《X5转油站工艺设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《X5转油站工艺设计.docx（31页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、本科毕业论文（设计）论文题目：X5转油站工艺设计转油站是油气田地表建设中的一个关键环节，在油田的开采和建设过程中，除了建设油水井之外，还要建设管道，电力线，通信线，以及站台等，这些设备不仅要占用一定的场地，而且要有安全距离。所以，在油气田中，油气田的建设，其选址和平面布置变得越来越困难。因此，每年都要建立一定的产能，以维持原油的稳定，弥补产量的下降。所以，除了提前规划，对大中型车站进行多年的“圈定夕卜，立体化车站布局也是一个很好的方法。在油田开发计划的基础上，提出了X5型转油站的立体集输技术方案，通过对其在油气田开发过程中所起到的重要作用进行了阐述，并结合海洋石油和天然气开采平台的工艺过程，为
2、适应油田开发的需要，提出了一种适用于该地区的新型转油站立体集输工艺方案；其次,以地形及平面布局为依据，对X5转油站进行立体布局，给出两种布局方式，并选择最佳的立体布局方式，并对立体布局中的管线安装、建筑地基等工艺问题作了详尽的分析，最后，将立体布局与传统布局方式在占地、投资及施工上进行了比较，以降低占地及投资；并就油田其它站的立体规划提出了一些合理的构想,并对配注站、注水站、污水站等站的立体规划进行了分析。关键词：立体化；油田场站；工艺流程AbstractOiltransferstationisakeylinkinthesurfaceconstructionofoilandgasfelds.I
3、ntheprocessofoilfieldexploitationandConstructionjnadditiontotheconstructionofoilandwaterWells,pipelines,powerlines,communicationlines,andplatforms,etc.Theseequipmentshouldnotonlyoccupyacertainsite,butalsohaveasafedistance.Therefore,intheoilandgasfields,theconstructionofoilandgasfields,itssiteselecti
4、onandlayouthasbecomemoreandmoredifficult.Therefbre,acertainamountofcapacityshouldbebuilteveryyeartomaintainthestabilityofcrudeoilandmakeupforthedeclineinproduction.Therefore,inadditiontoplanninginadvance,delineatedlargeandmedium-sizedstationsformanyyears,three-dimensionalstationlayoutisalsoagoodmeth
5、od.OnthebasisoftheDaqingoilfielddevelopmentplan,Thethree-dimensionalgatheringandtransportationtechnologyschemeofX5typeoiltransferstationisproposed,Byexplainingitsimportantroleinthedevelopmentofoilandgasfields,Combinedwiththeprocessofoffshoreoilandgasextractionplatforms,Tbadapttotheneedsoftheoilfield
6、development,Anewthree-dimensionalgatheringandtransportationprocessschemeisproposed;next,BasedontheterrainandplaneIayout,Thethree-dimensionallayoutoftheX5rotatingoilstation,Giventhetwolayouts,Andchoosethebeststereolayoutway,Andthethree-dimensionallayoutofthepipelineinstallation,buildingfoundationando
7、therprocessproblemsmadeadetailedanalysis,last,Comparingthethree-dimensionallayoutwiththetraditionallayoutmodeintermsoflandOccupationjnvestmentandconstruction,Toreducethefootprintandinvestment;Andputforwardsomereasonableideasonthethree-dimensionalplanningofotherstationsintheoilfield,Thethree-dimensio
