论文部分内容阅读
摘要:油田联合站是油气集输系统的主要组成部分和耗能单元。其特点是设备多、流程比较复杂。其工艺流程、设备利用、尤其是能源消耗、效率变化等因素,都直接影响着整个油气集输系统。油田进入特高含水开发期这种影响更明显。因此,研究和分析联合站的各部分以及整体的用能情况,并对联合站进行优化以降低运行成本及节能降耗是十分必要的。
关键词:联合站;物性参数;比热容;粘度;导热系数;经济性;安全性;工艺流程
1引言
在工艺计算中常常需要确定脱气原油的物性参数,最可靠的方法是实验测定,在缺少实验条件的情况下可以利用一些经验关系式计算。
2原油密度
若已知20℃时的原油密度,在0~50℃范围内其它温度下的密度可按下式计算:
€%jt=€%j20€%_(t-20)
€%_=1.8280.00132€%j20
式中:€%jt、€%j20分别为温度为t℃和20℃时的原油密度,kg/m3;€%_为温度系数,kg/(m3·℃)。
在20℃~120℃范围内,原油的密度为:
€%jt=(t-20)
式中:780≤€%j20<860时,€%Z=(3.083-2.638€?0-3€%j20)€?0-3;860≤€%j20≤960时,€%Z=(2.513-1.975€?0-3€%j20)€?0-3。
3原油比热容
液态原油和成品油的比热容Cy在输送温度范围内的变化趋势相同:比热容随温度的升高而缓慢上升,可按下式计算:
Cy=(1.687+0.00339T)
式中:Cy为油品比热容,kJ/(kg·℃);为油品在15℃的相对密度。
含蜡原油当油温低于析蜡温度时,由于蜡晶析出放出结晶潜热,比热容中包含了液相的Cy及蜡晶潜热。不同的原油或同种原油在不同的温度范围内,变化情况有所不同。
根据含蜡原油比热容随温度变化的趋势,可以按析蜡点温度TSL、最大比热容温度Tcmax将C-T曲线分成三个区:
①T>TSL
Cy=(1.687+0.00339T)
②TSL>T>Tcmax,随油温降低,比热容急剧上升。由于这个温度范围内,单位温降的析蜡率逐渐增大,放出的潜热多,故比热容Cly随温降而增大。C-T关系可用下面公式:
CLy=4.186AenT
式中:CLy为含蜡原油在析蜡温度以下的比热容,kJ/(kg·℃);A为常数,随原油的不同而不同,kJ/(kg·℃);n为常数,随原油的不同而不同,1/℃。
③ Tcmax> T > 0℃, 随油流温度的降低,比热容又逐渐减小。这个温度范围内,多数蜡晶已经析出,故再继续降温时, 单位温降的析蜡率逐渐减小。 Tcmax为析蜡率最大, 即比热容达最大值的温度, Tcmax一般略低于凝点。这个区域的C-T关系可用下面的拟合公式:
CLy=4.186Be-mT
式中:CLy为含蜡原油在低于Tcmax温度的比热容,kJ/(kg·℃);B为常数,随原油的不同而不同,kJ/(kg·℃);m为常数,随原油的不同而不同,1/℃。
4原油粘度
关于原油和成品油的粘温特性,国内外曾进行了大量的研究、测定工作,普遍认为,由于原油及其成品的粘度在很大程度上决定于其化学组成,故粘温关系的理论公式的实用意义是有限的。以往大都是在实验室测定的基础上,总结其经验关系式,但迄今也没有找出普遍适用的关系式。在牛顿流型的温度范围内,国外曾推荐多种粘温关系经验公式,常见的有:美国材料试验协会(ASTM)推荐的方程、粘温指数关系式、两个常数的关系式和三个常数的关系式。这里采用粘温指数关系式:
=e-u(T-50)
式中:€%f为温度为T时油品的运动粘度,m2/s;50€%f为50℃时油品的运动粘度,m2/s;u为粘温指数,1/℃。
该式适用于低粘度的成品油及部分重燃料油,不同的油品有不同的u值,一般情况下低粘度的油u值小,约在0.01~0.03之间;高粘度的油u值大,约在0.06~0.10之间。
但该式不适用于含蜡原油,将我国各油田单一原油在80℃下牛顿流体范围内的实测粘温数值代入该式时,所得的u值是随温度范围而不同的。u值随温度的降低而增大,在0.02~0.10的范围内变化。
5原油导热系数
原油的导热系数随温度而变化,可按下式计算:
€%dy=0.317
式中:€%dy为油品在T℃的导热系数,W/(m·K)。
原油和成品油在管输条件下的导热系数约在0.1～0.16W/(m·K)之间,大致计算可取0.14W/(m·K)。油品呈半固态时导热系数比液态时要大,石蜡的平均导热系数可取2.5W/(m·K)。
6结束语
联合站的特点是设备多、流程比较复杂,是油气集输系统的主要组成部分和主要的耗能单元。其生产、设备利用、尤其是能源消耗直接影响着整个集输系统。油田进入特高含水开发期,这种影响更明显。因此,有必要研究和分析联合站的各部分以及整体的用能情况,研究联合站的运行参数,并找到各种参数的最佳组合。
参考文献:
[1] 魏立新,刘扬.油气集输系统生产运行方案优化方法[J].大庆石油学院学报,2005,29(3):47-49
[2] 贺凤云,朱瑞华,徐永昌.杏六联401转油站集输参数优化[J].大庆石油学院学报,2007,31(3):34-37
