田象悅
(遼河油田勘探局供水公司,遼寧盤錦 124010)
油田給排水管網(wǎng)的優(yōu)化設計
田象悅
(遼河油田勘探局供水公司,遼寧盤錦 124010)
油田給水管網(wǎng)在經(jīng)濟上要做到費用最小并滿足礦、廠、隊供水水量及水質(zhì)和水壓的要求。這就需要對給排水管網(wǎng)進行優(yōu)化設計,本文就如何給油田給排水管網(wǎng)的優(yōu)化設計進行分析。
油田給水管網(wǎng) 排水管網(wǎng) 管網(wǎng)優(yōu)化設計
油田給排水管網(wǎng)力求在經(jīng)濟上做到費用最小,其還要滿足廠、礦、隊的供水水量。排水管網(wǎng)的優(yōu)化設計要以經(jīng)濟效益優(yōu)化管網(wǎng)的管徑、埋深并確定管網(wǎng)中的最佳位置。多管線優(yōu)化設計應以生活用水管線靠近建筑物、污水排水管要離建筑物最近、動力管線要設在排水管線外側(cè),天然氣管和動力管線一樣設在排水管線外側(cè)、這些管線都應設在人行道或綠化帶下面[1]。
給水管網(wǎng)的原則是要符合礦、廠、隊的總體規(guī)劃要求。要充分考慮給水系統(tǒng)分區(qū)建設的可能性,且要留有發(fā)展余地,給水管網(wǎng)的布置范圍要在在整個供水區(qū)域內(nèi),技術(shù)上要保證用戶有足夠的水壓和水量。其在進行布置時要保證安全可靠。發(fā)生故障時,斷水范圍要減到最小,費用也要減到最少。
在地形平面圖上確定管線走向的和位置就是給水管網(wǎng)定線。其延伸方向和水流方向以一致的,干管一般按照廠、礦和隊規(guī)劃好的道路定線但不在重要道路和高級路面下。
給水管網(wǎng)水量計算可以通過繪制用水量變化曲線,從而確定最高時、最高日的用水量。給管道的管徑、流量、水頭損失都可以通過管網(wǎng)定線圖和最高時、最高日的用水量來計算出來,從而就可以確定水泵的揚程。由于管網(wǎng)各管段在實際給水管網(wǎng)中的流量不同,流速值與就不同。管中流速越大,其建設費用就越低(管徑越小),則運行費用就越高(耗電大),水泵揚程就越大。反之,管中流速越小,其建設費用就越高(管徑越大),則運行費用就越低,水泵揚程就越小。所以,通常都是采用平均經(jīng)濟流速。
給水管網(wǎng)設計時,其用水量一般都是用最高日用水量作為依據(jù)計算的。設計用水量計算一般是由生產(chǎn)用水、消防用水、生活用水組成的,綠地用水和澆灑道路的未預計水量和管網(wǎng)漏失水量也是設計用水量的一部分。
給水管網(wǎng)設計進行校核,看其能不能滿足其他不利工況下的條件,可以根據(jù)核算最高時、最高日設計工況的確定的水泵和管徑來看。給水管網(wǎng)設計校核要滿足其核算條件:傳輸水的水壓和流量的要求、不利管段發(fā)生故障時的事故水壓和事故用水量的要求、消防時其水壓和水量的要求[2]。
給水管管材心從混凝土管、鍍鋅鋼管、鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管發(fā)展到給水PPR管等,因為管材的不同,所以他們的材質(zhì)性能也不同,這些材料的選用對給水管網(wǎng)的優(yōu)化設計都有一定的影響。所以,管網(wǎng)設計人員應該更加規(guī)范要求和現(xiàn)場實際情況對給水管網(wǎng)進行設計,然后再確定使用什么樣的管材。
排水管網(wǎng)的設計原則要結(jié)合當?shù)貙嶋H情況來布置,并對多種方案進行對比。先要確定排水的區(qū)界、流域、體制,然后按照從主干管、干管、支管的順序進行排水管道布置,并充分利用地形,采取重力排除雨水和污水,盡量使埋線最深和管線最短,與其他道路和地下管線等工程協(xié)調(diào)好關(guān)系,考慮與企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)的銜接,在進行規(guī)劃時要考慮到施工、和管渠的運行及維護方便;要近、遠期相結(jié)合,考慮分期的可能性,并為發(fā)展留下余地。
