原油集輸溫降與壓降的關系

1、原油集輸溫降與壓降的關系一 引言原油，是一種粘稠的、深褐色液體。地殼上層部分地區(qū)有石油儲存。主要成分是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過漫長的演化形成，屬于化石燃料。石油主要被用來作為燃油和汽油，也是許多化學工業(yè)產(chǎn)品如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。石油是目前世界上的主要能源，工業(yè)和生活都需要這種能源。石油也是各國爭奪的重要物質(zhì)，許多戰(zhàn)爭都是因為爭奪石油。一個國家的強弱，都可以從石油的多少判斷，因此，石油的開采對一個國家具有非常重要的作用。本文研究油田開采中集輸溫降與壓降的關系。二 集輸系統(tǒng)溫降與壓降1. 溫降在油田集輸系統(tǒng)中，原油從井口被開采出來后，通過集油管

2、道輸向集油站，沿途必然會有熱量散失。原油的組分不同，其凝固點也不同。為了能使原油順利到達集油站，就必須控制原油在輸送過程中溫度不能低于其凝固點，否則會發(fā)生凝管。因此，原油集輸系統(tǒng)中，溫降的控制必須重點考慮。油氣集輸管道沿線任意點的流體溫度應按下式計算：式中： tx-管道沿線任意點的流體溫度（）； t0-管外環(huán)境溫度（埋地管道取管中心深度地溫）（）； t1-管道計算段起點的流體溫度（）； e-自然對數(shù)底數(shù)，宜按2.718取值； a-系數(shù) x-管道計算段起點至沿線任意點的長度。用于原油集輸管道計算時單位為“m”； K-總傳熱系數(shù)W/(m2·)； D-管道外徑（m）； qm-原油的質(zhì)量流量

3、（kg/s）； C-原油比熱容J/(kg·)。從油氣集輸管道沿線的溫降的計算公式可以看出，當假定其他值不變時，當管外環(huán)境溫度越低，溫降越大；管線越長，溫降越大；管徑越大，溫降越大。2. 壓降油田開采井口可分為2種油井，一種為機械采油井口，一種為自噴油井。在油田集輸系統(tǒng)中，原油從井口被開采出來后，通過集油管道輸向集油站，沿途必然會有壓頭損失。原油的組分不同，其粘度也不同，其壓降也不同。為了能使原油順利并且經(jīng)濟的到達集油站，就必須使原油在輸送過程中盡量減少壓降。因此，原油集輸系統(tǒng)中，壓降也關系到整個生產(chǎn)過程。原油從井口開采出來后，經(jīng)集油管道輸送至集油站過程中，受到的摩阻有沿程摩阻和局部摩

4、阻，因沿程摩阻所占比例大，故忽略局部摩阻，主要考慮沿程摩阻。集輸油管道的沿程摩阻可按下式計算：式中： h-管道沿程摩阻，液柱（m）； L-管道長度（m）； d-管道內(nèi)徑（m）； v-管內(nèi)液體流速（m/s）； g-重力加速度，g=9.81m/s2； -水力阻力系數(shù)。從集輸油管道的沿程摩阻公式可以看出，當原油輸送定量時，管道長度不變時，沿程摩阻隨著管道內(nèi)徑的變大而變小。3.壓降溫降之間的關系從原油集輸?shù)臏亟岛蛪航悼梢钥闯?，當原油井口的配產(chǎn)一定時，管徑的選擇對溫降和壓降的影響很大。當其他條件一定時，溫降隨著管徑變大而變大，壓降隨著管徑變大而減小。有時候在輸送過程中，為了既滿足溫降，又滿足壓降。管徑的

5、選擇是一個重點問題。三 實例分析前文列出了管徑與溫降和壓降之間的關系，現(xiàn)運用Pipephase軟件對實體項目進行分析。1.項目背景本次實例分析以XXXX油田集輸管道的管徑選擇及溫降和壓降計算。2.原油性質(zhì)原油密度834.5Kg/m3。汽油比11.9，伴生氣密度1.15 Kg/m3,氮10Mole%，二氧化碳18Mole%。原油粘度：20時，52.9CP；50時，15CP。含水率30%。原油凝固點為10。3.管徑初選管徑初選DN50、DN80兩種等級，管線規(guī)格分別為D60.3×5，D88.9×5。進站壓力要求為400Kpa，環(huán)境溫度設為0。4.模型計算運用Pipephase對

6、集輸系統(tǒng)進行建模計算井號管線長度（m）流量（方/天）井口壓力MPa井口溫度高程集油站高程（m）Kash-19027013211431007Kash-3740201321137Kash-4437901321071Kash-82196101321210Kash-961040132985Kash-102427501321078（1） 選取DN50管線，運行模型程序，其溫降壓降曲線見圖1。圖 1 XXXX油田集輸管線溫降壓降曲線由圖1可以看出，XX-1、XX-3、XX-4和XX-9集輸管線到達集油站時，其壓力都在400KPa以上，溫度都在10以上，能順利進站。Kash-8井進站壓力為2592KPa，進

7、站溫度為0.002， XX-10井進站壓力為613KPa，進站溫度為6.4。由此可知雖然XX-8井和XX-10井集油管線進站壓力滿足進站要求，但其溫降過大，進站溫度均低于10，進站之前發(fā)生凝管。對此，對XX-8井和XX-10井加40mm的保溫層，保溫材料選擇泡沫塑料，其溫降壓降曲線見圖2.圖2 XX-8井和XX-10井集油管線壓降溫降曲線由圖2可以看出，XX-8井和XX-10井在添加40mm泡沫塑料保溫層后，其進站溫度都在10以上，都滿足了進站要求。（2） 選取DN80管線，運行模型程序，其溫降壓降曲線見圖3。圖 3 XXXX油田集輸管線壓降溫降曲線由圖可知，XX-1、XX-3、XX-4和XX

8、-9集輸管線到達集油站時，其壓力都在400KPa以上，溫度都在10以上，能順利進站。XX-8井進站壓力為2637KPa，進站溫度為0.0013， XX-10井進站壓力為1249KPa，進站溫度為5.3。由此可知XX-8井和XX-10井集油管線在進站之前發(fā)生凝管。對此，對XX-8井和XX-10井加60mm的保溫層，保溫材料選擇泡沫塑料，其溫降壓降曲線見圖4。圖4 XX-8井和XX-10井集油管線壓降溫降曲線由圖4可知，在添加60mm保溫層后，XX-8井進站溫度為10.12，XX-10井進站溫度為26.54，均滿足集輸要求。從上述計算結(jié)果可以看出，在滿足輸送條件下，選擇DN50管線比較經(jīng)濟。四 結(jié)論由DN50和D