【導(dǎo)讀】獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或。未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已。在文中以明確方式標(biāo)明。氣管線輸送到站場(chǎng)，通過(guò)加熱、節(jié)流降壓、分離計(jì)量后外輸?shù)借F山北1井。主要的地面集輸工藝模式，采用井口注醇高壓集輸工藝模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，集氣管線采用L245NCS無(wú)縫鋼管。鐵北101—X1井集氣站包括八大系。統(tǒng)，主要設(shè)備有水套加熱爐、分離器、孔板計(jì)量裝置、污水罐、發(fā)球筒等。度校核、抗震校核。線路截?cái)嚅y室工藝圖、鐵山北1井?dāng)U建工藝圖。

　　

【正文】 小于 榆林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 ρG –天然氣密度， kg/m179。； cp – 天然氣在 c1和 tcp條件下的定壓比熱容， kJ/（ kg178。℃）； tcp – 天然氣加熱前 后的平均溫度，℃。 2 1tttcp ?? （ ） 式中： t， t1 – 天然氣加熱前和加熱后的溫度，℃。 鐵北 101— X1 井站氣體流量： qv=； 天然氣密度： ρG=179。； 表 加熱天然氣所需熱量表 流量 （ m3/h） 定壓比熱容 （ KJ/（ kg178?！妫? 加熱前溫度（℃） 加熱后溫度（℃） 加熱天然氣所需熱量（ KJ/h） 25 43 23 合計(jì)需要的加熱量為 190157KJ/h，即功率為 ?？紤]到氣井產(chǎn)量和溫度變化的不確定性，選用 1 臺(tái)雙進(jìn)雙出功率為 60kw 的水套加熱爐 [11]。 臥式分離器計(jì)算 臥式 重 力分離器的直徑采用下列公式進(jìn)行計(jì)算： 042 PWKK TZqKD V??? （ ） 式中： D— 分離器內(nèi)徑， m； qv— 標(biāo)準(zhǔn)參比條件下氣體流量， m3 /h； T— 操作溫度， K； Z— 氣體壓縮因子； P— 操作壓力（絕壓）， MPa； W0— 液滴沉降速度， m/s； K2— 氣體空間占有的空間面積分率； K3— 氣體空間占有的高度分率； K4— 長(zhǎng)徑比； 計(jì)算的參數(shù)確定如下： 鐵北 101X1 井站氣體流量：取 179。 104m3/d； 鐵北 101X1 井站操作壓力：最低取 ； 長(zhǎng)徑比： P＞ 時(shí)，取 ； 液滴直徑：按 80179。 106 m 計(jì)算； 鐵北 101— X1井地面集輸工程 17 K K3：按《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50350－ 2021 規(guī)定，取 和 ； 經(jīng)計(jì)算， 鐵北 101 井站分離器所需內(nèi)徑為 D=， 選用 DN600 臥式氣液分離器 1 臺(tái) [2]。 天然氣計(jì)量 根據(jù)《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》 GB/T21446— 2021 的相關(guān)內(nèi)容，本項(xiàng)目的天然氣計(jì)量采用孔板開(kāi)孔直徑設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行計(jì)量 [12]。已知條件： （ 1） 測(cè)量管內(nèi)徑： D=。 （ 2） 氣 體 流量： qVnd =8x104m3/d，最小流量： qVndmin =4x104m3/d， 最大流量： qVndmax =11x104m3/d 。 （ 3） 氣流常用溫度： t=20℃ 。 （ 4） 氣流常用差壓：Δ P=12500Pa 。 （ 5） 氣流常用表靜壓： p1= 。 （ 6） 當(dāng)?shù)爻Ｓ么髿鈮海?pa= 。 （ 7） 天然氣組分（見(jiàn)下表）。 表 天然氣組分 組分 摩爾分?jǐn)?shù)， 10－ 2 甲烷 乙烷 硫化氫 二氧化碳 氮 氦 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表： 表 孔板流量計(jì)計(jì)算成果表 根據(jù)上表，選 取 孔板流量計(jì)內(nèi)徑為 d=。 