1、 .PAGE63 / NUMPAGES67摘 要新莊灣聯合站位于省境某干道一側，該聯合站擬建于一塊大約是600m400m的區域上優先征用。站址周圍無大型企事業單位與大型建（構）筑物，距離礦場油庫53公里。該地區地勢較平坦開闊，土質為黃土。站外來油經三相分離器、加熱爐、油氣分離器、電脫水器、穩定塔等首先進行油、氣、水的分離，再經外輸泵和計量間等向外輸送。站氣體直接送往氣體處理廠進行處理。站劃分為油罐區，污水處理區，工藝區，配電區，消防區，輔助生產區，設計時設計了有泵流程，同時也考慮了停電流程，即使故流程。根據任務書所給該站的處理量和各種設計參數，首先初步選擇了各工藝段設備，接著確定了總平面布置和

2、聯合站的工藝流程。完成了站的水力、熱力計算以與三相分離器、油氣分離器、電脫水器、加熱爐的選型和校核，并進行了罐區計算，選取了浮頂油罐；接下來繪制了聯合站平面布置圖，聯合站工藝流程圖；之后又進行了站管線的選取，以與外輸泵和脫水泵的選取。最后設計并畫了閥組間安裝圖。關鍵詞：聯合站；油氣分離；工藝流程；平面布置；泵房安裝AbstractThe Central Treating Station of Xin Zhuangwan is located in Bay Village inGansu Province, a main road side, the Central Treating Stati

3、on on a proposed approximately 600m 400m area on a priority acquisition. Around the site to non-large-scale enterprises and large-scale building (structure) building materials, oil depot 53 kilometers from the mine. Relatively flat topography of the area open, for the loess soil. The central treatin

4、g station treats well stream. Its main task is oil, gas and water separation. Gas, crude oil and water mixture flow into the central treating station. First, it goes into three phase separators, then goes through fluid jacket heaters, Two phase separators, electronic dehydrators, stabilization tower

5、 ,at last treated crude oil is pumped to the mineral terminal.According to the mandate given by the book about treatment capacity and a variety of design parameters, the initial choice between the first paragraphs of various process equipment, and then identified the general layout and the joint sta

6、tion process. Meanwhile, the completion of the joint station general layout diagram and flow chart of a joint station, designed and painted a valve between the installation diagram. Key words: Central Treating Station; oil and gas separation; process; plan layout;Pumping Station Installation 目 錄TOC

7、o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc259093868第一章緒論 PAGEREF _Toc259093868 h 1HYPERLINK l _Toc2590938691.1 聯合站設計的目的和意義 PAGEREF _Toc259093869 h 1HYPERLINK l _Toc2590938701.2 國外研究現狀 PAGEREF _Toc259093870 h 2HYPERLINK l _Toc2590938711.3 研究目標和研究容 PAGEREF _Toc259093871 h 7HYPERLINK l _Toc2590938721.3.1 研究目標 PAGEREF

8、 _Toc259093872 h 7HYPERLINK l _Toc2590938731.3.2 研究的主要容 PAGEREF _Toc259093873 h 7HYPERLINK l _Toc2590938741.4 研究方案 PAGEREF _Toc259093874 h 8HYPERLINK l _Toc259093875第二章 聯合站設計說明書 PAGEREF _Toc259093875 h 10HYPERLINK l _Toc2590938762.1 概述 PAGEREF _Toc259093876 h 10HYPERLINK l _Toc2590938772.1.1 簡介 PAGE

9、REF _Toc259093877 h 10HYPERLINK l _Toc2590938782.1.2 聯合站工藝系統概述 PAGEREF _Toc259093878 h 11HYPERLINK l _Toc2590938792.2 設計基礎數據 PAGEREF _Toc259093879 h 12HYPERLINK l _Toc2590938802.2.1設計依據 PAGEREF _Toc259093880 h 12HYPERLINK l _Toc2590938812.2.2設計規模 PAGEREF _Toc259093881 h 12HYPERLINK l _Toc2590938822.

10、2.3設計基礎數據 PAGEREF _Toc259093882 h 13HYPERLINK l _Toc2590938832.3 站址選擇與總平面布置 PAGEREF _Toc259093883 h 14HYPERLINK l _Toc2590938842.3.1 站址選擇 PAGEREF _Toc259093884 h 14HYPERLINK l _Toc2590938852.3.2平面布置說明 PAGEREF _Toc259093885 h 14HYPERLINK l _Toc2590938862.4 流程設計說明 PAGEREF _Toc259093886 h 16HYPERLINK l

11、 _Toc2590938872.4.1 流程設計原則 PAGEREF _Toc259093887 h 16HYPERLINK l _Toc2590938882.4.2 本站工藝流程 PAGEREF _Toc259093888 h 17HYPERLINK l _Toc2590938892.5設備與其布置安裝 PAGEREF _Toc259093889 h 18HYPERLINK l _Toc2590938902.5.1 進站閥組的布置 PAGEREF _Toc259093890 h 18HYPERLINK l _Toc2590938912.5.2 油氣水三相分離器的布置安裝 PAGEREF _T

12、oc259093891 h 18HYPERLINK l _Toc2590938922.5.3 泵房的布置安裝 PAGEREF _Toc259093892 h 18HYPERLINK l _Toc2590938932.5.4 電脫水器的布置安裝 PAGEREF _Toc259093893 h 19HYPERLINK l _Toc2590938942.5.5 鍋爐房的安裝說明 PAGEREF _Toc259093894 h 19HYPERLINK l _Toc2590938952.6 管線的安裝說明 PAGEREF _Toc259093895 h 20HYPERLINK l _Toc2590938

