集輸管網(wǎng)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課 程 </p><p>　　題 目 </p><p>　　院 系 </p><

2、p>　　專業(yè)班級(jí) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué)生學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師

3、 </p><p>　　2013年3月15日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)1</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)的目的意義1</p><p><b>　　（二）設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p>&

4、lt;p>　　二、油氣集輸管網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法3</p><p>　?。ㄒ唬┯蜌饧敼芫W(wǎng)的常見(jiàn)流程3</p><p>　?。ǘ﹩喂芰鞒逃蜌饧敼芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)步驟5</p><p>　　三、油氣混輸管線的工藝計(jì)算公式6</p><p>　?。ㄒ唬崃τ?jì)算公式6</p><p>　?。ǘ┧τ?jì)算公式7</

5、p><p>　?。ㄈ┗燧敼芫€中有關(guān)油氣物性參數(shù)的計(jì)算9</p><p>　　四、PIPEPHASE軟件12</p><p>　?。ㄒ唬㏄IPEPHASE軟件介紹12</p><p>　?。ǘ㏄IPEPHASE軟件計(jì)算過(guò)程14</p><p>　　五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析21</p><p>

6、　?。ㄒ唬┻x擇的基本參數(shù)21</p><p>　　（二）設(shè)計(jì)所得參數(shù)23</p><p>　?。ㄈ┙Y(jié)果分析34</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)35</b></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)的目的意義</p><p>　

7、　油氣集輸系統(tǒng)是將油田油井生產(chǎn)的油氣產(chǎn)物加以收集、處理直至輸送到用戶的全過(guò)程的主體體現(xiàn)。油氣集輸流程是油氣集輸處理系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是油、氣在油田內(nèi)部流向的總說(shuō)明。油氣集輸流程可分為集油、脫水、穩(wěn)定和儲(chǔ)運(yùn)四個(gè)工藝段，其中集油部分是將分井計(jì)量后的油氣水混合物匯集送到油氣水分離站場(chǎng)，該部分是油田地面生產(chǎn)的投資大戶與耗能大戶，選擇合理的集油工藝流程可為整個(gè)油氣集輸處理系統(tǒng)的節(jié)能、低耗和高效益打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p&g

8、t;　　油氣集輸集油管網(wǎng)一般包括井口至計(jì)量站及計(jì)量站至轉(zhuǎn)油站的管線。其工藝設(shè)計(jì)應(yīng)解決下列問(wèn)題：確定輸油能力、輸送工藝、敷設(shè)方式、管線埋深、初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)。其中確定輸油能力是最重要的環(huán)節(jié)，是指根據(jù)要求的輸油量及其他已知條件，確定管徑。管線的管徑直接影響管線的建造費(fèi)用和經(jīng)營(yíng)成本。一般加大管徑可使介質(zhì)輸送壓力降低而減少動(dòng)力消耗，對(duì)于熱輸管線來(lái)說(shuō)可增大散熱，但從總效應(yīng)來(lái)看，雖使運(yùn)營(yíng)費(fèi)用降低了，但管材消耗增多，建造費(fèi)用高。因此，合理選擇管徑

9、，使管線具有經(jīng)濟(jì)、合理的輸油能力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的目的是，通過(guò)油氣集輸集油管網(wǎng)的工藝設(shè)計(jì)，了解油氣集輸管線的作用及分類，管線設(shè)計(jì)的一般問(wèn)題；掌握油氣集輸管線工藝設(shè)計(jì)的方法、熱力計(jì)算及水力計(jì)算；熟悉油氣集輸管網(wǎng)工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程；熟悉油井產(chǎn)量、油品物性、運(yùn)行參數(shù)、管線保溫方式等已知條件的確定；利用PIPEPHASE軟件，計(jì)算出管網(wǎng)設(shè)計(jì)得出的各段集輸管線的管徑，并對(duì)溫降與壓降的主要

10、影響因素進(jìn)行分析。</p><p><b>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　1．基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　（1）物性參數(shù)</b></p><p>　　ρ油=865.4 kg/m3； ρ氣=0.86 kg/m3；</p>

11、<p>　　ρ水=1000 kg/m3。</p><p>　?。?）單井參數(shù)（見(jiàn)附表）</p><p>　　比容：0.45～0.5 kcal/ kg℃；</p><p>　　油品黏度：7.9cp(50℃)，9.9 cp(20℃)。</p><p><b>　?。?）單井管線</b></p>

12、<p>　　長(zhǎng)度：200～500米（自己在井位圖中測(cè)量并按照比例尺計(jì)算出實(shí)際長(zhǎng)度）；</p><p>　　傳熱系數(shù)：1.38W/ m2℃。</p><p>　?。?）管徑系列(mm)</p><p>　　φ48×3.5， φ60×3.5， φ76×4.5，φ89×4.5，φ114×4.5，φ159×

13、;6，φ219×6，φ273×7。</p><p><b>　　（5）環(huán)境溫度</b></p><p><b>　　t0=-8℃</b></p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　大慶油田某區(qū)塊有40口油井，一個(gè)轉(zhuǎn)油站。各油井基

