油氣集輸培訓(xùn)

1、油氣集輸1主要內(nèi)容第一章 緒論第二章 油氣集輸流程第三章 油氣混輸管路第四章 油氣分離第五章 原油凈化第六章 原油穩(wěn)定第七章 天然氣凈化第八章 輕烴回收2第一章 緒論油氣集輸在油田建設(shè)中的地位油氣集輸系統(tǒng)的研究對象油氣集輸系統(tǒng)的工作范圍油氣集輸系統(tǒng)的主要工藝環(huán)節(jié)油田主要產(chǎn)品及其質(zhì)量指標(biāo)3一、油氣集輸在油田建設(shè)中的地位油田的工業(yè)開采價值被確定以后，在油田地面上需建設(shè)各種生產(chǎn)設(shè)施、輔助生產(chǎn)設(shè)施和附屬設(shè)施，以滿足油氣開采和儲運的要求。油氣集輸與處理系統(tǒng)：、是油田建設(shè)中的主要生產(chǎn)設(shè)施地面工程的“龍頭”，地面工藝技術(shù)的“核心”，建設(shè)工程量和投資一般占整個地面工程的4050。4、在油田生產(chǎn)中起著主導(dǎo)作用保

2、持油氣開采與銷售之間的平衡油田平穩(wěn)生產(chǎn)使原油、天然氣、液化石油氣、天然汽油產(chǎn) 品質(zhì)量合格 采用的油氣集輸工藝流程、確定的工程建設(shè)規(guī)模及總體布局，將對油田的可靠生產(chǎn)、建設(shè)水平、生產(chǎn)效益起著關(guān)鍵性的作用。5二、油氣集輸系統(tǒng)的研究對象油氣集輸系統(tǒng)的研究的主要對象就是油、氣田生產(chǎn)過程中原油及天然氣的收集和輸送問題。油田：油田內(nèi)部的原油及其伴生氣的收集、加工和輸送6三、油氣集輸系統(tǒng)的工作范圍（任務(wù)）就油田的生產(chǎn)全局來講，油氣集輸是繼油藏勘探、油田開發(fā)、采油工程之后的重要生產(chǎn)階段。該階段是的任務(wù)就是把分散的原料集中、處理使之成為油田產(chǎn)品的過程。7油井計量站聯(lián)合站合格原油合格天然氣達到排放或回注標(biāo)準的水或砂

3、氣井氣體處理設(shè)施壓氣站輸氣管道系統(tǒng)用戶8四、油氣集輸系統(tǒng)的主要工藝環(huán)節(jié)油氣分離：實現(xiàn)原油與伴生氣的分離原油凈化：原油脫水、脫砂原油穩(wěn)定：減少原有的蒸發(fā)損耗，增加 原油的收率。天然氣凈化：脫除H2O，CO2，H2S輕烴回收：擴大石油化工的原料來源9三、油氣儲運系統(tǒng)發(fā)展概況油氣高效的處理方法與新型處理設(shè)備、原油、成品油、天然氣的全國輸送網(wǎng)絡(luò)形成。油氣處理與輸送的高效節(jié)能技術(shù)和安全輸送技術(shù)。儲存系統(tǒng)安全和國家石油儲備。1011國家石油儲備基地鎮(zhèn)?；啬暝陆ǔ刹⑦M入試運行階段，是我國第一個建成投入使用的國家石油儲備基地。黃島、大連和舟山基地分別于年月、年月和年月建成投運。到年底，國家石油儲備一期項目四

4、個基地已全部建成?？傄?guī)模萬立方米，可儲存原油約萬噸。 12計劃到2020年把新疆建設(shè)成國內(nèi)最大的油氣生產(chǎn)基地以及重要的煉油化工和石油儲備基地。中國石油集團公司計劃到2020年把新疆油氣產(chǎn)能提高到6,000萬噸油當(dāng)量,同時把新疆年煉油能力提高到3,050萬噸。 13第二章 礦場油氣集輸系統(tǒng)14一、油氣集輸系統(tǒng)的工作內(nèi)容油井計量集油、集氣油氣水分離原油脫水原油穩(wěn)定原油儲存天然氣脫水天然氣凝液回收和儲存含油污水處理15二、油田油氣集輸流程油氣收集流程-油井至聯(lián)合站油氣處理流程-聯(lián)合站內(nèi)流程油氣輸送流程-聯(lián)合站至原油庫流程設(shè)計的基本原則： “適用、可靠、經(jīng)濟、高效、注重環(huán)?！?6（一）油氣集輸流程命名

