《油气管道输送》教学大纲

《油气管道输送》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Oil&GasPipelineTransportation2、课程类别：专业基础课程3、课程学时：总学时48，实验学时2，上机学时24、学分：3.05、先修课程：《工程流体力学》、《工程热力学与传热学》、《储运设备》、《仪表与检测技术》、《计算机程序设计》6、适用专业：油气储运工程7、大纲执笔：油气储运教研室梁光川8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定(修订)时间：2006.11二、课程的目的与任务：油气管道输送是油气储运工程专业的专业基础课。本课程较全面地介绍了油气长输管道系统组成、工艺原理以及设计和管理方法。其任务是通过各教学环节，使学生掌握油气管道设计和管理方面的基本概念、基本理论及其具体应用。能够充分认识技术经济、自动化技术在油气管道设计和管理中的重要地位，从总体上提高学生分析和解决油气管道设计、生产管理等问题的能力。三、课程的基本要求：通过本课程的学习，学生应掌握输油管道设计的任务和基本步骤，能够应用相关理论、方法和手段进行等温输油管道系统的设计，加热输油管道系统的设计，高粘、高凝原油不加热输送管道系统的设计，顺序输送管道系统的设计，输油站的设计；能分析管道系统各种运行工况，并能掌握管道系统运行管理基本方法和手段。了解气体在管道中的流动规律、水力计算公式的推导思路和方法，掌握各水力参数的物理意义、水力摩阻系数的选用、水力参数的计算和分析方法、复杂输气管的计算方法；水力、热力计算数值求解的步骤与技巧；输气管道末段工艺参数的计算方法；压缩机的选择方法和在线路中的布置；技术经济计算方法；输气管在运行管理中的工况分析方法；了解油气管道自动监控和管理的方法。四、教学内容、要求及学时分配：1．输油管道概况和勘察设计（2.0学时）了解国内外输油管道的基本情况，掌握长距离输送管道系统的基本组成和发展方向；掌握输油管道勘察设计的基本步骤和各步骤的基本任务重点：输油管道勘察设计的步骤和各步骤的基本任务1.1输油管道概况（1.0学时）（1）输油系统；（2）管道输送的特点；（3）长输系统的分类及组成；（4）长输管道的输送方式；（5）国内外长输管道介绍；（6）我国长输管道技术的差距和发展趋势1.2输油管道勘察设计概述（1.0学时）（1）输油管道建设程序；（2）选线原则；（3）勘察程序和要求；（4）线路和站址的勘察；（5）设计阶段及主要内容2．等温输油管道工艺计算（6.0学时）掌握等温输油管道工艺计算所需要原始资料的计算方法、输油泵站工作特性和输油管摩阻计算公式。掌握等温输油管道工艺设计的基本步骤和方法；掌握输油管道运行工况分析与调节的方法，了解运行优化的思路。难点：输油管道运行工况分析与调节方法。2.1工艺设计所需原始资料2.2输油泵站工作特性2.3输油管道的压能损失（1）摩阻损失；（2）管道压降计算（3）管道的工作特性（4）泵站—管道系统的工作点；（5）水力坡降线；（6）翻越点及计算长度。2.4泵站的布置2.5泵站及管路工作情况的校核（1）进出站压力校核；（2）动静水压力校核。（3）管道大落差段的设计2.6等温输油管道设计方案的经济比较2.7等温输油管道运行工况分析与调节（1）中间站停运；（2）干线漏油；（3）密闭输送管道的调节3．热油管道输送工艺计算（6.0学时）掌握热输油管道工艺计算热力模型、水力模型和传热系数计算方法；掌握热输油管道热力水力计算过程以及与等温管道的不同点。掌握热油管道的工作特性，了解热油管道石蜡沉积的过程和对工艺的影响；了解热油管道启动停产和再启动的过程和注意事项。