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全国⼤学⽣油⽓储运⼯程设计⼤赛特等奖作品_word版全国⼤学⽣油⽓储运⼯程设计⼤赛R油⽥输油管道及沿线站场设计⽇期2016年7 ⽉20 ⽇全国⼤学⽣油⽓储运⼯程设计⼤赛组委会制⽅案简介本作品根据《第⼀届全国⼤学⽣油⽓储运⼯程设计⼤赛赛题及基础数据》和相关标准，秉承经济、⾼效、节能、环保的设计理念，对R 油⽥输油管道⼯程进⾏了设计。
主要设计内容包括：A-B、B-C段管道⼯艺及运⾏管理，河流穿越⽅案，沿线站场及阀室⼯艺，⽕车装车⽅案，辅助⽣产及配套⼯程技术⽅案以及投资估算等内容。
输油管道设计⽅⾯：采⽤加热输送⼯艺，从技术经济⾓度优选管径，通过逆向推算得到设计压⼒及布站情况，通过考虑油⽔乳化状态提⾼了⽔⼒计算的准确性。
使⽤商业软件对其进⾏了模拟及优化，并编制相应程序辅助计算。
河流穿越⽅案⽅⾯：分析了穿越区岩⼟层可钻性，确定并设计了⽔平定向钻（HDD）管道穿越河流施⼯⽅案，并进⾏了管道强度校核和施⼯风险评价。
沿线站场及阀室⽅⾯：设计了原油脱⽔及污⽔深度处理⼯艺，确定了沿线各站场及阀室的分布，并对其进⾏了设计。
⽕车装车⽅案⽅⾯：对装车站进⾏了详细设计，从可靠性的⾓度采⽤了“双管、双泵、双⽤单鹤管”的装车⼯艺；针对来油量衰减较快特点，从经济的⾓度对装车操作的运⾏与管理进⾏了优化，制定了⾼效益、低成本的⽕车装车⽅案。
此外，本⽂还对整体输油管道⼯程的防腐、⾃控、消防、HSE管理、辅助⽣产及公⽤⼯程等进⾏了设计。
设计中使⽤了OLGA，PIPESIM等商业软件对各种⼯况下的管道进⾏了模拟，并且基于VB平台编制了相应软件辅助计算，校核了整体⽅案的可⾏性和可靠性，完成了管道及站场⼯艺的优化，提⾼了⽅案的经济性。
本设计充分借鉴了国内外原油输送及装车的成熟技术，优化了管道及站场的⼯艺流程及运⾏⽅案，选⽤了⾼效设备，降低了投资及运⾏维护费⽤，具有⼀定的⼯程应⽤价值。
⽬录第1章总论 (1)1.1 ⼯程概况 (1)1.2 编制依据 (2)1.3 编制原则 (2)1.4 设计范围 (2)1.5 国家级地⽅有关法律、法规 (2)1.6 国家、地⽅、⾏业、企业的技术标准和规范 (3)第2章R油⽥输油管道设计基础 (6)2.1 ⼯程概况 (6)2.2 设计基础资料 (6)2.2.1 基础数据 (6)2.2.2 原油物性 (7)2.2.3 设计环境 (8)2.2.3.1 ⼟壤条件 (8)2.2.3.2 铁路依托条件 (8)2.2.3.3 ⽓象条件 (8)第3章输油管道⼯艺设计 (9)3.1 输送⼯艺 (9)3.2 设计参数 (10)3.2.1 管道设计参数 (10)3.2.1.1 设计输量 (10)3.2.1.2 设计压⼒ (10)3.2.1.3 管径优选 (11)3.2.1.4 钢管类型选择 (11)3.2.1.5 管道纵断⾯图 (11)3.2.1.6 管道埋深参数 (12)3.2.1.7 管道防腐层 (12)3.2.2 原油物性 (13)3.2.2.1 油品密度 (13)3.2.2.2 油品粘度 (13)3.2.2.3 原油乳化 (15)3.2.1热⼒设计参数 (16)3.3.1.1 加热站出站油温 (16)3.3.1.2 加热站进站油温 (16)3.3.1.3 管道周围介质温度T0 (16)3.3.1.4 管道保温层设计 (16)3.3 A-B段⼯艺设计 (17)3.3.1 设计输量下的设计⽅案 (17)3.3.2 最低输量下的设计⽅案 (19)3.3.3 设计压⼒及管道壁厚 (21)3.3.4 经济性分析 (24)3.3.5 适应性分析 (26)3.4 B-C段⼯艺设计 (28)3.4.1 设计输量下的设计⽅案 (28)3.4.2 最低输量下的设计⽅案 (32)3.4.3 设计压⼒及管道壁厚 (34)3.4.4 经济性分析 (37)3.4.5 适应性分析 (44)3.4.5.1 冬季运⾏⽅案 (44)3.4.5.2 夏季运⾏⽅案 (44)3.5 设备选型 (46)3.5.1 泵机组选型 (46)3.5.2 原动机选型 (48)3.5.3 加热炉选型 (48)3.6 管道强度校核 (49)3.6.1 进出站压⼒校核 (49)3.6.3 静⽔压⼒校核 (49)3.6.4 动⽔压⼒校核 (49)3.8 设计成果 (49)第4章穿越河流设计⽅案 (51)4.1 遵循的主要标准、规范 (51)4.1.1 法律法规 (51)4.1.2 标准规范 (51)4.2 穿越河流⽅式⽐选 (51)4.3 ⽔平定向钻穿越设计 (52)4.3.1 HDD可钻性评价 (52)4.3.1.1 穿越场地地层岩性结构 (52)4.3.1.2 穿越场地⼟的物理⼒学性质指标 (53) 4.3.1.3 穿越区域岩⼟层可钻性评价 (55) 4.3.1.4 施⼯条件评价 (55)4.3.1.5 地下障碍物评价 (55)4.3.2 HDD穿越曲线设计 (56)4.3.3 HDD设备选型 (58)4.3.3.1 钻机选型 (58)4.3.3.2 钻具选型 (59)4.3.4 场地布置 (61)4.3.5 穿越段管道设计 (62)4.3.5.1 穿越段管道壁厚设计 (62) 4.3.5.2 穿越段管道防腐与防护 (63) 4.3.5.3 穿越段管道热⼒校核 (63) 4.3.6 穿越管道应⼒校核 (63)4.3.6.1 管道回拖⼯况应⼒校核 (63) 4.3.6.2 管道试压⼯况应⼒校核 (66) 4.3.6.3 管道运⾏⼯况应⼒校核 (66) 4.3.6.4 管道径向屈曲失稳校核 (67) 4.3.7 套管结构设计 (68)4.3.7.1 套管最⼤夯⼊长度计算 (68) 4.3.7.2 套管壁厚选取 (69)4.3.7.3 套管强度验算 (69)4.3.7.4 套管稳定性验算 (71)4.4 穿越施⼯⽅案 (72)4.4.1 施⼯⼯艺流程 (72)4.4.2 施⼯技术措施 (72)4.4.2.1 施⼯准备 (72)4.4.2.2 泥浆配制 (74)4.4.2.3 钻导向孔 (75)4.4.2.4 预扩孔⼯艺 (76)4.4.2.5 管道回拖 (77)4.4.2.6 管道焊接检验和试压 (77) 4.5 对⽔⽂地质和环境的影响 (78) 4.5.1 对地貌的影响 (78)4.5.2 对河床结构的影响 (78)4.5.3 对⽣物的影响 (78)4.5.4 施⼯过程对环境的影响 (78) 4.6 消防、安全 (79)4.6.1 设计采取的安全及消防措施 (79)4.6.2 施⼯中的主要安全措施 (79)4.7 施⼯风险及应对措施 (80)4.7.1 穿越风险分析 (80)4.7.2 施⼯应急处置预案 (81)4.7.2.1 导向施⼯应急预案 (81)4.7.2.2 扩孔过程中发⽣卡钻、抱钻、断钻的应急预案 (81) 4.7.2.3 管线回拖中卡死的应急预案 (82)4.7.2.4 冒浆应急预案 (82)4.7.2.5 塌孔的处理预案 (82)4.8 主要⼯程量及投资估算 (83)第5章输油管道的流动保障 (84)5.1 管道运⾏管理 (84)5.1.1 热⼒冬季运⾏⽅案 (84)5.1.2 热⼒夏季运⾏⽅案 (85)5.1.3 ⽔⼒运⾏⽅案 (85)5.2 清管 (86)5.2.1 清管的作⽤ (86)5.2.2 清管器选择 (86)5.3 停输再启动 (86)5.3.1 停输后的管内温降 (87)5.3.2 管内原油温度场 (87)5.3.3 停输再启动过程 (88)第6章沿线站场 (89)6.1 站场设置 (89)6.2 站场⼯艺 (89)6.3 A联合站 (89)6.3.1 联合站⼯艺 (90)6.3.2 联合站主要⼯程量 (90)6.4 B外输⾸站 (90)6.4.1 进站计量 (91)6.4.2 加热⼯艺 (91)6.4.3 脱⽔⼯艺 (91)6.4.4 污⽔处理 (93)6.4.4 储油⼯艺 (95)6.4.5 外输⼯艺 (95)6.4.6 B外输⾸站⼯艺流程 (96)6.4.7 主要⼯艺设计参数 (98)6.4.8 平⾯布置说明 (98)6.4.9 ⾸站主要⼯程量 (100)6.5 中间输油站 (100)6.6 线路阀室 (101)6.7 C装车站 (102)6.8 沿线站场及阀室分布总结 (102)第7章装车站设计 (103)7.1 装车站总体设计 (103)7.1.1 装车站功能 (103)7.1.2 装车站⼯艺流程设计 (103) 7.1.3 装车站分区 (103)7.1.4 装车站总平⾯布置 (104)7.1.4.1 总平⾯布置原则 (104)7.1.4.2 总平⾯布置 (104)7.1.4.3 站内道路 (105)7.1.4.4 围墙 (105)7.1.1.5 绿化 (106)7.2 储油区设计 (106)7.2.1 储油区容量确定 (106)7.2.1.1 周转系数法 (106)7.2.1.2 储存天数法 (107)7.2.1.3 库容确定⽅法对⽐优选 (108) 7.2.2 储油罐数量确定 (108)7.2.3 储油容量等级 (108)7.2.4 油罐类型选择 (109)7.2.5 储罐强度设计 (110)7.2.5.1 罐壁厚度计算 (110)7.2.5.2 浮顶计算 (111)7.2.6 油罐加热与保温 (113)7.2.6.1 原油储存温度 (113)7.2.6.2 油罐加热⽅式 (114)7.2.6.3 油罐加热器选⽤ (114)7.2.6.4 油罐保温 (116)7.2.7 油罐防腐 (116)7.2.7.1 防腐部位 (116)7.2.7.2 防腐涂层结构及材料 (117) 7.2.7.3 阴极保护 (117)7.3 铁路装车设计 (117)7.3.1 铁路装车⼯艺 (118)7.3.2 铁路油罐车设计 (118)7.3.3 铁路专⽤线设计 (120)7.3.3.1 铁路装卸线布置形式 (120) 7.3.3.2 装卸线的有效长度 (120) 7.3.4 铁路装油设施设计 (121) 7.3.4.1 铁路装油鹤管选⽤ (121) 7.3.4.2 鹤管数量确定 (122)7.3.4.3 鹤管与集油管的连接 (122) 7.3.4.4 集油管与鹤管的连接 (123) 7.3.4.5 栈桥设计 (124)7.4 装车⽅案设计 (124)7.4.1 ⽅案设计出发点 (125)7.4.2 不同⽅案所需装油设施 (125) 7.4.3 不同⽅案每年装车次数 (126) 7.4.4 ⽅案对⽐优选 (126)7.5 站内管道设计 (127)7.5.1 管道作⽤ (127)7.5.2 管道分类 (128)7.5.3 常⽤的管道⼯艺流程 (128) 7.5.4 管道⼯艺流程对⽐优选 (129) 7.5.5 管道保温层设计 (129)7.5.6 管道强度设计 (130)7.5.6.1 站内管道管径计算 (130) 7.5.6.2 站内管道壁厚计算 (131) 7.5.6.3 站内管道强度校核 (131) 7.5.7 管路⽔⼒计算 (133)7.5.8 管道敷设与防腐 (135)7.6 发油泵站设计 (135)7.6.1 泵站形式 (135)7.6.2 泵站⼯艺流程 (136)7.6.3 泵的选⽤ (137)7.6.3.1 油泵选型 (137)7.6.3.2 油泵数量 (138)7.6.3.3 原动机选择 (138)7.6.3.4 电动机功率计算 (139)7.6.3.5 油泵基本参数 (139)7.6.3.6 油泵规格参数 (141)7.6.4 油泵站布置 (141)7.7 站内污⽔处理 (142)7.7.1 污⽔来源 (142)7.7.2 含油污⽔处理 (142)7.7.3 ⽣活污⽔处理 (142)7.8 油品计量 (143)7.8.1 液⾯⾼度的⼈⼯测量 (143) 7.8.2 液⾯⾼度的⾃动测量 (143) 7.8.2.1 常⽤测量液位计 (143)7.8.2.2 液位计的选⽤ (145)第8章辅助⽣产系统及配套⼯程 (146) 8.1 通信 (146)8.2 供配电 (146)8.3 建筑结构 (147)8.4 供热与暖通 (148)8.5 ⾃动化控制 (148)8.5.1 ⾃动化控制系统 (148)8.5.2 储油区⼯业⾃动化系统 (149) 8.6 防⽕防爆 (152)8.6.1 ⽕灾和爆炸原因 (153)8.6.2 防⽕防爆措施 (153)8.7 站场消防 (154)8.7.1 灭⽕原理与⽅法 (154)8.7.2 灭⽕⽅法及设备 (155)8.7.3 消防给⽔ (157)8.8 防雷 (158)8.9 防静电 (158)8.10 防杂散电流 (162)8.11 穿越施⼯安全 (163)8.11.1 设计采取的安全及消防措施 (163) 8.11.2 施⼯中的主要安全措施 (163)8.12 管道⽔⼯保护 (163)8.12.1 冲刷防护 (164)8.12.2 坡⾯防护 (164)8.12.3 ⽀挡防护 (164)8.13 管道标志 (165)第9章HSE风险管理 (166)9.1 长输管道HSE管理 (166)9.1.1 长输管道危害性因素分析 (166)9.1.2 管道系统安全防护对策 (166)9.2 站场HSE管理 (168)9.2.1 站场危害性因素分析 (168)9.2.2 站场安全防护对策 (168)9.3 HSE管理体系建设与运⾏ (170)9.3.1 HSE体系建设 (170)9.3.2 HSE体系实施 (170)9.4 应急保障体系 (171)9.4.1 突发事件分类与分级 (171)9.4.2 应急⼯作原则 (172)第10章投资成本估算 (173)10.1 长输管道⼯程投资 (173)10.2 站场投资 (173)10.3 ⽅案⼯程总投资 (174)参考⽂献 (175)附录 (177)附录A 管道⽔⼒摩阻计算 (177)附录B 不同管道钢级投资表 (178)附录C 河流穿越施⼯图 (179)附图1 (179)附图2 (180)附录D ⾃编程序Visual Basic 程序代码 (181)附录E 穿越轨迹设计程序代码 (189)第1章总论1.1 ⼯程概况R油⽥开发是将井场原油通过集输管道汇集⾄位于区块南部的A联合站，通过外输管道170km外输管道将原油输送⾄装车站。
团队编号：14204027全国石油工程设计大赛方案设计类作品比赛类别采气工程单项组完成日期 2014年4月15日全国石油工程设计大赛组织委员会制作品简介本作品根据沁端区块煤层气田地质和储层特点、开发方案及钻井井身结构，完成了压裂方案设计与排采工艺设计。
在压裂方案设计方面，完成了压裂射孔设计、压裂工艺优选、压裂液优选、支撑剂优选、压裂施工程序设计，同时也完成了压裂设备选择、井下工具选择、压裂管柱设计、返排优选、安全和环保控制设计和区块压裂改造建议，进行了初步的投入预测。
并在以下方面进行创新：①采用加纤维滑溜水压裂液作为压裂液体系；②采用组合支撑剂作为支撑剂体系；③直井分层压裂和水平井分段压裂；④综合评价优选返排模式；⑤提出区块压裂改造技术展望。
在排采工艺设计方面，完成了排采工艺优选、排采设备优选、合理排采工作制度优化及防煤粉工艺设计，同时完成了排采作业程序设计、煤层气监测系统设计和生产监测设计，进行了初步的投入预测。
并在以下方面进行创新：①采用参数量化综合评价法优选排采设备；②采用极限煤粉浓度管控技术来控制煤粉；③采用经济适用设备监测煤层气井的生产。
本作品是在阅读了大量的煤层气相关书籍和文献的基础上，并和许多老师和现场高工进行讨论，在他们的精心指导下完成。
在此，对各位帮助完成该作品的老师、高工以及同学表示最诚挚的感谢。
同时，由于设计时间和团队成员水平有限，设计方案存在着较多的不足之处，恳请各位专家批评、指正。
目录第一部分压裂方案设计 (1)第1章直井压裂方案设计 (5)1.1基础资料 (5)1.2射孔设计 (6)1.3压裂工艺方法优选 (7)1.3.1 压裂井的选择 (7)1.3.2 压裂工艺方式选择 (7)1.4压裂施工设备 (9)1.4.1 地面动力机械设备 (9)1.4.2 井下工具 (10)1.5压裂管柱设计 (11)1.6压裂液优选——纤维压裂液体系 (12)1.7支撑剂选择 (14)1.8压裂施工程序设计 (16)1.8.1 施工准备 (16)1.8.2 压裂施工程序 (16)1.9施工参数设计 (18)1.10压裂返排设计 (22)1.10.1 基本参数 (22)1.10.2 返排模式优选 (22)1.10.3 返排程序优化设计 (22)第2章水平井压裂方案设计 (24)2.1基础资料 (24)2.2射孔设计 (25)2.3压裂管柱设计 (25)2.4压裂液优选——纤维压裂液体系 (25)2.5支撑剂优选 (25)2.6施工参数设计 (25)2.6.1 压裂裂缝条数设计 (25)2.6.2 泵主程序设计 (25)2.7压裂返排设计 (39)2.7.1 基本数据 (39)2.7.2最佳返排模式优选 (39)2.7.3返排程序优化设计 (39)第3章煤层压裂技术展望 (41)3.1体积压裂 (41)3.2通道压裂 (42)第4章安全及环保控制 (43)参考文献 (46)第二部分排采工艺设计 (48)第1章煤层气排采工艺选择 (49)1.1煤层气的排采机理及产气特征 (49)1.2排采工艺技术 (54)1.2.1 排采制度及排采控制 (55)1.2.2 排采参数相互关系 (57)1.2.3排采控制设计 (60)1.2.4 排采的作业程序 (60)第2章排采设备优选 (62)2.1煤层气排采设备的选择 (62)2.2排采设备的工作原理和技术特点 (64)2.3排采设备的适应性 (66)2.4最佳排采设备的优选 (68)2.4.1 参数量化综合评价法 (68)2.4.2 评价法的用法 (69)2.4.3 有杆泵排采设备的参数优化 (72)2.4.4 煤层气井有杆泵设计及其结果 (77)第3章防煤粉工艺设计 (79)3.1煤粉对排采的影响 (79)3.2煤粉产出规律 (79)3.3煤粉浓度预警指标 (80)3.4极限煤粉浓度管控技术 (81)第4章煤层气井的生产管理 (82)4.1煤层气井自动监测系统总体结构 (82)4.1.1数据采集系统 (83)4.1.2信息传输系统 (83)4.1.3数据监控系统 (84)4.2煤层气井生产监测 (84)4.2.1煤层气井的监测参数 (84)4.2.2煤层气井监测方式及控制技术 (84)参考文献 (89)第一部分压裂方案设计水力压裂是一种广泛用于油气开发的增产措施，其历史已有近40年历史。
第一届全国大学生油气储运工程设计大赛赛题及基础数据赛题一：G区块油气集输处理工程G区块位于已建M油区东西两侧，该区块共规划建设油井143口，建成原油生产能力22.88×104t/a。
要求对143口油井所产油气的集输、处理进行方案设计，并实现安全经济的目标。
一、环境概况1、地理位置M油区位于已开发的X油田东南部约9km。
区内公路交通可依托已建井排路和农田路，外部可依托油田道路和地方道路，交通相对便利。
2、地形地貌工程所在地境内无山岭，地貌表现为波状起伏的低平原，稍高处为平缓漫岗，较低处是泡沼和沼泽，平地上为耕地、草地和盐碱荒地。
地面平均海拔在135～140m。
3、气候气象本地区属积水闭流区，无天然河流；本地区属北温带大陆性季风气候，四季分明，受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风影响较大，冬季漫长而寒冷干燥，夏季短暂而温湿多雨，春秋季风交替，气温变化大，冰封期长，无霜期短，冻土深度2.0-2.2m；年平均气温5.0℃，月平均最低气温-19.6℃，极端最低气温-37.5℃，月平均最高气温23.6℃，极端最高气温36.2℃。
二、区块建设现状M油区已建有X1脱水站1座，新井产液全部输至该站进行脱水处理。
区域内有已建转油站1座（M1转油站）。
规划基建143口油井的井位图详见附件1（注：井位间距离以CAD图中井位进行测量，比例为1:1000）。
部分新井可依托已建M1转油站转油及道路、电力等系统。
M1转油站至X1脱水站已建输油、输气管道（φ89×4.5）9.25km。
X1脱水站已建卸油池1座，该卸油点能力完全满足接收拉油的需求。
三、设计基础数据表1 G区块开发指标表5 M1转油站老井产量表表6 M1转油站主要设备赛题二：R油田输油管道工程R油田投入开发，初期原油通过汽车外运。
为了满足油田开发上产需要，降低汽车拉油成本，需进行原油外输管道及火车装车方案设计。
输油干线起点是A联合站，途经B外输首站，终点是C装车站，该站原油3、原油物性表3 A联合站油品物性4、管道的纵断面数据表5 管道纵断面数据5、铁路依托条件C装车站地势平坦，该站位于铁路编组站东侧8km处。
全国大学生油气储运工程设计大赛R油田输油管道及沿线站场设计日期2016年7 月20 日全国大学生油气储运工程设计大赛组委会制方案简介本作品根据《第一届全国大学生油气储运工程设计大赛赛题及基础数据》和相关标准，秉承经济、高效、节能、环保的设计理念，对R 油田输油管道工程进行了设计。
主要设计内容包括：A-B、B-C段管道工艺及运行管理，河流穿越方案，沿线站场及阀室工艺，火车装车方案，辅助生产及配套工程技术方案以及投资估算等内容。
输油管道设计方面：采用加热输送工艺，从技术经济角度优选管径，通过逆向推算得到设计压力及布站情况，通过考虑油水乳化状态提高了水力计算的准确性。
使用商业软件对其进行了模拟及优化，并编制相应程序辅助计算。
河流穿越方案方面：分析了穿越区岩土层可钻性，确定并设计了水平定向钻（HDD）管道穿越河流施工方案，并进行了管道强度校核和施工风险评价。
沿线站场及阀室方面：设计了原油脱水及污水深度处理工艺，确定了沿线各站场及阀室的分布，并对其进行了设计。
火车装车方案方面：对装车站进行了详细设计，从可靠性的角度采用了“双管、双泵、双用单鹤管”的装车工艺；针对来油量衰减较快特点，从经济的角度对装车操作的运行与管理进行了优化，制定了高效益、低成本的火车装车方案。
此外，本文还对整体输油管道工程的防腐、自控、消防、HSE管理、辅助生产及公用工程等进行了设计。