污水排水系統(tǒng)設置的界限就是排水區(qū)界,按照一定要求劃分排水區(qū)域指的就是排水流域,排水流域如果在大慶則可按面積的大小進行劃分,因為大慶地形平坦。
排水管線與水管性相交的時候,要設置在水管線下面,要設在人行道下,避免設機動車道下。并且,排水管要和構(gòu)筑物、其他管線保持一定的距離。
控制點的確定一般在管道最遠、最低或者是管道的起點。其是對管道系統(tǒng)的埋深有控制作用的地點。
各管段的流量都可以根據(jù)最高時、最高日污水流量和管網(wǎng)定線圖計算出來,從而就可以確定污水管網(wǎng)各管段埋深和直徑。按最小流速控制、最大設計充滿度的最小坡度來確定選取管徑之間和管段流量之間的對應關(guān)系,并以最小坡度的對管道埋深進行遞推計算,也就是增加了管線距離,那就加大了根部管線的埋深,當埋深度達到最大時則開始增設提升泵站。
污水管道和其附屬構(gòu)筑物可以保證通過的最大流量指的就是污水設計流量。其設計流量包括生產(chǎn)廢水量、地下滲水量、生活污水量這三種。因此,排水管網(wǎng)一般都是用最高日污水量作為計算依據(jù)進行污水設計流量計算的[3]。
盡可能地降低造價、減小埋深、提高下游管段的高程同時避免上游管段回水淤積。排水管和給水管類似,其材料的選用要對排水管網(wǎng)的優(yōu)化設計和給水管網(wǎng)一樣有一定的影響。其是從混凝土管、排水鑄鐵管、排水PVC管發(fā)展到HPDE雙壁波紋管等。且每種管材都有自己的優(yōu)缺點。因此排水管網(wǎng)設計時應根據(jù)規(guī)范要求和現(xiàn)場實際確定使用什么管材。
其設計原則是:因為排水出戶管多,所以,污水應該建在建筑物最近的地方。而雨水排放一般是收集路面排水,所以其一般在路面的兩側(cè),而生活用水則相對于動力管線,分支比動力管線多,所以也要靠近建筑物,檢修的管線不要在埋在通信電纜、電力電纜及導線和光纖下面,因為天然煤氣管道和動力管線檢修的和其維護工作量和比生活給排水管線要少,所以其可設置排水管外側(cè),且所有管線都宜設在人行道和綠化帶下面。
最近幾年,為了豐富排水管網(wǎng)的優(yōu)化設計及其計算方法,排水管網(wǎng)設計人員在管網(wǎng)建設中不斷摸索,并在管網(wǎng)有多重工況時,對管網(wǎng)進行了綜合性考慮,促使管網(wǎng)設計不斷優(yōu)化。本文就給排水管網(wǎng)的設計原則、管網(wǎng)定線、設計用水量計算、給水管網(wǎng)水力計算、給水管管材的選用、控制點確定、污水設計流量計算、污水管道水力計算、污水管道的銜接、排水管材的選用等方面做了一個分析。綜上所述,我們知道在給水管網(wǎng)設計校核油田給排水管網(wǎng)的優(yōu)化設計必須強調(diào)排水系統(tǒng)的合理、穩(wěn)定、成本最優(yōu)化[4]。
[1]張瑞瑞,黃高傳,周春燕.利用測井信息優(yōu)化壓裂酸化設計方案[J].新疆石油科技,2012,6(12):25.
[2]孫志剛,許克軍.大型儲油罐有限元分析及優(yōu)化設計[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2010,9(5):16.
[3]何玉發(fā),劉清友.深井注入管柱力學行為研究[A].中國力學學會學術(shù)大會,2011,12(10):7.
[4]杜中聞.優(yōu)化設計強化執(zhí)行[N].中國石油報,2010,6(12):4.