5、按不同加熱方式：不加熱集油流程、井場加熱集油流程、熱水伴隨集油流程、蒸汽伴隨集油流程、摻稀油集油流程、摻熱水集油流程、摻活性水集油流程、摻蒸汽集油流程。按通往油井的管線數(shù)目：單管集油流程、雙管集油流程和三管集油流程。17（一）油氣集輸流程命名（續(xù)）3、按油氣集輸系統(tǒng)布站級數(shù)：油井和原油庫之間集輸站場級數(shù)；一級布站集油流程：只有集中處理站；二級布站集油流程：計量站和集中處理站；三級布站集油流程：計量站、接轉(zhuǎn)站（增壓）和集中處理站； 4、集輸系統(tǒng)密閉程度：開式和密閉流程18（二）油田集油流程舉例1、雙管摻活性水流程192、二級布站油氣集輸流程203、單管環(huán)形集油流程214、稠油集輸流程（1）高溫集

6、油流程：單管加熱集油流程和摻稀降粘流程。2223（2）摻蒸汽集油流程245、氣田集氣流程高壓（10MPa）、中壓（1.610MPa )、低壓（ 1.6MPa ）兩級降壓采氣站：氣液分離、計量、調(diào)壓和脫除有害氣體。2526 第三章 礦場集輸管路27按管路內(nèi)流動介質(zhì)的相數(shù)，集輸管路可分為單相、兩相和多相管路。 輸油管和輸氣管都屬于單相管路，而油氣或油氣水混輸管路分屬兩相或多相管路，簡稱混輸管路。礦場集輸管路中大約有70屬于兩相或多相混輸管路。 油田范圍內(nèi)主要存在油氣水三相，用一條管路輸送一口或多口油井所產(chǎn)油氣水的管路。28在礦場的條件下，混輸管路在經(jīng)濟上往往 優(yōu)于用兩條管路分別輸送輸量不大的原油

7、和天然氣。 在某些特定環(huán)境下，混輸管路更有單 相路不可比擬的優(yōu)點。特別是隨著灘海油 氣田的開發(fā)，兩相或多相混輸管路越來越 多，混輸管路的研究受到廣泛重視。 29一、油氣混輸?shù)膽?yīng)用混輸技術(shù)廣泛于： 沙漠油田 陸地上的邊際油田 灘海油田及海上油田目前混輸管路也象長距離輸油管路一樣，從過去的小直徑、短距離逐步向大直徑、輸送距離長的方向發(fā)展。位于北海英國與挪威海域交界處的弗列格（Frigg）大氣田至蘇格蘭薩恩格弗古斯（Saint Fergus）的管徑32英寸、管長365公里的輸送天然氣凝析液的混輸管路便是一例?？匣鶃喛他}下油田油氣混輸系統(tǒng)是目前中國石油行業(yè)設(shè)計和建設(shè)的規(guī)模最大的油氣混輸工程。這條油氣混

8、輸管道全長44公里，管徑530毫米，設(shè)計年輸送原油60萬到200萬噸、天然氣2.5億到7.5億立方米。 30二、油氣混輸?shù)奶攸c1、流型變化多氣液兩相流流型的劃分不能通過簡單的雷諾數(shù)的大小來劃分，通常通過觀察氣液兩相在管內(nèi)的流動情況并根據(jù)壓力波動特征來確定流型。埃爾烏斯流型劃分法較好地說明了氣液兩相流動的流型變化特點。埃爾烏斯把兩相管路的流型分為氣泡流、氣團流、分層流、波浪流、沖擊流、不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散流等八種。 31油氣混輸流型 氣泡流 氣團流32油氣混輸流型 分層流 波浪流33油氣混輸流型 沖擊流 不完全環(huán)狀流 34油氣混輸流型 環(huán)狀流 彌散流 35油氣混輸?shù)奶攸c2、存在相間能量交換

