级油气集输教案.docx

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级油气集输教案

西南石油大学

教案

课程名称油气矿场集输

任课教师郑云萍黄坤

院（系）石油工程学院

教研室油气储运研究所

2011年2月21日

课程表

课程名称

油气矿场集输

专业年级

油气储运2008

（一、二班）

（161、160人）

学时

64

行课时间

1-11周

节次

星期教室

1—2节

3—5节

6—7节

8—9节

10—11节

星期一

油气矿场集输

（明辨C205）

油气矿场集输

（明德A312）

星期二

油气矿场集输

（明德A312）

星期三

油气矿场集输

（明辨C205）

星期四

油气矿场集输

（明德A312）

星期五

油气矿场集输

（明辨C205）

星期六

星期日

《油气矿场集输》教学大纲

一、课程基本信息

1、课程英文名称：

Oil-gasGatheringandTransporting

2、课程类别：

专业基础课程

3、课程学时：

总学时64，实验学时8

4、学分：

4

5、先修课程：

《工程流体力学》、《工程热力学与传热学》、《化工分离基础》

6、适用专业：

油气储运工程

7、大纲执笔：

油气储运教研室刘武

8、大纲审批：

石油工程学院学术委员会

9、制定（修订）时间：

2006年11月

二、课程的目的与任务

本课程是储运专业的一门主干专业课，较全面地介绍了油气集输系统及其处理技术。

通过本课程的学习，学生应对油气集输与处理系统有一个全面的认识，在理解油气田内部集输系统各个工艺环节的作用和功能的基础上，掌握天然气脱水、脱出酸性气体和回收液烃的过程、原油的净化工艺及稳定方法，并了解油气集输系统主要设备（分离器、换热器、塔器等）的工作原理、结构及选型设计计算，使学生毕业后能较快地承担矿场油气集输系统的设计与管理工作。

本课程的主要任务是使储运专业学生获得以下几方面的知识和能力：

1、具有油气田矿场内部地面工程的规划、设计和营运管理的能力；

2、油气集输工艺过程和原油净化、天然气处理等方面的基本理论和基本知识；

3、熟悉油气集输设备的结构、一般选型设计计算方法和安全保障技术；

4、油、气集输管道、油气混输管道的水力、热力计算方法与步骤。

三、课程的基本要求

1、天然气集输与处理方面：

要求学生熟练掌握天然物性计算方法；天然气含水量的确定及天然气水合物相关内容的计算；天然气矿场集输系统中各种场站的工艺流程、功能；矿场集输管道的水力、热力计算；天然气脱水、提取液烃、酸性气体脱除常用方法、工艺过程及相关工艺参数的选取；各种集输设备的工作原理、内部结构、设计选型计算方法。

2、原油集输与净化方面：

要求学生熟练掌握原油的组成与物性；常见原油集输流程、布站方式的特点；计量站、集油站、联合站的流程特点及任务；气液两相管流工艺计算方法；原油净化原理及主要方法；原油稳定的措施和工艺；常见油田集输设备结构和工作原理。

四、教学大纲内容及学时分配建议

（一）理论教学

1、绪论（1学时）

（1）课程教学目的、任务及要求，课程结构分析。

（2）国内外原油、天然气集输与处理技术最新进展。

2、原油、天然气的物理化学性质（2学时）

（1）了解石油、天然气的组成与分类。

（2）掌握天然气的视临界值、视对比值、视分子量三个概念。

（3）掌握天然气密度、粘度、比热、导热系数、热值、压缩因子的定义及工况条件下的计算方法。

（4）了解石油的密度、平均沸点、特性因素、平均分子量、粘度、比热（热容）与热值的定义及计算公式。

（自学）

（5）理解石油的凝固点、浊点、结晶点，油品的闪点、燃点、自燃点的基本概念和相关表示方法。

（自学）

重点：

天然气主要热力学物性参数的计算方法、有关石油物性基本概念的理解

难点：

原油、天然气物性参数计算，相关经验公式的适用范围的界定和选择

3、原油、天然气矿场集输系统（7学时）

（1）了解原油、天然气集输系统的组成和各单元的作用。

（2）掌握原油、天然气矿场内部集输管网的形式、特点及适用条件。

包括天然气四种常见集输管网，原油单管、双管、三管集输工艺流程，矿场部分典型油气集输流程选例。

（3）了解原油、天然气集输流程的布站形式、特点及适用条件。

（4）掌握天然气井场功能、原理流程、现场实用流程。

（5）掌握天然气常温集气站功能、适用对象、原理流程形式、现场实用流程。

（6）掌握天然气低温集气站功能、适用对象、原理流程形式、现场实用流程。

（7）掌握原油矿场计量站的类型、主要任务、站内流程、常见计量设备的结构及功能。

（8）掌握原油矿场集油站、联合站的工作范围、任务、工艺流程、常见复式设备的结构及功能。

重点：

了解原油、天然气集输系统的构成和各部分的作用；理解各种天然气、原油集输流程的特点和适用范围；掌握天然气矿场（气田内部）集输系统中的常低温集气站工艺流程及功能；掌握原油矿场（油田内部）集输系统中的计量站、集油站、联合站的工作范围划分、承担的任务及其相应的工艺流程。

