第31期技術(shù)講座-油氣集輸工藝

1、油氣集輸工藝 張麗萍. 概述及油氣集輸工藝流程 油氣分別 原油處置 原油穩(wěn)定 油氣長間隔管線保送內(nèi) 容. 概述及油氣集輸工藝流程 油氣分別 原油處置 原油穩(wěn)定 油氣長間隔管線保送內(nèi) 容.1 概述及油氣集輸流程 油氣集輸研討對(duì)象是油氣田內(nèi)部原油、伴生天然氣的搜集、加工和運(yùn)輸。 油井油氣混輸管道干線集氣管道支線集氣管道計(jì)量站原油處置站集油管道輸油管道油庫輸氣總站外輸外輸(運(yùn)).油氣集輸?shù)娜蝿?wù)義務(wù)是將分散的油井產(chǎn)物、分別測得各單井的原油、天然氣和采出水的產(chǎn)量值后，聚集、處置成出礦原油、天然氣、液化石油氣及天然汽油，經(jīng)儲(chǔ)存、計(jì)量后保送給用戶的的油田消費(fèi)過程。油氣集輸?shù)娜蝿?wù)范圍是指以油井為起點(diǎn)，礦場原油

2、庫或輸油、輸氣管線首站為終點(diǎn)的礦場業(yè)務(wù)。 油氣集輸任務(wù)義務(wù)與范圍.油氣計(jì)量：包括單井產(chǎn)物油、氣、水的計(jì)量以及油氣在處置過程中、外輸至用戶前的計(jì)算。集油、集氣：將分井計(jì)量后的油氣水混合物聚集送四處置站，或者將含水原油、天然氣分別聚集送至原油處置及天然氣集氣廠站。油氣水分別：將油氣水混合物分別成液體和氣體，將液體分別成含水原油及含油污水，必要時(shí)分別出固體雜質(zhì)。原油脫水：將含水原油破乳、沉降、分別，使原油含水率符合要求油氣集輸任務(wù)內(nèi)容.原油穩(wěn)定：將原油中的C1-C4等輕組分脫出，使原油飽和蒸汽壓符合規(guī)范。原油儲(chǔ)存：將合格原油儲(chǔ)存于油罐中，維持原有消費(fèi)與銷售的平衡天然氣脫水：脫出天然氣中的水分，保證其

3、保送和冷卻時(shí)的平安輕烴回收：脫出天然氣中部分C2-C5,保證其保送和冷卻時(shí)不析出液烴液烴儲(chǔ)存：將液化石油氣、液化天然氣分別裝在壓力罐中，維持其消費(fèi)與銷售的平衡油氣集輸任務(wù)內(nèi)容.油田消費(fèi)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求1、滿足油田開發(fā)和開采的要求 由地質(zhì)和油藏工程師提出合理的開發(fā)設(shè)計(jì)，由采油工程師制定開發(fā)方案，確定相應(yīng)的采油措施，由此確定相應(yīng)的集輸系統(tǒng)消費(fèi)規(guī)模、工藝流程、總體規(guī)劃以及相應(yīng)的工程內(nèi)容，從而保證采輸協(xié)調(diào)、消費(fèi)平穩(wěn)，促進(jìn)油田的開發(fā)和開采。油田消費(fèi)的特點(diǎn)是延續(xù)的、又是不平衡的，主要緣由在于： a.油井?dāng)?shù)量添加，含水量上升，產(chǎn)液量添加； b.自噴井間歇自噴或改抽； c.個(gè)別抽油井改為注水井； d.消費(fèi)層系

