油氣集輸課程設(shè)計(jì)--節(jié)流閥選型

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　院（系）:石油與天然氣工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí):油氣儲(chǔ)運(yùn)工程071</p><p>　　學(xué)生姓名: xxxxxxxxxxxx 學(xué) 號(hào): 200744xxxxxx </p><p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）_____ ___G304____ __

2、_______ __</p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 2﹟低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì) </p><p>　　——節(jié)流閥的設(shè)計(jì)選型 </p><p>　　完成日期：2010年7月2日</p><p>　　指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ): _______________________________________</p>

3、<p>　　____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ </p><p>　　成績(jī)（五級(jí)記分制）:______ __________

4、 指導(dǎo)教師（簽字）:________ ________ </p><p>　　2﹟低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　——節(jié)流閥的設(shè)計(jì)選型</p><p>　　摘 要：根據(jù)提供的資料進(jìn)行2﹟低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)中節(jié)流閥的計(jì)算與選型。本文主要介紹根據(jù)氣井產(chǎn)量、進(jìn)站壓力及進(jìn)站溫度，根據(jù)公式計(jì)算節(jié)流閥的通徑，然后查表選出適合的節(jié)流閥。<

5、;/p><p>　　關(guān)鍵詞：天然氣 節(jié)流閥 壓力 溫度</p><p>　　天然氣從井口出來(lái)，經(jīng)過(guò)流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)行一次節(jié)流。一次節(jié)流的條件是使從井口出來(lái)的天然氣達(dá)到不生成水合物的最低溫度和壓力。經(jīng)過(guò)一次節(jié)流后，在管道內(nèi)注入適量的抑制劑，并進(jìn)行換熱器換熱作業(yè)。由于該流程是低溫集氣，因此通過(guò)使天然氣降到更低的溫度進(jìn)行低溫操作，可以在分離器中得到更好的分離效果。在進(jìn)入分離器之間進(jìn)行二次節(jié)流，二

6、次節(jié)流的目的是使天然氣壓力達(dá)到出站壓力6MPa，并使天然氣的溫度進(jìn)一步降低。</p><p><b>　　1 相對(duì)密度</b></p><p>　　天然氣的相對(duì)密度是在相同壓力和溫度下天然氣的密度與空氣密度之比，即，這是一個(gè)無(wú)量綱的量。</p><p>　　天然氣的相對(duì)密度用符號(hào)S表示，則有：</p><p>　　式中

7、 ——分別為天然氣的密度和相對(duì)分子質(zhì)量；</p><p>　　——分別為空氣的密度和相對(duì)分子質(zhì)量。</p><p>　　根據(jù)課程任務(wù)書(shū)中給出的氣體組成（%）可知-82.3，-2.2，-2.0，-1.8，-1.5，-0.9，-7.1，-2.2可計(jì)算出氣體的相對(duì)分子質(zhì)量。</p><p><b>　　其中 </b></p>&l

8、t;p>　　即。由查表得到空氣的相對(duì)分子質(zhì)量是28.97。則他們的比值即為該計(jì)算氣體的相對(duì)密度S。則</p><p>　　2 兩次節(jié)流后的溫度壓力計(jì)算</p><p>　　天然氣生產(chǎn)過(guò)程中，通常采用節(jié)流閥來(lái)降低天然氣的壓力而導(dǎo)致天然氣溫度的下降，因此可能會(huì)導(dǎo)致水合物的形成。</p><p>　　表2-1 基礎(chǔ)資料：每口井的產(chǎn)量、進(jìn)站壓力及進(jìn)站溫度。<

9、/p><p>　　由于天然氣的相對(duì)密度S為0.724，可近似看做0.7。利用圖2-1可以讀出已知節(jié)流后保證不形成水合物的最終壓力。</p><p>　　2.1 各井口一次節(jié)流后的溫度及壓力</p><p>　　（1）根據(jù)基礎(chǔ)資料可得井號(hào)1、2、3的進(jìn)站壓力P及溫度T均相等。，。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為11MPa。再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。

