海洋石油平臺(tái)集輸工藝及設(shè)備選型計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)

李巖芳，韓光明，王爾新

(1.承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校熱能工程系，河北 承德 067000;2.承德石油高等專(zhuān)科學(xué)?？萍及l(fā)展與校企合作處，河北 承德 067000;3.承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校體育健康與藝術(shù)教育部，河北 承德 067000)

近年來(lái)，隨著世界范圍內(nèi)油氣資源消耗的遞增和陸地原油開(kāi)采速度的加快，海洋領(lǐng)域內(nèi)的油氣勘探開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為新的焦點(diǎn)［1］。海洋石油平臺(tái)是海上作為集輸系統(tǒng)的核心，主要進(jìn)行油氣分離、氣體洗滌、原油處理、天然氣處理等工藝，海洋石油平臺(tái)集輸設(shè)備具有特殊性，許多設(shè)備包括火炬、氣體洗滌器等只用在海上(見(jiàn)圖1)。長(zhǎng)期以來(lái)，在進(jìn)行集輸工藝計(jì)算及設(shè)備選型時(shí)，主要采用人工，工作量大，準(zhǔn)確性差，雖然近年來(lái)也開(kāi)發(fā)了一些油氣集輸軟件［2-3］，但是，針對(duì)海洋石油平臺(tái)集輸工藝及設(shè)備選型的軟件很少，主要針對(duì)該情況，開(kāi)發(fā)了計(jì)算軟件。

1 海洋平臺(tái)集輸工藝及設(shè)備選型研究計(jì)算

采用BorlandC++Builder 6語(yǔ)言，從分離器、氣體洗滌器、電脫水器、換熱器、加熱爐、鍋爐、沉降罐、泵、火炬計(jì)算、保溫計(jì)算、壓降計(jì)算等方面，嚴(yán)格按照相關(guān)行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范［4］，進(jìn)行設(shè)備選型或工藝計(jì)算，因?yàn)榫幊坦ぷ髁看螅瑑H列出具有代表意義或者有所創(chuàng)新的某些計(jì)算進(jìn)行說(shuō)明。

2 實(shí)例驗(yàn)證

軟件按照海洋石油平臺(tái)集輸工藝的流程，依次進(jìn)行油氣分離器、氣體洗滌器、電脫水器、換熱器、加熱爐、沉降罐的選型、計(jì)算、校核以及火炬、保溫層厚度、壓降計(jì)算等(見(jiàn)圖1)。

2.1 軟件計(jì)算

在窗體上方點(diǎn)擊“火炬計(jì)算”模塊，彈出火炬的計(jì)算窗口。

輸入數(shù)據(jù)如圖2中所示。計(jì)算火炬的直徑可得0.08 m;點(diǎn)擊“計(jì)算火炬釋放的熱量”得:36 635.00 kW。根據(jù)釋放熱量查軟件中附圖并輸入火炬長(zhǎng)度為9.7 m。點(diǎn)擊計(jì)算得火炬頭處的流速為156.58 m/s。點(diǎn)擊計(jì)算風(fēng)速與火炬頭速度的比值為0.153;查軟件附圖并輸入Δx/L=0.87;Δy/L=0.34;計(jì)算得火炬變形Δx=8.439;Δy=3.298。點(diǎn)擊“進(jìn)入火炬塔高度計(jì)算”按鈕，顯示另一界面。輸入熱輻射的傳導(dǎo)系數(shù)1.0;距離火炬塔20m處的最大允許輻射熱1.58 kW/m2。輸入火炬氣各組分的摩爾分?jǐn)?shù):甲烷:90.807;乙烷:1.758 6，丙烷0.319 7;異丁烷0.159 9;正丁烷0.079 9;異戊烷:6.634 7;正戊烷:0.079 9.點(diǎn)擊“計(jì)算火炬中心到物體的距離”按鈕，得20.0 m。點(diǎn)擊“計(jì)算火炬塔高度”按鈕得12.3 m。

2.2 人工計(jì)算

首先根據(jù)數(shù)據(jù)公式(1)計(jì)算火炬的直徑為0.08 m;計(jì)算火炬頭出口速度Uj為196.79 m/s;計(jì)算火炬氣的低爆炸極限濃度為0.244 3。計(jì)算噴射推力和風(fēng)推力參數(shù)為3.23。

查規(guī)范［5］得火炬和點(diǎn)火排出口的水平距離為7.8 m。查規(guī)范［5］得火炬和點(diǎn)火排出口的垂直距離為7.8 m。再根據(jù)熱輻射的傳導(dǎo)系數(shù)1.0和距離火炬塔20 m處的最大允許輻射熱1.58 kw/m2等數(shù)據(jù)計(jì)算火炬中心到物體的距離為20.0 m。計(jì)算火炬塔高度為12.6 m。

式中，M—馬赫數(shù);W—?dú)怏w流量，kg/h;P—火炬頭流動(dòng)壓力，kPa;D—火炬直徑，m;z—壓縮系數(shù);T—流體溫度，k;k—?dú)怏w比熱比;Mw—平均分子量。

比較軟件計(jì)算和人工計(jì)算可以看出，結(jié)果基本一致，達(dá)到了預(yù)期的效果。

3 結(jié)論

1)采用BorlandC++Builder 6程序?yàn)殚_(kāi)發(fā)工具，根據(jù)海洋石油平臺(tái)集輸系統(tǒng)工藝的實(shí)際情況，嚴(yán)格按照最新國(guó)家規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編制了設(shè)備選型軟件。軟件編程計(jì)算涉及到的方法簡(jiǎn)單，精度好，易于掌握，穩(wěn)定性強(qiáng)，且操作方便。

2)實(shí)例驗(yàn)證表明，軟件計(jì)算域人工計(jì)算結(jié)果基本一致，在允許誤差范圍內(nèi)，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。整個(gè)軟件計(jì)算功能比較完善，并具有錯(cuò)誤提示功能，軟件可以應(yīng)用于海洋石油平臺(tái)的設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)等工作領(lǐng)域。

［1］王寶亞，王進(jìn)全.淺談我國(guó)海洋石油裝備技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］.石油機(jī)械，2009，37(9):136－139.

［2］曾昭英，周嶠，吳新果.原油集輸系統(tǒng)能耗分析軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2012，12(5):1135－1138.

［3］侯進(jìn)才.油氣集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件中圖形建模平臺(tái)的開(kāi)發(fā)［J］.石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2012，23(6):46－49.

［4］石化斌.油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范與工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及集輸安全規(guī)范實(shí)用手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)科學(xué)文化出版社，2005.

［5］泄壓和減壓系統(tǒng)指南［S］.SY/T 10043 －2002.