原油管道工艺系统设计20200529

1总论

1.1课题概述

1.1.1研究目标

原油管道作为油气管道的一种主要项目类型之一，对原油长输管道输送相关工艺进行研究，明确设备参数，通过总结近年来国内原油管道设计经验、主要技术，形成原油管道设计的技术基础，提高相应项目类型的设计效率和质量水平。

1.1.2主要研究内容

本课题主要研究内容为：

（1）基础数据确定、输油工艺选择（工艺设计需要确定的计算参数，包括原油的粘温数据，原油凝点，以及利用这些参数如何确定输油温度等设计参数及输油工艺。）

（2）输油管道水力热力公式计算。

（3）站内阻力确定（通过计算站内阻力，确定泵的吸入性能及泵的汽蚀余量校核）

（4）水击增压计算（通过计算确定水击压力对管道设备的影响，以确定设计压力、保护措施等主要参数）

（5）原油管道水力热力工况SPS软件模拟计算（通过SPS软件模拟全线控制方式，主要控制参数温度、压力等设定参考值）

（6）安全停输与再启动（原理、流程）

（7）关键设备和技术（管材管型选择、壁厚计算及强度校核，输油站布置，输油泵、泄压阀、加热炉、流量计等设备的技术参数及选型）

1.1.3关键技术

（1）原油管道水力计算，保温管道热力计算。

（2）SPS软件对热油管道输油工艺以及水击过程仿真模拟。

1.1.4技术路线

通过借鉴国内中石油输油管道主要建设标准和设计思路，结合已有的CDP 文件和我院在天然气长输管道上的技术积累，主要针对输油管道与输气管道的差异，对输油管道设计过程中工艺方案、主要设备、工艺参数选择的原则及理由进行论述，提高相应输油管道项目的设计效率和技术水平。

1.2遵循的主要标准规范

《输油管道工程设计规范》GB50253-2014

《压力容器》（GB150.1~150.4-2011）

《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》（GB50341 -2014）

《立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范》（GB 50128-2014）

《钢制焊接石油储罐》（API650-2013）

《承压设备焊接工艺评定》（NB/T 47014-2011）

《卧式容器》（NB/T 47042-2014）

1.3主要成果

本次基础工作成果主要有工艺系统设计说明，相关计算的原理说明及计算事例附表，以及典型项目的流程图。

2基础数据

根据《输油管道工程设计规范》GB50253-2014中3.1.6的规定：输油管道系统输送工艺设计应包括水力和热力计算，并进行稳态和瞬态水力分析，提出输油管道在密闭输送中的控制方法。本次主要研究水力计算及瞬态工况分析确定管道保护参数。

2.1水力计算基础数据

1）输油量

管道的最小任务输量，最大任务输量，设计年输量。年工作天数按350天计算，计算管道的小时流量，并以此流量进行管道流速、摩阻等水力计算。。2）原油物性

原油一般物理化学性质测定项目应满足《输油管道工程设计规范》GB50253-2014中附录B的规定。事例如下：

表2.1-1 原油性质数据表

3）原油流变性

a. 原油粘温数据

原油粘温数据事例见表2.1-2。

表2.1-2 原油粘温数据表

4）线路纵断面数据

线路纵断面数据指管道长度及沿线海拔高度。当数据缺乏时，必须提供工艺站场，沿线高点和低点的里程和高程数据。在计算前应生成纵断面图。线路纵断面图是管线长度与沿线高程按一定比例画在直角坐标系上的图形，是工艺、线路设计必需的原始资料，工艺专业可根据图形进行水力计算、确定翻越点、布置泵站或减压站。在做可研阶段，线路没有进行详细勘察，这时可使用谷歌地球软件采取高程数据，并通过现场的关键点踏勘，确定线路的起终点、线路长度，作出线路纵断面图。在初步设计阶段可用线路测量资料生成准确的线路纵断面图。5）其他参数

若有添加减阻剂或降凝剂输送工艺考虑的应补充相关试验数据。

2.2热力计算基础数据

1）原油输送温度

原油最高出站温度按照油品的初馏点（常压下不高于初馏点，带压情况可根据饱和蒸汽压与温度的关系估算，防止油品在输送过程中汽化，损坏离心泵）和管道防腐层的耐温性能（高温型三层PE约70℃）确定，一般不高于70℃，特殊的高粘油品不采用离心泵和三层PE防腐的可以采取更高的输送温度。

原油的最低进站温度一般控制在比油品凝点高3～5℃。

管道输送温度应介于最高允许出站温度与最低允许进站温度之间。

2）气象资料

地温作为管道散热的环境温度直接影响管道内的温度变化，因此应有管道埋深处的大地逐月地温数据。事例见表2.2-1和表2.2-2。

表2.2-1 管线地温资料表单位℃

表2.2-2 管线不同埋深冬季地温数据表

气温数据，需提供月平均气温和年最高气温。月平均气温用于储罐维温计算，最高气温用于核算泵吸入性。

3）原油比热容

原油比热容首先应由实验取得数据，在没有实验条件的情况下，可根据《原

油长输管道工程设计》手册中的表1-9-1或表1-9-2查找，无数据情况下也可取经验值2000J/kg.℃。

4）总传热系数

保温管道一般采取40mm厚聚氨酯泡沫塑料，按《油气集输设计规范》GB50350-2005中表稍湿土壤选取，D273.1、D219.1管线总传热系数分别取0.89、

0.95w/（m2.℃），其中经过积水地区，传热系数根据现场实际情况调整为1.15、

1.5 w/（m

2.℃）。也可参考相同地区已建管道运行时反算的传热系数取值。

D457一般取0.7~0.9 w/（m2.℃）

对于不保温管道，以D457管道为例，一般取1.8~2.3 w/（m2.℃），部分地下水位较高或稻田等湿度很大的地区，可取到3.0~3.5 w/（m2.℃）对于有详细的土壤物性等参数情况下，总传热系数也可根据式2.1-7计算得到。计算事例见表2.2-3。

表2.2-3 管线不同保温层厚度不同埋深总传热系数计算结果表