8、nalplanningoftheinjectionstation,waterinjectionstationandsewagestationisalsoanalyzed.Keywords：three-dimensional；oilfieldstation；technologicalflow摘要2Abstract31弓I言62转油站的重要作用及现如今建设模式62.1 接转站的主要作用72.2 接转站建设方式的优化72.2.1 接转站在建设过程中存在的几点问题72.2.3 接转站建设方式的优化83X5转油站工艺流程设计103.1 海上生产平台工艺流程103.1.1 集油系统103.1.2 油气回收
9、原理113.1.3 油气回收系统的设备组成113.1.4 油气回收系统113.2 X5转油站工艺流程133.2.1 原始参数143.2.2 分离器的选型153.2.3 泵的选型163.2.4 加热炉的选型173.2.5 沉降罐的选型183.2.6 脱水器的选型183.3 布局设计183.4 管线安装、结构基础及工艺安装技术处理213.5 站内管线的水力计算253.5.1 分离器前的混输管线253.5.2 分离器至含水油沉降罐管线253.5.3 含水油管至脱水泵管线263.5.4 脱水泵至脱水器进油总管线263.5.5 脱水器出油总管径263.5.6 净化油罐至外输泵管线263.5.7 外输管线
10、274对油田其它站场立体化设计的一点设想274.1 配注站立体化设计274.2 污水站立体化布置可能性分析294.3 配制站及注入站立体化布置可能性分析304.4 脱水站立体化布置可能性分析30结论31参考文献32我国最大的是陆上油气田，距今已经有50多年的历史,在高强度的开采下，油气田的井网密集程度也在不断提高，有的油气田甚至达到了每公里270多井。在施工现场和车站施工时，除了施工地面上的油水井之外，还需要施工管道，电力线，通信线，车站等，这些都要满足规定的安全距离。另外，油田老区域的站场大多采用平面布站，但是因为受到了老区域地形和平面布局的限制，或者场站的位置远离了井网的中心，所以需要在场
11、站和场站之间铺设大量的管道；同时，为保持产量的稳定，确保石油产量的稳定性,还需要每年进行一定的规模的采油。所以，除了超前规划，提前几年对大中型车站进行“圈地”之外，立体化布局也是一条重要途径。“立体布站”是指在传统的2D-ID布站方法的基础上，通过将站点的空间扩展到3D,达到站点建筑面积最少、土地利用率最高、站点建筑面积最少、站点建筑面积最大、站点空间利用率最高的目的。与传统的建站方式比较，立体站的规模缩小,使站内管道、基础土方及附属设备等均减少,从而节约了建设资金。本项目提出了一种基于“三维布站”的新思路，以“三维布站”为基础，将“三维网”布站方式，以“三维网”为依托，依据海洋采油平台的实际
12、需求，将“三维网”中的“三维网站”设置在“三维网布站”中，并将“三个单元”分别设置在“三维网站区”中，“三维”处理区设置在“油水泵室”中，同时设置了“三层网格网站”，以提高“三维网络”中的外油泵抽吸状况，更节省了“三维网格”的建设成本。2转油站的重要作用及现如今建设模式在高蜡、高凝、高粘油藏的油藏，中转站的功能主要有从集油阀组和计量站输送来的油；通过三相分离器，将原油分离和脱水，通过加热炉，对混合水和原油进行加热和外运,从而实现石油和天然气的输出；处理后的废水经加热处理后，主要用于集油系统中的混合供暖及油井的清蜡热洗。在油气田地下集输工程中，中继站的安全是一个非常关键的问题。在油气田接转站施工
13、中，因生产预测值与实际值存在较大差距，造成了油气田采收率的下降；在生产期间的成品率变动；以及受地形、地域等因素的制约，导致中转站机泵配置不合理；一些机械水泵没有达到有效的运行；在施工过程中，由于施工过程中使用的是平铺施工，占用的空间很大，因此，在这一章中，我们就如何解决这些问题，给出了相应的对策。这一章重点论述了转油站的立体建造方式，在此过程中，转油站的立体建造方式可以提升接转站系统的工作效率，降低系统的能量消耗，同时还可以减小接转站的占地面积，这对于提升接转站的建造水平起到了一定的指导作用。2.1接转站的主要作用(1)油气收集：油气收集是指接转站采用阀组和汇管的形式，接收、汇集各计量站或集油
14、阀组间输来的油气产物，使之进入接转站设备处理流程的过程。(2)油气水分离：通过分离装置将石油、伴生气、含油污水从原油中分离出来的工艺过程。一般采用三相分离器，或者分离、沉降、缓冲“三合一”装置或者分离、沉降、缓冲、加热“四合一”等多功能高效组合处理装置。为了使回掺水水质更好，部分接转站采用三相分离器或分离、沉降、缓冲“三合一”装置初步分离后，将含油污水输送往立式污水沉降罐再进一步沉降,这样回掺水的水质会好一些,但建设投资较高。(3)油井供热：油井供热是指含油污水通过加热装置升温后，输送给计量间或集油阀组间的工艺过程。加热的热水一方面用于接转站内的人员供热，另一方面经由污水处理后用于油井热洗。加