14、礎(chǔ)數(shù)據(jù)見(jiàn)附表，集輸管網(wǎng)如圖所示?，F(xiàn)擬在該區(qū)塊設(shè)計(jì)4~5個(gè)計(jì)量間，請(qǐng)據(jù)已知條件完成管網(wǎng)設(shè)計(jì)。097班設(shè)計(jì)單管環(huán)狀摻水流程。</p><p>　　二、油氣集輸管網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法</p><p>　?。ㄒ唬┯蜌饧敼芫W(wǎng)的常見(jiàn)流程</p><p>　　油氣集輸流程是油田地面工程的中心環(huán)節(jié)。采用什么樣的流程，主要取決于各油田地質(zhì)條件、油井產(chǎn)量、原油的物理性質(zhì)、自然條件以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)

15、和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平等。國(guó)內(nèi)外油氣集輸流程的發(fā)展趨勢(shì)基本是小站計(jì)量，大站集中處理，密閉輸送，充分利用天然資源?？偟挠袃煞N流程：高凝、高粘原油的加熱輸送流程，單管或雙管不加熱密閉混輸流程。</p><p><b>　　1．單管熱輸流程</b></p><p>　　在井場(chǎng)設(shè)加熱爐提高油井流溫度后，沿出油管線流入計(jì)量站。被計(jì)量油井井流先經(jīng)加熱后進(jìn)入計(jì)量分離器，在分離器內(nèi)分成

16、氣、液兩相并在計(jì)量后重新匯合。不計(jì)量的油井井流在計(jì)量站管匯處混合后，經(jīng)加熱并和計(jì)量油井井流混合送往下游。</p><p><b>　　（1）流程優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）井口設(shè)水套爐，除用來(lái)加熱井口原油外，還可用于熱油循環(huán)清蠟；</p><p><b>　　2）節(jié)省管道投資；</b></p>&

17、lt;p>　　3）計(jì)量站設(shè)備規(guī)模小;對(duì)不同類型油品的適用范圍廣。 </p><p><b>　?。?）流程缺點(diǎn)：</b></p><p>　　1）停井或作業(yè)期間管道易堵塞； </p><p>　　2）加熱爐分散，管理難度大；</p><p><b>　　3）能耗高； </b></p>

18、;<p>　　4）對(duì)于無(wú)氣或少氣的油井，需敷設(shè)供氣管道。</p><p><b>　　2．單管冷輸流程</b></p><p>　　在出油、集油、輸油管線中輸送油氣水混合物、含水原油和出礦原油，以及在集氣、輸氣管線中輸送未經(jīng)處理和出礦天然氣時(shí)，采用不需加熱的連續(xù)輸送工藝，一般適用于稀油油田開(kāi)采初期及中期，遼河油田稀油區(qū)塊應(yīng)用較多。</p>

19、<p><b>　?。?）流程優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）流程簡(jiǎn)單，節(jié)省投資，施工速度快，投產(chǎn)見(jiàn)效早； </p><p>　　2）計(jì)量站流程簡(jiǎn)單，設(shè)備小。</p><p><b>　?。?）流程缺點(diǎn)：</b></p><p>　　1）對(duì)油品要求條件高； </p>

20、<p><b>　　2）井口回壓高。</b></p><p>　　3．雙管摻活性水流程</p><p>　　油氣水三相分離器分出的油井采出水在供熱站加熱、增壓后通過(guò)單獨(dú)的管線送至計(jì)量站，經(jīng)計(jì)量站閥組分配、輸送到各井井口。熱水由井口摻入油井出油管線。熱水提高井流溫度、降低液相粘度的同時(shí)也增加了出油管線的出量。從井口到計(jì)量站有兩條管線，一條是出油管線，一條是熱水

21、管線，屬雙管流程。</p><p><b>　　（1）流程優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）對(duì)集輸困難的油井適應(yīng)性強(qiáng)； </p><p>　　2）投產(chǎn)容易，停產(chǎn)簡(jiǎn)單，管理方便，生產(chǎn)安全；</p><p>　　3）不設(shè)加熱爐，能耗低； </p><p>　　4）井口流程簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)油井

22、集中控制和自動(dòng)化；</p><p><b>　　5）井口回壓低。</b></p><p><b>　?。?）流程缺點(diǎn)：</b></p><p>　　1）各井摻水量不易控制； </p><p><b>　　2）計(jì)量工藝復(fù)雜。</b></p><p><

23、;b>　　4．雙管摻稀油流程</b></p><p>　　油氣水三相分離器分出的油井采出熱油在供熱站加熱、增壓后通過(guò)單獨(dú)的管線送至計(jì)量站，經(jīng)計(jì)量站閥組分配、輸送到各井井口。熱油由井口摻入油井出油管線。熱水提高井流溫度、降低液相粘度的同時(shí)也增加了出油管線的出量。從井口到計(jì)量站有兩條管線，一條是出油管線，一條是熱油管線，屬雙管流程。</p><p><b>　?。?