10、由于壓力降。</p><p>　　則該壓降，查圖2-2得溫度降為18℃。</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　即溫度降低為14℃。</p><p>　　（2）井號(hào)4進(jìn)站壓力，進(jìn)站溫度。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為8MPa。</p><p>　　再查圖1-2可得到

11、給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。</p><p>　　則該壓降，查圖2-2得溫度降為14℃。</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　即溫度降低為18℃。</p><p>　　（3）井號(hào)5進(jìn)站壓力，進(jìn)站溫度。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為8MPa。</p><p&g

12、t;　　再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。</p><p>　　則該壓降，查圖2-2得溫度降為14℃。</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　即溫度降低為16℃。</p><p>　?。?）井號(hào)6進(jìn)站壓力，進(jìn)站溫度。查圖2-1得不生成水合物的最低壓力為8MPa。</p

13、><p>　　再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。</p><p>　　則該壓降，查圖2-2得溫度降為14℃。</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　即溫度降低為17℃。</p><p>　　2.2 通過(guò)換熱器后天然氣溫度變化</p>&l

14、t;p>　　經(jīng)過(guò)一次節(jié)流后的天然氣注入適量的抑制劑。由于此處采用的低溫集氣工藝流程，因此希望各井口天然氣在進(jìn)入分離器之前能夠有更低的溫度，使天然氣在分離器中的分離效果更好。因此經(jīng)過(guò)換熱器后得到了更低的溫度，即使溫度降低。鑒于此處沒(méi)有換熱器的設(shè)計(jì)，因此經(jīng)過(guò)換熱后的天然氣壓力不變，并假定天然氣的溫度均降低10℃。</p><p>　　綜合以上數(shù)據(jù)，即經(jīng)過(guò)一次節(jié)流后，可得表2-2</p><p

15、>　　表2-2 一次節(jié)流后各井口出來(lái)的天然氣的溫度壓力</p><p>　　根據(jù)流程圖可知一次節(jié)流后，井口1、2、3三口井的天然氣匯合進(jìn)入一條管線(xiàn)1，井口4、5、6三口井的天然氣匯合進(jìn)入一條管線(xiàn)2。則一次節(jié)流后的壓力即為二次節(jié)流前的壓力，經(jīng)過(guò)換熱器換熱后的溫度即為二次節(jié)流前的溫度。其中管線(xiàn)2中匯合前溫度有微小差異，匯合后可取溫度平均值?？傻帽?-3。</p><p>　　表2-3

16、 二次節(jié)流降壓前的節(jié)流閥閥前溫度及壓力</p><p>　?。?）根據(jù)表2-3可得管線(xiàn)1的進(jìn)站壓力及溫度。由任務(wù)書(shū)中給定的天然氣出站壓力為6MPa，可求出壓力降，再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降。由表2-3數(shù)據(jù)代入則該壓降，查圖2-2得溫度降為20℃。</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　即溫度

17、降低為-16℃。</p><p>　?。?）管線(xiàn)2的進(jìn)站壓力，進(jìn)站溫度。由任務(wù)書(shū)中給定的天然氣出站壓力為6MPa，可求出壓力降，再查圖2-2可得到給定壓力降所引起的溫度降。由于壓力降的公式。由表2-3數(shù)據(jù)代入則該壓降，查圖2-2得溫度降為8℃。</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　即溫度降低為-1℃。</p&g

18、t;<p>　　綜合以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可得到二次節(jié)流降壓后管線(xiàn)1和管線(xiàn)2中的節(jié)流閥溫度及壓力。即表2-4</p><p>　　表2-4 二次節(jié)流降壓后天然氣溫度及壓力</p><p>　　圖2-1 相對(duì)密度為0.7的天然氣在不形成水合物的條件下允許達(dá)到的膨脹程度</p><p>　　圖2-2 給定壓力降所引起的溫度降</p><p