设计中使用了OLGA，PIPESIM等商业软件对各种工况下的管道进行了模拟，并且基于VB平台编制了相应软件辅助计算，校核了整体方案的可行性和可靠性，完成了管道及站场工艺的优化，提高了方案的经济性。
本设计充分借鉴了国内外原油输送及装车的成熟技术，优化了管道及站场的工艺流程及运行方案，选用了高效设备，降低了投资及运行维护费用，具有一定的工程应用价值。
目录第1章总论 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 编制依据 (2)1.3 编制原则 (2)1.4 设计范围 (2)1.5 国家级地方有关法律、法规 (2)1.6 国家、地方、行业、企业的技术标准和规范 (3)第2章R油田输油管道设计基础 (6)2.1 工程概况 (6)2.2 设计基础资料 (6)2.2.1 基础数据 (6)2.2.2 原油物性 (7)2.2.3 设计环境 (8)2.2.3.1 土壤条件 (8)2.2.3.2 铁路依托条件 (8)2.2.3.3 气象条件 (8)第3章输油管道工艺设计 (9)3.1 输送工艺 (9)3.2 设计参数 (10)3.2.1 管道设计参数 (10)3.2.1.1 设计输量 (10)3.2.1.2 设计压力 (10)3.2.1.3 管径优选 (11)3.2.1.4 钢管类型选择 (11)3.2.1.5 管道纵断面图 (11)3.2.1.6 管道埋深参数 (12)3.2.1.7 管道防腐层 (12)3.2.2 原油物性 (13)3.2.2.1 油品密度 (13)3.2.2.2 油品粘度 (13)3.2.2.3 原油乳化 (15)3.2.1热力设计参数 (16)3.3.1.1 加热站出站油温 (16)3.3.1.2 加热站进站油温 (16)3.3.1.3 管道周围介质温度T0 (16)3.3.1.4 管道保温层设计 (16)3.3 A-B段工艺设计 (17)3.3.1 设计输量下的设计方案 (17)3.3.2 最低输量下的设计方案 (19)3.3.3 设计压力及管道壁厚 (21)3.3.4 经济性分析 (24)3.3.5 适应性分析 (26)3.4 B-C段工艺设计 (28)3.4.1 设计输量下的设计方案 (28)3.4.2 最低输量下的设计方案 (32)3.4.3 设计压力及管道壁厚 (34)3.4.4 经济性分析 (37)3.4.5 适应性分析 (44)3.4.5.1 冬季运行方案 (44)3.4.5.2 夏季运行方案 (44)3.5 设备选型 (46)3.5.1 泵机组选型 (46)3.5.2 原动机选型 (48)3.5.3 加热炉选型 (48)3.6 管道强度校核 (49)3.6.1 进出站压力校核 (49)3.6.3 静水压力校核 (49)3.6.4 动水压力校核 (49)3.8 设计成果 (49)第4章穿越河流设计方案 (51)4.1 遵循的主要标准、规范 (51)4.1.1 法律法规 (51)4.1.2 标准规范 (51)4.2 穿越河流方式比选 (51)4.3 水平定向钻穿越设计 (52)4.3.1 HDD可钻性评价 (52)4.3.1.1 穿越场地地层岩性结构 (52)4.3.1.2 穿越场地土的物理力学性质指标 (53)4.3.1.3 穿越区域岩土层可钻性评价 (55)4.3.1.4 施工条件评价 (55)4.3.1.5 地下障碍物评价 (55)4.3.2 HDD穿越曲线设计 (56)4.3.3 HDD设备选型 (58)4.3.3.1 钻机选型 (58)4.3.3.2 钻具选型 (59)4.3.4 场地布置 (61)4.3.5 穿越段管道设计 (62)4.3.5.1 穿越段管道壁厚设计 (62)4.3.5.2 穿越段管道防腐与防护 (63)4.3.5.3 穿越段管道热力校核 (63)4.3.6 穿越管道应力校核 (63)4.3.6.1 管道回拖工况应力校核 (63)4.3.6.2 管道试压工况应力校核 (66)4.3.6.3 管道运行工况应力校核 (66)4.3.6.4 管道径向屈曲失稳校核 (67)4.3.7 套管结构设计 (68)4.3.7.1 套管最大夯入长度计算 (68)4.3.7.2 套管壁厚选取 (69)4.3.7.3 套管强度验算 (69)4.3.7.4 套管稳定性验算 (71)4.4 穿越施工方案 (72)4.4.1 施工工艺流程 (72)4.4.2 施工技术措施 (72)4.4.2.1 施工准备 (72)4.4.2.2 泥浆配制 (74)4.4.2.3 钻导向孔 (75)4.4.2.4 预扩孔工艺 (76)4.4.2.5 管道回拖 (77)4.4.2.6 管道焊接检验和试压 (77)4.5 对水文地质和环境的影响 (78)4.5.1 对地貌的影响 (78)4.5.2 对河床结构的影响 (78)4.5.3 对生物的影响 (78)4.5.4 施工过程对环境的影响 (78)4.6 消防、安全 (79)4.6.1 设计采取的安全及消防措施 (79)4.6.2 施工中的主要安全措施 (79)4.7 施工风险及应对措施 (80)4.7.1 穿越风险分析 (80)4.7.2 施工应急处置预案 (81)4.7.2.1 导向施工应急预案 (81)4.7.2.2 扩孔过程中发生卡钻、抱钻、断钻的应急预案 (81)4.7.2.3 管线回拖中卡死的应急预案 (82)4.7.2.4 冒浆应急预案 (82)4.7.2.5 塌孔的处理预案 (82)4.8 主要工程量及投资估算 (83)第5章输油管道的流动保障 (84)5.1 