油氣集輸概論1~4章

1、油氣集輸概論油氣集輸概論儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院王海琴王海琴教材和主要參考資料1、油氣集輸，馮叔初等，石油大學(xué) 出版社，1992年；2、油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)，石油工業(yè)出版社，1994；3、油氣水的收集與處理，.盧托什金編，石油工業(yè)出版社。4、油氣田地面處理工藝，肯.阿諾得編，石油工業(yè)出版社 課程的主要內(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(duì)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)一、油氣集輸

2、在油田建設(shè)中的地位油田的工業(yè)開(kāi)采價(jià)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(mǎn)足油氣開(kāi)采和儲(chǔ)運(yùn)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(gè)地面工程的40 50。、在油田生產(chǎn)中起著主導(dǎo)作用保持油氣開(kāi)采與銷(xiāo)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(duì)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。二、油氣集輸系統(tǒng)的研究對(duì)象油氣集輸系統(tǒng)的研究的主要對(duì)象就是油、氣田生產(chǎn)過(guò)程中原油及天然氣的收集和輸送

3、問(wèn)題。油田：油田內(nèi)部的原油及其伴生氣的收集、加工和輸送三、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(lái)講，油氣集輸是繼油藏勘探、油田開(kāi)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(guò)程。油井計(jì)量站聯(lián)合站合格原油合格天然氣達(dá)到排放或回注標(biāo)準(zhǔn)的水或砂氣井氣體處理設(shè)施壓氣站輸氣管道系統(tǒng)用戶(hù)四、油氣集輸系統(tǒng)的主要工藝環(huán)節(jié)油氣分離：實(shí)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(kuò)大石油化工的原料來(lái)源三、油氣儲(chǔ)運(yùn)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、

4、成品油、天然氣的全國(guó)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(chǔ)存系統(tǒng)安全和國(guó)家石油儲(chǔ)備。第二章 礦場(chǎng)油氣集輸系統(tǒng)一、油氣集輸系統(tǒng)的工作內(nèi)容油井計(jì)量集油、集氣油氣水分離原油脫水原油穩(wěn)定原油儲(chǔ)存天然氣脫水天然氣凝液回收和儲(chǔ)存含油污水處理二、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(kù)流程設(shè)計(jì)的基本原則： “適用、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、注重環(huán)?！保ㄒ唬┯蜌饧斄鞒堂鹡 按不同加熱方式：不加熱集油流程、井場(chǎng)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。n 按通往油井

5、的管線數(shù)目：?jiǎn)喂芗土鞒?、雙管集油流程和三管集油流程。（一）油氣集輸流程命名（續(xù)）3、按集油管網(wǎng)形態(tài)：米字型管網(wǎng)集油流程、環(huán)型管網(wǎng)集油流程、樹(shù)狀管網(wǎng)集油流程和串聯(lián)管網(wǎng)集油流程。4、按油氣集輸系統(tǒng)布站級(jí)數(shù)：油井和原油庫(kù)之間集輸站場(chǎng)級(jí)數(shù)；一級(jí)布站集油流程：只有集中處理站；二級(jí)布站集油流程：計(jì)量站和集中處理站；三級(jí)布站集油流程：計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站（增壓）和集中處理站；5、集輸系統(tǒng)密閉程度：開(kāi)式和密閉流程（二）油田集油流程舉例1、雙管摻活性水流程2、二級(jí)布站油氣集輸流程3、單管環(huán)形集油流程4、稠油集輸流程（1）高溫集油流程：?jiǎn)喂芗訜峒土鞒毯蛽较〗嫡沉鞒獭＃?）摻蒸汽集油流程5、氣田集氣流程高壓（10MP

6、a）、中壓（1.610MPa )、低壓（ 1.6MPa ）兩級(jí)降壓采氣站：氣液分離、計(jì)量、調(diào)壓和脫除有害氣體。 第三章 礦場(chǎng)集輸管路按管路內(nèi)流動(dòng)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(jiǎn)稱(chēng)混輸管路。礦場(chǎng)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。在礦場(chǎng)的條件下，混輸管路在經(jīng)濟(jì)上往往 優(yōu)于用兩條管路分別輸送輸量不大的原油 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(diǎn)。特別是隨著灘海油 氣田的開(kāi)發(fā)，兩相或多相混輸管路越來(lái)

7、越 多，混輸管路的研究受到廣泛重視。 一、油氣混輸?shù)膽?yīng)用一、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(zhǎng)距離輸油管路一樣，從過(guò)去的小直徑、短距離逐步向大直徑、輸送距離長(zhǎng)的方向發(fā)展。位于北海英國(guó)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(zhǎng)365公里的輸送天然氣凝析液的混輸管路便是一例。二、油氣混輸?shù)奶攸c(diǎn)二、油氣混輸?shù)奶攸c(diǎn)1、流型變化多、流型變化多氣液兩相流流型的劃分不能通過(guò)簡(jiǎn)單的雷諾數(shù)的大小來(lái)劃分，通常通過(guò)觀察氣液兩相在管內(nèi)的流動(dòng)情況并根據(jù)壓力波動(dòng)特征來(lái)確定流型。埃爾烏斯流型劃