重点：热油管道数学模型、工艺设计计算和运行工况分析与调节。难点：热油管道数学模型3.1加热输送的目的及特点3.2热油管道温降计算3.2热油管道总传热系数3.3热输油管道的压能损失（1）摩阻计算的特点；（2）油品粘温特性（3）热油管道摩阻计算方法—分段数值算法（4）热油管泵站数的确定和布置；（5）设计参数的选择；3.4热油管道的日常运行管理（1）热油管道工作特性（2）热含蜡油管道的经济运行方案。3.5热油管道的石蜡沉积（1）析蜡过程；（2）内壁结蜡机理；（3）影响结蜡强度的因素；（4）结蜡对温降和摩阻的影响；（5）清蜡措施。3.6热油管道的启动停产3.7热油管道的停输与再启动4．易凝、高粘原油输送（2.0学时）了解易凝高粘原油的流变特性和热处理特性、水力计算方法以及降凝降粘输送方法。重点：易凝高粘原油的输送方法难点：易凝高粘原油输送管道的水力计算方法，易凝高粘原油热处理及降凝减阻输送工艺原理。4.1含蜡原油的流变特性4.2含蜡原油降凝剂改性处理输送工艺4.3含蜡原有的其它降凝减阻输送工艺5．顺序输送（6.0学时）了解顺序输送的目的，掌握混油机理和混油量的计算方法掌握终点混油浓度与混油量的关系，掌握顺序输送工艺设计方法，了解减少混油的措施和混油浓度的测量方法。重点：混油段在管道终点的切割，顺序输油管道工艺计算。难点：混油段在管道终点的切割5.1顺序输送工艺概述5.2混油过程和混油量的计算（1）混油机理；（2）混油扩展过程；（3）混油量的计算；（4）影响混油量的其它因素。5.3混油段在管道终点的切割（1）允许混油量；（2）管道终点混油浓度与混油量的关系；（3）混油段的切割。5.4工艺设计中的几个问题（1）最优循环数；（2）水力计算。5.5减少混油的措施5.6混油段浓度的测量6．输油管道水击分折（2.0学时）理解输油管道产生水击的原因、特点，了解水击的危害，掌握水击波速计算及影响因素，水击分析数学模型，水击分析方法和水击控制。重点：水击分析的基本方程式和基本边界条件难点：水击分析方法6.1概述（1）水击分析的重要性（2）水击的基本概念——（水击过程、水击传播速度、水击压强）（3）长输管道水击的原因和特点6.2水击分析方法（1）水击分析的基本方程式（2）基本边界条件7．输油站（2.0学时）了解输油泵站平面布置原则和方法，掌握输油站的主要工艺流程，了解输油站的常用设备。重点：输油站的工艺流程难点：输油站的工艺流程7.1输油站的平面布置（1）站址的选择（2）分区和基本组成（3）平立面布置的原则（4）平立面布置基本步骤。7.2输油站生产单体工艺流程（1）泵机组；（2）加热装置；（3）清管球收发系统；（4）计量及标定装置7.3输油站工艺流程（1）主要流程简述；（2）典型中间站和首站流程介绍。7.4主要设备及辅助系统8天然气管道输送概述（2.0学时）了解国内外天然气管道发展概况和发展趋势，了解天然气管输气质标准；掌握气体管道流动的基本方程式重点：输气系统的特点、输气管发展趋势、输气管道流动的基本方程1.1天然气输送的几大环节1.2天然气管道输送的特点1.3国内外管道输送概况1.4天然气气质要求1.5天然气管道流动基本方程式（1）连续性方程；（2）运动方程；（3）能量方程；（4）气体状态方程。9．输气管水力计算（6.0学时）掌握输气管道水力计算基本公式，掌握输气管道水力摩阻系数计算方法和常用计算公式，掌握输气管道压力分布和平均压力计算方法。掌握复杂输气管道的水力计算方法。重点：阻力平方区五个水力摩阻系数公式的特点和国家标准推荐的计算公式；压力分布规律的分析；平均压力的推导与应用；用流量系数法计算既串联又并联的复杂输气管；有进分气支线、环形输气管的计算；内壁涂层的使用效果及对流量的影响。