【新编】中国石油工程设计大赛方案设计类作品

中国石油工程设计大赛方案设计类作品比赛类别油气田开发工程单项组完成日期2016年4月14日中国石油工程设计大赛组织委员会制作品简介作品简介本设计方案是在调研与学习相关的国家、行业以及企业标准、《油气油气集输工程》、《Safety Regulations for FPSU》等以及石油工程领域最新文献资料的基础上，参照《海洋石油工程设计指南》中的相关要求，针对目标区块设计工程方案进行的综合性优化与设计。

本设计方案研究目标区块为一具有复杂断层的半背斜断块油气藏。

根据大赛给出的基础数据以及查阅相关规范，设计了多套方案，后通过方案的可行性和经济性比选，最终选择了一种海底井网部署方案进行详细设计。

在方案设计中，用 AutoCAD软件对井网进行综合部署；用Microsoft Visual Studio2013软件对海底汇管位置进行最优计算以及产出的石油和天然气的基本物性参数进行了计算；用PIPEASE软件和Excel软件对整套海底油气田设计方案中管道系统进行了管网仿真，包括管道在不同管径、壁厚、海管埋地深度、保温层的压力变化和温度变化进行了综合模拟，最后优选出一套最佳方案。

此外，综合考虑基础设计数据，选取FPSO作为海洋油气田的主要集输处理中心，并对FPSO进行了初步设计，对处理站的流程进行了设计，分别进行了分离器、压缩机组、脱酸装置、脱水装置的设计计算，选出适合方案设计的设备。

本设计还对整个油气田的自控系统、电力工程、通信工程、给排水及消防、供热和暖通、生产维修工程、安全、节能节水及海洋环境保护等方面进行了详细的描述，完成了一套完整的油气田开发设计方案。

