SPOC学校专有课程
油气管道输送
第1次开课
开课时间: 2024年12月02日 ~ 2025年01月31日
学时安排: 待定
当前开课已结束 已有 322 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=油气储运工程是双一流石油与天然气工程一级学科下属二级学科、A+学科和国家级重点学科。《油气管道输送》课程是油气储运工程专业的核心专业课,2006年成为校级精品课程和省级精品课程,是油气储运唯一的一门省级精品课程。
油气储运工程是双一流石油与天然气工程一级学科下属二级学科、A+学科和国家级重点学科。《油气管道输送》课程是油气储运工程专业的核心专业课,2006年成为校级精品课程和省级精品课程,是油气储运唯一的一门省级精品课程。
—— 课程团队
课程概述

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;输气管道运行工况分析方法;了解油气管道自动监控和管理的方法。

授课目标

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,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。

成绩 要求

(一)成绩核算办法

1、总成绩

 

课堂成绩(%

实践成绩(%

实验成绩(%

总成绩(100%

90

0

10

2、分项成绩

 

平时成绩(%

期中成绩(%

期末成绩(%

课堂成绩(100%

30

0

70

实践成绩(100%

0

0

0

实验成绩(100%

0

0

100

(二)成绩评定方式  

1、平时:按课程规定执行,主要包括作业、平时测验、考勤、实验操作、实验报告完成情况等

2、期中:无

2、期末:采用闭卷测试


课程大纲

(一) 理论教学(56学时)

教学方法:本课程主要涉及到油气管道工程各个环节包含的大量物理概念、科学原理和工艺流程及设计计算,理解概念的本质、揭示工艺环节所涉及的科学原理、能够进行管道与站场基本工艺计算与设计是本课程的教学重点。因此,采用问题探究法、讨论法、演示法、实验法等方法最适合于本课程教学。让学生明确本课程教学目标和毕业要求指标点,在学习过程中注重相关能力的达成。

教学手段:多媒体、幻灯片、黑板板书、实物展示。

第一章 油气管道概况和勘察设计(3 学时)

目的和要求:了解国内外输油气管道的基本情况,掌握长距离输送管道系统的基本组成和管输技术发展方向;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基本任务。

目标达成:

该章内容主要介绍描述国内外管道现状、发展方向与勘察步骤,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标1。

1.1 输油气管道概况(2学时)

(1)输油气系统概述;(2)管道输送的特点;(3)长输管道系统的分类及组成;(4)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。

第二章 等温输油管道工艺计算(12学时)

目的和要求: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、输油管道系统工作点及其求法。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。

难点:输油管道运行工况分析与调节方法。

目标达成:

该章内容主要介绍描述等温输油管道工艺计算与工况分析,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标1、2、3、4、5。

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)水力坡降线;(5)泵站—管道系统的工作点;(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。

第三章 热油管道输送工艺计算 (6学时)

目的和要求: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。

目标达成:

该章内容主要介绍热油管道输送工艺计算,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标2、4、8。

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(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。

3.6 热油管道的启动、停输与再启动

第四章 易凝、高粘原油输送(3学时)

目的和要求:了解易凝高粘原油的流变特性和热处理特性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。

目标达成:

该章内容主要介绍易凝、高粘原油输送,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标2。

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 含蜡原油的其它降凝减阻输送工艺

第五章 顺序输送(9学时)

目的和要求: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。

目标达成:

该章内容主要介绍成品油管道输送的相关问题,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标1、2、3、4、5。

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

第六章 输油站(2学时)

目的和要求: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。了解输油管道产生水击的原因、特点和控制方法

重点:输油站的工艺流程。

难点:输油站的工艺流程。

目标达成:

该章内容主要介绍输油站场设计与工艺流程,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标4。

6.1 输油站的平面布置

(1)站址的选择;(2)分区和基本组成;(3)平立面布置原则;(4)平立面布置基本步骤。

6.2 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。

6.3输油管道产生水击的原因、特点和控制方法

第七章 输气管道工艺计算(12学时)