9、和能量損失在氣液兩相流動中，由于兩相的速度常常不同，使氣液相間產(chǎn)生能量交換和能量損失。 例如，在兩相管路內(nèi)液體的劇烈起伏造成相間界面粗糙，增加了相間滑脫損失；液面的起伏使氣體的流通面積忽大忽小，氣體忽而膨脹忽而壓縮，氣體流動方向亦隨著液面起伏而變化，這些都使兩相流動時的相間能量損失增加。36流速較高的氣體，常常把一部分液體拖帶到氣體中去，脫離液流主體時要消耗能量； 被氣流吹成液滴或顆粒更小的霧滴要消耗能量； 由流速較慢的液流主體進入流速較快的氣流中的液滴或霧滴獲得加速度要消耗能量，這些都存在能量交換。 37油氣混輸?shù)奶攸c3、存在傳質(zhì)現(xiàn)象油氣混輸管路中，隨著管線的延長，壓力越來越低，有氣體析出，

10、此時氣體的質(zhì)量流量增加，密度增加；而液體的質(zhì)量流量減少，密度增加。注蒸汽管路中，起點壓力約在150170大氣壓，溫度為300，質(zhì)量含氣率約70。隨著壓力的降低，散熱量增加，質(zhì)量含氣率下降。384、流動不穩(wěn)定在氣液兩相管路中，氣液兩相各占一部分管路體積，當(dāng)氣液輸量發(fā)生變化時，各相所占管路體積的比例也將發(fā)生變化，這就會引起管路的不穩(wěn)定工作。在灘海油氣混輸管路中甚至出現(xiàn)嚴重沖擊流，影響油田生產(chǎn)。39第四章 原油與天然氣的分離40二、油氣分離41（一）分離器的類型和工作要求1、分離器類型 （1）重力分離型：常用的為臥式和立式重力分離器。 （2）碰撞聚結(jié)型：絲網(wǎng)聚結(jié)、波紋板聚結(jié)分離器。 （3）旋流分離型

11、：反向流、軸向流旋流分離器、緊湊型氣液分離器。 （4）旋轉(zhuǎn)膨脹型。42臥式重力分離器43臥式三相分離器44立式分離器45HNS分離器 46HNS型高效三相分離器結(jié)構(gòu)特點 47采用預(yù)脫氣技術(shù)，增大三相分離器液體有效處理容積，提高設(shè)備處理能力 采用活性水水洗技術(shù)，強化乳狀液破乳，加快油水分離速度，提高設(shè)備效率 采用先進的混合液入口裝置，增加油水分離速度和提高分離質(zhì)量 采用“倒虹吸”技術(shù)，變油水界面控制為液面控制，解決油水界面自控的問題，保證了設(shè)備平衡運行 采用單臺設(shè)備雙向進料、中間出液技術(shù)，有效降低了設(shè)備內(nèi)液體流速，提高了設(shè)備的處理能力 HNS型高效三相分離器技術(shù)特點 48HNS型高效三相分離器與

12、國外同類設(shè)備技術(shù)指標(biāo)對比表 49波紋板型- vane packs50波紋板51緊湊型氣液分離器52傳統(tǒng)分離與分離新概念53旋轉(zhuǎn)膨脹型分離器54GLCC552、對分離器工作質(zhì)量的要求氣液界面大、滯留時間長；油氣混合物接近相平衡狀態(tài)。具有良好的機械分離效果，氣中少帶液，液中少帶氣。56（二）分離器的工藝設(shè)計原則1、從氣體中分出油滴要求：油滴沉降至氣液界面的時間小于氣流把油滴帶出分離器時間。沉降時間主要與液滴直徑有關(guān)，油滴直徑為10270微米。由上述原則設(shè)計出分離器尺寸。572、從原油中分出氣泡原油中氣泡上升速度大于任一液面的下降速度。不起泡原油停留時間1-3分鐘，起泡原油停留時間5-20分鐘。58