难点：

原油单管、双管、三管集输工艺流程的分类、适用条件、优、缺点的比较；天然气常低温集气站流程的工艺特点；原油矿场集油站、联合站的工作范围、工艺流程。

4、油气分离与换热设备（6学时）

（1）理解两相、三相分离设备的工作过程、分离原理、内部结构、不同类型分离器的比较与选择。

（2）掌握两相、三相分离结构尺寸设计方法。

（3）了解换热器的工作原理、分类、结构一般性介绍。

（自学）

（4）了解常见壳管式、套管式换热器、水套加热炉工艺计算过程及步骤简单介绍。

（自学）

重点：

掌握分离设备的四个组成部分的作用，熟练掌握各种分离器的尺寸设计及设计中基本参数的确定原则。

难点：

常见换热器工艺计算过程及步骤。

5、矿场集输管路（5学时）

（1）掌握单相简单、复杂原油、天然气管路内压降及温降计算方法及公式选择。

（自学）

（2）掌握原油、天然气管路结构尺寸和壁厚的确定方法。

（自学）

（3）理解混输油气管路的特点、基础术语与处理方法。

（4）掌握混输油气管路的气液两相流流型判断。

（5）掌握油气混输管路水力计算、热力计算。

重点：

掌握常用单相原油、天然气管路压降及温降计算公式；油气混输管路的特点和研究方法；水平、垂直、倾斜三种气液两相管路流型的判断方法；混输管路的水力、热力计算步骤和相应计算模型。

难点：

油气混输管路工艺计算的一般方法；常见混输管路的水力计算模型的比较与选择。

6、天然气脱水、凝液回收与酸性气体脱除。

（23学时）

（1）理解天然气含水量的表示及确定方法。

（2）掌握天然气水合物的概念、结构、形成条件、预测方法及解堵措施。

（3）了解防止天然气水合物形成喷注化学抑制剂的量计算。

（4）掌握溶剂吸收法脱水与再生的基本原理、常用方法、原则与现场实用流程。

（5）掌握甘醇法脱水工艺影响因素分析、相关参数的选取、主要设备的几何尺寸的确定。

（6）掌握三甘醇脱水装置中吸收塔、再生系统的工艺计算。

（7）掌握固体吸附法脱水与再生的基本原理、操作过程、原则与现场实用流程。

（8）了解常用固体吸附剂的种类、性质、脱水特性。

（9）掌握分子筛吸附器的设计计算。

（10）了解天然气主要脱水方法的比较与脱水工艺的选择。

（11）了解提取天然气中液烃的一般方法。

（12）掌握提取天然气中液烃的主要方法——低温分离法的原理、三种基本类型。

（13）了解相变制冷、直接膨胀提供冷量的原理与过程。

（14）掌握天然气凝析液量的计算方法。

（15）掌握高压、中压、低压天然气液烃的一般分离流程的形式、作用、适用范围、制冷方式、流程组成系统构成分析。

（16）了解液烃回收过程中塔、膨胀机、热分离机等主要工艺设备的结构与工作过程。

（17）了解天然气脱硫方法的分类，不同脱硫方法的适用范围、脱硫剂的组成、现场应用情况。

（18）理解常用的几种脱硫方法的脱硫机理、脱硫剂的性质、不同方法的优、缺点比较及其工艺流程。

（19）了解单流法、分流法硫磺回收工艺流程。

（20）了解硫磺回收工艺装置的尾气处理方法与工艺。

重点：

掌握天然气水合物的形成条件、预测方法及解堵措施；掌握溶剂吸收法、固体吸附法脱水与再生的基本原理、工艺流程、相关参数的确定；天然气脱水工艺的选择，不同方法的比较；掌握低温分离法在提取天然气中液烃的原理、制冷方法的选择、不同情况下工艺流程的特点、实用范围。

