 的綜合系統(tǒng)。而集輸站是該系統(tǒng)的重要組成部分。集輸站是對各轉(zhuǎn)脫水系統(tǒng)（二段脫水）、污水處理系統(tǒng)、成品油外輸生產(chǎn)過程。是油田集輸站的關(guān)鍵崗位。而集輸站中最重要的 是原油集輸系統(tǒng)，包括含水原油的自然沉降系統(tǒng)（一段脫水）、電脫水系統(tǒng)（二段脫水），能否實(shí)現(xiàn)它的良好控制，能否保證它的平穩(wěn)運(yùn)行將影響原油生產(chǎn)的安全和產(chǎn)品的質(zhì)量。為了保證聯(lián)合站集輸系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)、優(yōu)質(zhì)、高效的生產(chǎn)，必須研究聯(lián)合站集輸系統(tǒng)的控制規(guī)律，減少冗余，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性。所以本課題研究具有重大的實(shí)際意義和應(yīng)用前景。 本課題研究的目的是：針對集輸站集輸系統(tǒng)這一多變量，強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，應(yīng)用偶合控制理論，輔以小波分析計算機(jī)工具給出聯(lián)合站原油集輸系統(tǒng)先進(jìn)的控制規(guī)律并在半物理仿真實(shí)驗室中進(jìn)行仿真實(shí)驗直到達(dá)到要 求為止。 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 參考文獻(xiàn) ［ 1］馮叔初，郭揆常，王學(xué)敏 .油氣集輸，第一版［ M］ .石油大學(xué)出版社， 1995. ［ 2］楊筱蘅，張國忠 .輸油管道設(shè)計與管理，第一版［ M］ .石油大學(xué)出版社， 1996. ［ 3］郭光臣，董文蘭，張志廉 .油庫設(shè)計與管理，第一版［ M］ .石油大學(xué)出版社，1994. ［ 4］何光渝，董正遠(yuǎn) .工程流體力學(xué)，［ M］ .西安石油學(xué)院 . ［ 5］潘家華，郭光臣，高錫祺 .油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計，［ M］ .石油工業(yè)出版社 . ［ 6］錢錫俊，陳弘 .泵與壓縮機(jī)，［ M］ .石油大學(xué)出版社 .2021. ［ 7］李長俊 .天然氣管道輸送，［ M］ .石油工業(yè)出版社 .2021. ［ 8］李虞庚，苗承武等 .油田油氣集輸設(shè)計技術(shù)手冊，［ M］ .石油工業(yè)出版社 . ［ 9］油田油氣集輸設(shè)計規(guī)范，第一版，［ S］ .石油工業(yè)出版社 .1984. ［ 10］油氣分離器規(guī)范，［ S］ .中華人民共和國能源部 .1989. XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 致 謝 在此衷心感謝我的指導(dǎo)老師長慶油田勘探局 XXX 高級工程師和 XXX 老師的悉心指導(dǎo)，為我們的畢業(yè)設(shè)計做了大量的支持和指導(dǎo)。從開始做畢業(yè)設(shè)計以來，在兩位老師的指導(dǎo)下，我掌握了許多新的知識，增強(qiáng)了我的實(shí)際操作能力，并培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的良好習(xí)慣。同時在思想認(rèn)識方面也 有了很大的提高。 同時本次設(shè)計得到了西安石油大學(xué)儲運(yùn)工程系的支持。石油工程學(xué)院計算機(jī)中心的老師給予了我很大的幫助，在此感謝機(jī)房老師的幫助。同時我還要感謝在設(shè)計過程中幫我一起找資料，并且?guī)臀遗艖n解難的同學(xué)們。