24、）流程優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）對(duì)集輸困難的油井適應(yīng)性強(qiáng)； </p><p>　　2）投產(chǎn)容易，停產(chǎn)簡(jiǎn)單，管理方便，生產(chǎn)安全；</p><p>　　3）不設(shè)加熱爐，能耗低； </p><p>　　4）井口流程簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)油井集中控制和自動(dòng)化；</p><p><b>　　5）

25、井口回壓低。</b></p><p><b>　?。?）流程缺點(diǎn)：</b></p><p>　　1）各井摻水量不易控制； </p><p><b>　　2）計(jì)量工藝復(fù)雜。</b></p><p><b>　　5．三管伴熱流程</b></p><p

26、>　　這種流程與摻熱水流程相似，熱水從供熱站通過(guò)單獨(dú)的管道，增壓后送到計(jì)量站，再經(jīng)閥組分配輸送到井口。從井口返回時(shí)熱水并不摻入集油管線中，回水管道與集油管線保溫在一起，一直伴隨到計(jì)量站進(jìn)而到接轉(zhuǎn)站，利用兩管之間的換熱，達(dá)到安全集油的目的。</p><p><b>　?。?）流程優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）對(duì)集輸困難的油井適應(yīng)性強(qiáng)； </p>

27、;<p>　　2）井場(chǎng)簡(jiǎn)化、集中計(jì)量、集中管理，便于實(shí)現(xiàn)油井集中管理及自動(dòng)化；</p><p>　　3）停井和作業(yè)方便，不會(huì)堵塞管道； </p><p>　　4）比摻液流程計(jì)量簡(jiǎn)單。</p><p><b>　?。?）流程缺點(diǎn)：</b></p><p><b>　　1）投資大； </

28、b></p><p><b>　　2）運(yùn)行費(fèi)用高；</b></p><p>　　3）受伴熱系統(tǒng)限制，油井集輸半徑短。</p><p>　?。ǘ﹩喂芰鞒逃蜌饧敼芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　1．油氣集輸系統(tǒng)任務(wù)</p><p>　　由油氣集輸工藝流程中物流流經(jīng)的裝置、設(shè)備、管網(wǎng)等構(gòu)成的

29、流程網(wǎng)絡(luò)。從井口收集油井產(chǎn)出液（油、氣、水），并把它們輸送到計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站、集中處理站進(jìn)行計(jì)量、分離、凈化等工作，最后輸送到油庫(kù)用于原油外輸。</p><p>　　2. 單管流程油氣集輸管網(wǎng)的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　?。?）根據(jù)油井的數(shù)量估算出所需計(jì)量間個(gè)數(shù)。</p><p>　?。?）根據(jù)油井分布采取就近和互不交叉原則，在圖紙上畫(huà)出轉(zhuǎn)油站和計(jì)量間的大致位置。&

30、lt;/p><p>　?。?）適當(dāng)調(diào)整計(jì)量間位置，盡量確保管線長(zhǎng)度在200至500m之間。</p><p>　?。?）將設(shè)計(jì)完的管網(wǎng)在PIPEPHASE中建模，適當(dāng)調(diào)整摻水率和管徑以確保溫度和壓力在規(guī)定范圍內(nèi)。</p><p>　　三、油氣混輸管線的工藝計(jì)算公式</p><p><b>　?。ㄒ唬崃τ?jì)算公式</b><

31、/p><p>　　1. 舒霍夫公式的推導(dǎo)：</p><p>　　設(shè)管路的起、終點(diǎn)油溫分別為和。周圍i介質(zhì)的自然溫度為（℃），距管路起點(diǎn)1米處油溫將為℃，在該處向前長(zhǎng)為的管段內(nèi)原油溫度降低了℃。原油的質(zhì)量流量為(公斤/秒)，比熱為[焦耳/(公斤·℃)]。原油與周圍介質(zhì)溫差1℃下每秒時(shí)間內(nèi)原油經(jīng)1平方米管路外表面積向周圍介質(zhì)散失的熱量為焦耳，在穩(wěn)定傳熱過(guò)程中，如不考慮油流的摩擦熱，則管段

32、的熱平衡關(guān)系為：</p><p><b>　　(3-1) </b></p><p>　　稱為油流至周圍介質(zhì)的總傳熱系數(shù)，設(shè)為常數(shù)，原油流經(jīng)長(zhǎng)為的管段后溫度降為則</p><p><b>　　(3-2) </b></p><p>　　ln (3-3)

33、</p><p>　　式中： t1，t2 —— 管線起終點(diǎn)溫度，℃；</p><p>　　t0 —— 周圍介質(zhì)的自然溫度， ℃；</p><p>　　K —— 油流至周圍介質(zhì)的總傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；</p><p>　　C —— 介質(zhì)熱容，J/kg·℃；</p><p

34、>　　Gm —— 介質(zhì)質(zhì)量流量， kg/s；</p><p>　　D —— 管道外徑， m。</p><p>　　2. 傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值(大慶油田)</p><p>　?。?）埋地瀝青絕緣管：3.4W/(m2·℃) 或 3kcal/(m2·h·℃)；</p><p>　?。?）埋地泡沫塑料保

