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油气集输工艺,张丽萍,概述及油气集输工艺流程 油气分离 原油处理 原油稳定 油气长距离管线输送,内 容,概述及油气集输工艺流程 油气分离 原油处理 原油稳定 油气长距离管线输送,内 容,1 概述及油气集输流程,油气集输研究对象是油气田内部原油、伴生天然气的收集、加工和运输。,油井,油气混输管道,干线集气管道,支线集气管道,计量站,原油处理站,集油管道,输油管道,油库,输气总站,外输,外输(运),油气集输的工作任务是将分散的油井产物、分别测得各单井的原油、天然气和采出水的产量值后，汇集、处理成出矿原油、天然气、液化石油气及天然汽油，经储存、计量后输送给用户的的油田生产过程。油气集输的工作范围是指以油井为起点，矿场原油库或输油、输气管线首站为终点的矿场业务。,油气集输工作任务与范围,油气计量：包括单井产物油、气、水的计量以及油气在处理过程中、外输至用户前的计算。集油、集气：将分井计量后的油气水混合物汇集送到处理站，或者将含水原油、天然气分别汇集送至原油处理及天然气集气厂站。油气水分离：将油气水混合物分离成液体和气体，将液体分离成含水原油及含油污水，必要时分离出固体杂质。原油脱水：将含水原油破乳、沉降、分离，使原油含水率符合要求,油气集输工作内容,原油稳定：将原油中的C1-C4等轻组分脱出，使原油饱和蒸汽压符合标准。原油储存：将合格原油储存于油罐中，维持原有生产与销售的平衡天然气脱水：脱出天然气中的水分，保证其输送和冷却时的安全轻烃回收：脱出天然气中部分C2-C5,保证其输送和冷却时不析出液烃液烃储存：将液化石油气、液化天然气分别装在压力罐中，维持其生产与销售的平衡,油气集输工作内容,油田生产对集输系统的要求,1、满足油田开发和开采的要求 由地质和油藏工程师提出合理的开发设计，由采油工程师制定开发方案，确定相应的采油措施，由此确定相应的集输系统（生产规模、工艺流程、总体布局）以及相应的工程内容，从而保证采输协调、生产平稳，促进油田的开发和开采。油田生产的特点是连续的、又是不均衡的，主要原因在于：a.油井数量增加，含水量上升，产液量增加；b.自喷井间歇自喷或改抽；c.个别抽油井改为注水井；d.生产层系调整，油品物性发生变化。,油田生产对集输系统的要求,2、集输系统能够反映油田开发和开采的动态 油田开发和开采的变化，反映到地面集输系统中就是：油、气、水产量、出砂量、油气比、温度、压力等的变化。油田的这一生产特点要求油气集输系统的工程设施随之作出相应的调整，要考虑能以地面设施的少量变化去适用油田开发不同时期，不同阶段的要求。,油田生产对集输系统的要求,3、节约能源、防止污染、保护环境 a.充分利用自喷井、抽油井的能量，减少转油环节，在有条件的油田提高第一级的分离压力，减少动力消耗；b.流程密闭，降低损耗；c.充分收集和利用油气资源，生产稳定原油、干气、液化石油气、天然汽油等产品，减少油田生产的自耗气量；d.采用先进高效的处理设备，如高效分水设备、高效注水泵等。,油田生产对集输系统的要求,3、节约能源、防止污染、保护环境 在油田生产过程中必然要产生：废液（含油污水、污油）；废渣（含油泥砂、污垢）；废气（加热设备排放气、特殊情况下的放空天然气）。如果不加以处理，随意排放，必然对环境造成污染，甚至破坏生态平衡。因此在制定集输方案时，应该考虑到环境保护方面，使方案附合国家环保制度的要求。,油田生产对集输系统的要求,4、集输系统应安全可靠，并有一定的灵活性 集输系统的生产运行是连续的，无论哪一个环节发生故障都会或多或少地对全局生产产生影响；另外，油田地域大，点多、面广、线长，抢修困难，要求集输系统简单、可靠、安全。一旦发生异常情况，要有调整的余地。,油田生产对集输系统的要求,5、与辅助系统协调一致，并有经济性 集输系统要满足提高经济效益的原则。具有经济性，满足国家标准或有关规定，并且与供排水、供电、道路、通讯、土建等密切配合，协调一致。海上油气田生产辅助设施有别于陆上油田，考虑到海上设施远离陆地，海上运输的困难，需要设置相应生产辅助系统。海上生产辅助系统包括：安全系统；中央控制系统；发电配电系统；仪表风工厂风系统；柴油、海水和淡水系统；供热系统；空调与通风系统；起重设备；生活住房系统；排放系统；放空系统；通信系统；化学药剂系统。