13、96第三章聯合站工藝計算 PAGEREF _Toc259093896 h 21HYPERLINK l _Toc2590938973.1 基礎數據計算 PAGEREF _Toc259093897 h 21HYPERLINK l _Toc2590938983.1.1 設計規模 PAGEREF _Toc259093898 h 21HYPERLINK l _Toc2590938993.1.2 天然氣處理能力 PAGEREF _Toc259093899 h 21HYPERLINK l _Toc2590939023.1.3 污水處理能力 PAGEREF _Toc259093902 h 21HYPERLIN

14、K l _Toc2590939033.2 油氣物性計算 PAGEREF _Toc259093903 h 21HYPERLINK l _Toc2590939043.2.1原油物性參數計算 PAGEREF _Toc259093904 h 21HYPERLINK l _Toc2590939053.2.2天然氣的物性參數 PAGEREF _Toc259093905 h 24HYPERLINK l _Toc2590939063.2.3 氣液相進站流量計算 PAGEREF _Toc259093906 h 24HYPERLINK l _Toc2590939073.3主要設備的選型計算 PAGEREF _To

15、c259093907 h 26HYPERLINK l _Toc2590939083.3.1 三相分離器的選取與校核 PAGEREF _Toc259093908 h 26HYPERLINK l _Toc2590939113.3.2緩沖罐的選取與計算 PAGEREF _Toc259093911 h 29HYPERLINK l _Toc2590939123.3.3 電脫水器的選取與校核 PAGEREF _Toc259093912 h 30HYPERLINK l _Toc2590939133.3.4 加熱爐的選取與計算 PAGEREF _Toc259093913 h 31HYPERLINK l _To

16、c2590939143.3.5 罐的選取與計算 PAGEREF _Toc259093914 h 33HYPERLINK l _Toc2590939153.4 站工藝管線的選取與水力、熱力的計算 PAGEREF _Toc259093915 h 35HYPERLINK l _Toc2590939163.4.1 進站閥到三相分離器匯管計算與選取 PAGEREF _Toc259093916 h 35HYPERLINK l _Toc2590939173.4.2 三相分離器到緩沖罐管線計算與選取 PAGEREF _Toc259093917 h 38HYPERLINK l _Toc2590939183.4.

17、3 緩沖罐到中間增壓泵到電脫水器間的管線計算與選取 PAGEREF _Toc259093918 h 40HYPERLINK l _Toc2590939193.4.4 電脫水器到加熱爐之間管線的計算與選取 PAGEREF _Toc259093919 h 42HYPERLINK l _Toc2590939203.4.5加熱爐到穩定區之間管線的計算與選取 PAGEREF _Toc259093920 h 44HYPERLINK l _Toc2590939213.4.6原油穩定塔到凈化油罐之間管線的計算與選取 PAGEREF _Toc259093921 h 45HYPERLINK l _Toc25909

18、39223.4.7凈化油罐到加熱爐之間管線的計算與選取 PAGEREF _Toc259093922 h 46HYPERLINK l _Toc2590939233.4.8加熱爐到外輸泵之間管線的計算與選取 PAGEREF _Toc259093923 h 47HYPERLINK l _Toc2590939243.4.9事故管線的計算 PAGEREF _Toc259093924 h 48HYPERLINK l _Toc2590939253.4.10站污水管線管徑的確定 PAGEREF _Toc259093925 h 51HYPERLINK l _Toc2590939263.4.11 站天然氣管徑的計

19、算 PAGEREF _Toc259093926 h 53HYPERLINK l _Toc2590939313.4.12進站閥組間的計算 PAGEREF _Toc259093931 h 54HYPERLINK l _Toc2590939323.4.13原油外輸部分的計算 PAGEREF _Toc259093932 h 55HYPERLINK l _Toc2590939333.5泵的選型計算 PAGEREF _Toc259093933 h 57HYPERLINK l _Toc2590939343.5.1中間增壓泵（循環泵）的選取 PAGEREF _Toc259093934 h 58HYPERLIN

20、K l _Toc2590939353.5.2 外輸泵的選取 PAGEREF _Toc259093935 h 59HYPERLINK l _Toc2590939363.5.3事故泵的選取 PAGEREF _Toc259093936 h 60HYPERLINK l _Toc259093937第四章結論 PAGEREF _Toc259093937 h 62HYPERLINK l _Toc259093938參考文獻 PAGEREF _Toc259093938 h 64第一章 緒論1.1 聯合站設計的目的和意義聯合站設計是油氣集輸工藝設計的重要組成部分，對他的要使其最大限度的滿足油田開發和油氣開采的要求

21、，做到技術先進、經濟合理，生產安全可靠，保證為國家生產符合數量和質量的油田產品。油田聯合站的主要作用是接收各轉油站來油，對油氣水進行分離、凈化、加熱，將處理合格后的的原油、凈化污水、凈化天然氣向下一級油庫輸送。所以聯合站工藝流程的每一步都關系到是否能有效的利用石油資源、提高能源的開發率和利用率，使聯合站能夠安全高效的運行。聯合站的研究具有重大的現實意義和應用前景。根據聯合站的功能和規模，搞好優化設計，不斷提高聯合站設計水平、爭取達到開發方案的優化、油田總體布局優化、工藝流程優化、自動控制系統優化、聯合站總圖優化、配套系統優化，以合理有效的利用石油能源，提高能源的開發率和利用率，使聯合站能夠安全

