油气集输系统枝状热网调节和计量的研究与应用

论文摘要

易凝高粘原油占我国生产的原油80%以上,一般情况下这类原油从井下采至地面管线存在如何防止凝管问题。江苏油田对这部分原油采用三管流程伴热降粘的方法输送,供热管网采用枝状管网,水力失调严重,整个系统以“大流量、小温差、高温度”的模式运行,目前热网供热量只有20%左右被产液有效吸收,造成了能源极大的浪费。枝状供热管网能耗占采油厂能耗的50%以上,因此对油田枝状热网进行节能挖潜有着重要的意义。该热网的特点是供热点分散且不规则,各支路流量差别大、部分支路流量非常小,过剩压力大;另外调节手段不完善,该系统上只有变频水泵与截止阀两种调节手段,而截止阀相对开度大多数小于10%,处于过调节区,难以按需进行供热匹配。本课题根据现场情况,研制了新型节流元件、应用了自力式流量调节阀,完善了运行调节方案,取得了明显的节能效果。调节方案采用集中的质（温度）调节与局部的量调节（流量调节）相结合,量调节综合了自力式调节法、比例法与阻力系数法三种调节方法;在系统中新增了自力式流量调节阀、新型节流元件两种调节部件;在阻力系数法基础上以新型节流元件为工具实现计量站内各支路在设计流量下的水力平衡,新型节流元件是自行研制的新型调节装置,是在节流孔板的基础上改进得到的,与节流孔板的差别在于节流元件采用小直径金属管制成,克服了节流孔板机加械工精度要求高、运行中阻力性能不稳定的缺点,而且更换与维修方便。在流量、直径等其它因素不变的情况下,节流元件的压力降与长度呈线性关系,与流量的平方成正比例关系。阻力系数值相同的节流元件,即使直径和长度不同,但其调节性能一样,具有互换性。在计量站内水力平衡的基础上,引进了自力式流量调节阀作为计量站规模调节手段,实现比例调节;当压差在0.05-0.6MPa范围内变化时,自力式流量调节阀可以将流量维持在设定值,增强了热力管网的稳定性。现场试验结果表明,改造后的热力管网比改造前年平均节能13.8%,投资回收期不足4个月。现场采用分别计量流量、来水温度、回水温度,然后计算热量,存在热量计算误差大的问题,为此进行了防爆热量表的开发工作,解决了防爆热量表的隔热、防止积算仪超温的难题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外高凝油集输技术现状
• 1.1.1 国内外高凝油基本情况
• 1.1.2 集输系统简介
• 1.1.3 流量调节发展现状
• 1.1.4 多相流压降计算的进展与现状
• 1.2 试验地点基本情况及存在的问题
• 1.2.1 MTZ 油田供热系统介绍
• 1.2.2 供热系统调节的难点
• 1.3 本文主要工作内容
• 第2章 供热管网的水力工况分析
• 2.1 水力计算的基本公式
• 2.1.1 连续性方程
• 2.1.2 能量方程
• 2.2 管段阻力计算
• 2.2.1 沿程阻力损失
• 2.2.2 局部阻力损失
• 2.3 管段阻力特性系数计算
• 2.4 油井枝状供热系统水力特殊性及计算误差控制
• 2.4.1 影响水力计算的特殊因素
• 2.4.2 水力计算误差修正方法
• 2.4.3 水力计算结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 主要调节手段比较和新型节流元件的研制
• 3.1 主要调节部件比较
• 3.1.1 阀的理想流量特性与调节区域
• 3.1.2 闸阀
• 3.1.3 普通截止阀
• 3.1.4 调节阀
• 3.1.5 节流孔板
• 3.1.6 自力式流量调节阀
• 3.1.7 水泵及变频控制水泵
• 3.2 新型节流元件
• 3.2.1 原理
• 3.2.2 计算结果与实验结果对比分析
• 3.3 各种调节手段优缺点对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 供热调节方案分析与比较
• 4.1 需要解决的问题
• 4.1.1 大压差和小流量的静态失调问题
• 4.1.2 调节手段单一的问题
• 4.1.3 供热调节幅度小的问题
• 4.2 优化后的调节方案
• 4.2.1 总体思路
• 4.2.2 调节方案一：单级供热调节方案
• 4.2.3 调节方案二：两级供热调节方案
• 4.2.4 三个方案的比较
• 4.3 试验效果
• 4.3.1 试验的的基本情况
• 4.3.2 前后运行参数对比
• 4.3.3 项目实施后的效果
• 4.3.4 现场试验存在的不足
• 4.4 本章小结
• 第5章 防爆热量表的研制
• 5.1 热计量的现状与意义
• 5.1.1 供暖热计量的必要性
• 5.1.2 现有热计量措施存在的不足
• 5.1.3 热量表热计量优势
• 5.1.4 热量表的防爆问题
• 5.2 技术思路
• 5.3 室内试验
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果