,油气集输流程,油气集输流程是油、气在油田内部流向的总说明，即从生产油井井口起到外输、外运的矿场站库，油井产品经过若干个工艺环节，最后成为合格油、气产品全过程的总说明。,油气集输系统的组成,油田地面集输系统有各种站和管线组成。管线按所输送的介质分为气、油、水单相管和油气混输管以及油气水混输管。出油管线、集油管线、矿场输油管线、集气管线、输气管线。至于站，名称不算统一，大致有：分井计量站、交接计量站、接转站、原油脱水站、矿场油库、增压集气站、压气站、集中处理站。,概述及油气集输工艺流程 油气分离 原油处理 原油稳定 油气长距离管线输送,内 容,2 油气分离,油气分离：从井口采油树出来的井液主要是水和烃类混合物.在油藏的温度、高压条件下,天然气溶解在原油中,在井液从地下沿井筒向上流动和沿集输管道流动过程中,随着压力的降低,溶解在液相中的气体不断析出,形成气液混合物。为了满足产品计量、处理、储存、运输和使用的需要必须将它们分开。,2 油气分离,油气分离在油气分离器内进行。其按形状分为卧式和立式两种，按功能分为气液两相和油气水三相分离器，按分离方式分为离心式和过滤式,分离器基本组成,入口分流器 重力沉降区 集液区 捕雾器 压力、液位控制 安全防护部件,卧式分离器工作原理,入口分流器:油、气流向和流速突然改变，使油气得以初步分离集液区:分离与缓冲捕雾器:聚结、合并成大油滴，在重力作用下流入集液区 重力沉降部分：气体通过重力沉降部分，被气流携带的油滴在此部分靠重力降至气液界面，未沉降至液面的粒径更小的油滴随气体流经捕雾器除去,立式分离器,基本结构与卧式分离器相同，与卧式分离器不同的地方是：（1）气液界面较小（2）气体流向和气体中液滴的沉降方向相反。,立、卧式分离器比较,卧式优点：气中油滴易沉降，气体处理量大，处理成本低，适于气油比较高的混合物 气液界面大，有较好的油气分离效果 安装、制造、维修方便，可以作成撬装式 立式优点：占地少，适用于海洋采油 适合于处理含固体杂质较多的油气混合物，可以在底部设置排污口定期排放和清除固体杂质,综合型卧式三相分离器,离心式分离器,优点：占空间小，效率高 缺点：油气混合物流速对分离效果很敏感，有较大的压力降，油田上用的不多，但常用其原理作重力式分离器的入口分流器。,油气分离工艺用到的计量仪表,油气分离工艺用到的计量仪表,油气分离工艺用到的计量仪表,油气分离工艺用到的计量仪表,油气分离工艺用到的计量仪表,油气分离工艺用到的计量仪表,概述及油气集输工艺流程 油气分离 原油处理 原油稳定 油气长距离管线输送,内 容,3 原油处理,目前全国各油田绝大部分开发井都采用注水开发方式开采石油。从油井产出的油气混合物内含有大量的采出水和泥砂等机械杂质。世界上所产原油的90%以上需进行脱水。对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂质，使之成为合格商品原油的过程原油处理，国内常称原油脱水。,原油处理的目的,满足商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准 含水要求：我国：0.52.0 国际上：0.13.0原油允许含水量与原油密度有关：密度大脱水难度高的原油，允许水含量略高。含盐量的要求：我国绝大部分油田原油含盐量不高，商品原油含盐量无明确要求，一般不进行专门的脱盐处理。,原油处理的目的,商品原油交易的需要 交易时要扣除原油含水量，原油密度则按含水原油密度。原油密度是原油质量和售价的的重要依据，原油 含水增大了原油密度，原油售价降低，不利于卖方。,原油处理的目的,增加了原油粘度和管输费用。相对密度0.876kg/cm3的原油，含水增加1，粘度增大2；相对密度0.996的原油，含水增加1，粘度增大4；原油内的含盐水引起金属管路和运输设备的结垢和腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路、其它设备机械磨损，降低管路和设备的使用寿命。影响炼制工作的正常进行,原油乳状液,乳状液 两种或两种以上不互溶或微量互溶的液体，其中一种以极小的液滴分散于另一种液体中，这种分散物系称为乳状液，乳状液都有一定的稳定性。原油乳状液的类型 油包水型（W/O）：油田最常见的原油乳状液。水包油型（O/W）：在采出水中常存在，原油处理中 很少见，又称反相乳状液。