8、分法較好地說(shuō)明了氣液兩相流動(dòng)的流型變化特點(diǎn)。埃爾烏斯把兩相管路的流型分為氣泡流、氣團(tuán)流、分層流、波浪流、氣泡流、氣團(tuán)流、分層流、波浪流、沖擊流、不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散沖擊流、不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散流流等八種。 油氣混輸流型油氣混輸流型 氣泡流氣泡流 氣團(tuán)流氣團(tuán)流點(diǎn)擊圖片播放動(dòng)畫(huà)點(diǎn)擊圖片播放動(dòng)畫(huà)油氣混輸流型油氣混輸流型 分層流分層流 波浪流波浪流油氣混輸流型油氣混輸流型 沖擊流沖擊流 不完全環(huán)狀流不完全環(huán)狀流油氣混輸流型油氣混輸流型 環(huán)狀流環(huán)狀流 彌散流彌散流油氣混輸?shù)奶攸c(diǎn)油氣混輸?shù)奶攸c(diǎn)2、存在相間能量交換和能量損失、存在相間能量交換和能量損失在氣液兩相流動(dòng)中，由于兩相的速度常常不同，使

9、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(dòng)方向亦隨著液面起伏而變化，這些都使兩相流動(dòng)時(shí)的相間能量損失增加。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(shí)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(jìn)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。 油氣混輸?shù)奶攸c(diǎn)油氣混輸?shù)奶攸c(diǎn)3、存在傳質(zhì)現(xiàn)象油氣混輸管路中，隨著管線的延長(zhǎng)，壓力越來(lái)越低，有氣體析出，此時(shí)氣體的質(zhì)量流量增加，密度增加；而液體的質(zhì)量流

10、量減少，密度增加。注蒸汽管路中，起點(diǎn)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。4、流動(dòng)不穩(wěn)定、流動(dòng)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(shí)，各相所占管路體積的比例也將發(fā)生變化，這就會(huì)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(yán)重沖擊流，影響油田生產(chǎn)。第四章 原油與天然氣的分離二、油氣分離（一）分離器的類(lèi)型和工作要求1、分離器類(lèi)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：反向流、軸向流旋流分離器、緊湊型氣液分離器。 （4

11、）旋轉(zhuǎn)膨脹型。臥式重力分離器立式分離器立式分離器波紋板型- vane packs波紋板旋風(fēng)分離器緊湊型氣液分離器傳統(tǒng)分離與分離新概念旋轉(zhuǎn)膨脹型分離器GLCC2、對(duì)分離器工作質(zhì)量的要求氣液界面大、滯留時(shí)間長(zhǎng)；油氣混合物接近相平衡狀態(tài)。具有良好的機(jī)械分離效果，氣中少帶液，液中少帶氣。（二）分離器的工藝設(shè)計(jì)原則1、從氣體中分出油滴要求：油滴沉降至氣液界面的時(shí)間小于氣流把油滴帶出分離器時(shí)間。沉降時(shí)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(jì)出分離器尺寸。2、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(shí)間1-3分鐘，起泡原油停留時(shí)間5-20分鐘。3、分離器

12、總體設(shè)計(jì)要求同時(shí)滿(mǎn)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(jìn)行調(diào)節(jié)；處理量大時(shí)多臺(tái)并聯(lián)工作。（三）油氣水三相分離器液相停留時(shí)間5-30分鐘（四）分離緩沖罐對(duì)緩沖能力要求高的分離器稱(chēng)分離緩沖罐。分離器最高與最低液位之間的容積稱(chēng)緩沖容積，相應(yīng)的充滿(mǎn)時(shí)間為緩沖時(shí)間（15-30分鐘）。 一次分離、連續(xù)分離和多級(jí)分離一次分離、連續(xù)分離和多級(jí)分離（1）一次分離）一次分離 一次分離是油氣混合物的油氣兩相一直在保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，最后流入常壓持接觸的條件下逐漸降低壓力，最后流入常壓儲(chǔ)罐，在罐中一次把油氣分開(kāi)。儲(chǔ)罐，在罐中一次把油氣分開(kāi)。（2）連續(xù)分離連

13、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。該方法生產(chǎn)中無(wú)法使用。（3）多級(jí)分離壓力降到一定數(shù)值把氣體排出，壓力再降到一壓力降到一定數(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)。定數(shù)值，在把氣體排出，如此反復(fù)。一個(gè)分離器和一個(gè)儲(chǔ)罐為二級(jí)分離；二個(gè)分離一個(gè)分離器和一個(gè)儲(chǔ)罐為二級(jí)分離；二個(gè)分離器和一個(gè)儲(chǔ)罐為三級(jí)分離。器和一個(gè)儲(chǔ)罐為三級(jí)分離。（1）多級(jí)分離所得的儲(chǔ)罐原油收率高；）多級(jí)分離所得的儲(chǔ)罐原油收率高；（2）多級(jí)分離所得的原油密度小，有利于提高原油的）多級(jí)分離所得的原油密度小，有利于提高原油的質(zhì)量。質(zhì)量。 （3）儲(chǔ)罐原油的蒸汽壓低，蒸發(fā)