19、>　　3 壓縮因子的確定</p><p>　　有基礎(chǔ)資料可知井口1、2、3、4、5、6即管線(xiàn)1、2的相對(duì)密度均為S=0.724。對(duì)于凝析氣藏氣，當(dāng)相對(duì)密度S≥0.7時(shí)根據(jù)公式：</p><p>　　帶入S=0.724計(jì)算得</p><p>　　又根據(jù)公式算得天然氣的擬對(duì)比壓力及擬對(duì)比溫度。</p><p>　　（1）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資

20、料可得井號(hào)1、2、3的進(jìn)站壓力及溫度均相等，則根據(jù)公式可得它們的天然氣的擬對(duì)比壓力及擬對(duì)比溫度均相同，即壓縮因子也相同。</p><p>　　一次節(jié)流：代入可算得 </p><p>　　查圖3-1，對(duì)于井口1、2、3可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.71。</p><p>　?。?）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號(hào)4的進(jìn)站壓力及溫度</p>&

21、lt;p>　　一次節(jié)流：代入可算得 </p><p>　　查圖3-1，對(duì)于井口4可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73。</p><p>　?。?）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號(hào)5的進(jìn)站壓力及溫度</p><p>　　一次節(jié)流：代入可算得 </p><p>　　查圖3-1，對(duì)于井口5可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73

22、。</p><p>　?。?）根據(jù)表2-1基礎(chǔ)資料可得井號(hào)5的進(jìn)站壓力及溫度</p><p>　　一次節(jié)流：代入可算得 </p><p>　　查圖3-1，對(duì)于井口6可得天然氣一次節(jié)流的壓縮因子為Z=0.73。</p><p>　?。?）根據(jù)表2-3可得管線(xiàn)1的二次節(jié)流前壓力及溫度</p><p>　　二次節(jié)流：代

23、入可算得 </p><p>　　查圖3-1，對(duì)于管線(xiàn)1二次節(jié)流的壓縮因子為0.64。</p><p>　?。?）根據(jù)表2-3可得管線(xiàn)2的二次節(jié)流前壓力及溫度。</p><p>　　二次節(jié)流：代入可算得 </p><p>　　查圖3-1，對(duì)于管線(xiàn)1二次節(jié)流的壓縮因子為0.72。</p><p><b&g

24、t;　　擬對(duì)比壓力Ppr</b></p><p><b>　　擬對(duì)比壓力Ppr</b></p><p>　　圖3-1 天然氣壓縮因子圖版</p><p>　　綜合上述計(jì)算可得節(jié)流閥兩次節(jié)流時(shí)的壓縮因子的值，即為表3-1</p><p>　　表3-1 兩次節(jié)流的壓縮因子值</p><p&

25、gt;　　4 節(jié)流閥的通徑計(jì)算</p><p>　　根據(jù)閥前和閥后的壓力比值范圍分為兩種情況：</p><p>　　（1）當(dāng)p2/p1>0.53時(shí)，屬于非臨界流動(dòng)，用下面公式來(lái)計(jì)算節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　（2）當(dāng)p2/p1<0.53時(shí)，屬于臨界

26、流動(dòng)，用下面公式來(lái)計(jì)算節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 ——節(jié)流閥的計(jì)算直徑，mm；</p><p>　　——流過(guò)節(jié)流閥的氣體流量，；</p><p>　　——分別為閥前、閥后的壓力，MPa（絕）；</p><p>　　——?dú)怏w的相對(duì)密

27、度；</p><p>　　——閥前的氣體溫度，K；</p><p>　　——?dú)怏w的壓縮系數(shù)。</p><p>　　為了滿(mǎn)足調(diào)節(jié)的要求，節(jié)流閥的開(kāi)啟度宜處于半開(kāi)狀態(tài)，所以將除以（1-），并令φ=0.5（φ為節(jié)流閥的開(kāi)啟度）這樣，節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p><p><b>　　，</b></p><p>

