全国油气储运工程设计大赛

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全国大学生油气储运工程设计大赛方案设计书项目名称某工业园区天然气供气工程赛题类型赛题二团队编号完成日期 2017年 4 月 21 日全国大学生油气储运工程设计大赛组委会制作品简介本作品为某工业园区天然气管道供气工程方案设计，输气管道全长160km，设计输量21×108m3/a，沿线地貌主要为黄土峁梁，部分地段穿越公路及河流阶地，存在1处冲沟跨越，管道沿线地质、地貌条件复杂，属于地质灾害易发区及危险区。

本设计秉承着“安全、经济、高效”的设计理念，同时着重注意保护黄土地区脆弱的生态环境，完成了整个方案的设计。

作品主要内容包括：线路工程设计、穿跨越工程设计、站场及输气工艺设计、配套辅助工程设计、HSE管理和经济预算等。

在线路工程设计中，考虑到黄土地区恶劣的施工环境，线路设计应选择有利地形，尽量避开施工难点和不良工程地质段，同时时刻注意水土保持与环境保护等可能增加的工程措施。

该部分主要完成了以下工作：①从允许流速、可选钢级、运行工况三个方面设计用管方案组合，以技术可行性和经济可行性为原则，对方案进行了优选；②工程措施和植物措施相结合，针对黄土微地貌特征及湿陷性、黄土边坡、黄土边坡制定了一系列水工保护措施，以指导安全施工及生产；③考虑黄土地区特点，对线路施工方案、技术和工序进行了有特点和针对性的设计；④对线路附属工程进行了设计，计算了线路工程主要工程量。

在穿跨越工程设计中，充分考虑穿跨越段地形地貌、地质条件，综合分析比较各种穿跨越方案，对全线4处穿跨越地段进行了设计。

该部分主要完成了以下工作：①根据公路宽度、地区等级、地质条件等因素，经过分析比选，制定了省道顶管穿越设计与施工方案；②充分考虑施工难度、河流水文地质参数以及周围环境条件，制定了截流法开挖管沟穿越河流的设计与施工方案；③针对黄土冲沟特点，对冲沟坡顶和冲沟坡面两处起跨位置进行比选，从适用性和经济性角度出发制定了悬索冲沟跨越的设计与施工方案。

附件4: 团队编号
全国大学生油气储运工程设计大赛
作品申报书
作品名称： ____________________________________
赛题类型： ____________________________________
学校全称： ____________________________________
申报者姓名： __________________________________
日期年月日
全国大学生油气储运工程设计大赛组委会制
1．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。

2．申报者在填写申报作品情况时须完整填写 A 、B 两类表格
3．表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚。

4．项目编号由全国大学生油气储运工程设计大赛组委会分配。

5．作品申报书须按要求由各参赛高校竞赛组织协调机构统一寄送。

6. 其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。

A.作品作者团队情况申报表
说明：1•必须由申报者本人按要求填写，信息填写必须完善无空白，否则视为无效；
2•申报者代表必须是作者中第一作者，其它作者按作品作者
排序依次排列；
3•本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认
B.申报作品情况表
说明：1.必须由申报者本人填写；
2 .本表必须附有方案设计，并提供图表、曲线等必要的说明资料；
3 .本部分中的管理部门签章视为对申报者所填内容的确认
C.竞赛组织委员会秘书处资格和形式审查意见
组委会秘书处审查结果
□合格□不合格
负责人（签名）
D.竞赛专家委员会预审意见。

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。

激励机制在油气储运工程设计大赛中的探索与研究收稿日期：2018-07-03基金项目：江苏省高等教育教改项目“石油工程类应用型本科人才培养模式的改革与实践”（2013JSJG110）；常州大学教改项目（GJYSG2015002）；常州大学本科课程教学创新工程项目（CXGC201622）一、引言全国大学生油气储运工程设计大赛是由中国石油学会主办、中国石油大学（华东）承办的储运学科专业设计大赛，为储运专业的本科生和研究生来说是一次展示实践能力和科技创新精神的绝佳机会。