22、高效的生產。 聯合站是油田油氣集輸過程中的重要生產環節，是集油氣分離、原油脫水、原油計量、穩定外輸、油田注水、污水處理、消防即熱力系統等為一體的綜合生產過程。功能是：將分散在油田各處的油井產物加以收集；分離成原油、伴生天然氣和采出水；進行必要的凈化、加工處理、使之成為油田商品、以與這些商品的儲存和外輸。同時油氣集輸系統還為油藏工程提供油藏動態的基礎信息，如：各油井汽水產量、汽油比、氣液比、井油壓和回壓、井流溫度等參數與隨生產延續各種參數的變化情況等，使油藏工作者能加深對油藏的認識，適時調整油田開發設計和各油井的生產制度。因而氣油集輸系統不但將油井生產的原料集中、加工成油田產品，而且還為不斷加深

23、對油藏的認識、適時調整油藏開發設計方案、正確經濟地開發油藏提供科學依據1。在石油的開采、儲運等生產過程中，動態監測是生產管理的重要工作容，也是保證油田正常、安全、經濟運行的重要手段，在西方發達國家自動化數據采集與控制（SCADA）已經成為生產的配套設施。動態監測的主要容包括泄漏監測、壓力超高保護、溫度異常、含水超標等。油田被稱為“沒有圍墻的工廠”，油井、集輸站、聯合站星羅棋布，偏遠分散，而石油的整個生產流程又通過管道連接起來，成為一個壓力系統，可謂牽一發而動全身，特別是泄漏事故時有發生，給油田造成巨大的經濟損失和環境污染。因此，實現油田生產系統的動態監測，對于與時發現泄漏等故障、優化生產運行參

24、數、減少盜油犯罪案件的發生、提高油田的現代化管理水平等具有重要的意義。 本課題的研究目的：選擇此課題的目的在于可以多了解一些關于聯合站建設方面的知識，通過對聯合站建設容的研究，使我更加了解聯合站在油田地面建設中的重要作用，特別是對油氣水的三相分離、原油脫水、輕烴回收以與聯合站的節能降耗等方面知識得到比較清楚的認識。這也是將四年來所學的知識進行一個系統綜合的機會，對于專業知識的理解和消化都有極大的幫助。1.2 國外研究現狀國外對高含水期和特高含水期油田采用的方法和措施：在高含水油田(區塊)建立獨立的預脫水系統，由大站集中脫水改為在井場分散脫水；在轉油站和大站推廣使用適用于高含水期油田原油預處理新

25、流程。為此，原聯各高含水期油田相繼研制出了一些礦場原油預處理新流程。全石油集輸與預處理科學研究所研制出并在各油田推廣使用一中新流程，用于高含水期油田的轉油站預脫地層水，并使脫出的污水達到回注地層的標準。該流程的技術特點是利用氣浮選凈化污水的原理，把分離器中分離出的一部分天然氣不斷地、均勻地引入到排往污水接收罐的管線中，污水和氣泡在管線中一起流動時攜帶污水中懸浮的油滴浮到管道的上部，油滴相互聚結，進入污水接收罐后很快分離。采用該技術后，污水的沉降時間減少了50%60%，與污水在沉降罐中的停留時間不超過1520min；凈化水剩余含油量為59mg/L，懸浮固體含量79mg/L；所需的沉降裝置數量相應

26、減少，而污水處理量卻大大增加。在處理高含水原油的同時收回破乳劑的流程：根據研究結果，可用不含破乳劑的水沖洗脫水原油，將原油中所含破乳劑沖洗到污水中，然后用氣浮的方法將破乳劑萃取出來重新加以利用。在實際調查和理論研究的基礎上，該局1989年在科圖爾-捷別油田推廣使用了一中可以回收破乳劑的熱化學原油預處理流程。流程的工作原理如下：由加藥裝置添加破乳劑后的油水乳狀液經泵送入加熱爐，加熱的乳狀液進入沉降罐，從沉降罐中排出的含破乳劑的污水進入壓力氣浮裝置，預脫水后的原油在進入沉降罐深度脫水之前，有專門的管線添加新鮮水（淡水）沖洗原油中的破乳劑，含破乳劑的污水匯入污水管線流入壓力氣浮裝置，氣浮裝置中萃取出

27、的破乳劑（含水部分）重新送入加藥裝置，凈化后的污水排入注水系統。整個萃取污水中和原油中破乳劑濃縮物的過程在這樣一個封閉循環中進行。該油田使用以上流程后，在保證原油預處理質量同時，大幅度地減少了破乳劑的投加劑量；提高了破乳劑的利用率；降低了原油處理的費用。為提高原油破乳處理的效率，脫除地層水并實現原有深度脫水，韃靼石油科學研究所與全石油熱采工藝研究所和卡臘然巴斯石油熱采經濟聯合體的專家們共同研制并推廣使用了一種新工藝流程，解決了卡臘然巴斯油田的高粘原油的預脫水、原有深度處理和除砂問題。國勝利油田高含水期集輸系統配套工藝技術的主要攻關目標是：通過采用高效油氣水砂思想分離裝置，在進站不加熱的條件下達