安全閥 按 GB12241— 2021《 安全閥的一般要求》排量計(jì)算公式 [13]： 計(jì)量名稱(chēng) 天然氣流量 (104m3/d) 設(shè)計(jì)壓力 MPa 操作壓力 MPa 公稱(chēng)直徑 mm 差壓量程 kPa 孔板孔徑 d(mm) 鐵北 101— X1 井 8 8 80 25 榆林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 ZTMCPKWAdrdrr10? （ ） 式中： A — 流道面積（ mm2）； Wr — 額定排量（ kg/h） 。 Wr=YNxQN 其中： YN— 天然氣密度， ； QN— 天然氣流量，（ m3/h）； Kdr— 額定排量系數(shù) ， 取 ； C — 氣體特性系數(shù)； 111294 ???????? ??KKKKC （ ） 其中： K= Pdr — 絕對(duì)排氣壓力， ； M — 氣體分子量（ kg/kmol）， 。 T — 排放時(shí)閥進(jìn)口絕對(duì)溫度（ K） ， 20℃； Z — 氣體壓縮系數(shù) ， 。 根據(jù)安全閥的設(shè)定值及計(jì)算所得數(shù)據(jù)，選用等于或大于計(jì)算值的通道截面積的安全閥。安全閥選用見(jiàn)下表： 表 安全閥計(jì)算結(jié)果及選用表 計(jì)算閥芯直徑 mm 選用規(guī)格 備注 DN50 主要設(shè)備選型 分離設(shè)備 根據(jù)本工程的氣質(zhì)情況，分離設(shè)備選用 DN600 的臥式氣液分離器。這種分離器具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，處理量大，分離效果好，操作維護(hù)方便的特點(diǎn)，尤其對(duì)含水 、 含機(jī)械雜質(zhì)的天然氣有很好的分離效果。 天然氣計(jì)量 天然氣的計(jì)量采用標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法。選用高級(jí)閥式孔板節(jié)流裝置，配壓力、差壓和溫度變送器，用微機(jī)計(jì)算天然氣流量。 鐵北 101— X1井地面集輸工程 19 水套爐 經(jīng)計(jì)算，考慮到氣井產(chǎn)量和溫度變化因素，水套加熱爐選用 1 臺(tái) SSL320/60 水套加熱爐。 為保證安全，水套爐選配帶有熄火保護(hù)裝置的燃燒系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 緩蝕劑注入裝置 緩蝕劑注入裝置選用撬裝成套加藥裝置 KTJD－ 2179。 1000－ J4－ 50/36179。 2 型，其中，緩蝕劑計(jì)量罐 V=，防凍劑計(jì)量罐 V=，柱塞計(jì)量泵為 J4－ 50/36，并配柔性葉片泵、電控柜等附件。 閥門(mén) 站內(nèi)一般閥門(mén)選用密封性能好，操作輕便的平板閘閥或球閥。分離器等設(shè)備的放空、排污，選用功能閥。即選用密封性能好、使用壽命長(zhǎng)、噪聲小、耐沖刷的節(jié)流截止放空閥和閥套式排污閥，為確保安全、防止泄漏 ，在易泄漏的關(guān)鍵部位設(shè)置雙閥。 為保護(hù)集氣管線和其后的設(shè)備，在鐵北 101— X1 井口設(shè)置井口地面安全截?cái)嘞到y(tǒng)。 安全閥選用流通能力大、反應(yīng)迅速的先導(dǎo)式氣體安全泄壓閥。 本工程選用的閥門(mén)均要求具有良好的抗硫性能。 站場(chǎng)管道的焊接與試壓 管道焊接方式 站場(chǎng)管道焊接時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)力組對(duì)，設(shè)計(jì)壓力大于和等于 的管線焊接推薦采用氬弧焊打底，手工焊填充、蓋面。其他管線焊接根據(jù)焊接工藝評(píng)定結(jié)果進(jìn)行選擇，焊接可以采用手工焊焊接方式。焊條、焊絲采用低氫型焊條。 焊接技術(shù)要求 管道焊接前應(yīng)按 SY/T 0452－ 2021《石油天然氣金屬管道焊接工藝評(píng)定》進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。 焊縫的檢查 站場(chǎng)生產(chǎn)管道的所有焊縫均應(yīng)采用 100%的超聲波探傷檢查和 100%的 X 射線探傷復(fù)查。不能進(jìn)行超聲波探傷部位的焊縫進(jìn)行滲透或磁粉探傷。 