,原油乳状液,游离水 常温下用静止沉降法短时间内能从油中分离的水，常在沉降罐和三相分离器中脱除。乳化水 用沉降法很难脱除的水，与原油的混合物称 为油水乳状液（原油乳状液）。脱除游离水后，原油密度越大，乳化水含量越高。,原油处理常用的方法 热化学脱水 重力沉降 电脱水 加热脱水 机械脱水 各种常见脱水方法的共同点：创造条件使油水依靠密度差和所受重力不同而分层,原油处理的基本方法,1、热化学脱水 将含水原油加热到一定温度，并在原油乳状液中加入少量的表面活性剂(破乳剂)，破坏其乳化状态，使油水分离。单纯用热化学脱水方法使原油含水达到合格，多数情况下是不经济的,2、重力沉降脱水 含水原油经破乳后，需把原油同游离水、杂质等分开。在沉降罐中主要依靠油水密度差产生的下部水层的清洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分离，此过程在油田常被称作一段脱水。,3、电脱水 将原油乳状液置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强 度，促使水滴碰撞，合并成粒径较大的水滴，在 原油中沉降分离出来。水滴在电场中的三种聚结方式 电泳聚结，偶极聚结，振荡聚结 静电 可以采用高压直流和交流电场,4、加热脱水 脱水原理 提高加剂油水混合物的温度，加速乳状液破乳和油水分离。加热脱水的原则 1、尽可能降低加热脱水温度；2、加热前尽可能脱除游离水，减少无效热能消耗；3、有废热可利用场合，优先利用废热加热乳状液；4、尽可能一热多用，节省燃料。,5、机械脱水 脱水原理 利用聚结介质亲水憎油并提供很大表面积的性质，促使水滴聚结沉降。,机械脱水的优缺点优点：无需加热缺点：处理较脏或含蜡原油时容易堵塞聚结 材料的通道。注：机械脱水一般不作为独立的处理过程，常与其它脱水方法配合使用。,6、离心脱水 脱水原理利用离心场内离 心加速度大于重力加 速度，促进水滴的沉 降和油水分层。,水力旋流器,总结,目前，油田多采用“二段脱水”（热化学脱水及电化学脱水）达到脱水合格。一段脱水到含水30%左右，二段脱水达到原油要求的含水率0.5%以下。,概述及油气集输工艺流程 油气分离 原油处理 原油稳定 油气长距离管线输送,内 容,4 原油稳定,使净化原油中的溶解天然气组分汽化，与原油分离，较彻底地脱除原油中蒸气压高的溶解天然气组分，降低储存温度下原油蒸气压的过程称原油稳定。原油稳定通常是原油矿场加工的最后工序，经稳定后的原油成为合格的商品原油。,采用有稳定装置的全密闭流程可使油气蒸发损耗由1.5%2%降低为0.29%0.5。若流程不密闭，即使原油稳定装置运行良好，油田油气损耗率仍可高达1.3%。,原油稳定必要性,全密闭油气集输流程,l一计量分离器；2一加药泵；3一换热器；4一三相分离器；5一加热炉；6一电脱水器；7一原油稳定器；8一油罐；9一外输泵,原油稳定的目的,降低原油蒸气压，满足原油储存、管输、铁路、公路和水运的安全和环境规定；从原油中分出对人体有害的溶解杂质气体；从原油稳定中追求最大利润；我国把降低油气损耗作为原油稳定的主要目的。,原油稳定的方法,根据蒸馏原理，可采用闪蒸法和分馏法脱除原油中的轻组分使其稳定。另外，多级分离也是一种原油稳定的方法，多级分离实质上是利用若干次减压闪蒸使原油达到一定程度的稳定。闪蒸法 分馏法 多级分离,原油稳定方法的选择及适用条件,稳定方法的选择原则是：在满足商品原油质量要求前提下，使油气田获得最高经济效益。我国建议，原油中C1-C4质量分数低于0.5时，一般不需进行稳定处理；C1-C4的质量分数低于2.5、无需加热进行原油稳定时，宜采用负压闪蒸；C1-C4的质量分数高于2.5，可采用正压闪蒸，有废热可利用时也可采用分馏稳定。我国大部分原油的C1-C4的质量分数在0.82.0范围内，因而负压闪蒸法在我国得到广泛使用。,原油稳定工艺的设备,原油稳定工艺的设备,原油稳定工艺的设备,概述及油气集输工艺流程 油气分离 原油处理 原油稳定 油气长距离管线输送,内 容,5 油气长距离管线输送,外运方式：铁路、公路油槽车、油轮或者长距离输油管线输油管道分类：企业内部与长距离输油管道油气长输管线：长距离输油管道通常是指距离长、管径大、输量高的原油管道，输送压力高、流量和温度相对平稳。(油气长输)输油管道的组成：输油站和线路,管道运输的特点,管道运输（pipeline transportation）已有约130余年的历史。