难点：地形起伏地区基本公式的推导9.1平坦地区输气管道的基本公式9.2地形起伏地区输气管道基本公式（1）终点与起点高差的影响；（2）沿线地形（高程）的影响9.3水力摩阻系数与常用输气公式（1）水力摩阻系数；（2）常用计算公式9.4输气管道压力分布和平均压力（1）压力分布；（2）平均压力9.5输气管道基本参数对流量的影响9.6复杂输气管道的计算（1）并联输气管道；（2）串联输气管道；（3）既串联又并联；（4）有副管的多线输气管道；（5）沿线有进、分气支线的输气管道；（6）环形输气管道的水力计算。10.输气管热力计算（1.0学时）掌握输气管道热力计算温降公式和传热系数的计算方法。了解水合物的结构，水合物生成条件的预测方法和防止措施。难点：天然气水合物的预测方法。10.1输气管道的温度变化规律（1）温降基本公式推导（2）温降基本公式讨论10.2总传热系数（1）传热系数公式；（2）总传热系数的计算10.3天然气水合物的预测（1）天然气水合物的结构（2）天然气水合物的生成条件预测（3）天然气水合物的防止措施11.输气干线系统的设计与工况分析（6.0学时）掌握压缩机站基本方程和压缩机站与管道联合工作分析方法；掌握压缩机站停运和沿线进、分气对管道工况的影响。掌握输气管道末段储气的计算方法；掌握输气管道沿线压气站的布置方法。了解输气管道的技术经济计算方法；重点：特性曲线的换算方法；各类特性方程的建立；联合工作时数学模型的建立；压缩机站布置的计算方法；压缩机站工艺流程设计的原则；输气干线系统工况分析难点：压缩机站停运和沿线进、分气的工况；输气管道末段储气；管道的技术经济分析方法。11.1压缩机站基本方程11.2压缩机与输气管道的联合工作11.3压缩机站停运对输气管道工况的影响（1）对停运站站前某站的影响（2）对停运站站后某站的影响11.4分气或集气对工况的影响（1）分气对流量的影响（2）分气对沿线压力的影响（3）进气对工况的影响11.5输气管道末段储气（1）末段工况的变化（2）末段储气能力的计算（3）输气管道末段长度和管径的计算。11.6输气管道沿线压气站的布置。11.7输气管道技术经济计算（1）方案比较法；（2）数学分析方法；（3）灰色关联分析法；（4）动态规划法；（5）最小金属耗量法。12.输气站场工艺流程及主要设备（1.0学时）12.1输气站的布置（1）布置原则（2）输气站的布置12.2输气站工艺流程（1）无压缩机的输气站工艺流程（2）压气站工艺流程（往复式、离心式压缩机站流程）13.油气管道运行自动化（2.0学时）了解油气管道SCADA系统的配置和工作原理，13.1油气管道SCADA系统的配置和工作原理（1）站控系统的配置和工作原理；（2）调度控制中心的系统配置和工作原理（3）SCS和DCC间的通信方式及其选择原则13.2天然气管道的自动控制系统（1）天然气管道的自动调节系统；（2）天然气管道的自动计量系统；（3）天然气管道的自动监控13.3自动化油气管道的运营管理（1）生产及经营管理机构的设置；（2）自控操作和调度指挥（3）管道设备的维修与管理；（4）通信系统的运行与维护管理；（5）财务结算管理。五、考试考核办法：1、平时成绩：15％2、实验成绩：15%3、结业考试：70％六、教材及参考书：(一)教材：《输油管道设计与管理》，杨筱蘅主编，石油工业出版社，1996.8《天然气管路输送》，李长俊主编，石油工业出版社，2000.11(二)参考书：《石油与天然气管路输送》，陈祖泽等编，西南石油学院；《输气管道设计与管理》，姚光镇主编，石油大学出版社；《Oil&GasPipelineFundamentals》，JohnL.Kennedy.；《ProductionandTransportOilandGas》PartB：GatheringandTransport，A.P.Szilas七、其它