28、到分離后原油含水20%，污水含油500mg/L；應用高含水原油預分離水旋流器進行不加熱預分離，處理后原油含水率80%，污水含油1000mg/L。達到降低高含水原油加熱費用，節約能耗，提高效率的目的。采用污水除油水力旋流對含油污水常溫除油，簡化污水除油工藝，提高除油效率。旋流器進口污水含油1000mg/L時，出口污水含油50mg/L。采用旋液環流式高含水原油除砂期對高含水原油進行除砂，除砂率在80%以上。研制油井兩相分離變壓控制計量裝置，對現用的玻璃管量油分離器進行改造，提高精度和自動化水平2。改造后，在采出液含水90%條件下，計量精度為：油10%，水5%，氣10%。結合油田采出水處理后回注地層

29、，處理后水質要求高的特點，水處理采用一級除油，二級過濾的工藝技術，采用了改性纖維球過濾器、重力式粗粒化斜管除油、襯塑鋁合金復合管道和玻璃鋼管道等新工藝、新設備、新材料，同時在各階段投加緩蝕劑、混凝劑和殺菌劑等藥品。 在污水處理系統中采用的改性纖維球過濾技術，主要以改性纖維球為濾料，利用改性纖維球親油疏水、親水疏油的雙重性，以達到截污能力強、便于反沖洗的目的，與傳統過濾器相比工作效率顯著提高。藥劑的投加和工藝設計緊密結合，充分保證藥劑反應所需的水力條件，在提高藥劑效果的同時減少了投藥量。使殺菌、絮凝、助凝、緩蝕與阻垢等藥劑的投加更加合理有效。處理后污水均用作注水用水。出水水質標準按長慶油田污水回

30、注指標控制標準（修訂）滲透率為0.01 m2的類標準控制。污水處理與回注工藝的成功應用，既解決了污水出路，保護了環境，又節省了水資源，使得油田生產廢水得到有效利用，取得了較好的經濟效益和社會效益3。采用科學新技術、借鑒其他各油田成功經驗,今后集輸技術主要向以下方向發展:原油集輸處理系統工藝簡化、流程縮短、能耗低的方向發展。隨著高效三相分離器的成功應用, 取消電脫水器不僅成為可能, 而且在部分聯合站已經實現, 今后推進工藝流程簡化、縮短, 從而降低集輸處理能耗是油田在高含水期面臨且必須解決的問題之一。防腐技術、除防垢技術與管線泄漏報警定位的技術應用將被大力推廣。隨著高含水期的到來, 管線腐蝕結垢

31、問題將是困擾和制約油田今后發展的重要因素之一, 防腐技術、除防垢技術、管線泄漏報警定位是今后面臨的重要技術課題。地面水驅與聚合物驅兩套系統將向著“有分有合、分合結合”的方向發展。隨著三次采油技術的應用, 如何解決隨之而來的集輸處理問題也是今后面臨的重要技術課題。集輸處理系統將向著數值模擬化與自動化方向發展。為了提高油田生產管理和運行管理效率, 降低管理成本, 提高管理水平, 數字化、自動化油田建設是油田今后的發展方向4。美國海灣石油公司于1954年10月，建成世界上第一套自動監控輸送系統(Ledge Automatic Control Transmission system，簡稱LACT)裝置

32、，解決了原油的自動收集、處理、計量和輸送問題，到1967年底，美國陸地石油公司己有75%的原油采用LACT裝置。在LACT應用的同時，一些原油處理站出現了以閉環控制為特點的就地自動化控制系統。從六十年代末期以后，計算機與PLC技術已開始應用于油田聯合站的部分生產系統中，但此時聯合站集輸系統還是處于簡單常規儀表控制時期。隨著集輸工藝上計量站的形成和中心處理站(簡稱聯合站)的產生，集散控制系統(Distribute Control System，簡稱DCS)開始應用于聯合站集輸系統中代替常規儀表。進入九十年代，DCS的功能越來越強，工作也越來越可靠。如HONEYWELL公司的TDC3000系統、F

33、ISHER-ROSEMOUNT公司的PROVOX系統等數十個廠商的DCS都在油氣處理站有所應用。隨著通信技術的發展，SCADA ( Supervisory Control And DataAcquisition)即監控與數據采集系統越來越多地應用于油田生產控制與管理中。 SCADA系統與在油氣開采中的處理設備上的檢測儀表和控制設備直接相連接。這樣連接能夠實時和不斷地獲取檢測儀表所檢測到的運行信息。SCADA系統還可以主要是面向操作人員的需要，也可以是多用途的，提供操作、計算、管理和經營等功能。進入90年代以來，一場拉動自動化儀器儀表工業“革命”和儀器儀表產品全面更新換代的技術在國際、國引起人們

34、廣泛的注意和高度重視，其發展的勢頭已成為世界圍的自動化技術發展的熱點，這就是被產業界人士稱為“自動化儀表與控制系統的一次具有深遠影響的重大變革”的現場總線技術以與基于現場總線的工業過程智能自動化儀表和基于現場總線的開放自動化系統。在此基礎上進一步發展，構成了新一代的自動化儀表與控制系統先進體系，向更高層次的“綜合自動化”推進，實現“綜合自動化”是當代自動化技術發展的方向5。現場總線智能儀表與其基于現場總線的開放自動化系統將成為實現綜合自動化最有效的裝備。現場總線控制系統(FCS)的核心是現場總線技術。現場總線技術是計算機技術、通訊技術和控制技術的綜合與集成，是過程控制技術、自動化儀表技術、計算