管道运行管理 (84)5.1.1 热力冬季运行方案 (84)5.1.2 热力夏季运行方案 (85)5.1.3 水力运行方案 (85)5.2 清管 (86)5.2.1 清管的作用 (86)5.2.2 清管器选择 (86)5.3 停输再启动 (86)5.3.1 停输后的管内温降 (87)5.3.2 管内原油温度场 (87)5.3.3 停输再启动过程 (88)第6章沿线站场 (89)6.1 站场设置 (89)6.2 站场工艺 (89)6.3 A联合站 (89)6.3.1 联合站工艺 (90)6.3.2 联合站主要工程量 (90)6.4 B外输首站 (90)6.4.1 进站计量 (91)6.4.2 加热工艺 (91)6.4.3 脱水工艺 (91)6.4.4 污水处理 (93)6.4.4 储油工艺 (95)6.4.5 外输工艺 (95)6.4.6 B外输首站工艺流程 (96)6.4.7 主要工艺设计参数 (98)6.4.8 平面布置说明 (98)6.4.9 首站主要工程量 (100)6.5 中间输油站 (100)6.6 线路阀室 (101)6.7 C装车站 (102)6.8 沿线站场及阀室分布总结 (102)第7章装车站设计 (103)7.1 装车站总体设计 (103)7.1.1 装车站功能 (103)7.1.2 装车站工艺流程设计 (103)7.1.3 装车站分区 (103)7.1.4 装车站总平面布置 (104)7.1.4.1 总平面布置原则 (104)7.1.4.2 总平面布置 (104)7.1.4.3 站内道路 (105)7.1.4.4 围墙 (105)7.1.1.5 绿化 (106)7.2 储油区设计 (106)7.2.1 储油区容量确定 (106)7.2.1.1 周转系数法 (106)7.2.1.2 储存天数法 (107)7.2.1.3 库容确定方法对比优选 (108)7.2.2 储油罐数量确定 (108)7.2.3 储油容量等级 (108)7.2.4 油罐类型选择 (109)7.2.5 储罐强度设计 (110)7.2.5.1 罐壁厚度计算 (110)7.2.5.2 浮顶计算 (111)7.2.6 油罐加热与保温 (113)7.2.6.1 原油储存温度 (113)7.2.6.2 油罐加热方式 (114)7.2.6.3 油罐加热器选用 (114)7.2.6.4 油罐保温 (116)7.2.7 油罐防腐 (116)7.2.7.1 防腐部位 (116)7.2.7.2 防腐涂层结构及材料 (117)7.2.7.3 阴极保护 (117)7.3 铁路装车设计 (117)7.3.1 铁路装车工艺 (118)7.3.2 铁路油罐车设计 (118)7.3.3 铁路专用线设计 (120)7.3.3.1 铁路装卸线布置形式 (120)7.3.3.2 装卸线的有效长度 (120)7.3.4 铁路装油设施设计 (121)7.3.4.1 铁路装油鹤管选用 (121)7.3.4.2 鹤管数量确定 (122)7.3.4.3 鹤管与集油管的连接 (122)7.3.4.4 集油管与鹤管的连接 (123)7.3.4.5 栈桥设计 (124)7.4 装车方案设计 (124)7.4.1 方案设计出发点 (125)7.4.2 不同方案所需装油设施 (125)7.4.3 不同方案每年装车次数 (126)7.4.4 方案对比优选 (126)7.5 站内管道设计 (127)7.5.1 管道作用 (127)7.5.2 管道分类 (128)7.5.3 常用的管道工艺流程 (128)7.5.4 管道工艺流程对比优选 (129)7.5.5 管道保温层设计 (129)7.5.6 管道强度设计 (130)7.5.6.1 站内管道管径计算 (130)7.5.6.2 站内管道壁厚计算 (131)7.5.6.3 站内管道强度校核 (131)7.5.7 管路水力计算 (133)7.5.8 管道敷设与防腐 (135)7.6 发油泵站设计 (135)7.6.1 泵站形式 (135)7.6.2 泵站工艺流程 (136)7.6.3 泵的选用 (137)7.6.3.1 油泵选型 (137)7.6.3.2 油泵数量 (138)7.6.3.3 原动机选择 (138)7.6.3.4 电动机功率计算 (139)7.6.3.5 油泵基本参数 (139)7.6.3.6油泵规格参数 (141)7.6.4 油泵站布置 (141)7.7 站内污水处理 (142)7.7.1 污水来源 (142)7.7.2 含油污水处理 (142)7.7.3 生活污水处理 (142)7.8 油品计量 (143)7.8.1 液面高度的人工测量 (143)7.8.2 液面高度的自动测量 (143)7.8.2.1 常用测量液位计 (143)7.8.2.2 液位计的选用 (145)第8章辅助生产系统及配套工程 (146)8.1 通信 (146)8.2 供配电 (146)8.3 建筑结构 (147)8.4 供热与暖通 (148)8.5 自动化控制 (148)8.5.1 自动化控制系统 (148)8.5.2 储油区工业自动化系统 (149)8.6 防火防爆 (152)8.6.1 火灾和爆炸原因 (153)8.6.2 防火防爆措施 (153)8.7 站场消防 (154)8.7.1 灭火原理与方法 (154)8.7.2 灭火方法及设备 (155)8.7.3 消防给水 (157)8.8 防雷 (158)8.9 防静电 (158)8.10 防杂散电流 (162)8.11 穿越施工安全 (163)8.11.1 