4、調(diào)整，油品物性發(fā)生變化。.油田消費(fèi)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求2、集輸系統(tǒng)可以反映油田開發(fā)和開采的動(dòng)態(tài) 油田開發(fā)和開采的變化，反映到地面集輸系統(tǒng)中就是：油、氣、水產(chǎn)量、出砂量、油氣比、溫度、壓力等的變化。 油田的這一消費(fèi)特點(diǎn)要求油氣集輸系統(tǒng)的工程設(shè)備隨之作出相應(yīng)的調(diào)整，要思索能以地面設(shè)備的少量變化去適用油田開發(fā)不同時(shí)期，不同階段的要求。.油田消費(fèi)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求3、節(jié)約能源、防止污染、維護(hù)環(huán)境 a.充分利用自噴井、抽油井的能量，減少轉(zhuǎn)油環(huán)節(jié)，在有條件的油田提高第一級(jí)的分別壓力，減少動(dòng)力耗費(fèi)； b.流程密閉，降低損耗； c.充分搜集和利用油氣資源，消費(fèi)穩(wěn)定原油、干氣、液化石油氣、天然汽油等產(chǎn)品，減少油田消費(fèi)

5、的自耗氣量； d.采用先進(jìn)高效的處置設(shè)備，如高效分水設(shè)備、高效注水泵等。.油田消費(fèi)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求3、節(jié)約能源、防止污染、維護(hù)環(huán)境 在油田消費(fèi)過程中必然要產(chǎn)生： 廢液含油污水、污油； 廢渣含油泥砂、污垢； 廢氣加熱設(shè)備排放氣、特殊情況下的放空天然氣。 假設(shè)不加以處置，隨意排放，必然對(duì)環(huán)境呵斥污染，甚至破壞生態(tài)平衡。因此在制定集輸方案時(shí)，應(yīng)該思索到環(huán)境維護(hù)方面，使方案附合國家環(huán)保制度的要求。.油田消費(fèi)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求4、集輸系統(tǒng)應(yīng)平安可靠，并有一定的靈敏性 集輸系統(tǒng)的消費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)是延續(xù)的，無論哪一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生缺點(diǎn)都會(huì)或多或少地對(duì)全局消費(fèi)產(chǎn)生影響； 另外，油田地域大，點(diǎn)多、面廣、線長，搶修困難，要求集輸

6、系統(tǒng)簡單、可靠、平安。一旦發(fā)生異常情況，要有調(diào)整的余地。.油田消費(fèi)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求5、與輔助系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，并有經(jīng)濟(jì)性 集輸系統(tǒng)要滿足提高經(jīng)濟(jì)效益的原那么。具有經(jīng)濟(jì)性，滿足國家規(guī)范或有關(guān)規(guī)定，并且與供排水、供電、道路、通訊、土建等親密配合，協(xié)調(diào)一致。 海上油氣田消費(fèi)輔助設(shè)備有別于陸上油田，思索到海上設(shè)備遠(yuǎn)離陸地，海上運(yùn)輸?shù)睦щy，需求設(shè)置相應(yīng)消費(fèi)輔助系統(tǒng)。 海上消費(fèi)輔助系統(tǒng)包括：平安系統(tǒng)；中央控制系統(tǒng)；發(fā)電配電系統(tǒng)；儀表風(fēng)工廠風(fēng)系統(tǒng)；柴油、海水和淡水系統(tǒng)；供熱系統(tǒng)；空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)；起重設(shè)備；生活住房系統(tǒng)；排放系統(tǒng)；放空系統(tǒng)；通訊系統(tǒng)；化學(xué)藥劑系統(tǒng)。.油氣集輸流程油氣集輸流程是油、氣在油田內(nèi)部流向的

7、總闡明，即從消費(fèi)油井井口起到外輸、外運(yùn)的礦場站庫，油井產(chǎn)品經(jīng)過假設(shè)干個(gè)工藝環(huán)節(jié)，最后成為合格油、氣產(chǎn)品全過程的總闡明。 .油氣集輸系統(tǒng)的組成 油田地面集輸系統(tǒng)有各種站和管線組成。 管線按所保送的介質(zhì)分為氣、油、水單相管和油氣混輸管以及油氣水混輸管。出油管線、集油管線 、礦場輸油管線、集氣管線、輸氣管線 。 至于站，稱號(hào)不算一致，大致有：分井計(jì)量站 、交接計(jì)量站 、接轉(zhuǎn)站 、原油脫水站 、礦場油庫 、增壓集氣站 、壓氣站 、集中處置站 。 . 概述及油氣集輸工藝流程 油氣分別 原油處置 原油穩(wěn)定 油氣長間隔管線保送內(nèi) 容.2 油氣分別油氣分別：從井口采油樹出來的井液主要是水和烴類混合物.在油藏的