13、3、分離器總體設(shè)計要求同時滿足氣中除液和液中除氣的要求；不同氣液比用液位調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)；處理量大時多臺并聯(lián)工作。59（三）油氣水三相分離器液相停留時間5-30分鐘6061（四）分離緩沖罐對緩沖能力要求高的分離器稱分離緩沖罐。分離器最高與最低液位之間的容積稱緩沖容積，相應(yīng)的充滿時間為緩沖時間（15-30分鐘）。62 一次分離、連續(xù)分離和多級分離（1）一次分離 一次分離是油氣混合物的油氣兩相一直在保持接觸的條件下逐漸降低壓力，最后流入常壓儲罐，在罐中一次把油氣分開。（五）一次分離與多級分離63（2）連續(xù)分離連續(xù)分離是指氣液混合物在管道中壓力不斷降低，并且不斷將逸出的天然氣排出，直到壓力降為常壓。該

14、方法生產(chǎn)中無法使用。64（3）多級分離壓力降到一定數(shù)值把氣體排出，壓力再降到一定數(shù)值，在把氣體排出，如此反復(fù)。一個分離器和一個儲罐為二級分離；二個分離器和一個儲罐為三級分離。65（1）多級分離所得的儲罐原油收率高；（2）多級分離所得的原油密度小，有利于提高原油的質(zhì)量。 （3）儲罐原油的蒸汽壓低，蒸發(fā)損耗少。（4）多級分離所得天然氣數(shù)量少，重組分在氣體中的比例少。（5）多級分離大多數(shù)氣體從第一級分出，這些氣體具有較高的壓力，可直接依靠地層能量輸送，不建或少建輸氣壓氣站，從而減少能耗和輸氣成本。多級分離的特點66第五章 原油凈化 原油乳狀液 原油脫水的基本方法 化學(xué)破乳劑脫水 重力沉降脫水 利用離

15、心力脫水 利用親水固體表面使乳化水粗?；撍?電脫水67原油凈化的目的油井產(chǎn)物：原油、天然氣、水、鹽、泥砂等。其危害為：水增大了油井采出液的體積流量，降低了設(shè)備和管道的有效利用率； 增大了管道輸送中的動力和熱力消耗；引起金屬管道和設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕； 對煉油加工過程產(chǎn)生影響。68第一節(jié) 原油乳狀液原油中水的種類：游離水：常溫下短時間內(nèi)沉降分離乳化水：很難用沉降法分出。乳化水與原油的混合物稱油水乳狀液或原油乳狀液。69一、原油乳狀液的類型乳狀液：兩種（或兩種以上）不互溶（或微量 互溶）的液體，其中一種以極小的液 滴分散于另一種液體中，這種分散物 系稱為乳狀液?！坝桶腿闋钜篧/O”：水以極微小顆

16、粒分散在原油中，水是分散相（內(nèi)相），油是連續(xù)相（外相） 。“水包油型乳狀液O/W”：油以極小顆粒分散在水中，油是內(nèi)相、水是外相。70二、形成穩(wěn)定乳狀液的必要條件系統(tǒng)中必須存在兩種以上互不相容（或微量互溶）的液體；要有強烈的攪動，使一種液體破碎成微小的液滴分散于另一種液體中；要有乳化劑存在，使微小液滴能穩(wěn)定地存在于另一種液體中。71原油乳狀液的生成： 原油中含水 含有天然的乳化劑 瀝青質(zhì)，膠質(zhì)，環(huán)烷酸，脂肪酸，氮 和硫的有機物，石蠟，粘土，石粒等。 親油憎水，一般生成w/o型原油乳狀液。 流動時析出的氣體及管件、設(shè)備的攪動72三、原油乳狀液的性質(zhì)分散度：分散相在連續(xù)相中的分散程度， 用內(nèi)相顆粒平