15、热装置一般有加热、缓冲“二合一”装置、真空加热炉或高效火筒炉等。(4)增压计量：对于分离了伴生天然气的原油通过外输泵进行增压，计量后输送往脱水站进入原油处理系统。分离出的伴生气与输油管道(热油管道)同沟，自压输送至集气增压站。2.2接转站建设方式的优化2.2.1 接转站在建设过程中存在的几点问题机泵匹配不合理机泵是接转站内主要的用电设备，然而为了保证接转站的安全、稳定运行，有的接转站的机泵采用一运一备的生产模式，当在一台机泵发生故障的情况下，能够使用备用设备进行生产运行。但是在实际生产过程中，由于机泵很少会发生故障，一运一备的生产模式势必会导致设备的备用系数高，造成资源的浪费。在油田现场中，采
16、油能耗、集输能耗、注入能耗构成了油田现场主要能耗，在现场总能耗中，占能耗比例最大的是集输系统能耗，占总能耗的约70%。实际生产过程中，由于产量预测与实际产量的差异，以及油田开发的动态调整，机泵实际工况难以稳定在高效区域，导致机泵耗电一直居高不下。对机泵实行节能配套措施己势在必行。采用平铺式建设方式，占地面积较大随着油气田开发进一步深入，油田老区的井口间距越来越小，甚至已达到平均70m,这给地面工程建设提出了新的挑战。由于井网密度越来越大，预留给接转站的土地面积势必会越来越小，为确保产能到位率，提高开发效益，需要创新的建站模式；而且在建设接转站的进程中，还需要保证站场、管线及其他配套设施按照规范
17、要求的安全距离合理配置，因此，油田接转站建设继续采用平铺方式建站，势必会占用大量土地，造成土地资源的浪费，优化接转站建设模式已迫在眉睫。2.2.3 接转站建设方式的优化机泵合理匹配根据站场内实际生产情况，站内机泵由原来的一运一备改造为运二备一、运三备一较为合理。降低站内设备的备用系数,合理利用设备资源,实现降低投资、提高系统效率的目的。机泵节能配套技术分析接转站泵高耗低效的原因，找出存在的问题，并配备相应的机泵节能配套措施，实现对机泵的节能降耗。机泵变频调节技术：机泵变频调节技术实际上是通过在机泵原有基础上安装变频器改变机泵供电频率，从而改变电动机的同步转速。调节泵的运行参数，根据泵的特性曲线
18、，设定最佳运行工况参数，保证泵的高效运行，避免无效损耗。如喇601接转站外输泵利用变频调节技术，在满足外输液量的要求的前提下，降低变频器的运行频率。由于频率降低，外输泵转速明显降低，日均节电650kWh,见表2-1。表21外输泵变频前后能耗对比项目日均耗电kWh日均输液单耗kWht外输泵泵压MPa调频前15500.41.5调频后9000.240.5差值4500.161.5叶轮切削：在接转站运行过程中，机泵的有效排量往往远大于生产所需，这势必会提高机泵的能耗。myQl010002030400050006000图2.1叶轮切削机泵工况根据叶轮切削率可知，机泵的参数与切削轮径有以下关系:0=2旦=(
19、2丫M=3QDHlmin0则此分离器合适。3.2.3泵的选型1、排出管直径的计算己知Qo-=0.0185/?3/s,24x3600则泵的排量：Q=1.2Q=1.20.0185=0.022235=7992/h因为原有重油排出管径的流速在0.81.2ms,D=当=1.2ms,当Y=08%s时，4x00222=OJl86？=118.6加加D=万x.84x0.0222=0079iz11=”.mm11.22、校核参照集中间值，据此可选用0144x4的钢管，其公称直径为125mm。4Q40.0222此时U=711D24X(0.136)2=1.528ms0.8n/s合适。3、选型4Q4x0.022211d-
20、0.1360.000121731.982000流态是层流，则m=I,月=4.15。O2,nvmIEtJ=415x0.0222x0.(X)012(0.136)4XlOOoO=323?所以可知泵的扬程为H=323m0根据泵的型号可选用泵型号为D-125型。流量108/力，扬程400m,转速2900rmin,电机功率22kW,台数2台,其中一台备用。八1600+320s由Q=80牝3/，24泵的排量：=1.20=1.2x80=96/力假设局部损失为Iom,脱水压力为0.4MPa,即40.8163m水柱,所以扬程H=10+40.8163=50.8163mO所以H1=1.IH=I.l50.8163=55
21、.90w0H2=.2H=.250.8163=60.98m。r-l-1sIJ1H+H?55.90+60.98UO所以”=!1=58.44mO022参照其中参数并根据泵的排量可选ZW100-80-60,其中80/，扬程H=60m,功率W=37kW,转速r=2900rmin,效率7=53%,汽蚀余量/=4%。1.1.4 加热炉的选型由加热炉功率计算式得：Q=9油。油（t?。）+q水C水（t2-t）=7.8510,0V/a其中q油一原有热值，kJ/kg;q水一水的热值，kJ/kg。水一原有比热容，kJ/OCkgiC水一水的比热容，kJ/GC.kg;12一出炉温度，；G一进炉温度,o燃料产生的热量：=9