难点：

吸收与吸附两种脱水方法及再生系统的工艺计算；节流等焓、等熵过程中凝液量的计算。

7、原油净化与稳定（12学时）

（1）了解原油净化的必要性、净化的主要方法和指标。

（2）理解原油乳状液形成的条件、形成机理、性质和鉴别方法。

（3）掌握原油热化学破脱水的机理、化学破乳剂的种类、化学破乳剂的选择和应用。

（4）掌握电脱水的机理、交直流电场脱水效果对比，双电电场脱水的工作过程。

（5）了解热化学脱水器的结构型式，电脱水器的结构、供电方式、脱水技术指标、设计技术参数的确定。

（6）掌握原油热化学、电化学脱水、高含水原油脱水的工艺流程。

（7）了解原油稳定的必要性、原理、达到的技术指标。

（8）掌握加热闪蒸、负压闪蒸、多级闪蒸的基本原理、方法、适用对象、流程。

（9）掌握分馏稳定的原理和工艺流程、适用对象。

（10）原油稳定工艺的选择。

（11）了解闪蒸分离稳定塔、闪蒸罐、分馏塔的结构及原油稳定装置的布局。

重点：

掌握原油乳状液形成的条件、形成机理、性质；掌握原油热化学、电化学脱水；原理及工艺流程；原油稳定的基本方法特点及适用对象；原油稳定工艺选择考虑的因素。

难点：

电脱水的机理、原油热化学破脱水的机理的理解；各种脱水工艺流程的现场应用；分馏稳定的原理和工艺流程。

（二）实验教学

实验教学大纲见附件。

五、考试考核方法

闭卷考试。

课程成绩分由平时成绩、考试成绩及实验成绩三部分构成，其中平时成绩占10％、实验成绩占20％、考试成绩70％。

六、教材及参考书

（一）教材

1、曾自强、张育芳编，《天然气集输工程》，石油工业出版社，2000年11月

2、蒋洪、刘武编，《原油集输工程》，石油工业出版社，2006年1月

（二）参考书

冯叔初等编，《油气集输》，石油大学出版社，1994年12月

授课日历

课次

授课

时间

授课内容

重点、难点

作业、实验

课后

记录

第1次

油气矿场集输概述

一、本课程的性质和任务

二、本课的主要内容

（1）天然气集输系统

（2）原油集输部分

三、国内外原油、天然气集输与处理技术最新进展

四、学习要求

五、参考资料

本课的主要内容

第2次

第一章天然气的物理化学性质

1.1天然气的化学组成与分类

1.2天然气的物理化学性质

1.2.1天然气的压力、温度、临界值及其对比值

2.2天然气的分子量

1.2.3天然气的密度和相对密度（比重）

1.2.4天然气的粘度

掌握天然气的化学组成与分类

掌握天然气的物理化学性质

作业5

第3次

1.2.5天然气的热力学性质

1.2.6气体状态方程式及压缩系数

第二章天然气水化物的形成和防止

2.1概述

天然气水化物的形成的条件

天然气水化物的形成的条件

第4次

2.2天然气中水汽的含量

2.3水合物的结构

2.4形成水合物的温度或压力的确定

重点掌握天然气中水汽的含量

重点掌握水合物的形成和防止

第5次

2.5气体水合物的防止

1、在不形成水合物的条件下，允许气体进行膨胀

2、在给定条件下，求出气体节调压后的温度降，判断是否形成水合物

3、喷注化学抑制剂

喷注化学抑制剂的计算

作业6

第6次

第三章天然气矿场集输系统

3.1天然气集输系统

3.2矿场（气田）集输系统

3.3集输站场流程

1、井场装置流程

2、常温分离集气站

矿场（气田）集输系统

集输站场流程

第7次

常温分离多井轮换计量流程

3、低温分离集气站流程

制定集输流程应遵循的技术准则

集输系统（包括管网和站场）的布局

低温分离集气站流程

1、大作业

第8次

3.4油田气的集输流程

3.5调压计量站流程

1、输气管线起点调压计量站的流程

2、输气管线中间调压计量站流程

3、输气管线终点站

调压计量站流程

清管装置

第9次

第四章油（液）气分离设备

4.1概述

4.2两相分离设备的工作过程

4.3两相分离器的外壳及内部构件

4.4两相分离的理论

掌握两相分离设备的工作过程

掌握两相分离的理论

第10次

4.5两相分离器的尺寸设计

4.6两相分离器尺寸设计的另一方法

熟练掌握两相分离器的尺寸设计

1、2

第11次

4.7旋风式分离器

4.7.1颗粒沉降的规律

4.7.2旋风分离器直径及进出口管的计算

4.8三相分离设备的工作过程

4.8.1卧式分离器

4.8.2立式分离器

熟练掌握旋风式分离器的计算

掌握三相分离设备的工作过程

第12次

4.8.3卧式分离器与立式分离器的对比选择

4.9三相分离器的外壳及内部构件

4.10三相分离的理论

4.11三相分离器的尺寸设计

1.掌握三相分离的理论

2.掌握三相分离器的尺寸设计

作业10

第13次

第六章矿场集输管网

6.1集输管网的类型