35、機網絡技術三大技術發展的交匯點。發展基于現場總線技術的全開放分散控制系統己成為自動化領域廣為關注的焦點課題。國際上現場總線的研究開發正在深入開展。國外一些大的自動化公司在九十年代后期都推出了自己的現場總線產品。美國等一些國外油田已經開始應用這些產品6。目前，國油田的聯合站、實驗站、外輸油(氣)站都安裝了PLC(DCS)控制系統與儀表盤，這些控制系統和儀表盤在站參數監視、流程控制方面的作用已經是人工無法替代的。聯合站是對各轉油站來液進行集中處理的地方，它主要包括含水原油自然沉降系統(一段脫水)；電脫水系統(二段脫水)；污水處理系統；成品油外輸系統；污水回注系統；而聯合站中最重要的就是原油集輸系統

36、，包括含水原油自然沉降系統(一段脫水)，電脫水系統(二段脫水)，實現聯合站脫水系統的良好控制，對于保證聯合站平穩運行，確保生產安全與輸出油品質量，具有十分重要的意義。聯合站計算機控制系統，大都采用的是單回路給定點的PID控制算法PID控制是最早發展起來的控制策略之一，按偏差的比例積分和微分進行控制的調節器稱為PID控制器，它是連續系統術成熟，應用最廣泛的一種調節器但是在實際的工業生產過程中，往往具有非線性，時變不確定性，難以建立精確數字模型，應用常規PID控制器不能達到理想的控制效果。因此，利用神經網絡的自學習能力和逼近任意函數的能力，把神經網絡與傳統的PID控制有機結合尋找一個最佳的PID非

37、線性組合控制規律，將在一定程度上解決傳統PID調節器不易在線實時整定參數，難于對一些復雜過程和參數慢時變系統進行有效控制的不足，從而提高控制器對系統與環境的適應能力和控制效果。在采油廠聯合站中，各種儀器設備都要處于全年時時刻刻運行的工作狀況，而原油生產的油井油站相對分散，但是如果這些儀器設備的原始數據完全由人工來采集，需要投入大量的人力物力，其精度保證率很低，人為因素很多。所以，如何改進和提高原油自動計量、數據自動分析、實時監控，是擺在油田企業急需攻關解決的首要課題。原油計量準確與否，關系到各區塊地質開采方案的計算和編制；關系到原油產量的上產；關系到采收率的真實度；關系到勘探開發的部署；關系到

38、企業的效益。因此充分利用網絡通訊技術、工業控制、電子技術，革新傳統手工操作、分散計量和統計報表的舊生產工藝，從而達到提高原油計量高精度的遠程集中化科學管理和實時在線監控；實現流程操作全自動化；根據監控中心提示與時地采取相應的措施，保證生產順利進行；存儲設備運行參數以便分析生產狀況，統籌規劃。國油田聯合站是原有生產過程中最重要的環節之一，它是集集輸、污水處理、注水等多個系統為一體的綜合性生產過程。其中集輸系統是進行原油脫水、實現油水分離的重要環節，直接關系到成品原油的質量與污水回注的質量，關系到聯合站的節能降耗；也決定著聯合站生產過程的安全平穩運行與原油生產的平穩運行、保證外輸凈化油含水、節省能

39、源、減輕工人的勞動強度，具有一定的經濟效益和社會效益5。油氣集輸系統在國民經濟中起著重要作用。由于各油田乃至各區所處的環境不同，油藏性質、開發方案、工藝條件、油氣井產品構成、油氣性質等千差萬別，油氣集輸系統必須在各種生產情況變化的條件下，安全經濟地產出合格產品。油氣集輸系統不僅在石油工業部是聯系產、運、銷的紐帶，在全國以至國際圍，夜視能源保障系統得重要一環。石油和天然氣是世界各國經濟發展和任命生活中不可缺少的重要能源，但全球油氣資源的分布卻很不均衡，以天然氣為例，世界藝壇綿亙的生與儲量中，俄羅斯占34%，且高度集中在西西伯利亞的遠東地區的巨型氣田中。人口占世界不到5%的中東地區占有32%的儲量

40、，而人口占世界近60%的亞洲，只有約9%的探明儲量。我國的分布不均情況也和世界類同，塔里木盆地的資源量占全國的23%，海域占21%。一方面資源大都分布在遠離消費中心的邊緣地區，另一方面各國和各地區的需求量又差別很大。據有關部門預測，到2010年我國、三省市的天然氣總需求量要比、兩省的總需求量高出 10倍以上。不論是國還是國際，面對這一供需矛盾，都需要一個可靠而龐大的油氣集輸系統來聯系產地和消費中心。油氣集輸系統的可靠與否不僅影響國家經濟建設的可持續發展，也是制約區域經濟平衡發展的重要因素。歐美各大石油公司均不惜投入巨資建設油氣集輸設施，各國政府在油氣田地面生產、油氣儲備、管道安全、輸氣管網與城

41、市配氣的運營等方面均制定了一系列法令、法規，一方面要加強油氣供應的保障能力，另一方面又要控制大公司的壟斷。向市場經濟過渡的我國油氣集輸系統。長期以來，我國的石油、天然氣工業在計劃經濟體制，只重視產量，不關心銷售，生產出來的油氣銷售是由上級部門安排的。在整個產運銷的流通過程中，銷售環節占去了利潤的大部分，而銷售的通暢與否又是與油氣集輸設施密不可分。在向市場經濟過渡的過程中，人們已逐漸認識到銷售環節對整體效益的重要性。隨著我國開始實施油氣工業國際化經營戰略，必須逐步建成一套連接全國且運轉靈活的國油氣儲運系統，包括油氣輸送干線網與與其配套相連的儲備庫、轉運樞紐、港口與分配管網等，建設與國際油氣市場接