[3] 刘海涌.孤东油田开发后期原油集输系统能量分析研究[D].济南:山东大学研究生院,2005
作者简介:秦哲(1974-),男,汉族,2009年毕业于西北工业大学工商管理专业,现主要从事油田地面建设方面的工作。
关键词:联合站;物性参数;比热容;粘度;导热系数;经济性;安全性;工艺流程
1引言
在工艺计算中常常需要确定脱气原油的物性参数,最可靠的方法是实验测定,在缺少实验条件的情况下可以利用一些经验关系式计算。
2原油密度
若已知20℃时的原油密度,在0~50℃范围内其它温度下的密度可按下式计算:
€%jt=€%j20€%_(t-20)
€%_=1.8280.00132€%j20
式中:€%jt、€%j20分别为温度为t℃和20℃时的原油密度,kg/m3;€%_为温度系数,kg/(m3·℃)。
在20℃~120℃范围内,原油的密度为:
€%jt=(t-20)
式中:780≤€%j20<860时,€%Z=(3.083-2.638€?0-3€%j20)€?0-3;860≤€%j20≤960时,€%Z=(2.513-1.975€?0-3€%j20)€?0-3。
3原油比热容
液态原油和成品油的比热容Cy在输送温度范围内的变化趋势相同:比热容随温度的升高而缓慢上升,可按下式计算:
Cy=(1.687+0.00339T)
式中:Cy为油品比热容,kJ/(kg·℃);为油品在15℃的相对密度。
含蜡原油当油温低于析蜡温度时,由于蜡晶析出放出结晶潜热,比热容中包含了液相的Cy及蜡晶潜热。不同的原油或同种原油在不同的温度范围内,变化情况有所不同。
根据含蜡原油比热容随温度变化的趋势,可以按析蜡点温度TSL、最大比热容温度Tcmax将C-T曲线分成三个区:
①T>TSL
Cy=(1.687+0.00339T)
②TSL>T>Tcmax,随油温降低,比热容急剧上升。由于这个温度范围内,单位温降的析蜡率逐渐增大,放出的潜热多,故比热容Cly随温降而增大。C-T关系可用下面公式:
CLy=4.186AenT
式中:CLy为含蜡原油在析蜡温度以下的比热容,kJ/(kg·℃);A为常数,随原油的不同而不同,kJ/(kg·℃);n为常数,随原油的不同而不同,1/℃。
③ Tcmax> T > 0℃, 随油流温度的降低,比热容又逐渐减小。这个温度范围内,多数蜡晶已经析出,故再继续降温时, 单位温降的析蜡率逐渐减小。 Tcmax为析蜡率最大, 即比热容达最大值的温度, Tcmax一般略低于凝点。这个区域的C-T关系可用下面的拟合公式:
CLy=4.186Be-mT
式中:CLy为含蜡原油在低于Tcmax温度的比热容,kJ/(kg·℃);B为常数,随原油的不同而不同,kJ/(kg·℃);m为常数,随原油的不同而不同,1/℃。
4原油粘度
关于原油和成品油的粘温特性,国内外曾进行了大量的研究、测定工作,普遍认为,由于原油及其成品的粘度在很大程度上决定于其化学组成,故粘温关系的理论公式的实用意义是有限的。以往大都是在实验室测定的基础上,总结其经验关系式,但迄今也没有找出普遍适用的关系式。在牛顿流型的温度范围内,国外曾推荐多种粘温关系经验公式,常见的有:美国材料试验协会(ASTM)推荐的方程、粘温指数关系式、两个常数的关系式和三个常数的关系式。这里采用粘温指数关系式:
=e-u(T-50)
式中:€%f为温度为T时油品的运动粘度,m2/s;50€%f为50℃时油品的运动粘度,m2/s;u为粘温指数,1/℃。
该式适用于低粘度的成品油及部分重燃料油,不同的油品有不同的u值,一般情况下低粘度的油u值小,约在0.01~0.03之间;高粘度的油u值大,约在0.06~0.10之间。
但该式不适用于含蜡原油,将我国各油田单一原油在80℃下牛顿流体范围内的实测粘温数值代入该式时,所得的u值是随温度范围而不同的。u值随温度的降低而增大,在0.02~0.10的范围内变化。
5原油导热系数
原油的导热系数随温度而变化,可按下式计算:
€%dy=0.317
式中:€%dy为油品在T℃的导热系数,W/(m·K)。
原油和成品油在管输条件下的导热系数约在0.1～0.16W/(m·K)之间,大致计算可取0.14W/(m·K)。油品呈半固态时导热系数比液态时要大,石蜡的平均导热系数可取2.5W/(m·K)。
6结束语
联合站的特点是设备多、流程比较复杂,是油气集输系统的主要组成部分和主要的耗能单元。其生产、设备利用、尤其是能源消耗直接影响着整个集输系统。油田进入特高含水开发期,这种影响更明显。因此,有必要研究和分析联合站的各部分以及整体的用能情况,研究联合站的运行参数,并找到各种参数的最佳组合。
参考文献:
[1] 魏立新,刘扬.油气集输系统生产运行方案优化方法[J].大庆石油学院学报,2005,29(3):47-49
[2] 贺凤云,朱瑞华,徐永昌.杏六联401转油站集输参数优化[J].大庆石油学院学报,2007,31(3):34-37
[3] 刘海涌.孤东油田开发后期原油集输系统能量分析研究[D].济南:山东大学研究生院,2005
作者简介:秦哲(1974-),男,汉族,2009年毕业于西北工业大学工商管理专业,现主要从事油田地面建设方面的工作。