35、溫管： 1.51～1.86W/(m2·℃) 或1.3～1.6kcal/( m2·h·℃)；</p><p>　　（3）泡沫黃夾克保溫：0.9～1.1kcal/( m2·h·℃)；</p><p>　　3. 井口出油溫度：</p><p><b>　　(3-4)</b></p>&l

36、t;p>　　式中： w——含水率； </p><p>　　G——單井產(chǎn)液量，t/d； </p><p>　　A=2.24，B=5.3，C=0.0673，D=23.3。</p><p><b>　?。ǘ┧τ?jì)算公式</b></p><p><b>　　(3-5) </b></p>

37、;<p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　式中： p1，p2 —— 管線起終點(diǎn)壓力，MPa；</p><p>　　△p —— 起終點(diǎn)壓降， MPa；</p><p>　　P —— 管線平均壓力， MPa；</p><p>　　η0 —— 氣油（液）比，

38、m3/t；</p><p>　　G —— 液相質(zhì)量流量，t/d；</p><p>　　L —— 管線長(zhǎng)度，km；</p><p>　　d —— 管線內(nèi)徑，m。</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　式中： Gm —— 油氣混合物的質(zhì)量

39、流量，kg/s；</p><p>　　d —— 管線內(nèi)經(jīng)，m；</p><p>　　L —— 管線長(zhǎng)度，m。</p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　式中： —— 氣、油質(zhì)量比，kg/kg；</p><p>　　—— 20oC下空氣的密度，kg/m3；&l

40、t;/p><p>　　—— 原油密度，kg/m3。</p><p>　　1. 對(duì)于高粘原油的油氣混輸計(jì)算公式：</p><p><b>　　(3-9)</b></p><p>　　式中： p1，p2 —— 管線起、終點(diǎn)壓力（絕對(duì)），Mpa；</p><p>　　μ —— 氣液混

41、合物粘度，Pa·s；</p><p>　　Z —— 氣體壓縮系數(shù)；</p><p>　　T —— 管線平均溫度（絕對(duì)），K；</p><p>　　S —— 氣體相對(duì)密度；</p><p>　　G1 —— 液體質(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　L —— 管線長(zhǎng)度，m；<

42、/p><p>　　d —— 管線內(nèi)經(jīng)，m；</p><p>　　λ —— 水力摩阻系數(shù)。</p><p>　　將Z=1，代入上式進(jìn)行單位換算，則有：</p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　式（3-7），（3-8）相同的假設(shè)條件下取流態(tài)為層流（C=64，n=

43、1）?？蛇m用于液相原油粘度大于50mPa·s的油氣混合管線的水力計(jì)算。</p><p>　　2. 用于油、氣、水三相流動(dòng)的混輸計(jì)算公式：</p><p><b>　　(3-11)</b></p><p><b>　　或</b></p><p><b>　　(3-12)</b

44、></p><p>　　式中： p1，p2 —— 管線起、終點(diǎn)壓力(11)式單位是Pa，(10)式單位是MPa；</p><p>　　G 1，G —— 液相質(zhì)量流量，單位分別是kg/s，t/d；</p><p>　　L，Lk —— 管線長(zhǎng)度，單位分別是m和km；</p><p>　　u—— 混合物粘度，Pa·s；

45、</p><p>　　um —— 混合物粘度，Pa·s。</p><p>　　對(duì)于油、氣、水三相流動(dòng)管線來(lái)說(shuō)，um一般為飽和氣的油水乳化液粘度，可采用油田實(shí)測(cè)值。式（3-11）推導(dǎo)中已假設(shè)S=0.7、ρ（原油）=0.86，式（3-10）是與式（3-11）相同的假設(shè)條件下并取流態(tài)為紊流光滑區(qū)（C=0.3164，n=0.25）推導(dǎo)出來(lái)的，可用于考慮粘度影響的雙相流或三相流，水平管

46、的水力計(jì)算。</p><p>　?。ㄈ┗燧敼芫€中有關(guān)油氣物性參數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　　1．溶解度</b></p><p>　　天然氣在原油中的溶解度Rs是指1m3脫氣原油在某一壓力和溫度下溶解的天然氣量，也成為溶解氣油比，以m3（氣）/m3（油）為單位。</p><p><b>　　雷薩特關(guān)系式

47、：</b></p><p><b>　　(3-13)</b></p><p>　　式中：yg——天然氣分子分?jǐn)?shù)，按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(3-14)</b></p><p>　　d0——脫氣原油相對(duì)密度</p><p>　　S ——天然氣的相對(duì)密

48、度</p><p>　　P ——管線平均絕對(duì)壓力，MPa</p><p>　　T ——管線平均溫度，K</p><p><b>　　斯坦丁關(guān)系式：</b></p><p><b>　　(3-15)</b></p><p>　　式中： t——溫度，℃</p>&l

49、t;p><b>　　2．體積系數(shù)</b></p><p>　　天然氣溶解于原油中使原油體積增大。1m3脫氣原油中溶入天然氣后所具有的體積即為原油的體積系數(shù)Bo（無(wú)因次）。Bo總是大于１。</p><p>　　利用公式計(jì)算Bo體積系數(shù)Bo可表示為：</p><p><b>　　(3-16)</b></p>