42、軌的跨國油氣輸送干線的工作步伐也必然會加快。只有這樣，才能使我國的油氣集輸與儲運系統真正成為強有力的能源保障系統7。1.3 研究目標和研究容1.3.1 研究目標本次設計的目標是在根據新莊灣集輸站的基礎上，結合該站的原油物性，天然氣物性，氣象、工程地質與水文資料，以設計一個最優聯合站為目的，展開該課題的研究工作。1.3.2研究的主要容1、計算與說明書部分容(1)該聯合站原油處理能力計算，原油、天然氣物性計算； (2)方案設計（確定處理工藝和方框流程）；(3)主要設備選型計算： a. 分離器的臺數、尺寸；b. 緩沖罐的大小、臺數； c. 脫水器的臺數、尺寸； d. 加熱爐的臺數、熱負荷、熱效率；

43、e. 泵的規格、型號、類型、功能、臺數； f. 儲油罐的個數、容量、防火堤等。 (4)根據地形測圖確定總平面布置；應考慮的因素包括：平面、豎向、分區、道路、防火間距、消防、風向、周圍環境、綠化、油氣流向、管線布置等；(5)撰寫該聯合站總平面布置說明書，完成工程說明書的編制；(6)根據平面布置圖和方框流程圖確定聯合站的工藝流程，撰寫流程說明，包括正常操作時的油氣水流向、事故（停電）、站循環時油氣流向；(7)進行站水力、熱力計算和設備（如分離器、電脫水器、緩沖罐、加熱爐、泵等）的選型計算與數量的確定，完成工藝計算書的編制。2、繪圖部分容(1)聯合站總平面布置圖；(2)聯合站工藝流程圖；(3)閥組間

44、安裝圖。1.4 研究方案1、利用圖書館和互聯網的資源，搜集與本設計題目相關的資料和信息，并進行資料的整理和分類；2、調研有關聯合站設計方面的研究容，查閱并翻閱與設計有關的外文文獻資料，撰寫開題報告；3、完成方案論證，確定處理工藝和方框流程；4、根據任務書要求，進行該聯合站設計規模、原油物性和天然氣物性的計算；5、進行設備的初選；6、進行站水力、熱力計算和設備（如分離器、電脫水器、加熱爐、泵等）的選型計算與數量的確定，完成工藝與算書的編制。根據方框圖流程確定總平面布置；7、根據平面布置圖和方框流程圖確定聯合站的工藝流程，完成平面布置圖和流程圖，撰寫流程說明，正常操作時的油氣水流向、事故（停電）、

45、站循環時油氣流向；8、完成平面布置圖圖、工藝流程圖圖、閥組間安裝圖；9、完成工藝說明書和工藝計算書的編制。第二章 聯合站設計說明書2.1 概述聯合站設計是油氣集輸工藝設計的重要組成部分，為了使其最大限度地滿足油田開發和油氣開采的要求，設計時應該做到技術先進，經濟合理，生產安全可靠，保證為國家生產符合質量要求的合格油田產品。2.1.1 簡介聯合站，即集中處理站，是油田地面集輸系統中重要組成部分。就油田的生產全局來說，油氣集輸是繼油藏勘探、油田開發、采油工程之后的很重要的生產階段。如果說油藏勘探是尋找原油，油田開發和采油工程是提供原料，那么油氣集輸則是把分散的原料集中處理，使之成為油田產品的過程。

46、聯合站一般建在集輸系統壓力允許的圍，為了不影響開發井網以與油田中后期加密井網的布置與調整，應盡量建在油田構造的邊部。聯合站將來自井口的原油、伴生天然氣和其他產品進行集中、運輸和必要的處理、初加工，將合格的原油送往長距離輸油管線首站外輸，或者送往礦場油庫經其他運輸方式送到煉油廠或轉運碼頭，合格的天然氣則集中到輸氣管線首站。聯合站一般包括如下的生產功能：油氣水分離、原油脫水、原油穩定、天然氣脫水、輕油回收、原油儲存與向礦場油庫輸送、污水處理、凈化污水回注地層、接收計量輸來的油氣混合物、變配電、供熱與消防等。圖2-1-1 聯合站工作示意圖2.1.2 聯合站工藝系統概述1、油氣水混合物的收集一個區域中

47、若干油井的井口產物經過計量后，輸送到聯合站進行集中處理。在收集的過程中對于高粘度、高凝點原油要采取一定措施，使它能夠在允許的壓力下安全的輸送到聯合站而不至于凝固在管線。通常采用的方法有：加熱保溫法；化學降粘、降凝法；物理降粘、降凝法。2、油氣水的初步分離在實際生產工程中，從油井出來的不單是原油，常常含有氣、水、砂、鹽、泥漿等。為了便于輸送、儲存、計量和使用，必須對它們進行初步分離。油井產物中常含有水特別在油井生產的中后期，含水量逐漸增多，利用離心重力等機械方法分離成氣液兩相。有些井出砂量很高，同時還應該除去固體混合物。油氣水的初步分離主要在三相分離器中進行，在開式流程中，也在沉降罐中進行。油和