6.2流体流动基本方程

6.2.3在阀门和管子附件处的压头损失

6.2.4输气管道中任何一点压力和平均压力

6.2.5相当输气管道的概念

掌握矿场集输管网的类型和计算

作业12

第14次

6.2.6各种复杂输气管道的计算

6.2.7管线尺寸和壁厚的确定

6.2.8输气管道中温度变化

6.3常用的管子、管件和阀门

掌握各种复杂输气管道的计算

第15次

第七章天然气脱水

7.1概述

7.2溶剂吸收法脱水

7.2.1甘醇脱水的基本原理和物理性质

7.2.2三甘醇吸收脱水的原理流程

掌握溶剂吸收法脱水原理和计算

第16次

7.2.3三甘醇法脱水的工艺参数选取

7.2.4三甘醇脱水装置的工艺计算

三甘醇脱水装置的工艺计算

第17次

7.3固体吸附法脱水

7.3.1吸附操作原理

7.3.2吸附剂

7.3.3吸附法脱水

7.4脱水工艺的选择

掌握固体吸附法脱水原理和计算

作业10

第18次

第八章天然气脱凝析油

8.1概述

8.2商用产品的技术条件及规范

8.3从天然气中分离液烃的一般方法

8.3.1油吸收法

8.3.2.吸附法

8.4从天然气中提取液烃的主要方法——低温分离法

8.4.1概述

8.4.2相变制冷

掌握从天然气中提取液烃的主要方法

第19次

8.4.3直接膨胀制冷

8.4.5做外功的等熵膨胀过程的热力计算

8.4.6低温分离工艺流程

8.4.7膨胀机

8.4.8热分离机（Thermalseparator）

8.5提取天然气液烃加工方法的选择

掌握做外功的等熵膨胀过程的热力计算

掌握低温分离工艺流程和制冷设备

第20次

8.6凝析油的稳定

8.7天然气液化简介

8.7.1液化天然气的必要性

8.7.2天然气液化技术

8.7.3液化天然气汽化时的冷量回收

1.掌握凝析油的稳定

2.天然气液化技术

作业6

第21次

第九章天然气脱硫

9.1概述

9.2气体脱硫方法的分类

9.3常用的几种脱硫方法

9.3.1烷醇胺法（化学吸收）

9.3.2物理吸收法

9.3.4分子筛法

掌握天然气脱硫常用的几种方法

第22次

9.4硫磺的生产（简介）

9.4.1克劳斯反应综述

9.4.2单流法（直通法）工艺流程简介

9.4.3分流法硫磺回收工艺流程

掌握硫磺的生产的工艺流程和原理

第23次

9.5硫磺回收装置的尾气处理

9.5.1设计成使克劳斯反应进行完全的尾气处理法

硫磺回收装置的尾气处理

作业6

第24次

原油集输工程

第二章原油集输流程

2.1集输站场的类型和功能

2.2原油集输流程

掌握原油集输系统

第25次

2.3常用集油工艺

2.4不加热集油工艺

集油工艺

第26次

第三章油气混输管路

3.1两相管流基础术语与处理方法

3.2气液两相流流型判断

气液混合物的管道计算

第27次

3.3油气混输管路热力计算

3.4油气混输管路水力计算

3.5改变原油流变性的措施

气液混合物的管道计算

7、8

第28次

第四章原油净化

4.1概述

4.2原油乳状液

4.3原油热化学脱水

掌握石油乳化物的形成、分类及物理化学性质

原油热化学脱水

实验

第29次

4.4原油电脱水

4.5破乳剂的优选

原油电脱水

实验

第30次

4.6原油脱水工艺流程

4.7原油集输系统除砂工艺

原油脱水工艺流程

第31次

第五章原油稳定

5.1原油稳定的必要性和原理；

5.2原油稳定工艺；

5.3原油稳定工艺计算（自学）

5.4稳定工艺选择；

5.5原油稳定设备

原油稳定方法

第32次

第六章油田污水处理

6.1概述

6.2物理法除油

6.3混凝处理

6.4过滤

6.5防垢、缓蚀和杀菌（自学）

6.6污水处理工艺流程

掌握油田污水处理工艺流程和原理

第1次课

教学目的：

油气集输概述

教学内容：

一、本课程的性质和任务

二、本课的主要内容

（1）天然气集输系统

（2）原油集输部分

三、国内外原油、天然气集输与处理技术最新进展

四、学习要求

五、参考资料

重点难点：

本课的主要内容、国内外原油、天然气集输与处理技术最新进展

教学设计：

天然气集输系统→原油集输系统

→矿场集输系统→本课程的主要内容

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第2次课

教学目的：

掌握天然气的物理化学性质

教学内容：

1.1天然气的化学组成与分类

1.2天然气的物理化学性质

1.2.1天然气的压力、温度、临界值及其对比值

2.2天然气的分子量

1.2.3天然气的密度和相对密度（比重）

1.2.4天然气的粘度

重点难点：

