原油處理系統(tǒng)

四號(hào)聯(lián)合站采用兩級(jí)熱化學(xué)大罐沉降脫水、負(fù)壓穩(wěn)定（脫硫）、原油儲(chǔ)罐靜止沉降放底水生產(chǎn)工藝生產(chǎn)合格原油，合格原油通過(guò)新建外輸管道輸送至雅克拉裝車(chē)末站外銷(xiāo)。一次沉降罐計(jì)轉(zhuǎn)站來(lái)油脫水泵外輸泵兩相分離器二次沉降罐含水＜5%脫水加熱爐T=90℃凈化油罐含水＜0.5%計(jì)量外輸進(jìn)站加熱爐T=80℃負(fù)壓穩(wěn)定（脫硫）提升泵單井來(lái)油計(jì)量加藥加藥加熱主工藝流程空冷器壓縮機(jī)空冷器壓縮機(jī)三相分離器壓縮機(jī)外輸橇裝單井計(jì)量裝置液相計(jì)量范圍30～300t/d氣相計(jì)量范圍100～10000m3/d容器設(shè)計(jì)/操作壓力：2.5MPa/0.3-0.8MPa管路設(shè)計(jì)/操作壓力：2.5MPa/0.3-0.8MPa設(shè)計(jì)/操作溫度：120°C/70-80°C兩相分離器聯(lián)合站內(nèi)設(shè)Ф3000×17212油氣兩相分離器3臺(tái)，停留時(shí)約23min。滿足《油田油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T0004-98中7.1.2條“兩相分離器的液相停留時(shí)間，當(dāng)處理發(fā)泡原油時(shí)可采用5～20min”的要求。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：外形尺寸：Ф3000×17212設(shè)計(jì)/操作壓力：1.0MPa/0.3-0.8MPa設(shè)計(jì)/操作溫度:90℃

/75～85℃油氣進(jìn)口人孔清砂口清砂口清砂口人孔人孔安全閥補(bǔ)氣口氣出口浮球口油出口連通口排污口兩相分離器工作原理

當(dāng)三臺(tái)分離器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，液相連通，底部連通閥打開(kāi)；氣相控制壓力相同，天然氣出口管線上閥打開(kāi)。

工作原理：油氣混合物自油氣進(jìn)口進(jìn)入，先經(jīng)過(guò)擋流板，油氣流向和流速突然改變，使油氣得以初步分離。原油在重力作用下流入分離器的集液部分。集液部分容積使原油流出分離器前在集液部分有足夠的停留時(shí)間，以便被原油攜帶的氣泡上升至液面并進(jìn)入汽相。在設(shè)備的分離段設(shè)有高效波紋板聚結(jié)器，加速了油水的沉降分離，提高分離效果。集液部分的含水原油由出油閥排出，出油閥采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，和液位變送器聯(lián)鎖控制。分離出的天然氣經(jīng)過(guò)兩級(jí)TP板氣液分離，最后經(jīng)出氣筒內(nèi)捕霧器再次氣液分離后，從氣出口排出。為得到最大的氣液界面面積，將液面控制在直徑的1/2。伴生氣分離器聯(lián)合站內(nèi)設(shè)Ф1600×7500伴生氣分離器1臺(tái)，用于站內(nèi)伴生氣分液。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：外形尺寸：φ1600H=7500設(shè)計(jì)/操作壓力：1.0MPa/0.3~0.8MPa設(shè)計(jì)/操作溫度:90°/75～85℃氣出口人孔安全閥氣進(jìn)口浮球口油出口排污口

分離器正常生產(chǎn)時(shí)，其天然氣進(jìn)口閥、天然氣出口閥保持開(kāi)啟狀態(tài)；排污閥處于關(guān)閉狀態(tài)。由天然氣分離器出口管線上的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)天然氣分離器壓力（穩(wěn)定閥前壓力0.4MPa）。凝液處理方法：為防止分離器底部的凝液凍結(jié)，冬季需啟運(yùn)電伴熱。當(dāng)?shù)撞考阂何贿_(dá)到1.0m左右時(shí)，打開(kāi)排污閥，將凝液排放至底水罐；液位降至0.3m左右時(shí)，關(guān)閉排污閥。伴生氣分離器工作原理燃料氣分離器聯(lián)合站內(nèi)設(shè)Ф1600×7500燃料氣分離器1臺(tái)，用于燃料氣分液。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：外形尺寸：φ1600H=7500設(shè)計(jì)/操作壓力：1.0MPa/0.2~0.8MPa設(shè)計(jì)/操作溫度:90°/20～65℃氣出口人孔安全閥氣進(jìn)口浮球口油出口排污口