48、機械雜質、鹽的分離一般與油水分離同時進行。當含鹽、含砂量高時，有的要用熱水沖洗和降粘后再沉降分離，連同水、機械雜質和鹽一起脫除。3、原油脫水對輕質、中質含水原油，宜采用熱沉降、化學沉降法脫水；對中質、重質的高含水原油，先采用熱化學沉降法脫水，再用電脫水，對乳化度高的高粘度、高含水原油，應先破乳再沉降脫水。4、原油穩定原油中甲烷、乙烷、丙烷、丁烷（正構）在通常情況下是氣體，這些輕烴從原油中揮發出來時會帶走大量戊烷、己烷等成分，造成原油的大量損失，為了降低油氣集輸過程中的原油蒸發損耗，一個有效的方法就是將原油中揮發性強的輕烴比較完全的脫除出來，使原油在常溫下的蒸汽壓降低，這就是原油穩定。原油穩定所

49、采用的方法可以分為閃蒸法和分餾法兩大類。閃蒸法又分為常壓閃蒸、負壓閃蒸和正壓閃蒸。5、輕烴回收從原油中脫除的輕烴，經過回收加工是石油化工的重要原料，也是工業與民用的潔凈燃料。隨著石油化學工業的飛速發展和世界性能源短缺，天然氣回收液烴技術得以迅速發展，輕烴回收給國家創造了更多的財富。輕烴回收工藝基本可以分為三種：吸附法、油吸收法和冷凝分離法。我國油田氣輕烴回收都采用冷凝分離法，按冷凍深度不同，冷凝分離可以分為淺冷（-15-25）和深冷（-60-100）兩種。6、天然氣隨油井中原油一起采出的伴生氣，直接輸送到氣體處理廠。7、含油污水的凈化原油經過沉降、脫水后放出來的水，還含有一定量的原油、泥砂等物

50、質，必須經過凈化才能回注或外排。從污水中回收污油，既節約能源又保護環境，經過處理后的污水一般回注地層，保持油層壓力，提高油藏采收率。含油污水處理的常用方法是：重力沉降除油法、混凝沉降法、氣體浮選法、斜板除油法和過濾除油法。8、輔助生產系統輔助生產系統包括給排水系統、供熱系統、變配電系統、通訊系統、采暖與通風系統、道路系統等。這些系統都是聯合站的必要組成部分，是聯合站正常工作的保證。2.2 設計基礎數據2.2.1設計依據 根據石油大學儲運教研室下發的設計任務書 設計過程中參考相關設計規a、油田油氣集輸設計技術手冊；b、油田油氣集輸設計規；c、油氣分離器規；d、油田常用閥門選用手冊。2.2.2設計

51、規模原油處理能力：197萬噸年（純油）（綜合含水按86%計）預留原油接轉能力60萬噸年，天然氣凈化能力19萬m3/d系統配套工程：變電所一座，設置雙路電源供電：鍋爐房一座，消防泵房一座, 通訊裝置一套，道路。2.2.3設計基礎數據1、原油物性見表2-2-3（A）表2-2-3（A） 原油物性物性參數物性參數比重d420=0.8512原油初餾點78粘度(50)238原油含蠟43.5%凝固點28含瀝青質12.3%含膠質23.6%平均氣油比12Nm3/t含硫1.9%氣液進站壓力0.54MPa氣液進站溫度502、天然氣物性伴生氣組分見表2-2-3（B）表2-2-3（B） 伴生氣組分組分CH4C2H6C3

52、H8C4H10C5H12C6H14C7H16C8H18CO2N2含量86.54.814.431.411.140.240.190.060.171.053、氣象工程地質與水文資料見表2-2-3（C）表2-2-3（C） 氣象工程地質與水文資料地震等級按7級烈度設防地耐力8t/m2月平均最高溫度29.2月平均最低溫度-12最小頻率風向冬季N風頻6%最小頻率風向夏季E風頻3%月平均風速5.2m/s最大凍土深度1.3m4、參考設計參數見表2-2-3（D）表2-2-3 （D） 參考設計參數設備項目參數設備項目參數三相分離器進口溫度50電脫水器出口原油含水0.5%三相分離器出口溫度55電脫水器出口油污含油0.

53、5%三相分離器控制壓力0.5MPa原油穩定溫度60三相分離器出口原油含水40%原油穩定壓力-0.04MPa原油緩沖罐控制壓力0.15MPa油罐儲存溫度4550電脫水器控制壓力0.3MPa電脫水器脫水溫度552.3 站址選擇與總平面布置2.3.1 站址選擇該聯合站擬建于省境新莊灣地區，聯合站在一塊大約的區域上優先征用。站址周圍無大型企事業單位與大型建（構）筑物，距離礦場油庫53公里。該地區地勢較平坦開闊，土質為黃土。對于站址的選擇，從平面上考慮應滿足下列要求：1、站址應有一定的面積，使站建筑物之間能留有負載荷防火安全規定的間距離，并給站的擴建和改造留有必要的余地；2、所選站址與附近企業、住宅、公

54、用建筑物要保持應有的安全防火距離；3、所選站址的交通、供電、供水、電訊等盡量方便，還應靠近允許排污水的低洼帶或水塘，或者靠近考慮污水處理設施的地方，以便排除站的污水，不致損害農田和水源；4、所選站址地勢較高或具有平緩傾斜，這種地形使站易于排水，有利于油罐區和泵房的豎向布置，應避免站址選擇在低洼沼澤地區或可能浸水的地區；5、盡可能不占或者少占用耕地，從工程地質條件來考慮應滿足如下要求：地耐力應不小于0.145MPa，腐蝕性較小，沉陷不大且均勻，并且能很快停止，易于排水。沙土層、亞沙土、亞粘土基本上都能滿足上述要求，適宜建站，象粘土層巖石層、雜土層，不宜建站；6、若在鄉鎮或者居民區選址時，應選在鄉