8、溫度、高壓條件下,天然氣溶解在原油中,在井液從地下沿井筒向上流動(dòng)和沿集輸管道流動(dòng)過程中,隨著壓力的降低,溶解在液相中的氣體不斷析出,構(gòu)成氣液混合物。為了滿足產(chǎn)品計(jì)量、處置、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和運(yùn)用的需求必需將它們分開。.2 油氣分別 油氣分別在油氣分別器內(nèi)進(jìn)展。其按外形分為臥式和立式兩種，按功能分為氣液兩相和油氣水三相分別器，按分別方式分為離心式和過濾式.分別器根本組成 入口分流器 重力沉降區(qū) 集液區(qū) 捕霧器 壓力、液位控制 平安防護(hù)部件.臥式分別器任務(wù)原理入口分流器: 油、氣流向和流速忽然改動(dòng)，使油氣得以初步分別集液區(qū):分別與緩沖捕霧器:聚結(jié)、合并成大油滴，在重力作用下流入集液區(qū) 重力沉降部分：氣體

9、經(jīng)過重力沉降部分，被氣流攜帶的油滴在此部分靠重力降至氣液界面，未沉降至液面的粒徑更小的油滴隨氣體流經(jīng)捕霧器除去 .立式分別器 根本構(gòu)造與臥式分別器一樣，與臥式分別器不同的地方是：1氣液界面較小2氣體流向和氣體中液滴的沉降方向相反。 .立、臥式分別器比較臥式優(yōu)點(diǎn)： 氣中油滴易沉降，氣體處置量大，處置本錢低，適于氣油比較高的混合物 氣液界面大，有較好的油氣分別效果 安裝、制造、維修方便，可以作成撬裝式 立式優(yōu)點(diǎn)： 占地少，適用于海洋采油 適宜于處置含固體雜質(zhì)較多的油氣混合物，可以在底部設(shè)置排污口定期排放和去除固體雜質(zhì) .綜合型臥式三相分別器.離心式分別器優(yōu)點(diǎn)：占空間小，效率高 缺陷：油氣混合物流速

10、對(duì)分別效果很敏感，有較大的壓力降，油田上用的不多，但常用其原理作重力式分別器的入口分流器。.油氣分別工藝用到的計(jì)量儀表.油氣分別工藝用到的計(jì)量儀表.油氣分別工藝用到的計(jì)量儀表.油氣分別工藝用到的計(jì)量儀表.油氣分別工藝用到的計(jì)量儀表.油氣分別工藝用到的計(jì)量儀表. 概述及油氣集輸工藝流程 油氣分別 原油處置 原油穩(wěn)定 油氣長間隔管線保送內(nèi) 容.3 原油處置 目前全國各油田絕大部分開發(fā)井都采用注水開發(fā)方式開采石油。從油井產(chǎn)出的油氣混合物內(nèi)含有大量的采出水和泥砂等機(jī)械雜質(zhì)。世界上所產(chǎn)原油的90%以上需進(jìn)展脫水。 對(duì)原油進(jìn)展脫水、脫鹽、脫除泥砂等機(jī)械雜質(zhì)，使之成為合格商品原油的過程原油處置，國內(nèi)常稱原油