分離器正常生產(chǎn)時(shí)，其天然氣進(jìn)口閥、天然氣出口閥保持開(kāi)啟狀態(tài)；排污閥處于關(guān)閉狀態(tài)。天然氣經(jīng)過(guò)分離器除液緩沖后通過(guò)氣相出口設(shè)置的自力式調(diào)壓閥調(diào)壓（穩(wěn)定閥后壓力0.2-0.4MPa），計(jì)量后供站內(nèi)用燃?xì)?。凝液處理方法：為防止分離器底部的凝液凍結(jié)，冬季需啟運(yùn)電伴熱。當(dāng)?shù)撞考阂何贿_(dá)到1.0m左右時(shí)，打開(kāi)排污閥，將凝液排放至底水罐；液位降至0.3m左右時(shí)，關(guān)閉排污閥。燃料氣分離器工作原理沉降時(shí)間按30h計(jì)，選用5000m3一級(jí)沉降罐3座（其中1座兼二次沉降罐）。5000m3一級(jí)沉降罐設(shè)計(jì)參數(shù)如下：尺寸Ф23640×14300設(shè)計(jì)壓力1960Pa、-490Pa設(shè)計(jì)溫度90℃工作溫度80℃噴油口高度3.5m排水口高度1.0m溢流出油口高度12.3m一次沉降罐原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司2.工作原理原油沉降罐的油水分離主要包括底部水層的水洗和上部油層中水滴的沉降兩大過(guò)程，油水密度差是油水分離的主要?jiǎng)恿?。在沉降罐?nèi)，理論上主要為油、水兩層，實(shí)際生產(chǎn)中常產(chǎn)生上、中、下三層。上層為原油中水滴的沉降區(qū)；中層為水中油滴的上浮區(qū)和水中機(jī)械雜質(zhì)的下沉區(qū)；下層為泥砂沉積區(qū)。原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理1）水洗過(guò)程油水混合物由進(jìn)油管進(jìn)入進(jìn)液分配管，經(jīng)進(jìn)液分配管以噴散狀流入沉降罐底部的水層，油滴的上浮和水滴的下沉過(guò)程在水層隨即產(chǎn)生，當(dāng)這一過(guò)程一直發(fā)生至油水界面處時(shí)，原油中大量的水已被脫出，習(xí)慣上將油水界面以下的油水分離過(guò)程稱為水洗。水洗在油水沉降分離中的作用很重要。當(dāng)油水混合物向上通過(guò)水層時(shí)，由于水的表面張力較大，這種力產(chǎn)生聚結(jié)水滴作用，原油中的游離水、破乳后粒徑較大的水滴、鹽類(lèi)和親水性固體雜質(zhì)等在水洗過(guò)程中大量并入水層，水洗過(guò)程至油水界面處終止。由于大部分水從原油中分出，原油從油水界面處沿沉降罐截面上流動(dòng)的流速減慢，為原油中較小粒徑的水滴沉降創(chuàng)造了有利條件。原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理

乳狀液在活性水中上浮，由于乳狀液與水層的剪切和摩擦作用，有利于W/O（油包水）型乳狀液的破解，從而加速水滴的聚結(jié)和沉降。水洗的結(jié)果是，油相在沉降罐內(nèi)有很短的停留時(shí)間就可達(dá)到油中含水少的效果，剩下的是水中分離出油滴，一般需要較長(zhǎng)的停留時(shí)間，除非在罐內(nèi)加裝相應(yīng)的填料。