17、均直徑的倒數(shù)表示。粘度：原油粘度越大，乳狀液粘度愈大； 與含水率有復(fù)雜的關(guān)系。密度：原油含水含鹽后，密度顯著增大電學(xué)性質(zhì)：電導(dǎo)率隨溫度的升高而增大 介電系數(shù)：水80，油273穩(wěn)定性和老化 穩(wěn)定性：乳狀液不被破壞，抗油水分層 的能力。 老化：原油乳狀液隨時間的推移變得逐 漸穩(wěn)定的性質(zhì)。 影響因素： 分散度越高和原油粘度越大，穩(wěn)定性好 乳化劑的類型和保護膜的性質(zhì)：第一類，低分子有機物，脂肪酸、環(huán)烷酸、低分子膠質(zhì)，界面保護膜強度低，穩(wěn)定性低。三、原油乳狀液的性質(zhì)74穩(wěn)定性和老化的影響因素續(xù) 第二類，高分子有機物，如瀝青、瀝青質(zhì)等，凝膠狀界面膜，第三類，粘土、砂粒、高熔點石蠟（C7080）固體乳化劑，

18、機械強度高，乳狀液穩(wěn)定性好。 內(nèi)相顆粒表面帶電 溫度，溫度增高，穩(wěn)定性下降 水的PH值，PH值增加，穩(wěn)定性變差 時間，隨時間推移變得更穩(wěn)定75第二節(jié) 原油脫水的基本方法脫除游離水和乳化水，主要解決脫乳化水問題。乳狀液的破壞稱破乳。破乳過程：分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破裂、水滴合并、沉降分離。原油脫水方法：注入化學(xué)破乳劑、重力沉降脫水、利用離心力脫水、利用親水固體表面使乳化水粗粒化脫水、電脫水等。76一、原油熱化學(xué)脫水將含水原油加熱到一定溫度，并在原油中加入適量的破乳劑。目的：改變油水界面張力和乳狀液類型，破壞乳狀液穩(wěn)定性，達到油水分離的目的。771、破乳劑的分類和篩選按分子結(jié)構(gòu)：離子型和非

19、離子型離子型：溶于水時能電離形成離子非離子型：在水溶液中不能電離。水溶性、油溶性和部分溶于油的混合溶性三類。針對性強，使用時必須進行篩選。782、熱化學(xué)脫水流程必須有破乳劑加入地點和油水分離容器。79二、重力沉降脫水氣油比較大時，在油氣水三相分離器中進行；氣油比較小或基本不含氣時，在沉降罐中進行脫水。1、沉降罐的結(jié)構(gòu)和工作原理801、沉降罐的結(jié)構(gòu)和工作原理沉降罐的工作過程 a.油水混合物由入口管經(jīng)配液管流入沉 降罐底部的水層內(nèi)。 b.水洗 油水混合物向上通過水層時，由于水的表面張力較大，原油中的游離水、破乳后粒徑較大的水滴、鹽類和親水固體雜質(zhì)并入水層。 水洗過程至油水界面處終止。 81c.沉降

20、 由于部分水從原油中分出，導(dǎo)致原油從油水界面處沿罐截面向上流動的速度減慢，為原油中較小粒徑水滴的沉降創(chuàng)造了有利條件。 經(jīng)沉降分離后的原油由中心集油槽和原油排出管流出沉降罐。污水經(jīng)虹吸管由排水管排出。822、沉降罐工作效率的衡量標(biāo)準及影響因素沉降時間 油水混合物在罐內(nèi)的停留時間，表示沉降罐處理油水混合物的能力；操作溫度原油中剩余含水率脫除水中含油率 83三、利用離心力脫水重力沉降法脫水，含水原油在罐內(nèi)的停留時間長。設(shè)備為離心脫水機。離心機的脫水速度遠高于重力沉降脫水。應(yīng)用情況：我國僅用離心法測定原油含水率；西方國家有用于原油脫水或污水除油。84四、利用親水固體表面使乳化水粗?；撍撍恚豪?/p>

21、油水對固體物質(zhì)親合狀 況不同來實現(xiàn)油水分離固體物質(zhì)的性質(zhì)： 1、良好的潤濕性； 2、能長期使用，對油水不發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，對油水性質(zhì)無有害影響； 3、貨源充足，價格低廉。原油粗?；撍话悴蛔鳛楠毩⒌拿撍?工藝，常與其他方法配合使用。 85五、原油電脫水 對許多原油，特別是重質(zhì)、高粘原油，用其它的脫水方法尚不能達到商品原油的含水率的要求，常使用電脫水法。電脫水常作為原油乳狀液脫水工藝的最后環(huán)節(jié)。861、電脫水機理將原油置于高壓直流或交流電場中，由于電場對水滴的作用，削弱了水滴界面膜的強度，促進水滴的碰撞，使水滴聚結(jié)成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來。聚結(jié)方式：電泳聚結(jié)、偶極聚結(jié)、震蕩聚結(jié)。8