11、脫水。.原油處置的目的滿足商品原油水含量、鹽含量的行業(yè)或國家規(guī)范 含水要求： 我國： 0.52.0 國際上： 0.13.0原油允許含水量與原油密度有關(guān)：密度大脫水難度高的原油，允許水含量略高。 含鹽量的要求：我國絕大部分油田原油含鹽量不高，商品原油含鹽量無明確要求，普通不進(jìn)展專門的脫鹽處置。.原油處置的目的商品原油買賣的需求 買賣時(shí)要扣除原油含水量，原油密度那么按含水原油密度。 原油密度是原油質(zhì)量和售價(jià)的的重要根據(jù)，原油 含水增大了原油密度，原油售價(jià)降低，不利于賣方。.原油處置的目的 添加了原油粘度和管輸費(fèi)用。 相對(duì)密度0.876kg/cm3的原油，含水添加1，粘度增大2；相對(duì)密度0.996的

12、原油，含水添加1，粘度增大4；原油內(nèi)的含鹽水引起金屬管路和運(yùn)輸設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕，泥砂等固體雜質(zhì)使泵、管路、其它設(shè)備機(jī)械磨損，降低管路和設(shè)備的運(yùn)用壽命。影響煉制任務(wù)的正常進(jìn)展 .原油乳狀液乳狀液 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，乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。 原油乳狀液的類型 油包水型W/O：油田最常見的原油乳狀液。 水包油型O/W：在采出水中常存在，原油處置中 很少見，又稱反相乳狀液。.原油乳狀液游離水 常溫下用靜止沉降法短時(shí)間內(nèi)能從油中分別的水，常在沉降罐和三相分別器中脫除。乳化水 用沉降法很難脫除的水，與原油的混合物稱 為油水

13、乳狀液原油乳狀液。 脫除游離水后，原油密度越大，乳化水含量越高。.原油處置常用的方法 熱化學(xué)脫水 重力沉降 電脫水 加熱脫水 機(jī)械脫水 各種常見脫水方法的共同點(diǎn)：發(fā)明條件使油水依托密度差和所受重力不同而分層原油處置的根本方法.1、熱化學(xué)脫水 將含水原油加熱到一定溫度，并在原油乳狀液中參與少量的外表活性劑(破乳劑)，破壞其乳化形狀，使油水分別。 單純用熱化學(xué)脫水方法使原油含水到達(dá)合格，多數(shù)情況下是不經(jīng)濟(jì)的.2、重力沉降脫水 含水原油經(jīng)破乳后，需把原油同游離水、雜質(zhì)等分開。在沉降罐中主要依托油水密度差產(chǎn)生的下部水層的清洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分別，此過程在油田常被稱作一段脫水。.3、

14、電脫水 將原油乳狀液置于高壓直流或交流電場中， 由于電場對(duì)水滴的作用，減弱了水滴界面膜的強(qiáng) 度，促使水滴碰撞，合并成粒徑較大的水滴，在 原油中沉降分別出來。 水滴在電場中的三種聚結(jié)方式 電泳聚結(jié)，偶極聚結(jié)，振蕩聚結(jié) 靜電 可以采用高壓直流和交流電場 .4、加熱脫水 脫水原理 提高加劑油水混合物的溫度，加速乳狀液破乳和油水分別。 加熱脫水的原那么 1、盡能夠降低加熱脫水溫度； 2、加熱前盡能夠脫除游離水，減少無效熱能耗費(fèi)； 3、有廢熱可利用場所，優(yōu)先利用廢熱加熱乳狀液； 4、盡能夠一熱多用，節(jié)省燃料。.5、機(jī)械脫水 脫水原理 利用聚結(jié)介質(zhì)親水憎油并提供很大外表積的性質(zhì)，促使水滴聚結(jié)沉降。.機(jī)械脫