50、<p>　　式中：Ｖosg ----溶氣原油體積，m3</p><p>　　Vo -----脫氣原油體積，m3</p><p>　　體積系數(shù)可由以下關(guān)系式計(jì)算：</p><p><b>　　(3-17)</b></p><p>　　F=5.62Rs(s/d0)0.5+2.25t+40 </p>

51、<p>　　式中各符號(hào)意義同式(3-15)</p><p><b>　　3．壓縮系數(shù)</b></p><p>　　利用公式計(jì)算，當(dāng)滿足時(shí)，</p><p><b>　　可用下式計(jì)算：</b></p><p>　　Z=1+（0.34Tr-0.6）Pr

52、 (3-18)</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　Tr=</b></p><p>　　Tr—天然氣的假定溫度，℃；</p><p>　　Pr—為對(duì)比壓力，MPa；</p><p>　　Pr=

53、 (3-19)</p><p>　　P—天然氣的假臨界壓力，MPa；</p><p>　　P，T—管線內(nèi)天然氣的平均壓力，Pa（絕對(duì)）；和平均溫度（K）；</p><p>　　P，T可用下列一種方法求算：</p><p>　　按天然氣組分的臨界參數(shù)加平均求算：&l

54、t;/p><p>　　P= (3-20)</p><p>　　T= (3-21)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Ci—天然氣中i組分的分子

55、分?jǐn)?shù)；</p><p>　　P、T—純i組分的臨界壓力，Pa；和臨界溫度K；</p><p><b>　　—組分?jǐn)?shù)。</b></p><p><b>　　經(jīng)驗(yàn)公式求算</b></p><p>　　P=（48.9255-4.0485S）×105 （3-22)

56、</p><p>　　Tc=94.6468+170.6196S (3-23)</p><p>　　式中： S—天然氣的相對(duì)密度。 </p><p><b>　　4．原油的表面張力</b></p><p>　　原油的表面張力可由下列公式計(jì)算：</p><

57、p>　　σ=（47.5d0-0.08427t-3.1896）×10 (3-24)</p><p>　　σ=σexp（-0.1027p-0.018563） (3-25)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　σ—在一定

58、溫度下脫氣原油表面張力，N/m；</p><p>　　σ—在一定溫度、壓力下容器表面張力，N/m；</p><p>　　t—原油平均溫度，℃；</p><p>　　d0—原油相對(duì)密度；</p><p>　　p—原油平均飽和蒸汽壓，MPa。</p><p>　　在常壓下多數(shù)原油的表面張力為0.025~0.035 N/m。

59、</p><p>　　四、PIPEPHASE軟件</p><p>　?。ㄒ唬㏄IPEPHASE軟件介紹</p><p>　　1．PIPEPHASE軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　PIPEPHASE軟件是一個(gè)穩(wěn)態(tài)多相流網(wǎng)絡(luò)模擬器，應(yīng)用于油氣管道網(wǎng)絡(luò)和管道系統(tǒng)中，它可以精確模擬油氣集輸管網(wǎng)，是石油石化領(lǐng)域單相和多相流工藝管道和管網(wǎng)系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和計(jì)

60、算軟件。在一個(gè)單井中，該軟件能適應(yīng)從主要參數(shù)的靈敏度分析中模擬應(yīng)用并廣泛地搜索；對(duì)一個(gè)完整的領(lǐng)域，它可以實(shí)現(xiàn)多年可行性計(jì)劃研究。該款軟件是一個(gè)堅(jiān)固而有效的石油領(lǐng)域設(shè)計(jì)和計(jì)劃的工具，具有現(xiàn)代化的生產(chǎn)方法和軟件分析技術(shù)，這已經(jīng)被驗(yàn)證。主要用于油氣集輸系統(tǒng)的精確建模，不僅具有現(xiàn)代化的生產(chǎn)方法和軟件分析技術(shù)，還擁有龐大的物性數(shù)據(jù)庫(kù)和基于WINDOWS的用戶界面。是目前世界領(lǐng)先的石油和油氣生產(chǎn)公司的必備工具。</p><p&g

61、t;　　PIPEPHASE在石油工業(yè)，包括單相和黑色石油、合成的混合物，覆蓋最全面的流動(dòng)性混合。該軟件可以完成單個(gè)蒸氣組份或CO注入網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　?。?）流體模型</b></p><p>　　PIPEPHASE提供的流體模型包括：?jiǎn)蜗嗔黧w（氣體和液體）、混合組分、黑油、凝析油、蒸汽、純組分（例如：注入CO）系統(tǒng)。對(duì)于定義油、水、氣體和油氣乳狀液等組

62、分的物性，該程序提供所有已驗(yàn)證的方法。</p><p><b>　?。?）生產(chǎn)和注入井</b></p><p>　　PIPEPHASE對(duì)生產(chǎn)或注入井系統(tǒng)提供了一個(gè)綜合而詳細(xì)的特性設(shè)置，包含詳細(xì)的油藏向井流動(dòng)特性（包括用戶自定義的IPR特性）。在沙層表面的整個(gè)模型，井筒幾何變量調(diào)節(jié)生產(chǎn)，注入或人工舉升（ESP或氣舉）操作，地面管線和裝置模型模擬大多數(shù)的油田操作。所有的已