22、7（1）電泳聚結(jié)把原油乳狀液置于通電的兩個平行電極中，水滴將向同自身所帶電荷極性相反的電極運動，即帶負電荷的水滴向正電極運動，帶正電荷的水滴向負極運動，這種現(xiàn)象稱為電泳。電泳過程中，水滴受原油的阻力產(chǎn)生拉長變形，削弱了界面膜的機械強度。水滴的大小不等、帶電量不同，運動速度也不同。水滴會發(fā)生碰撞。削弱的界面膜破裂，水滴合并、增大，沉降。88（）電泳聚結(jié)未發(fā)生碰撞合并或碰撞合并后還不足以沉降的水滴將運動之與水滴極性相反的電極區(qū)附近。水滴在電極區(qū)附近聚集，增加了碰撞合并的幾率，使原油中大量小水滴主要在電極區(qū)附近析出。電泳過程中水滴的碰撞、合并稱為電泳聚結(jié)。89（2）偶極聚結(jié)高壓直流或交流電場中，水滴

23、受電場的極化和靜電感應(yīng)，兩端帶上不同極性的電荷，形成誘導(dǎo)偶極。水滴兩端同時受正負電極的吸引，水滴上作用的合力為零，水滴拉長變形，界面膜機械強度降低，兩端強度最弱。多個水滴形成水鏈，正負偶極相互吸引，水滴相互碰撞，合并成大水滴，從原油中沉降分離。90（）偶極聚結(jié)偶極聚結(jié)在整個電場中進行。91（）偶極聚結(jié)聚結(jié)力大小直接影響脫水效果。聚結(jié)力與水滴半徑的平方成正比；與(a/l)4成正比，（a/l）取決與含水率大小。 原油含水率小于0.1時，水滴中心距l(xiāng)是水滴直徑 8倍以上，偶極聚結(jié)將不起作用。 與電場強度E2成正比。 電場強度過高，橢球形水滴兩端受電場拉力過大， 一個小水滴拉斷成兩個小水滴，產(chǎn)生“電分

24、散”。 92（3）振蕩聚結(jié)水滴中常帶有酸、堿、鹽的各種離子交流電場中電場方向不斷改變，水滴內(nèi)的各種正負離子不斷做周期性往復(fù)運動，使水滴兩端的電荷極性發(fā)生相應(yīng)變化，界面膜受到?jīng)_擊，強度降低甚至破裂，水滴聚結(jié)沉降。這一過程稱振蕩聚結(jié)。水滴愈大，離子對界面膜的沖擊作用愈大，振蕩聚結(jié)的效果愈好。93交流電場中破乳作用在整個電場范圍內(nèi)進行，直流電場中破乳主要在電極區(qū)附近進行。交流電場內(nèi)水滴以偶極聚結(jié)、震蕩聚結(jié)為主；直流電場內(nèi)水滴以電泳聚結(jié)為主，偶極聚結(jié)為輔。電法脫水只適宜于油包水型乳狀液。 原油的導(dǎo)電率很小，乳狀液通過極間空間時，電極間電流很小，能建立起脫水所需的電場強度。 94水包油型乳狀液通過極間空間時，由于 帶有酸堿鹽等離子的水是良導(dǎo)體，導(dǎo)致 極間電壓下降，電流猛增，產(chǎn)生電擊穿現(xiàn)象。含水率較高的油包水型乳狀液，電法脫 水也易產(chǎn)生電擊穿現(xiàn)象。一般進入電脫 水器的原油含水率低于30。 952、交直流電場脫水與雙電場脫水交直流電場脫水效果對比 a.交流電場不宜處理含水率較低的原油乳狀液， 即交流電場脫水后凈化油含水率高，約為直 流的35倍； b.交流電壓呈正弦曲線變化，脫水效率較低， 處理量低； c.交流電場中水滴易排成水鏈使電場短路； d.水滴界面膜受到的振蕩力較大，脫出水清澈，