15、水的優(yōu)缺陷優(yōu)點(diǎn)：無需加熱缺陷：處置較臟或含蠟原油時(shí)容易堵塞聚結(jié) 資料的通道。注：機(jī)械脫水普通不作為獨(dú)立的處置過程， 常與其它脫水方法配合運(yùn)用。.6、離心脫水 脫水原理利用離心場內(nèi)離 心加速度大于重力加 速度，促進(jìn)水滴的沉 降和油水分層。.水力旋流器 .總結(jié) 目前，油田多采用“二段脫水熱化學(xué)脫水及電化學(xué)脫水到達(dá)脫水合格。一段脫水到含水30%左右，二段脫水到達(dá)原油要求的含水率0.5%以下。. 概述及油氣集輸工藝流程 油氣分別 原油處置 原油穩(wěn)定 油氣長間隔管線保送內(nèi) 容.4 原油穩(wěn)定 使凈化原油中的溶解天然氣組分汽化，與原油分別，較徹底地脫除原油中蒸氣壓高的溶解天然氣組分，降低儲(chǔ)存溫度下原油蒸氣壓

16、的過程稱原油穩(wěn)定。 原油穩(wěn)定通常是原油礦場加工的最后工序，經(jīng)穩(wěn)定后的原油成為合格的商品原油。 .采用有穩(wěn)定安裝的全密閉流程可使油氣蒸發(fā)損耗由1.5 % 2%降低為0.29 % 0.5。假設(shè)流程不密閉，即使原油穩(wěn)定安裝運(yùn)轉(zhuǎn)良好，油田油氣損耗率仍可高達(dá)1.3%。 原油穩(wěn)定必要性.全密閉油氣集輸流程l一計(jì)量分別器；2一加藥泵；3一換熱器；4一三相分別器；5一加熱爐；6一電脫水器；7一原油穩(wěn)定器；8一油罐； 9一外輸泵.原油穩(wěn)定的目的 降低原油蒸氣壓，滿足原油儲(chǔ)存、管輸、鐵路、公路和水運(yùn)的平安和環(huán)境規(guī)定； 從原油中分出對(duì)人體有害的溶解雜質(zhì)氣體； 從原油穩(wěn)定中追求最大利潤； 我國把降低油氣損耗作為原油穩(wěn)

17、定的主要目的。 .原油穩(wěn)定的方法 根據(jù)蒸餾原理，可采用閃蒸法和分餾法脫除原油中的輕組分使其穩(wěn)定。 另外，多級(jí)分別也是一種原油穩(wěn)定的方法，多級(jí)分別本質(zhì)上是利用假設(shè)干次減壓閃蒸使原油到達(dá)一定程度的穩(wěn)定。 閃蒸法 分餾法 多級(jí)分別.原油穩(wěn)定方法的選擇及適用條件 穩(wěn)定方法的選擇原那么是：在滿足商品原油質(zhì)量要求前提下，使油氣田獲得最高經(jīng)濟(jì)效益。 我國建議，原油中C1-C4質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.5時(shí)，普通不需進(jìn)展穩(wěn)定處置；C1-C4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2.5、無需加熱進(jìn)展原油穩(wěn)定時(shí)，宜采用負(fù)壓閃蒸；C1-C4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于2.5，可采用正壓閃蒸，有廢熱可利用時(shí)也可采用分餾穩(wěn)定。我國大部分原油的C1-C4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0

18、.82.0范圍內(nèi)，因此負(fù)壓閃蒸法在我國得到廣泛運(yùn)用。.原油穩(wěn)定工藝的設(shè)備.原油穩(wěn)定工藝的設(shè)備.原油穩(wěn)定工藝的設(shè)備. 概述及油氣集輸工藝流程 油氣分別 原油處置 原油穩(wěn)定 油氣長間隔管線保送內(nèi) 容.5 油氣長間隔管線保送外運(yùn)方式：鐵路、公路油槽車、油輪或者長間隔輸油管線輸油管道分類：企業(yè)內(nèi)部與長間隔輸油管道油氣長輸管線：長間隔輸油管道通常是指間隔長、管徑大、輸量高的原油管道，保送壓力高、流量和溫度相對(duì)平穩(wěn)。(油氣長輸)輸油管道的組成：輸油站和線路.管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)管道運(yùn)輸pipeline transportation已有約130余年的歷史。作為保送原油和廢品油最主要的方式之一，管道運(yùn)輸?shù)拈_展與能源