22、.24510l0AVa0.85单位时间内燃料产生的热量：350243600350243600.Xi。=3057.3IKJ/S据此可选择2500kW的水套式加热炉。N=2（台），所以选用2台水套式加热炉。16001.1.5 沉降罐的选型已知ft=3000M/d,Qo=600加/dO则Qw=Ql-Qtf=3000-1600=1400/do经查资料可知，沉降时间一般为1220h以上，在这里，取时间为12h进行计算。换算单位可知，Qt=66.67M3/hfQw=58.33/h。则匕=66.6712=800.04w3,%=58.3312=699.96ml考虑到沉降时间对流量的影响，可选2个公称容量为10
23、0o/的立式圆柱形拱顶罐。1.1.6 脱水器的选型分离后进脱水器的总液量：2z=1600+320=1920n3/J每小时的处理量：%吆320=80加/724假设选择2台脱水器，则每台的处理量：0=里=40加/50时原有的动力粘度为21.6mPa.s23.8mPas由此可选用03000x11400的卧式电脱水器。校核：如果1台检修，剩余1台的处理能力：80w3/70120%=84w3/h所以合适。3.3 布局设计总原则：根据石油天然气工程设计防火规范GB50183-2004的要求，油田场站内的处理设备防爆等级相同的可以不设置安全距离毗邻布置。转油站立体化布局为：油水泵房、分离缓冲游离水脱除器（“
24、三合一”）、天然气除油器、阀组、计量间等厂房和设备统一建设，将容器置于泵房顶部，油气设备成为一个单元，整个转油站分成油气装置区和加热装置区两部分。主厂房内泵单排布置，三合一鞍座基础一侧与主厂房墙壁重合，另一侧在室外，加热装置区位于油气装置区东侧，如图3.3所示。北图3.3X5转油站立体化平面布局一(2)布局二主厂房内泵双排放置，泵房跨度参考容器鞍座间距，“三合一”双侧鞍与主厂房承重墙重合，加热装配区安置与油气装配区一侧，如图3.4所示。图3.4X5转油站立体化平面布局二由上述平面布局图可以看出，布局一占地较大，且横向长度较大，布站时对横向要求较高，布局二可有效利用容器下方空间，并且泵房内泵双排
25、布置厂房跨度一般约为12m左右，与容器鞍座跨距基本一致，可充分利用鞍座下方空间。布局二土地利用率高，因此采纳布局二。为比较立体化布站与常规布站效果，本次初设将两个方案做了对比,就转油站而言，立体化布站后节约占地2202.5m2,增加建筑面积60.1Im2,提高土地利用系数9%。平面布局分别见图3.5、图3.6所示。A”，油水泵房mW.Mtftf凶出*占地面积：6400通筑面积：94465b土雄利用系敷：62%图3.5X5转油站常规布局平面图图3.7X5转油站立体化布局效果图图3.7为X5转油站立体化布局效果图，在平面图的基础上，利用PDMS软件将平面布置图转化为立体模拟图，使效果更加形象立体。
26、立体化布站后，将体积和重量很大的容器区装备置于厂房顶部，管线也发生了很大变化，由原来的平面布置的管道改为三维立体布置。如何处理好厂房上部和厂房内部工艺管线安装及衔接，工艺流程模拟、立体布置模拟，厂房结构及基础（沉降、荷载），立管流态模拟（段塞流、设备震动对管内流态的影响）成为了立体化建设过程中急需解决的问题。3.4 管线安装、结构基础及工艺安装技术处理立体化布站后管线安装方式发生了很大变化。如何处理好厂房上部和厂房内部工艺管线安装及衔接、工艺流程模拟、立体布置模拟、厂房结构及基础（沉降、荷载）、立管流态模拟（段塞流、管道振动对管内流态的影响），如何满足生产管理、安全环保要求成为关键问题。（1）
27、管线安装当厂房上部的设备进出口母管管排与厂房内的工艺管线相连时，若将母管管排布置在房顶，则会给总管及房顶的维护带来麻烦。与此同时，房屋的荷载也会增加，这对房屋结构、造价的影响都会有很大的影响。当管道穿越屋盖时，必须在屋盖上设置几十个孔洞，这样不仅会使屋盖的承载力下降，而且还会增加屋盖的渗漏几率。为此，考虑将屋顶操作平台做横向加宽，在加宽平台下设置设备进出口汇管管排，设备进出口管线通过平台与管排相连。按照这种方式，管道既不需要穿过房顶，也不需要设置在房顶上，这样就可以解决管道的安装问题。在图3.8中给出了管道的配置和安装。iivta图3.8转油站立体化布站管线布置图（2）厂房结构和基础为满足立体化设计要求，应充分分析屋顶荷载类型，主要的荷载包括设备、结构自重、雪荷载、风荷载等，屋顶主要设备荷载情况列表见表3.1。表3.1屋顶主要设备荷载情况列表序号设备单位数量单台设备充水重量t1油气水分离缓冲设备台352002天然气除油器台1203联合梯子平台座110-154阀门及管线105屋顶活荷型C4kNm2立体布站后，因容器区位于建筑物顶部，其屋面竖
