全国大学生油气储运工程设计大赛R油田输油管道及沿线站场设计日期2016年7 月20 日全国大学生油气储运工程设计大赛组委会制方案简介本作品根据《第一届全国大学生油气储运工程设计大赛赛题及基础数据》和相关标准，秉承经济、高效、节能、环保的设计理念，对R 油田输油管道工程进行了设计。
主要设计内容包括：A-B、B-C段管道工艺及运行管理，河流穿越方案，沿线站场及阀室工艺，火车装车方案，辅助生产及配套工程技术方案以及投资估算等内容。
输油管道设计方面：采用加热输送工艺，从技术经济角度优选管径，通过逆向推算得到设计压力及布站情况，通过考虑油水乳化状态提高了水力计算的准确性。
使用商业软件对其进行了模拟及优化，并编制相应程序辅助计算。
河流穿越方案方面：分析了穿越区岩土层可钻性，确定并设计了水平定向钻（HDD）管道穿越河流施工方案，并进行了管道强度校核和施工风险评价。
沿线站场及阀室方面：设计了原油脱水及污水深度处理工艺，确定了沿线各站场及阀室的分布，并对其进行了设计。
火车装车方案方面：对装车站进行了详细设计，从可靠性的角度采用了“双管、双泵、双用单鹤管”的装车工艺；针对来油量衰减较快特点，从经济的角度对装车操作的运行与管理进行了优化，制定了高效益、低成本的火车装车方案。
此外，本文还对整体输油管道工程的防腐、自控、消防、HSE管理、辅助生产及公用工程等进行了设计。
设计中使用了OLGA，PIPESIM等商业软件对各种工况下的管道进行了模拟，并且基于VB平台编制了相应软件辅助计算，校核了整体方案的可行性和可靠性，完成了管道及站场工艺的优化，提高了方案的经济性。
本设计充分借鉴了国内外原油输送及装车的成熟技术，优化了管道及站场的工艺流程及运行方案，选用了高效设备，降低了投资及运行维护费用，具有一定的工程应用价值。
目录第1章总论 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 编制依据 (2)1.3 编制原则 (2)1.4 设计范围 (2)1.5 国家级地方有关法律、法规 (2)1.6 国家、地方、行业、企业的技术标准和规范 (3)第2章R油田输油管道设计基础 (6)2.1 工程概况 (6)2.2 设计基础资料 (6)2.2.1 基础数据 (6)2.2.2 原油物性 (7)2.2.3 设计环境 (8)2.2.3.1 土壤条件 (8)2.2.3.2 铁路依托条件 (8)2.2.3.3 气象条件 (8)第3章输油管道工艺设计 (9)3.1 输送工艺 (9)3.2 设计参数 (10)3.2.1 管道设计参数 (10)3.2.1.1 设计输量 (10)3.2.1.2 设计压力 (10)3.2.1.3 管径优选 (11)3.2.1.4 钢管类型选择 (11)3.2.1.5 管道纵断面图 (11)3.2.1.6 管道埋深参数 (12)3.2.1.7 管道防腐层 (12)3.2.2 原油物性 (13)3.2.2.1 油品密度 (13)3.2.2.2 油品粘度 (13)3.2.2.3 原油乳化 (15)3.2.1热力设计参数 (16)3.3.1.1 加热站出站油温 (16)3.3.1.2 加热站进站油温 (16)3.3.1.3 管道周围介质温度T0 (16)3.3.1.4 管道保温层设计 (16)3.3 A-B段工艺设计 (17)3.3.1 设计输量下的设计方案 (17)3.3.2 最低输量下的设计方案 (19)3.3.3 设计压力及管道壁厚 (21)3.3.4 经济性分析 (24)3.3.5 适应性分析 (26)3.4 B-C段工艺设计 (28)3.4.1 设计输量下的设计方案 (28)3.4.2 最低输量下的设计方案 (32)3.4.3 设计压力及管道壁厚 (34)3.4.4 经济性分析 (37)3.4.5 适应性分析 (44)3.4.5.1 冬季运行方案 (44)3.4.5.2 夏季运行方案 (44)3.5 设备选型 (46)3.5.1 泵机组选型 (46)3.5.2 原动机选型 (48)3.5.3 加热炉选型 (48)3.6 管道强度校核 (49)3.6.1 进出站压力校核 (49)3.6.3 静水压力校核 (49)3.6.4 动水压力校核 (49)3.8 设计成果 (49)第4章穿越河流设计方案 (51)4.1 遵循的主要标准、规范 (51)4.1.1 法律法规 (51)4.1.2 标准规范 (51)4.2 穿越河流方式比选 (51)4.3 水平定向钻穿越设计 (52)4.3.1 HDD可钻性评价 (52)4.3.1.1 穿越场地地层岩性结构 (52)4.3.1.2 穿越场地土的物理力学性质指标 (53)4.3.1.3 