通过激励过程，使学生发挥各自优势，最大化地发挥团队协同作用。

激励程度越高，工作热情越强，工作效率越高，越容易实现既定目标。

反之，激励程度越低，则缺乏工作热情，无法实现预期工作目标[1]。

关于激励方法的研究有很多，例如，有学者提出以目标、环境、情趣和需要激励学生[2]；也有学者提出运用教育激励理论来培养大学生的非智力因素，应当遵循四项教育激励的基本原则：物质激励与精神激励相结合的原则、内激励与外激励相结合的原则、正激励与负激励相结合的原则和激励的公平原则[3]。

结合激励机制研究现状，主要可以从以下四个方面增加学生参加油气储运工程设计大赛的积极性：（1）引导学生确立研究内容；（2）实施启发式指导方法；（3）激发学生比赛的成功感；（4）建立合理的奖励机制。

二、引导学生确立研究内容应该明确对油气储运工程大学生的实践与创新教育应该是大众教育，而非精英教育。

我们开展实践与创新活动，要普遍动员，争取全员参与。

因为，对每一位学生个体而言，其个人纵向的进步就是其个人的创新，每一个学生参加实践创新活动都会从中有所收获，有所突破。

应根据不同年级的学生对象群体开展不同主题的设计内容。

（1）针对一、二年级学生的设计内容可以相对简单，可以努力在数量上达到全员参与。

针对三、四年级学生的设计内容可以相对复杂，应要求他们的设计方案更具有创新性和实用性。

（2）根据学生选取研究对象的不同，制定不同的指导方案。

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。

全国石油工程设计大赛作品全国石油工程设计大赛，这可真是个不小的舞台啊！每年，这个比赛的火爆程度简直能比得上一场世界杯，参赛的队伍多得让人眼花缭乱，而其中的每一份作品，又都能让人拍案叫绝。

说实话，一开始我也没太明白石油工程到底是个啥东西，听起来就像是高大上的技术活儿，离我们普通人远得很。

谁知道，经过这次比赛一看，才发现，哇，这些设计真不是盖的！既专业又有趣，真是让人大开眼界。

想象一下，当一个个学生团队带着他们精心设计的方案，走上那个舞台的时候，那场面真的是气氛满满，几乎能感受到空气中的紧张和兴奋。

你知道的，石油这个东西可不简单，一滴石油能够改变一个国家的命运，能想象一个错失石油开采的机会，国家经济可能会因此低迷多少年。

你就能理解，为什么这么多人拼了命去钻研这些技术，搞清楚怎么设计出最安全、最有效的石油开采方案。

而比赛的每一个作品，不仅仅是一些复杂的数字和技术图纸，它背后都是一群年轻人的智慧和汗水。

石油工程的设计，听上去像是一个纯粹技术性的问题，但实际上它跟我们每个人的生活息息相关。

就比如说，现在我们每天开车、加油，甚至家里的塑料制品、化肥等，都跟石油息息相关。

石油不仅仅是黑色的液体，更是我们现代生活中的无形支柱。

所以，这个比赛呢，实际上不仅仅是为了解决石油如何更好地开采和利用，还为了让大家都能更加了解这背后的巨大意义。

你要是站在观众席上看比赛，能感受到那种大家头脑风暴的激烈程度。

每一份方案都不是随便做的，背后可能经过了几个月、甚至几年的研究，经过了无数个不眠之夜。

你别看他们年轻，脑袋里装的可是满满的“黑科技”。

想想看，有些方案，可能是为了提高石油提炼的效率，有些则是为了保障开采过程中的安全性，还有的，则是在考虑如何减少环境污染。

这可不仅仅是“做个设计”那么简单，它是关乎未来能源利用的一个重要突破！听说比赛中的某些作品，甚至可能会直接影响到未来石油开采技术的发展，真是让人一听就心潮澎湃。

不过，比赛的过程中也不乏那些让人忍俊不禁的瞬间。