设计采取的安全及消防措施 (163)8.11.2 施工中的主要安全措施 (163)8.12 管道水工保护 (163)8.12.1 冲刷防护 (164)8.12.2 坡面防护 (164)8.12.3 支挡防护 (164)8.13 管道标志 (165)第9章HSE风险管理 (166)9.1 长输管道HSE管理 (166)9.1.1 长输管道危害性因素分析 (166)9.1.2 管道系统安全防护对策 (166)9.2 站场HSE管理 (168)9.2.1 站场危害性因素分析 (168)9.2.2 站场安全防护对策 (168)9.3 HSE管理体系建设与运行 (170)9.3.1 HSE体系建设 (170)9.3.2 HSE体系实施 (170)9.4 应急保障体系 (171)9.4.1 突发事件分类与分级 (171)9.4.2 应急工作原则 (172)第10章投资成本估算 (173)10.1 长输管道工程投资 (173)10.2 站场投资 (173)10.3 方案工程总投资 (174)参考文献 (175)附录 (177)附录A 管道水力摩阻计算 (177)附录B 不同管道钢级投资表 (178)附录C 河流穿越施工图 (179)附图1 (179)附图2 (180)附录D 自编程序Visual Basic 程序代码 (181)附录E 穿越轨迹设计程序代码 (189)第1章总论1.1 工程概况R油田开发是将井场原油通过集输管道汇集至位于区块南部的A联合站，通过外输管道170km外输管道将原油输送至装车站。
附件3：全国大学生油气储运工程设计大赛方案设计书项目名称赛题类型团队编号完成日期年月日全国大学生油气储运工程设计大赛组委会制说明1.内容规范参赛作品应包括封面、作品简介、目录和作品正文等内容。
其中正文内容由参赛小组参照有关油气工程可行性研究编制规定的要来完成，包括必要的工艺计算、图纸等内容，对环境保护、经济评价内容不做要求。
此外，作品当中不得以任何形式出现团队成员姓名、学校、学历、专业年级等相关信息，否则作品被视作无效处理。
2.格式要求以工程项目报告的形式编写作品，详细的计算过程以附录形式在作品最后给出，详见后文。
文件命名方式：项目编号-赛题[一/二]-负责人姓名页面布局：纸张采用A4，页眉采用报告中出现的各章节的名称，黑体，五号，居中；页脚采用页码，Times New Roman，五号，居中。
封面：格式详见上文，项目编号由大赛组委会统一分配。
目录：标题“目录”，字体：黑体，字号：小三。
章标题，字体：宋体，字号：小四。
（各级标题间采用1.5倍行距，对齐方式：分散对齐，数字和英文字母选用Times New Roman小四号）。
正文：页边距：上3.0cm，下3.0cm，左3.0cm，右3.0cm；页眉：2.0cm；页脚：2.0cm；字体：正文全部宋体、小四；行距：多倍行距：1.25，段前、段后均为0，取消网格对齐选项；每章的章标题：黑体，居中，字号：小三，1.5倍行距，段前为0，段后1行，每章另起一页，插入分节符（不要使用分页符，因为每章的页眉不一样），章序号为阿拉伯数字（如第1章，不要使用汉字一、二等）；章中的各级标题：黑体，居左，字号：小四，1.5倍行距，段前0.5行，段后为0.5。
正文中的图、表、附注、公式一律采用阿拉伯数字分章编号。
如图1.2，表2.3，附注4.5，式6.7等。
如“图1.2”就是指本论文第1章的第2个图。
文中参考文献采用阿拉伯数字根据全文统一编号，如文献[3]，文献[4,5]，文献[6-10]等，在正文中引用时用右上角标标出。
第一届全国大学生油气储运工程设计大赛方案设计书项目名称矿场油气处理与集输工艺设计赛题类型 G区块油气集输处理工程负责人联系电话指导教师所在学校兰州理工大学完成日期 2016 年 6 月 12 日全国大学生油气储运工程设计大赛组委会制作品简介对G区块地面工程进行了初步设计，初步确定了集油系统的布站方式以及站内工艺。
联合站是油田地面集输系统中很重要的组成部分，是继油田勘探、油田开发和采油工程之后很重要的的生产阶段。
它是对油井产物油、气、水集中进行综合净化处理，从而获得合格的原油、天然气、稳定轻烃、液化石油气和可回注的处理采出水的中心站。
联合站一般包括如下的生产功能：油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、轻油回收、原油储存及向矿场油库输送、污水处理、净化污水回注地层、接收计量站、转油站输来的油气混合物、变配电、供热及消防等，一般建在集输系统压力允许的范围内。
站内原油的计量采用罗茨流量计。
流量计前安装过滤器，过滤器前后安装有压力表，用来检测过滤器的工作情况。
流量计出口端装有温度计，气体计量采用孔板流量计。
整个联合站以油气集输系统为中心，其他辅助系统互相结合，协调发展，使生产正常进行。
依据所给数据，将143口新油井进行了了布置，采用支状与环状相结合的布管方式，充分利用已有的资源，将资源进行整合，达到资源的最优化。
依据该条件，对各个油井进行了布置，并完成了平面布置图。
联合站的液体处理量为27.44×104吨/年。
分析该油田的各项特点及已知条件，对站内电脱水器、三相分离器进行了设计与选取；对缓冲罐、储罐、加热炉等设备进行了选型和校核，并进行了工艺计算确定管径及压力校核。
依据规范进行了联合站平面布置，完成了联合站平面布置图及工艺流程图。