穿越区域岩土层可钻性评价 (55)4.3.1.4 施工条件评价 (55)4.3.1.5 地下障碍物评价 (55)4.3.2 HDD穿越曲线设计 (56)4.3.3 HDD设备选型 (58)4.3.3.1 钻机选型 (58)4.3.3.2 钻具选型 (59)4.3.4 场地布置 (61)4.3.5 穿越段管道设计 (62)4.3.5.1 穿越段管道壁厚设计 (62)4.3.5.2 穿越段管道防腐与防护 (63)4.3.5.3 穿越段管道热力校核 (63)4.3.6 穿越管道应力校核 (63)4.3.6.1 管道回拖工况应力校核 (63)4.3.6.2 管道试压工况应力校核 (66)4.3.6.3 管道运行工况应力校核 (66)4.3.6.4 管道径向屈曲失稳校核 (67)4.3.7 套管结构设计 (68)4.3.7.1 套管最大夯入长度计算 (68)4.3.7.2 套管壁厚选取 (69)4.3.7.3 套管强度验算 (69)4.3.7.4 套管稳定性验算 (71)4.4 穿越施工方案 (72)4.4.1 施工工艺流程 (72)4.4.2 施工技术措施 (72)4.4.2.1 施工准备 (72)4.4.2.2 泥浆配制 (74)4.4.2.3 钻导向孔 (75)4.4.2.4 预扩孔工艺 (76)4.4.2.5 管道回拖 (77)4.4.2.6 管道焊接检验和试压 (77)4.5 对水文地质和环境的影响 (78)4.5.1 对地貌的影响 (78)4.5.2 对河床结构的影响 (78)4.5.3 对生物的影响 (78)4.5.4 施工过程对环境的影响 (78)4.6 消防、安全 (79)4.6.1 设计采取的安全及消防措施 (79)4.6.2 施工中的主要安全措施 (79)4.7 施工风险及应对措施 (80)4.7.1 穿越风险分析 (80)4.7.2 施工应急处置预案 (81)4.7.2.1 导向施工应急预案 (81)4.7.2.2 扩孔过程中发生卡钻、抱钻、断钻的应急预案 (81)4.7.2.3 管线回拖中卡死的应急预案 (82)4.7.2.4 冒浆应急预案 (82)4.7.2.5 塌孔的处理预案 (82)4.8 主要工程量及投资估算 (83)第5章输油管道的流动保障 (84)5.1 管道运行管理 (84)5.1.1 热力冬季运行方案 (84)5.1.2 热力夏季运行方案 (85)5.1.3 水力运行方案 (85)5.2 清管 (86)5.2.1 清管的作用 (86)5.2.2 清管器选择 (86)5.3 停输再启动 (86)5.3.1 停输后的管内温降 (87)5.3.2 管内原油温度场 (87)5.3.3 停输再启动过程 (88)第6章沿线站场 (89)6.1 站场设置 (89)6.2 站场工艺 (89)6.3 A联合站 (89)6.3.1 联合站工艺 (90)6.3.2 联合站主要工程量 (90)6.4 B外输首站 (90)6.4.1 进站计量 (91)6.4.2 加热工艺 (91)6.4.3 脱水工艺 (91)6.4.4 污水处理 (93)6.4.4 储油工艺 (95)6.4.5 外输工艺 (95)6.4.6 B外输首站工艺流程 (96)6.4.7 主要工艺设计参数 (98)6.4.8 平面布置说明 (98)6.4.9 首站主要工程量 (100)6.5 中间输油站 (100)6.6 线路阀室 (101)6.7 C装车站 (102)6.8 沿线站场及阀室分布总结 (102)第7章装车站设计 (103)7.1 装车站总体设计 (103)7.1.1 装车站功能 (103)7.1.2 装车站工艺流程设计 (103)7.1.3 装车站分区 (103)7.1.4 装车站总平面布置 (104)7.1.4.1 总平面布置原则 (104)7.1.4.2 总平面布置 (104)7.1.4.3 站内道路 (105)7.1.4.4 围墙 (105)7.1.1.5 绿化 (106)7.2 储油区设计 (106)7.2.1 储油区容量确定 (106)7.2.1.1 周转系数法 (106)7.2.1.2 储存天数法 (107)7.2.1.3 库容确定方法对比优选 (108)7.2.2 储油罐数量确定 (108)7.2.3 储油容量等级 (108)7.2.4 油罐类型选择 (109)7.2.5 储罐强度设计 (110)7.2.5.1 罐壁厚度计算 (110)7.2.5.2 浮顶计算 (111)7.2.6 油罐加热与保温 (113)7.2.6.1 原油储存温度 (113)7.2.6.2 油罐加热方式 (114)7.2.6.3 油罐加热器选用 (114)7.2.6.4 油罐保温 (116)7.2.7 