目的和要求: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以及热力计算方法。

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。

难点:地形起伏地区基本公式的推导;复杂输气管道的水力计算。

目标达成:

该章内容主要介绍天然气管道输送工艺计算,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标1、2、3、4、5。

7.1 天然气气质要求

7.2 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

7.3 平坦地区输气管道的基本公式

7.4 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。

7.5 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。

7.6 输气管道压力分布和平均压力

(1)压力分布;(2)平均压力。

7.7 输气管道基本参数对流量的影响

7.8 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。

7.9 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。

第八章、输气干线系统的设计与工况分析(8学时)

目的和要求: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。

目标达成:

该章内容主要介绍输气干线系统的设计与工况分析,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标1、2、3、4、5。

8.1 压缩机站基本方程

8.2 压缩机与输气管道的联合工作

8.3 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。

8.4 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。

8.5 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。

8.6 输气管道沿线压气站的布置

8.7 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。

第九章 输气站场工艺流程(1学时)

目标达成:

该章内容主要介绍输气站场设计与工艺流程,为油气管道工程复杂关键问题提供支持,主要达成目标4。

9.1 输气站的布置

(1)布置原则;(2)输气站的布置。

9.2 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)。

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预备知识

《工程流体力学》、《油料学》、《油气集输》

参考资料

(一)教材

1、杨筱蘅主编.输油管道设计与管理.北京:石油工业出版社,2013

2、李长俊主编.天然气管道输送.北京:石油工业出版社,2008

(二)参考书

1、中华人民共和国国家标准.输油管道工程设计规范.(GB50253-2014).北京:中国计划出版社,2014

2、中华人民共和国国家标准.输气管道工程设计规范.(GB50251-2015).北京:中国计划出版社,2015

3、John L. Kennedy. Oil & Gas Pipeline Fundamentals,Production and Transport Oil and Gas Part B:Gathering and Transport,A、P、Szilas

4、E.Shashi Menon. Liquid Pipeline Hydraulics

5、E.Shashi Menon. Gas Pipeline Hydraulics



常见问题

习题八  输气管水力计算

134、描述气体在管道内的流动状态有哪些参数?求解这些参数有哪些基本方程?

135、解释气体在管道中流动的基本方程的物理意义。

136、在推导输气管流量基本公式的过程中使用了哪些假设?试推导水平输气管的流量基本公式。

137、在输气管道中,沿线随着压力下降,流速增加,这对输气量有什么影响?

138、比较地形起伏对输油管道和输气管道的影响。

139、常用的输气管流量公式有哪些?为什么会有不同的流量公式,各公式的适用情况如何?公式中的压力应是绝对压力还是表压,为什么?

140、讨论输气管道基本参数对输量的影响。

144、说明温度对输油管道和输气管道的输量有什么不同。

习题九  输气管道热力计算

152、输气管道的温降公式与输油管道的温降公式相比有什么不同?

153、为什么输气管道内气体温度可能低于低温?

154、输气管道中防止形成水化物有哪些方法?

155、比较输气管道沿线温度分布计算的几种方法的特点?

习题十  离心式压缩机与压气站

156、压缩机选型时应考虑哪些原则?

157、离心压缩机有哪些特性曲线?

158、离心压缩机并联工况有何特点?

159、离心压缩机串联工况有何特点?

习题十一  输气干线系统

169、离心压缩机有哪些调节方法,各有何特点?

170、压缩机站的设置原则是什么?压缩机站一般包含哪些功能?

171、压缩机站的布置应考虑哪些因素?

172、末段储气有何实际意义?

173、讨论各压气站进站压力大小对沿线压力的影响程度?

174、讨论输气干线中间压气站停输对输气工况的影响。

175、讨论输气干线中间出现泄漏对输气工况的影响。

176、讨论输气干线中间出现堵塞对输气工况的影响。

177、说出输气站布置的基本步骤。


西南石油大学
1 位授课老师
彭星煜

彭星煜

副教授

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