63、知關(guān)聯(lián)，無(wú)論是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)認(rèn)證的，還是機(jī)械學(xué)理論上認(rèn)可的，在流動(dòng)條件和傾斜角度上都有一個(gè)較大的范圍。靈敏度分析特性是一個(gè)概括的節(jié)點(diǎn)分析工具，所分析的節(jié)點(diǎn)可以任意指向油層套管，并且輸入和輸出曲線可以描述多個(gè)參數(shù)。 </p><p>　?。?）集輸和分配管網(wǎng)</p><p>　　在集輸和分配管網(wǎng)PIPEPHASE允許管道和裝置綜合起來(lái)組成一個(gè)完整的模型。對(duì)任何裝置，包括不平衡管網(wǎng)和有多個(gè)環(huán)的網(wǎng)絡(luò)，

64、先進(jìn)的結(jié)算方法都能給出精確而有效的結(jié)果。PIPEPHASE提供靈活而方便的操作，包括井和傳輸點(diǎn)壓力和流率的定義，裝置的配置。</p><p>　　（4）管道分析工具 </p><p>　　PIPEPHASE是設(shè)計(jì)和分析單相和多相管道系統(tǒng)的有力工具。它具有精確的能量平衡和詳細(xì)的熱傳遞模型，能精確的模擬在絕緣和／或熱傳導(dǎo)油管和蒸汽注入系統(tǒng)的粘性流體，能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)濕氣管道中的逆向冷凝。清理模型在

65、設(shè)計(jì)下游的液體段塞捕集分離器時(shí)可以用來(lái)估計(jì)段塞流的特性。</p><p>　　（5）整個(gè)油田的生產(chǎn)計(jì)劃</p><p>　　PIPEPHASE可以模擬整個(gè)油田或氣田的變量元素，包括所有的油井、聚集和注入管道、地面裝置、相互關(guān)聯(lián)的傳輸點(diǎn)，也可以對(duì)同一個(gè)區(qū)塊的生產(chǎn)組模擬其隨時(shí)間變化油藏壓力下降情況，從而改變井的生產(chǎn)條件（增加油氣比和水的百分比）。這些功能已使其成為油田模擬生產(chǎn)、改進(jìn)裝置不可缺少

66、的計(jì)劃工具。 </p><p><b>　　（6）完備的兼容性</b></p><p>　　PIPEPHASE程序能運(yùn)行在PC和UNIX工作站上?；赪indows的圖形界面（GUI），直接進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，通過(guò)結(jié)點(diǎn)訪問(wèn)系統(tǒng)（RAS）可以用圖形的方式來(lái)顯示模擬的結(jié)果。在PC機(jī)上的圖形界面（GUI）可以生成輸入文件，并能輸出到一個(gè)UXIX服務(wù)器遠(yuǎn)程執(zhí)行，結(jié)果返回到PC機(jī)，通

67、過(guò)結(jié)點(diǎn)訪問(wèn)系統(tǒng)（RAS）就可以瀏覽結(jié)果。</p><p><b>　　（7）軟件版本介紹</b></p><p>　　PIPEPHASE是一個(gè)穩(wěn)態(tài)多相流體模擬工具，它精確的模擬油氣集輸管網(wǎng)。下面新的特性和改進(jìn)在PIPEPHASE7.0版本中都可以看到。</p><p>　　1）新的結(jié)果訪問(wèn)系統(tǒng)（RAS）</p><p>

68、　　在同一個(gè)圖上用戶可選多個(gè)相關(guān)變量；</p><p>　　從圖形界面（GUI）通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)鏈接輸出到Microsoft，Excel　上；</p><p>　　模擬結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)IV文件中，以備用戶進(jìn)行宏定義和審查后部工藝。</p><p>　　2）增強(qiáng)的圖形用戶界面（GUI）</p><p>　　新的界面更直觀，數(shù)據(jù)輸入更方便；</

69、p><p>　　支持6.0x和7.0x文件格式的關(guān)鍵字輸入；</p><p>　　基于圖形界面的PC機(jī)和UXIX計(jì)算服務(wù)器，具有遠(yuǎn)程批執(zhí)行的功能。</p><p><b>　　2．應(yīng)用范圍介紹</b></p><p>　　油氣生產(chǎn)和輸送系統(tǒng)、天然氣傳輸和分配管線、化工流體管道網(wǎng)絡(luò)、傳輸管線的傳熱分析、管線尺寸設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)分析、

70、水合物生成分析、氣舉分析單相流體（氣體和液體）、混合組分、黑油、凝析油、蒸汽、純組分（例如：注入CO）系統(tǒng)的計(jì)算模擬，單管分析、管網(wǎng)系統(tǒng)、多相流、井筒分析、輸送能力分析、冷凝液析出問(wèn)題簡(jiǎn)易管路、蒸汽注入管網(wǎng)、熱油管道與熱交換器、性能分析、氣提分析、區(qū)塊范圍研究、模擬、規(guī)劃（時(shí)基模擬）、油藏遞減、改變?cè)O(shè)施、管道傳送物流分析。</p><p>　　3. PIPEPHASE還有兩個(gè)附加模塊</p>&l