油罐防腐 (116)7.2.7.1 防腐部位 (116)7.2.7.2 防腐涂层结构及材料 (117)7.2.7.3 阴极保护 (117)7.3 铁路装车设计 (117)7.3.1 铁路装车工艺 (118)7.3.2 铁路油罐车设计 (118)7.3.3 铁路专用线设计 (120)7.3.3.1 铁路装卸线布置形式 (120)7.3.3.2 装卸线的有效长度 (120)7.3.4 铁路装油设施设计 (121)7.3.4.1 铁路装油鹤管选用 (121)7.3.4.2 鹤管数量确定 (122)7.3.4.3 鹤管与集油管的连接 (122)7.3.4.4 集油管与鹤管的连接 (123)7.3.4.5 栈桥设计 (124)7.4 装车方案设计 (124)7.4.1 方案设计出发点 (125)7.4.2 不同方案所需装油设施 (125)7.4.3 不同方案每年装车次数 (126)7.4.4 方案对比优选 (126)7.5 站内管道设计 (127)7.5.1 管道作用 (127)7.5.2 管道分类 (128)7.5.3 常用的管道工艺流程 (128)7.5.4 管道工艺流程对比优选 (129)7.5.5 管道保温层设计 (129)7.5.6 管道强度设计 (130)7.5.6.1 站内管道管径计算 (130)7.5.6.2 站内管道壁厚计算 (131)7.5.6.3 站内管道强度校核 (131)7.5.7 管路水力计算 (133)7.5.8 管道敷设与防腐 (135)7.6 发油泵站设计 (135)7.6.1 泵站形式 (135)7.6.2 泵站工艺流程 (136)7.6.3 泵的选用 (137)7.6.3.1 油泵选型 (137)7.6.3.2 油泵数量 (138)7.6.3.3 原动机选择 (138)7.6.3.4 电动机功率计算 (139)7.6.3.5 油泵基本参数 (139)7.6.3.6油泵规格参数 (141)7.6.4 油泵站布置 (141)7.7 站内污水处理 (142)7.7.1 污水来源 (142)7.7.2 含油污水处理 (142)7.7.3 生活污水处理 (142)7.8 油品计量 (143)7.8.1 液面高度的人工测量 (143)7.8.2 液面高度的自动测量 (143)7.8.2.1 常用测量液位计 (143)7.8.2.2 液位计的选用 (145)第8章辅助生产系统及配套工程 (146)8.1 通信 (146)8.2 供配电 (146)8.3 建筑结构 (147)8.4 供热与暖通 (148)8.5 自动化控制 (148)8.5.1 自动化控制系统 (148)8.5.2 储油区工业自动化系统 (149)8.6 防火防爆 (152)8.6.1 火灾和爆炸原因 (153)8.6.2 防火防爆措施 (153)8.7 站场消防 (154)8.7.1 灭火原理与方法 (154)8.7.2 灭火方法及设备 (155)8.7.3 消防给水 (157)8.8 防雷 (158)8.9 防静电 (158)8.10 防杂散电流 (162)8.11 穿越施工安全 (163)8.11.1 设计采取的安全及消防措施 (163)8.11.2 施工中的主要安全措施 (163)8.12 管道水工保护 (163)8.12.1 冲刷防护 (164)8.12.2 坡面防护 (164)8.12.3 支挡防护 (164)8.13 管道标志 (165)第9章HSE风险管理 (166)9.1 长输管道HSE管理 (166)9.1.1 长输管道危害性因素分析 (166)9.1.2 管道系统安全防护对策 (166)9.2 站场HSE管理 (168)9.2.1 站场危害性因素分析 (168)9.2.2 站场安全防护对策 (168)9.3 HSE管理体系建设与运行 (170)9.3.1 HSE体系建设 (170)9.3.2 HSE体系实施 (170)9.4 应急保障体系 (171)9.4.1 突发事件分类与分级 (171)9.4.2 应急工作原则 (172)第10章投资成本估算 (173)10.1 长输管道工程投资 (173)10.2 站场投资 (173)10.3 方案工程总投资 (174)参考文献 (175)附录 (177)附录A 管道水力摩阻计算 (177)附录B 不同管道钢级投资表 (178)附录C 河流穿越施工图 (179)附图1 (179)附图2 (180)附录D 自编程序Visual Basic 程序代码 (181)附录E 穿越轨迹设计程序代码 (189)第1章总论1.1 工程概况R油田开发是将井场原油通过集输管道汇集至位于区块南部的A联合站，通过外输管道170km外输管道将原油输送至装车站。