作为输送原油和成品油最主要的方式之一，管道运输的发展与能源工业，尤其是石油工业的发展密切相关。现代管道运输起源于19世纪中叶1865年美国宾夕法尼亚的第一条原油管道。,管道运输的特点,我国的管道网建设则始于20世纪50年代末期新疆建成的全长为147km、管径为150mm的克拉玛依独山子输油管道。20世纪60年代以后，随着我国石油工业的蓬勃发展，大庆、胜利等油田的建设，管道运输得到了较大发展。形成以（大）庆铁（岭）、铁（岭）大（连）、铁（岭）秦（皇岛）、东（营）黄（岛）和鲁（山东临岜）宁（江苏仪征）五大干线为主的全国原油长输管道系统。,管道运输的特点,1.运费低，能耗少；2.运量大，劳动生产率高；3.投资省，占地少；4.受外界影响小，安全可靠。,输油管道的组成,2.组成：（1）输油站沿管道干线为输送油品而建立的各种站场。包括：首站、中间站、末站首站：长输管道的起始点，主要任务是集油、输送。中间站：为油流提供能量，即加压泵站和加热站。末站：位于管道的终点，往往是受油单位的油库或转运油库。（2）管线管道、沿线阀室、穿越设备、管道防腐保护措施、供电和通讯设施等。,1井场；2输油站；3来自油田的输油管；4首站罐区和泵房；5全线调度中心；6清管器发放室；7首站锅炉房；8微波通讯塔；9线路阀室；10维修人员住所；11中间输油站；12穿越铁路；13穿越河流；14跨越工程；15车站；16炼厂；17火车装油线桥；18油轮码头。长距离输油管组成及的流程,输油管道主要设备,输油管道的主要设备：1.离心泵与输油泵站2.输油加热炉3.储油罐4.管道系统5.清管设备6.计量及标定装置,1.离心泵与输油泵站离心泵：是输油站的核心设备，是将机械能变成液体动能的动力装置。一般采用电动机、柴油机或燃气轮机驱动。离心泵和驱动机组成泵机组，通常一个泵站设几个泵机组，根据需要采用串联或并联连接。输油泵站：设于首站和中间站，为油流提供能量。,输油管道主要设备,输油管道主要设备,2.输油加热炉在输送原油的过程中，为降低能量消耗，防止凝结，减少结腊，通常采用加热炉加热。,输油管道主要设备,1燃烧器（火嘴）；2辐射室；3对流室；4烟囱直接加热炉流程图,输油管道主要设备,（a）桁架式锥顶油罐（b）悬链式无力矩顶油罐（c）立式圆柱形拱顶钢罐储油罐示意图,输油管道主要设备,3.储油罐，作用：储存石油和产品。,输油管道主要设备,4.管道系统有缝钢管、无缝钢管埋设深度：不小于0.8m,输油管道主要设备,5.清管设备清理管道结腊，保证管道通常。,1前皮碗；2锅刷；3刮板；4后皮碗机械清管器构造示意图,输油管道主要设备,6.计量及标定装置掌握油品的首发量、库存量、损耗量。在现代化的管道运输系统中，还可以调整运行状态、矫正压力与流量、检查泄露等。,输油管道主要设备,防腐措施：1.采用防腐材料管道2.在管道中加入缓蚀剂3.管壁涂防腐涂层4.阴极保护法（外接电源）,输油管道主要设备,输油管道主要计量仪表,天然气输送,我国是世界上最早使用管道输送天然气的国家之一。1600年左右，竹管输气已有很大发展。第一条现代意义的输气管道是1963年在四川建成的、管径426mm、长度55km的巴渝管线。18世纪以前主要是用木竹管道输送，1880年首次出现蒸汽机驱动的压气机，19世纪90年代钢管出现后，管道运输进入工业性发展阶段。美国、西欧、加拿大及前苏联国家均建成了规模较大的输气管网甚至跨国输气管道。,天然气输送管道的组成,矿场集气管网 干线输气管道(网)城市配气管网 相关站、场等,天然气输送的主要设备,1.矿场集气 任务：从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中，到输入干线前的一系列过程。主要设备：井场、集气管网、集气站、天然气处理厂、外输总站等。2.输气站(或压气站)任务：对气体进行调压、计量、净化、加压和冷却，使气体按要求沿着管道向前流动。每110-150km设一个中间压气站。核心设备：压缩机和压缩机车间，根据需要还设有调压计量站和储气库。,天然气输送的主要设备,3.干线输气任务：从首站开始到配气站为止的干线管网。高压、大管径是长距离输气管道的发展方向。4.城市配气任务：从配气站（干线终点）经各级配气管网和气体调压所，按要求向用户供气的过程。,常用天然气计量仪表,谢谢,