71、t;p>　?。?）NETOPT：網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模塊，向用戶提供了最優(yōu)化的性能，可以通過(guò)定義滿足物理約束和用戶指定約束條件的具體運(yùn)行目標(biāo)來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。 </p><p>　?。?）TACITE：TACIT代碼是基于組成的瞬態(tài)多相流模擬工具，用在油氣生產(chǎn)管線和井的設(shè)計(jì)和控制中。</p><p>　　4. PIPEPHASE主要優(yōu)勢(shì)</p><p>　?。?）非組成

72、模型：氣體凝析油模型，蒸汽模型</p><p>　?。?）自帶水化物單元</p><p>　?。?）強(qiáng)大的復(fù)雜管網(wǎng)處理能力</p><p>　?。?）35鐘壓降模型包括OLGA2000</p><p>　?。?）集成的優(yōu)化模塊NetOpt</p><p>　　（5）能嚴(yán)格模擬傳熱過(guò)程</p><p&

73、gt;　　（6）能模擬某些特殊現(xiàn)象：焦耳·湯姆遜冷卻效應(yīng)</p><p>　?。?）支持關(guān)鍵詞文件</p><p>　?。?）35個(gè)管件和設(shè)備</p><p>　　（9）模擬軟件的3個(gè)特點(diǎn)</p><p>　　1）用戶環(huán)境：學(xué)習(xí)和使用簡(jiǎn)單。</p><p>　　2）工程計(jì)算：嚴(yán)格可靠。</p>

74、<p>　　3）應(yīng)用集成：靈活開(kāi)放的平臺(tái)。</p><p>　?。ǘ㏄IPEPHASE軟件計(jì)算過(guò)程</p><p>　　模型選用黑油模型里的網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)計(jì)大慶油田某區(qū)塊井位圖單管環(huán)狀摻水流程。</p><p>　　1. 單位設(shè)置：選用SI制，單位設(shè)置如下圖</p><p><b>　　2．PVT數(shù)據(jù)設(shè)置</b&g

75、t;</p><p>　　單擊General下的PVT Data </p><p>　　單擊Edit 進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置，設(shè)置如下圖</p><p>　　3．建立模型（以轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間1模型為例）</p><p>　　（1）將轉(zhuǎn)油站命名為ZY，在界面雙擊ZY為源點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)：</p><p>　?。?）將計(jì)量間命名為JL，在界

76、面雙擊JL ，為終點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)：</p><p>　　L003為計(jì)量間和轉(zhuǎn)油站之間的管線，在界面雙擊L003為連接設(shè)備輸入數(shù)據(jù)：</p><p>　　（4）雙擊短管，進(jìn)入短管參數(shù)輸入數(shù)據(jù)界面：</p><p>　?。?）運(yùn)行模擬程序，在主窗口點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕打開(kāi)運(yùn)行模擬和查看結(jié)果窗口</p><p>　　上述數(shù)據(jù)生成過(guò)程：點(diǎn)擊Check若Numbe

77、r of boundary node（已知數(shù)）和Number of unknowns（未知數(shù)）相等，則單擊Run否則檢查已知數(shù)據(jù)是否填全。單擊View查看NODE SUMMARY和DEVICE SUMMARY進(jìn)行壓力和溫度的結(jié)果查詢。</p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析</b></p><p>　　（一）選擇的基本參數(shù)</p><p&g

78、t;<b>　　1. 井位圖</b></p><p>　　圖1-1井位圖（比例尺為1：15000）</p><p><b>　　2. 基本參數(shù)</b></p><p><b>　　（1）物性參數(shù)</b></p><p>　　ρ油=865.4 kg/m3； ρ氣=0.86

79、 kg/m3；</p><p>　　ρ水=1000 kg/m3。</p><p>　?。?）單井參數(shù)（見(jiàn)附表）</p><p>　　氣液比：30～60m3/ m3（自己選?。?；</p><p>　　比容：0.45～0.5 kcal/ kg℃；</p><p>　　油品黏度：7.9cp(50℃)，9.9 cp(20℃)。

80、</p><p><b>　?。?）單井管線</b></p><p>　　長(zhǎng)度：200～500米（自己在井位圖中測(cè)量并按照比例尺計(jì)算出實(shí)際長(zhǎng)度）；</p><p>　　傳熱系數(shù)：1.38W/ m2℃。</p><p>　?。?）管徑系列(mm)</p><p>　　φ48×3.5， φ

81、60×3.5， φ76×4.5， φ89×4.5，φ114×4.5， φ159×6，φ219×6，φ273×7。</p><p><b>　?。?）環(huán)境溫度</b></p><p><b>　　t0=-8℃</b></p><p>　　（6）計(jì)量分離器的