目录作品简介 (I)第一章总论 (1)1.1 设计原则 (1)1.2 相关的法律、法规和标准 (1)1.3 油气田概况 (4)1.3.1 井位布置 (4)1.3.2 自然环境 (5)第二章集输管线管网设计布局 (7)2.1 混输管线设计 (7)2.1.1 管径的初步选择 (9)2.1.2 管道壁厚的选择 (14)2.1.3 管材的选择 (16)2.2 混输管线的模拟校核 (17)2.2.1 模拟参数确定 (17)2.2.2 混输管线的数值模拟 (21)2.2.3 混输管线数值模拟结果 (30)2.3 油气多相混输泵的选择 (31)2.3.1 各种海底油气多相混输泵的研究和应用情况 (31)2.3.2 混输泵的选择 (35)2.4 防腐与阴极保护 (38)2.4.1 防腐与腐蚀监控 (38)2.4.2 阴极保护 (40)2.5 线路保温层的选择 (40)2.5.1 保温材料的选用原则 (40)2.5.2 保温材料的选用 (41)第三章FPSO海上浮式生产储油船 (42)3.1 FPSO总体设计 (43)3.1.1 总体设计概念 (43)3.1.2 设计规范和标准 (43)3.1.3 主船体尺度的确定 (44)3.2 FPSO结构设计 (45)3.2.1 结构设计内容 (45)3.2.2 结构特点 (45)3.2.3 船体结构设计载荷 (45)3.2.4 船体强度分析 (45)3.3 FPSO系泊系统设计 (46)3.3.1 单点系泊功能 (46)3.3.2 单点系泊系统 (46)3.3.3 设计规范与法规 (47)3.4 FPSO立管系统设计 (47)3.5 FPSO货油外输系统设计 (48)3.5.1 靠泊方式 (48)3.5.2 运输油轮 (49)3.5.3 FPSO艇部原油外输作业的基本操作过程 (49)3.5.4外输泵选型 (51)3.6 FPSO数字化设计 (51)3.7 主要处理流程及设备选取 (52)3.7.1 处理流程 (52)3.7.2 主要设备选取 (52)第四章港口接收站设计 (70)4.1 码头选址 (70)4.2 LNG接收终端的选择 (70)4.3 原油接收终端的选择 (71)4.4 接收站的计量与再处理 (72)第五章给水工程、污水处理 (73)5.1 给水工程 (73)5.1.1 用户及用水量计算 (73)5.1.2 海水提升泵 (75)5.2 污水处理 (75)5.2.1 海上含油污水的排放标准 (76)5.2.2 设计条件 (76)5.2.3 水处理流程 (77)5.2.4 生活污水处理 (77)第六章自动控制 (78)6.1 设计范围 (78)6.2 设计原则 (78)6.3 SCADA (79)6.4 自动控制系统方案 (79)6.4.1 油田管理模式 (79)6.4.2 系统配置 (80)6.4.3 仪表选型 (81)第七章消防安全 (82)7.1 危险区域划分 (82)7.1.1 危险区域划分的目的 (82)7.1.2 危险区域划分的原则 (83)7.1.3 危险区域划分的规范 (84)7.2 防火区域划分 (84)7.2.1 防火区域划分的目的 (84)7.2.2 防火区域划分的原则 (84)7.2.3 火灾的分类 (85)7.2.4 防火区域划分的规范 (86)7.3 消防水系统 (86)7.3.1 消防水系统的介绍 (86)7.3.2 消防水系统的设计 (87)第八章电力系统 (89)8.1 电力系统简介 (89)8.2 电力系统的构成 (90)8.3 电力系统的设计范围 (92)8.4 电力系统设计应遵循的规范与标准 (92)第九章通信系统 (93)9.1 通信系统简介 (93)9.2 通信系统分类 (94)9.3 通信系统内容 (94)9.3.1 卫星地球站（TES） (94)9.3.2 中短波单边带无线电台（SSB） (95)9.3.3 微波扩频通信（SSR） (95)9.3.4 海底电缆通信 (95)9.3.5 电话系统（PABX） (96)9.3.6 声力电话系统（SPT） (96)9.3.7 广播娱乐报警系统（PA） (97)9.3.8 应急无线电设备 (97)9.3.9 气象系统 (97)9.3.10 局域网 (97)第十章海洋环境保护 (98)10.1 环境保护采用的标准 (98)10.1.1 海上工程设计采用的环境保护法规 (98)10.1.2 海上工程设计采用的环境保护标准 (99)10.2 环境保护控制的目标 (99)10.3 主要污染源和污染物 (99)10.3.1 水污染源及污染物 (99)10.3.2 固体及废物污染源及污染物 (99)10.3.3 噪声、振动的污染源和污染物 (99)10.4 控制污染与生态破坏的初步方案 (99)10.4.1 水污染控制方案 (99)10.4.2 固废污染控制方案 (100)10.4.3 噪音污染控制方案 (100)第十一章职业卫生 (100)11.1 编制依据 (100)11.1.1 相关法律法规 (100)11.1.2 相关标准和规范 (101)11.1.3 中国海洋石油总公司规则 (101)11.2 职业病危害及防护措施 (101)11.2.1 职业病危害因素 (101)11.2.2 主要防护措施及防护设备 (102)附录一费马点程序 (104)附录二距离计算程序 (105)附录三物性计算程序 (107)第一章总论1.1 设计原则1、贯彻国家基本建设方针政策，遵循国家和行业的各项技术标准、规范。

2、贯彻“安全、环保、节能、高效、科学、适用”的指导思想，紧密结合上、下游工程，以保证集输系统和原油处理厂的安全、平稳地运行，减少本工程对环境的污染。

3、合理利用井口流体的压力能，适当提高集输系统压力，降低集输能耗。

4、充分利用周边地区已建设施，因地制宜，力求设计方案工艺流程简洁、布局合理、投资节省。

5、结合整体开发方案考虑地面工程设计，为改扩建留有余地，使油田整体开发时能充分利用试采工程已建设施。

1.2 相关的法律、法规和标准1、有关的国家法规《中华人民共和国文物保护法》 2007年12月29日《中华人民共和国水土保护法》 1991年6月29日《中华人民共和国环境保护法》《压力容器安全技术监察规程》质技监局发[1999]154号；《中华人民共和国安全生产法》主席令第70号（2002）；《中华人民共和国消防法》主席令第6号（2008）；《石油天然气管道保护条例》国务院令第313号；《危险化学品安全管理条例》国务院令第344号；《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》国务院令第352号；《特种设备安全监察条例》国务院令第59号（2009）；《中华人民共和国防洪法》；《中华人民共和国河道管理条例》；国家、行业和工程所在地河道、航道的其他相关政策、法规。