天然气的物理化学性质

教学设计：

天然气组成→物理性质→化学性质

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第3次课

教学目的：

掌握天然气的物理化学性质

水化物的形成的条件

教学内容：

1.2.5天然气的热力学性质

1.2.6气体状态方程式及压缩系数

第二章天然气水化物的形成和防止

2.1概述

天然气水化物的形成的条件

重点难点：

重点分析内外因和辅助条件

教学设计：

物理化学性质→天然气水化物的形成的条件（重点分析内外因和辅助条件）

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第4次课

教学目的：

掌握水合物的形成和防止

教学内容：

2.1概述

2.2天然气中水汽的含量

2.3水合物的结构

2.4形成水合物的温度或压力的确定

重点难点：

形成水合物条件预测

教学设计：

天然气中水汽的含量→水合物的结构→形成水合物条件预测

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第5次课

教学目的：

掌握气体水合物的防止

教学内容：

2.5气体水合物的防止

1、在不形成水合物的条件下，允许气体进行膨胀

2、在给定条件下，求出气体节调压后的温度降，判断是否形成水合物

3、喷注化学抑制剂

重点难点：

喷注化学抑制剂的计算

教学设计：

不形成水合物的条件→喷注化学抑制剂→工艺

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第6次课

教学目的：

掌握天然气天然气矿场集输系统

教学内容：

第三章天然气矿场集输系统

3.1天然气集输系统

3.2矿场（气田）集输系统

3.3集输站场流程

1、井场装置流程

2、常温分离集气站

重点难点：

集输站场流程

教学设计：

集输系统→井场装置流程→常温分离集气站流程

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第7次课

教学目的：

掌握低温分离集气站流程

教学内容：

常温分离多井轮换计量流程

3、低温分离集气站流程

制定集输流程应遵循的技术准则

集输系统（包括管网和站场）的布局

重点难点：

低温分离集气站流程

教学设计：

先讲设备的作用→分析工艺流程→如何设计低温工艺流程

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

1、大作业

第8次课

教学目的：

掌握调压计量站流程

教学内容：

3.4油田气的集输流程

3.5调压计量站流程

1、输气管线起点调压计量站的流程

2、输气管线中间调压计量站流程

3、输气管线终点站

重点难点：

清管装置

教学设计：

调压计量站流程介绍→设备介绍→清管装置结构和操作步骤

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第9次课

教学目的：

掌握油（液）气分离设备

教学内容：

第四章油（液）气分离设备

4.1概述

4.2两相分离设备的工作过程

4.3两相分离器的外壳及内部构件

4.4两相分离的理论

重点难点：

掌握两相分离设备的工作过程

掌握两相分离的理论

教学设计：

分离器的分类→分离的基本原理→分离器的内部结构

→重力沉降速度的计算

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第10次课

教学目的：

掌握两相分离器的尺寸设计

教学内容：

4.5两相分离器的尺寸设计

4.6两相分离器尺寸设计的另一方法

重点难点：

熟练掌握两相分离器的尺寸设计

教学设计：

沉降速度的确定→结构尺寸的计算→例题

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

作业1、2

第11次课

教学目的：

掌握旋风式分离器、三相分离设备的工作过程

教学内容：

4.7旋风式分离器

4.7.1颗粒沉降的规律

4.7.2旋风分离器直径及进出口管的计算

4.8三相分离设备的工作过程

4.8.1卧式分离器

4.8.2立式分离器

重点难点：

旋风式分离器计算、三相分离设备的工作过程

教学设计：

旋风式分离器分离原理→旋风式分离器计算→三相分离设备的结构

→三相分离设备的工作过程

本次课的电子课件：

见幻灯片

作业与实验：

第12次课

教学目的：

掌握三相分离器的尺寸设计

教学内容：

4.8.3卧式分离器与立式分离器的对比选择

4.9三相分离器的外壳及内部构件