無(wú)損探傷按《石油天然氣鋼質(zhì)管道無(wú)損檢測(cè)》（ SY/T4109－ 2021）執(zhí)行， X 射線檢驗(yàn)應(yīng)達(dá)第 14 節(jié)中的Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超聲波檢驗(yàn)應(yīng)達(dá)到第 23 節(jié)中的Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且所有焊縫均不得存在裂紋、未焊透和未熔合；磁粉和滲透以無(wú)缺陷為合格。 試壓 由于站場(chǎng)的 操作壓力較高，輸送介質(zhì)為酸性氣體，為了確保安全，要求采用凈潔水進(jìn)行強(qiáng)度試壓。 榆林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 根據(jù) 《石油天然氣站內(nèi)工藝管道施工及驗(yàn)收規(guī)范》 SY/T 04022021 中規(guī)定，站場(chǎng)管道 強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)達(dá)到 倍設(shè)計(jì)壓力 ， 穩(wěn)壓 10min。 強(qiáng)度試壓應(yīng)編制試壓方案，考慮水源及排 水措施 [14]。 管道強(qiáng)度試壓合格后方可進(jìn)行嚴(yán)密性試壓，嚴(yán)密性試壓的介質(zhì)采用空氣。試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力 ，穩(wěn)壓 30min。 站場(chǎng)各級(jí)壓力系統(tǒng)的試驗(yàn)壓力見(jiàn)下表： 表 站場(chǎng)試驗(yàn)壓力表 序號(hào) 管 段 設(shè)計(jì)壓力(MPa) 強(qiáng)度試驗(yàn)壓力(MPa) 嚴(yán) 密性試驗(yàn)壓力(MPa) 備注 一 鐵北 101— X1 井集氣站 1 井口節(jié)流針閥后至水套爐末端節(jié)流閥前 32 48 32 2 水套爐末端節(jié)流針閥后至原料氣出站閥門(mén) 3 高壓放空管線 16 24 16 4 中壓放空管線 5 排污管線 (分離器后排污閥至污水灌進(jìn)水閥門(mén) ) 二 線路截?cái)嚅y室 三 鐵山北 1 井?dāng)U建 1 清管收球筒 (進(jìn)站至收球筒出口閥 ) 清管、試壓的其他要求 管道試壓注水時(shí)，應(yīng)排盡管內(nèi)空氣。試壓時(shí)，升壓應(yīng)緩慢，當(dāng)壓力升到試驗(yàn)壓力的 30%和 60%時(shí)，應(yīng)暫停升壓，進(jìn)行檢查，無(wú)異常情況方可繼續(xù)升壓。檢查的重點(diǎn)部位為彎頭、三通、儀表接頭等部位。 試壓合格后，兩端連頭處的焊口可不再進(jìn)行試壓。但連頭所用短節(jié)直管必須是經(jīng)壓力試驗(yàn)合格的管段，否則，不能使用在連頭上。連頭處的焊口必須進(jìn)行 100%的 X 射線探傷檢查。 鐵北 101— X1井地面集輸工程 21 4 防腐 原始資料 本工程防腐設(shè)計(jì)范圍包括鐵北 101— X1 井集氣站和集氣管線，材質(zhì) L245NCS。所經(jīng)過(guò) 地區(qū)的地形為低山區(qū)和丘陵區(qū)，坡度較陡、植被茂盛、土層較薄。土壤電阻率多在 40Ω178。 m 以上。根據(jù)《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕控制工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SY0007－ 1999）一般地區(qū)土壤腐蝕性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，本工程土壤腐蝕性屬中、弱等級(jí) [15]。 管道及設(shè)備防腐方案 為控制土壤對(duì)管道的電化學(xué)腐蝕，最有效的方法是外防腐絕緣涂層加陰極保護(hù)的聯(lián)合保護(hù)措施。外防腐涂層是主要手段，在鋼管與土壤之間建立絕緣隔離層；陰極保護(hù)作為補(bǔ)充手段，為涂層缺陷處鋼管外表面提供電化學(xué)防護(hù)。 站場(chǎng)埋地工藝管道較短，易導(dǎo)致陰極保護(hù)電流漏失的 接地裝置較多，陰極保護(hù)的必要性不大，工藝管道及設(shè)備只采用外防腐涂層防腐。 