2、有关的国家标准、规范及技术规定《油气集输设计规范》（GB 50350-2005）《输送流体用无缝钢管》（GB/T 8163-2008）《石油化工建（构）筑物抗震设防分类标准》（GB 50453-2008）《油气输送管道线路工程抗震技术规范》（GB50470-2008）《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB50423-2007）《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（2008年版）《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116-1998）《电子计算机机房设计规范》（GB 50174-93）《石油化工企业自动化仪表选型设计规范》（SH 3005-1999）《石油化工仪表管道线设计规范》（SH/T 3019-2003）《石油化工可燃气和有毒气体检测报警设计规范》（SH 3063-1999）《油气田及管道仪表控制系统设计规范》（SY/T 0090-2006）《油气田及管道计算机控制系统设计规范》（SY/T 0091-2006）《油气管道仪表及自动化系统运行技术规范》（SY/T 6069-2005）《石油化工企业控制室和自动分析器室设计规范》（SH 3006-1999）《石油化工仪表供电设计规范》（SH/T 3082-2003）《石油化工仪表接地设计规范》（SH/T 3081-2003）《工业企业通信设计规范》（GBJ 42-93）《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）《视频安防监控系统工程设计规范》（GB50395-2007）《长途通信光缆线路工程设计规范》（YD5102-2005）《全介质自承式光缆》（DL/T 980-2002）《石油化工企业电信设计规范》（SH/T3153-2007）《石油化工装置电信设计规范》（SH/T3028-2007）《入侵报警系统工程设计规范》（GB50394-2007）《供配电系统设计规范》（GB 50052-95）《10kV及以下变电所设计规范》（GB 50053-94）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T 50062-2008）《电力装置的电测量仪表装置设计规范》（GB/T 50063-2008）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB 50058-92）《通用用电设备配电设计规范》（GB 50055-93）《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2007）《低压配电设计规范》（GB 50054-1995）《钢制压力容器》（GB 150-1998）第1，2号修改单《承压设备无损检测》（JB/T4730.1～4730.6-2005）《污水综合排放标准》（GB 8978-96）《建筑设计防火规范》GB50016-2006《建筑地面设计规范》（GB 50037-96）《建筑内部装修设计防火规范》（GB 50222-95（2001年修订本））《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-93）《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-94（2000年版））《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001（2002年局部修订版））《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）《电力设施抗震设计规范》（GB 50260-96）《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620-1997）《交流电流装置的接地》（DL/T 621-1997）《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）《建筑灭火器配置规范》（GB50140-2005）《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）《工业企业设计卫生规范》（GBZ1-2002）《钢质管道外腐蚀控制规范》（GB/T 21447-2008）《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》（GB/T 23257-2009）《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》（SY/T0414-2007）《埋地钢质管道阴极保护技术规范》（GB/T 21448-2008）《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料保温层技术标准》（SY/T0415-1996）《阴极保护管道的电绝缘标准》（SY/T0086-2003）《石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范》（SH3022-1999）《输油（气）钢质管道抗震设计规范》（SY/T0450-2004）《管道干线标记设置技术规定》（SY/T6064-94）《钢质管道穿越铁路和公路推荐做法》（SY/T0325-2001）《工业企业厂界噪声标准》GB12348-2008《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87-85《压力容器安全技术监察规程》1999版《钢制焊接常压容器》（JB/T 4735-1997）《钢制焊接常压容器》（JB/T4735-1997）《钢制卧式容器》（JB/T4731-2005）《石油化工企业燃料气系统和可燃气体排放系统设计规范》（SH3009-2001）《油气田柴油机发电站设计规范》（SY/T0080-2008）《锅炉房设计规范》（GB50041-2008）《石油化工安全仪表系统设计规范》（SH/T 3018）《管道下向焊接工艺规程》（Q/CNPC78-2002）《管道干线标记设置技术规定》（SY/T6064-94）《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB50424-2007）《钢制管道焊接及验收规范》（SY/T4103-2005）《油气管道焊接工艺评定方法》（SY0452-2002）《涂装前钢材表面预处理规范》（SY/T0407-97）《涂装前钢管表面锈蚀等级和除锈等级》（GB/T8923-88）《埋地钢质管道阴极保护参数测试规范》（SY/T0023-1997）《阴极保护管道的电绝缘》（SY/0086-1995）《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB 50423-2007）；1.3 油气田概况1.3.1 井位布置本次设计方案研究目标区块为一具有复杂断层的半背斜断块油气藏。