19、工業(yè)，尤其是石油工業(yè)的開展親密相關(guān)?，F(xiàn)代管道運(yùn)輸來源于19世紀(jì)中葉1865年美國賓夕法尼亞的第一條原油管道。.管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)我國的管道網(wǎng)建立那么始于20世紀(jì)50年代末期新疆建成的全長為147km、管徑為150mm的克拉瑪依獨(dú)山子輸油管道。20世紀(jì)60年代以后，隨著我國石油工業(yè)的蓬勃開展，大慶、勝利等油田的建立，管道運(yùn)輸?shù)玫搅溯^大開展。構(gòu)成以大慶鐵嶺、鐵嶺大連、鐵嶺秦皇島、東營黃島和魯山東臨岜寧江蘇儀征五大干線為主的全國原油長輸管道系統(tǒng)。.管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)1.運(yùn)費(fèi)低，能耗少；2.運(yùn)量大，勞動(dòng)消費(fèi)率高；3.投資省，占地少；4.受外界影響小，平安可靠。.輸油管道的組成2.組成：1輸油站沿管道干線為保送

20、油品而建立的各種站場。包括：首站、中間站、末站首站：長輸管道的起始點(diǎn)，主要義務(wù)是集油、保送。中間站：為油流提供能量，即加壓泵站和加熱站。末站：位于管道的終點(diǎn)，往往是受油單位的油庫或轉(zhuǎn)運(yùn)油庫。2管線管道、沿線閥室、穿越設(shè)備、管道防腐維護(hù)措施、供電和通訊設(shè)備等。.1井場；2輸油站；3來自油田的輸油管；4首站罐區(qū)和泵房；5全線調(diào)度中心；6清管器發(fā)放室；7首站鍋爐房；8微波通訊塔；9線路閥室；10維修人員住所；11中間輸油站；12穿越鐵路；13穿越河流；14跨越工程；15車站；16煉廠；17火車裝油線橋；18油輪碼頭。長間隔輸油管組成及的流程.輸油管道主要設(shè)備輸油管道的主要設(shè)備：1.離心泵與輸油泵站2

21、.輸油加熱爐3.儲(chǔ)油罐4.管道系統(tǒng)5.清管設(shè)備6.計(jì)量及標(biāo)定安裝.1.離心泵與輸油泵站離心泵：是輸油站的中心設(shè)備，是將機(jī)械能變成液體動(dòng)能的動(dòng)力安裝。普通采用電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)。離心泵和驅(qū)動(dòng)機(jī)組成泵機(jī)組，通常一個(gè)泵站設(shè)幾個(gè)泵機(jī)組，根據(jù)需求采用串聯(lián)或并聯(lián)銜接。輸油泵站：設(shè)于首站和中間站，為油流提供能量。輸油管道主要設(shè)備.輸油管道主要設(shè)備.2.輸油加熱爐在保送原油的過程中，為降低能量耗費(fèi)，防止凝結(jié)，減少結(jié)臘，通常采用加熱爐加熱。輸油管道主要設(shè)備.1熄滅器火嘴；2輻射室；3對(duì)流室；4煙囪直接加熱爐流程圖輸油管道主要設(shè)備.a桁架式錐頂油罐 b懸鏈?zhǔn)綗o力矩頂油罐 c立式圓柱形拱頂鋼罐儲(chǔ)油罐表示圖輸油管道主要設(shè)備3.儲(chǔ)油罐，作用：儲(chǔ)存石油和產(chǎn)品。.輸油管道主要設(shè)備.4.管道系統(tǒng)有縫鋼管、無縫鋼管埋設(shè)深度：不小于0.8m輸油管道主要設(shè)備5.清管設(shè)備清理管道結(jié)臘，保證管道通常