海洋石油平台集输工艺及设备选型计算软件开发

李岩芳，韩光明，王尔新

(1.承德石油高等专科学校热能工程系，河北 承德 067000;2.承德石油高等专科学校科技发展与校企合作处，河北 承德 067000;3.承德石油高等专科学校体育健康与艺术教育部，河北 承德 067000)

近年来，随着世界范围内油气资源消耗的递增和陆地原油开采速度的加快，海洋领域内的油气勘探开发已经成为新的焦点［1］。海洋石油平台是海上作为集输系统的核心，主要进行油气分离、气体洗涤、原油处理、天然气处理等工艺，海洋石油平台集输设备具有特殊性，许多设备包括火炬、气体洗涤器等只用在海上(见图1)。长期以来，在进行集输工艺计算及设备选型时，主要采用人工，工作量大，准确性差，虽然近年来也开发了一些油气集输软件［2-3］，但是，针对海洋石油平台集输工艺及设备选型的软件很少，主要针对该情况，开发了计算软件。

1 海洋平台集输工艺及设备选型研究计算

采用BorlandC++Builder 6语言，从分离器、气体洗涤器、电脱水器、换热器、加热炉、锅炉、沉降罐、泵、火炬计算、保温计算、压降计算等方面，严格按照相关行业设计标准和规范［4］，进行设备选型或工艺计算，因为编程工作量大，仅列出具有代表意义或者有所创新的某些计算进行说明。

2 实例验证

软件按照海洋石油平台集输工艺的流程，依次进行油气分离器、气体洗涤器、电脱水器、换热器、加热炉、沉降罐的选型、计算、校核以及火炬、保温层厚度、压降计算等(见图1)。

2.1 软件计算

在窗体上方点击“火炬计算”模块，弹出火炬的计算窗口。

输入数据如图2中所示。计算火炬的直径可得0.08 m;点击“计算火炬释放的热量”得:36 635.00 kW。根据释放热量查软件中附图并输入火炬长度为9.7 m。点击计算得火炬头处的流速为156.58 m/s。点击计算风速与火炬头速度的比值为0.153;查软件附图并输入Δx/L=0.87;Δy/L=0.34;计算得火炬变形Δx=8.439;Δy=3.298。点击“进入火炬塔高度计算”按钮，显示另一界面。输入热辐射的传导系数1.0;距离火炬塔20m处的最大允许辐射热1.58 kW/m2。输入火炬气各组分的摩尔分数:甲烷:90.807;乙烷:1.758 6，丙烷0.319 7;异丁烷0.159 9;正丁烷0.079 9;异戊烷:6.634 7;正戊烷:0.079 9.点击“计算火炬中心到物体的距离”按钮，得20.0 m。点击“计算火炬塔高度”按钮得12.3 m。

2.2 人工计算

首先根据数据公式(1)计算火炬的直径为0.08 m;计算火炬头出口速度Uj为196.79 m/s;计算火炬气的低爆炸极限浓度为0.244 3。计算喷射推力和风推力参数为3.23。

查规范［5］得火炬和点火排出口的水平距离为7.8 m。查规范［5］得火炬和点火排出口的垂直距离为7.8 m。再根据热辐射的传导系数1.0和距离火炬塔20 m处的最大允许辐射热1.58 kw/m2等数据计算火炬中心到物体的距离为20.0 m。计算火炬塔高度为12.6 m。

式中，M—马赫数;W—气体流量，kg/h;P—火炬头流动压力，kPa;D—火炬直径，m;z—压缩系数;T—流体温度，k;k—气体比热比;Mw—平均分子量。

比较软件计算和人工计算可以看出，结果基本一致，达到了预期的效果。

3 结论

1)采用BorlandC++Builder 6程序为开发工具，根据海洋石油平台集输系统工艺的实际情况，严格按照最新国家规范、行业标准，编制了设备选型软件。软件编程计算涉及到的方法简单，精度好，易于掌握，稳定性强，且操作方便。

2)实例验证表明，软件计算域人工计算结果基本一致，在允许误差范围内，满足现场使用要求。整个软件计算功能比较完善，并具有错误提示功能，软件可以应用于海洋石油平台的设计、实训教学等工作领域。

［1］王宝亚，王进全.浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景［J］.石油机械，2009，37(9):136－139.

［2］曾昭英，周峤，吴新果.原油集输系统能耗分析软件开发与应用［J］.科学技术与工程，2012，12(5):1135－1138.

［3］侯进才.油气集输管网优化设计软件中图形建模平台的开发［J］.石油规划设计，2012，23(6):46－49.

［4］石化斌.油气集输设计规范与工程技术标准及集输安全规范实用手册［M］.北京:中国科学文化出版社，2005.

［5］泄压和减压系统指南［S］.SY/T 10043 －2002.