鐵北 101— X1 井所產(chǎn)天然氣 H2S 含量 ，集氣管線的操作壓力約為 。由于金屬管道輸送含有較高濃度 H2S、 CO2 的濕天然氣，管道內(nèi)部將產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕、硫化物應(yīng)力開(kāi)裂（ SSC）、氫誘發(fā)裂紋（ HIC）等類(lèi)型的腐蝕，其中又以硫化物應(yīng)力開(kāi)裂和電化學(xué)腐蝕最為嚴(yán)重。因此管線內(nèi)防腐考慮設(shè)置緩蝕劑加注裝置，往井口和出站管線上注入緩蝕劑，保護(hù)氣井和地面管線、設(shè)備。 管道防腐層 外防腐層選用原則 根據(jù) 管道沿線的自然條件、土壤腐蝕性狀況，結(jié)合國(guó)內(nèi)技術(shù)水平、施工能力因地制宜地選用技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)適用的防腐涂層。本工程埋地管道要求防腐層在使用時(shí)，應(yīng)具有以下性能： （ 1） 持久的粘結(jié)力、優(yōu)良的抗化學(xué)介質(zhì)腐蝕的能力、良好的電絕緣性能、良好的抗陰極 剝離的能力，在長(zhǎng)期陰極保護(hù)電流的作用下不脫落 ； 優(yōu)異的抗植物根穿透能力和良好的抗土壤應(yīng)力能力。 （ 2） 在施工過(guò)程中，防腐層還應(yīng)具有良好的彎曲性、耐磨性，一定的抗沖擊強(qiáng)度和硬度。 （ 3） 在現(xiàn)場(chǎng)堆放期涂層還必須具有抗紫外線老化和劇烈溫度變化的能力。 （ 4） 補(bǔ)傷和環(huán)焊縫補(bǔ)口 容易。 外防腐層選 擇 目前天然氣管道外防腐涂層種類(lèi)很多，主要有石油瀝青、熔結(jié)環(huán)氧粉末、聚乙（丙）烯膠粘帶、擠塑聚乙烯（二層 PE 或三層 PE）以及近幾年又發(fā)展起來(lái)塑化瀝青防蝕膠榆林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 帶等。在眾多的防腐涂層中，使用最多的是石油瀝青、二層 PE 和三層 PE。本設(shè)計(jì)將石油瀝青、聚乙烯膠粘帶、擠塑聚乙烯（二層 PE 或三層 PE）、塑化瀝青防蝕膠帶等四類(lèi)防腐層作比選。 （ 1） 擠塑聚乙烯（ PE） 擠塑聚乙烯（ PE）為熱涂敷防腐層，其突出優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械性能好，化學(xué)穩(wěn)定性高，絕緣電阻高，抗外來(lái)人為損壞和運(yùn)輸損傷能力強(qiáng)，易于修補(bǔ)，表 現(xiàn)出的使用性能與熔結(jié)環(huán)氧相近或更好。擠塑聚乙烯防腐層，分二層和三層。擠塑聚乙烯二層俗稱(chēng)夾克（簡(jiǎn)稱(chēng)二層 PE），是由膠和聚乙烯組成。擠塑聚乙烯三層（簡(jiǎn)稱(chēng)三層 PE）是以環(huán)氧粉末為底層，聚乙烯作面層，中間則是粘結(jié)劑，粘結(jié)劑與底層、面層都具良好的粘結(jié)力。二層 PE 主要缺點(diǎn)表現(xiàn)為，一旦粘結(jié)劑從鋼管表面脫落，脫落處又破損，電解質(zhì)從破損處浸入，由于 PE 的致密性好，陰極保護(hù)電流不易在夾縫處形成回路，極易造成夾縫腐蝕。三層 PE充分利用了環(huán)氧粉末與聚乙烯各自的優(yōu)點(diǎn)，而克服了它們的缺點(diǎn)，具有優(yōu)異的抵抗機(jī)械力破壞的能力、絕緣電阻高 、 吸 水率低 、 鋼管粘結(jié)力強(qiáng)，阻氧性好等特性，陰極保護(hù)電流密度特別低，防腐層十分堅(jiān)固 ， 幾乎不受土壤應(yīng)力的影響，不易損壞，補(bǔ)口可使用聚乙烯熱收縮套 ，是當(dāng)前最理想外防腐涂層，國(guó)內(nèi)的重要管道上普遍使用。三層 PE 防腐預(yù)制工藝可分為纏繞式和包覆式，目前國(guó)內(nèi)預(yù)制廠采用纏繞式工藝生產(chǎn)防腐管的最小管徑為Φ 108，采用包覆式生產(chǎn)防腐管的最小管徑為Φ 57。預(yù)制小管徑（Φ 108 以下）時(shí)生產(chǎn)工藝參數(shù)要求較高，生產(chǎn)難度較大，防腐層易產(chǎn)生厚度不均、偏析大、厚度嚴(yán)重超厚等缺陷。 （ 2） 石油瀝青涂層 石