关键词：经济计算；联合站；工艺计算；工艺流程；平面布置目录第1章绪论 (1)1.1 简介 (1)1.2 联合站的概述 (1)1.2.1 油气水混合物的生成 (1)1.2.2 油、气、水的初步分离 (2)1.2.3 原油脱水 (3)1.2.4 原油稳定 (3)1.2.5 轻烃回收 (4)1.2.6 天然气脱水 (4)1.2.7 酸性气体的净化 (5)1.2.8 含油污水的净化 (5)1.2.9 辅助生产系统 (5)1.2.10 污水处理系统 (6)1.3 油气集输系统任务 (7)1.4 油气集输系统的工作内容 (7)第2章联合站工程说明 (22)2.1 油田环境概况 (22)2.2 工程概述 (22)2.2.1 联合站基本情况 (22)2.2.2 管道基本情况 (23)2.3 设计基础数据 (23)2.3.1 物性参数 (23)2.3.2 工艺设备操作参数 (23)2.3.3 原始数据 (23)2.4.1 站址选择与平面布置概述 (25)2.4.2 工艺处理区 (27)2.4.3 原油罐区 (28)2.4.4 污水处理区 (28)2.4.5 消防区 (28)2.4.6 变配电区 (28)2.4.7 行政管理区 (28)2.4.8 土地利用及绿化 (28)2.5 设备及管线的安装布置 (28)2.6 联合站主要设备选型 (30)2.7 工艺流程设计 (30)2.8 联合站原油处理流程示意图 (30)2.8.1 油气集输流程 (31)2.8.2 原油处理系统 (33)2.8.3 天然气处理系统 (34)2.8.4 污水处理系统 (35)2.9 原油脱水处理流程 (36)2.9.1 工艺流程设计原则 (39)2.9.2本站的工艺流程 (39)2.10 管道的公路穿越 (40)2.10.1 穿越方式的选择 (40)2.10.2 无套管公路穿越的校核计算 (40)第3章三相分离器结构设计及选型 (41)3.1 三相分离器设备研究 (41)3.2 三相分离器的主要设备 (44)3.2.1 整流填料 (44)3.2.2 聚结填料 (45)3.2.3 聚结分离填料 (45)3.2.4 捕雾器 (45)3.2.5 降液管 (46)3.3 三相分离器设计的理论基础 (47)3.4 三相分离器的详细设计 (51)3.4.1 油滴沉降速度计算 (51)3.4.2三相分离器直径计算 (52)3.4.3 分离器高度计算 (53)3.4.4 捕雾器面积计算 (55)3.4.5 三相分离器其他尺寸计算 (55)第4章高频脉冲静电聚结器结构设计及选型 (41)4.1 静电聚结器技术研究 (58)4.1.1 静电聚结器选择研究 (59)4.2 静电聚结理论研究 (60)4.2.1 高频脉冲绝缘电极静电聚结器的优点 (60)4.2.2 静电聚结机理 (61)4.2.3 静电聚结影响因素 (62)4.3 静电聚结器的结构设计 (68)4.3.1 管径计算 (69)4.3.2 静电聚结器外形尺寸计算 (72)4.3.3 法兰设计 (76)4.3.4 稳流板设计 (78)4.4 电极的设计 (79)4.5 电极的涂覆工艺 (82)4.5.1 PVDF的喷涂成型工艺 (82)4.5.2 涂层制备 (83)4.5.3 电极固定 (84)4.6 供电系统 (85)4.6.1 电场类型 (85)4.6.2 设备采用高频脉冲电场 (87)4.6.3 供电设备 (88)4.7 设备装配 (88)第5章联合站工艺计算 (92)5.1 相关流量的计算 (92)5.1.1液相进站流量计算 (92)5.1.2气相流量计算 (92)5.2 原油物性计算 (93)5.2.1 原油密度的计算 (93)5.2.2原油粘度计算 (94)5.2.3原油比热容的计算 (94)5.3 缓冲罐的选取与校核 (95)5.3.1 三相分离器到缓冲罐的管线选取与压降计算 (96)5.4 加热炉的选取 (97)5.5 储罐的选取 (98)5.6 防火堤的计算 (99)5.7 站内工艺管线的选取和压降计算 (100)5.7.1游离气相的物性 (100)5.7.2游离液相的物性 (101)5.8 进站阀组到三相分离器管线选取及压降计算 (103)5.8.1管径的选取 (103)5.8.2水平压降的计算 (104)5.9 三相分离器到缓冲罐的管线选取与压降计算 (107)5.9.1 管径的选取 (107)5.9.2 压降计算 (108)5.10 缓冲罐到脱水泵之间的管线选取与压降计算 (110)5.10.1 管径的选取 (110)5.10.2 压降计算 (110)5.11 脱水泵到加热炉的管线选取与压降计算 (112)5.11.1 管径的选取 (112)5.11.2 压降计算 (112)5.12 加热炉到电脱水器管线的选取与压降计算 (113)5.12.1 管径选取 (113)5.12.2 压降计算 (114)5.13 电脱水器到稳定塔之间的管线及压降计算 (116)5.13.1 管径的选取 (116)5.13.2 压降计算 (117)5.14 储罐到外输泵管线的选取与压降计算 (118)5.14.1 管径的选取 (118)5.14.2 压降计算 (119)5.15 外输泵到加热炉管线的选取与压降计算 (121)5.15.1 管径的选取 (121)5.15.2 压降计算 (121)5.16 加热炉至外输计量管线的选取与压降计算 (122)5.16.1 管径的选取 (122)5.16.2 压降计算 (123)第6章结论 (92)参考文献 (127)致谢 (131)第1章绪论1.1 简介联合站是油田地面集输系统中很重要的组成部分，是继油田勘探、油田开发和采油工程之后很重要的的生产阶段。