55、鎮和居民區的最小風頻的上風向側和靠近公路的位置，這樣當以最大風頻刮風時，聯合站和居民區互不影響，沿最小風頻刮風時，聯合站在居民區的上風向，避免居民區可能發生的明火影響聯合站正常的運行，聯合站站址應避免窩風地段，有較好的通風環境。2.3.2平面布置說明聯合站各區的各種設備、建筑物油氣散發量的多少、火災危險程度、生產操作方式有很大的區別，有必要按生產操作、火災危險程度、經營管理的特點進行分區布置，把特殊的區域進行隔離，限制閑雜人員的出入，有利于安全管理。各區間應有道路連通，便于安裝和消防工作。圖2-3-2 平面布置圖1、工藝區工藝區是聯合站的臟，對原油的初加工就是在這里完成的。該區經過三次分離，即

56、在油氣水三相分離器、緩沖罐和原油穩定塔進行分離。兩段脫水，即分別在油氣水三相分離器和電脫水器進行，處理完是凈化油外輸。該區主要設備如下：油氣水三相分離器、緩沖罐、循環泵、電脫水器、原油穩定裝置、加熱爐、流量計等。該區有火源，又有危險區，所以做平面布置時應特別注意安全。2、原油罐區當本站發生事故時，原油罐區可以儲存原油。本站共設三座浮頂油罐，罐區周圍設有密閉的防火堤，防火堤的有效容積不應小于罐組最大油罐容量的一半。雨水排出口應設在堤的側，雨水排出管線上應裝有長閉蝶閥或閘閥。該區采用半固定式消防，鍋爐和水套加熱爐供水由站外供水管線完成，也可由消防水罐供水。3、污水處理區污水處理在聯合站占有很重要的

57、地位。因為經過原油脫水后的污水里含有大量的原油和其它的物質，若污水任意排放將嚴重污染環境，污染大氣，破壞生態平衡，給人們的生產和生活帶來嚴重的危害。對含油污水進行處理和回注，變有害為有利，提高了水的利用率，保護了地下資源，因為污水一般含油在0.2%0.8%左右，為節約原油，必須回收。含油污水處理后避免了污水的任意排放，保證了安全生產。污水處理標準：對于外排的含油污水，必須做到含油不大于10：對于回注的含油污水必須做到含油不大于30。4、供排水、消防系統油田注水、油田生產用水與生活、消防用水由供水系統提供，該站注水設有注水泵，注水罐，為了保證注水水質，還有過濾間，配有壓力濾罐。站的消防設施由消防

58、泵和消防水罐組成。消防水泵房和消防泡沫泵房合建。消防車庫不應與汽車庫合建。罐區采用半固定式給水消防設施。5、鍋爐供熱區油氣集輸系統的站庫采暖，生產與生活熱負荷均由鍋爐房供給。供熱能力能適應季節與遠近熱負荷變化的要求。單臺鍋爐最低熱負荷不宜低于額定熱負荷的30%，一般不設備用鍋爐，但當一臺鍋爐因故停運時，鍋爐房的供熱能力仍不小于最大供熱能力的50%。一個鍋爐房宜統一鍋爐型號，供熱參數與燃燒方式。6、行政管理區設生產綜合辦公樓一座，設調度室、辦公室、會議室、資料室、總機室等。站設有花壇，綠化帶等綠化場所，要求綠化面積為站場占地總面積的10%。2.4 流程設計說明2.4.1 流程設計原則設計工藝流程

59、應能保證聯合站處理的油氣產品的質量要求，產量高，經濟效益好。在滿足聯合站各項生產任務的基礎上，應充分采用先進技術，考慮各種能量的合理利用，采用密閉流程，避免各種蒸發損耗，工藝流程應能適應操作的變化，但又要避免煩瑣，防止浪費，管線閥門要盡量少，線路要短，油氣流向合理。在原油開采至凈化外輸的全密閉流程，要比開式流程有多方面的優點：1、一般的開式流程原油損耗約為24%，而密閉后能降低到0.5%以下，密閉式流程不僅降低了油氣損耗，而且還提高了產品的質量。2、密閉式流程結構簡單，成本降低，有利于提高自動化工致程度和管理水平。2.4.2 本站工藝流程該站除正常的生產流程外，還有站循環以滿足原油不需外輸時的

60、要求，還有原油罐區用以事故（如停電）發生后儲存油品，等來電后，再進入正常工作，避免因聯合站或外輸管線的突發事故而影響油田生產。原油在聯合站處理的工藝流程如下：1、正常流程： 注破乳劑 氣計量氣站站外來油進站閥組油氣水三相分離器緩沖罐循環泵 污水污水處理區電脫水器加熱爐原油穩定塔（凈化油罐）原油外輸泵計量外輸2、停電流程：進站來油進站閥組油氣水三相分離器緩沖罐事故罐循環泵后正常流程進站總閥組和電脫水器都設有加藥裝置，可以加入破乳劑，以利于油氣水在分離器中的分離和電脫水器的脫水。程設計中的幾點說明：(1) 各作業區，裝置的布置應與平面布置相符，應標明各工藝管線尺寸、安裝高度、介質的流向、管線線型與