28、;　　即選用節(jié)流閥的通過(guò)直徑為計(jì)算直徑的1.5~2倍。</p><p>　　對(duì)于井口1：一次節(jié)流，則選用公式（4-1）；</p><p>　　二次節(jié)流，也選用公式（4-1）。</p><p><b>　?。?）對(duì)于井口1</b></p><p><b>　　節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</b></p&g

29、t;<p>　　則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑。</p><p><b>　?。?）對(duì)于井口2</b></p><p><b>　　節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</b></p><p>　　則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p><p><b>　?。?）對(duì)于井口3</b></p>

30、<p><b>　　節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</b></p><p>　　則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p><p><b>　?。?）對(duì)于井口4</b></p><p><b>　　節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</b></p><p>　　則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p>

31、<p><b>　　（5）對(duì)于井口5</b></p><p><b>　　節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</b></p><p>　　則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p><p><b>　?。?）對(duì)于井口6</b></p><p><b>　　節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</b&

32、gt;</p><p>　　則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p><p><b>　?。?）對(duì)于管線(xiàn)1</b></p><p><b>　　節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</b></p><p>　　則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p><p><b>　?。?）對(duì)于管線(xiàn)2</b>

33、</p><p><b>　　節(jié)流閥的通過(guò)直徑：</b></p><p>　　則其節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p><p>　　綜合上述計(jì)算可得兩次節(jié)流時(shí)所用節(jié)流閥的通過(guò)直徑，即表4-1。</p><p>　　表4-1 兩次節(jié)流時(shí)節(jié)流閥的通過(guò)直徑</p><p><b>　　5 節(jié)流閥的選型

34、</b></p><p>　　結(jié)合表2-1和表4-1中的數(shù)據(jù)，查閱《油氣田常用閥門(mén)選用手冊(cè)》中的節(jié)流閥一節(jié)，進(jìn)行節(jié)流閥的選型。</p><p>　　5.1 閥門(mén)型號(hào)編制方法，編制說(shuō)明。</p><p>　　一單元：閥門(mén)類(lèi)型代號(hào)</p><p>　　二單元：閥門(mén)傳動(dòng)方式代號(hào)</p><p>　　注：手動(dòng)、手

35、柄和扳手傳動(dòng)以及安全閥、減壓閥、疏水閥省略本代號(hào)。</p><p>　　三單元：閥門(mén)連接形式代號(hào)</p><p>　　四單元：結(jié)構(gòu)形式代號(hào)</p><p>　　五單元：閥座密封面材料或襯里材料代號(hào)</p><p>　　六單元：公稱(chēng)壓力數(shù)值</p><p>　　數(shù)值用阿拉伯?dāng)?shù)字直接表示，它是MPa的10倍</p&g

36、t;<p><b>　　七單元：閥體材料</b></p><p>　　灰鑄鐵底壓閥和鋼制中壓省略此項(xiàng)</p><p>　　5.2 節(jié)流閥選型</p><p>　　根據(jù)節(jié)流閥所需要承受的壓力及表4-1所計(jì)算出的節(jié)流閥通徑，對(duì)應(yīng)閥門(mén)型號(hào)的編制可以選出以下兩種適合的節(jié)流閥</p><p>　　型號(hào)：L44H-2

37、20</p><p>　　型號(hào)：L44H-160</p><p>　　表5-1 主要性能參數(shù)</p><p><b>　　6 小結(jié)</b></p><p>　　根據(jù)井口的實(shí)際情況，結(jié)合所選節(jié)流閥的規(guī)格可進(jìn)行如下選?。?lt;/p><p>　　表6-1 各節(jié)流閥的選型</p><

38、p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]梁平，王天祥．天然氣集輸技術(shù)[M]．北京：石油工業(yè)出版社．2008．5；</p><p>　　[2]曾自強(qiáng)，張育芳．天然氣集輸工程[M]．北京：石油工業(yè)出版社．2001．11；</p><p>　　[3]《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》編寫(xiě)組．油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)[M] ．北京