82、工作壓力</p><p>　　0.6～0.8Mpa</p><p>　?。?）中轉(zhuǎn)站油水分離器的工作壓力</p><p>　　0.15～0.2Mpa</p><p><b>　　3. 附表</b></p><p>　　表5-1 單井基本參數(shù)</p><p><b&g

83、t;　?。ǘ┰O(shè)計(jì)所得參數(shù)</b></p><p>　　1. 井位圖在PIPEPHASE中的模型</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間1的模型</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間2的模型</p><p>　　（3）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間3的模型</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間4的模型</

84、p><p>　　2．油井壓力計(jì)算結(jié)果</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間1中各油井的壓力</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間2中各油井的壓力</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間3中各油井的壓力</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間4中各油井的壓力</p><p>　　3．模型中

85、管線、油井及格計(jì)量間溫度計(jì)算結(jié)果</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間1</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間2</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間3</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)油站到計(jì)量間4</p><p>　　表5-2-1 設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　表5-2-2 設(shè)計(jì)參數(shù)

86、</p><p>　　表5-2-3設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　表5-2-4設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p><b>　　表5-3 運(yùn)行參數(shù)</b></p><p><b>　?。ㄈ┙Y(jié)果分析</b></p><p>　　單管摻水流程在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷調(diào)節(jié)管徑和摻水量，以滿足題目要求

87、，通過(guò)參數(shù)的修改得到以下結(jié)論：井口回壓主要取決于管徑，油品輸送時(shí)，沿程摩阻損失、沿程摩阻損失和位能損失導(dǎo)致管道壓力下降。分析一座計(jì)量間與其管轄的一口油井間的管線，根據(jù)水力計(jì)算公式，當(dāng)氣液比和液量一定時(shí)，加大管徑可使介質(zhì)輸送壓力降低而減少動(dòng)力消耗，如果井口回壓過(guò)高，高于1兆帕，需要增大管徑；進(jìn)轉(zhuǎn)油站溫度主要取決于摻水量，當(dāng)水量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致回油溫度偏高，能量浪費(fèi)，因此需要合理控制摻水量。</p><p>　　通過(guò)水力

88、計(jì)算公式和熱力計(jì)算公式，求出理論上所允許的溫降；再通過(guò)PIPEPHASE軟件計(jì)算出壓力和溫度，得出實(shí)際的溫降和壓降，其結(jié)果在允許誤差的5%范圍之內(nèi)，即設(shè)計(jì)的管徑可以。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　（1）通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，專業(yè)知識(shí)得到了哪些方面的鞏固？</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)不但鞏固了我們的專業(yè)知識(shí)，

89、更為即將走上工作崗位是我們提供了一個(gè)再學(xué)習(xí)再體會(huì)的過(guò)程。在課程設(shè)計(jì)中，我對(duì)所學(xué)的專業(yè)課《油氣集輸》和《管輸工藝》有了更深刻的理解和掌握，對(duì)于油氣集輸管網(wǎng)的常見(jiàn)流程、管徑的選取、管網(wǎng)的水力和熱力計(jì)算以及計(jì)量站和中間站的選取、布置都有了新的認(rèn)識(shí)。這些專業(yè)知識(shí)是我們?cè)诠ぷ髦斜貍涞闹R(shí)信息，通過(guò)課程設(shè)計(jì)更夯實(shí)了我的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)。</p><p>　　（2）通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，在加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力方面得到了哪些提高？<

90、/p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我們學(xué)會(huì)使用PIPEPHASE，了解PIPEPHASE軟件是一個(gè)穩(wěn)態(tài)多相流網(wǎng)絡(luò)模擬器，應(yīng)用于油氣管道網(wǎng)絡(luò)和管道系統(tǒng)中，它可以精確模擬油氣集輸管網(wǎng)，是石油石化領(lǐng)域單相和多相流工藝管道和管網(wǎng)系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和計(jì)算軟件，并熟練運(yùn)用PIPEPHASE進(jìn)行油氣集輸系統(tǒng)的精確建模。</p><p>　　（3）通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，你感覺(jué)還有哪些不足或需要改進(jìn)的地方？<

91、/p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)集輸管網(wǎng)等相關(guān)知識(shí)理解的更為透徹，初步擁有了管網(wǎng)設(shè)計(jì)的能力，熟悉了PIPEPHASE軟件。把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中，鍛煉了活學(xué)活用的能力。讓我學(xué)會(huì)了如何使用PIPEPHASE建模，了解了單管環(huán)狀摻水流程的原理，對(duì)集輸管網(wǎng)有了深入的理解。在建模應(yīng)用方面還有待提高，需要進(jìn)一步進(jìn)行理論和實(shí)踐，使設(shè)計(jì)的管網(wǎng)更加優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　這三周里我們學(xué)到了很

92、多東西，不僅鞏固了以前學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了很多書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我更加深刻的體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)從實(shí)踐中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己是實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到很多問(wèn)題，也發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處，發(fā)現(xiàn)自己對(duì)之前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解還不夠深刻，掌握的不夠牢固，有待加強(qiáng)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們也在不斷提高自己獨(dú)立解決問(wèn)題的