原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司2）沉降過(guò)程水洗后的原油通過(guò)油水界面進(jìn)入沉降段。這時(shí)大部分水已被分出，原油自油水界面沿罐截面向上流動(dòng)的速度越來(lái)越小，原油及其攜帶的較小的水滴在密度差的作用下，連續(xù)相油不斷上浮，分散相粒徑較小的水滴不斷從油中沉降下來(lái)；當(dāng)原油上浮到沉降罐上部液面時(shí)，以溢流方式維持恒液面運(yùn)行，含水率很小的原油進(jìn)入上部的集油槽并從出油管排出；沉降罐底部分離出來(lái)的水，經(jīng)集水管匯集通過(guò)調(diào)節(jié)水箱出水管排出。原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司3）油水界面的自動(dòng)調(diào)節(jié)油水界面控制根據(jù)靜水壓強(qiáng)原理設(shè)計(jì)，由右圖可列出能量平衡方程

Hwρw+Hoρo

=Hwzρw

式中:Hw—水層厚度（油水界面高度）Ho—油層厚度；Hwz—調(diào)節(jié)水箱出水口高度；ρw—操作溫度下水的密度；ρo—操作溫度下原油的密度。原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理

根據(jù)上述關(guān)系式，HWZ

一旦確定，油、水層厚度或油水界面高度Hw

基本保持恒定。若水層高度超過(guò)Hw，平衡狀態(tài)被打破，調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水位漫過(guò)內(nèi)調(diào)節(jié)筒上沿溢流到水箱外筒，放水管自動(dòng)放水；若水層高度下降到低于Hw，調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水位低于內(nèi)調(diào)節(jié)筒上沿，放水管自動(dòng)停止放水。由此可見(jiàn)，靠靜水壓強(qiáng)可使油水界面在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)油水界面的自動(dòng)調(diào)節(jié)。原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理

在破乳、溫度等生產(chǎn)條件均良好的條件下，油水界面的高度對(duì)出油及出水指標(biāo)有關(guān)鍵的影響。在一定的沉降容積和一定的含水率情況下，油水界面高時(shí)，水洗的時(shí)間長(zhǎng)，水中油滴上浮相應(yīng)也有充分的時(shí)間，出水原則上完全可達(dá)到或優(yōu)于指標(biāo)值。但油水界面高時(shí)，油層減薄，水滴在油層中的沉降時(shí)間縮短，出油含水率相對(duì)會(huì)升高；如果油水界面較低，脫出油的含水率相對(duì)降低，但脫出水含油率有可能會(huì)增加。因此，油水界面位置是必須嚴(yán)加控制的一個(gè)重要參數(shù)。一般情況下，原油含水量較大時(shí)，水洗脫水效果明顯，操作時(shí)應(yīng)在罐內(nèi)保持較高的水層；原油含水量較小時(shí)，沉降脫水效果較為明顯，則應(yīng)適當(dāng)增加油層厚度。原油沉降罐結(jié)構(gòu)及工作原理勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司1.進(jìn)油管組

a)進(jìn)油總管沿罐直徑方向由進(jìn)口內(nèi)伸到罐的另一側(cè)，呈T型分支，支管盡量靠近罐壁，以增大沉降容積，支管總長(zhǎng)度約占所在圓周長(zhǎng)度的1/4。原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)b)噴油立管高度應(yīng)在水層內(nèi)，高度一般距罐底3.5m左右(由工藝專業(yè)確定)，太高影響水洗作用，太低易破壞底部穩(wěn)定的水層，油水會(huì)串入出水管線。

c)噴油立管數(shù)量8~9根為宜，噴油管面積之和宜為進(jìn)液總管面積的1.5倍左右，噴油管直徑應(yīng)由支管中心向兩端逐漸增大，使油水混合物分布均勻。原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司2.集水管組原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司a)集水匯管與進(jìn)液支管對(duì)稱布置，盡量靠近罐壁。

b)集水匯管采用單根管線上均布多個(gè)集水喇叭口，集水均勻，減少死水區(qū)，集水匯管直徑宜略大于出水管直徑，以防管內(nèi)結(jié)垢影響流通面積。

c)各集水支管的面積之和應(yīng)大于集水匯管；集水喇叭口底面距罐底的距離一般為1.2m，一是易保證出水指標(biāo)值，二是防止底部沉積的泥沙被帶出。原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)4.液位調(diào)節(jié)水箱調(diào)節(jié)范圍確定水箱調(diào)節(jié)范圍一般分為0~400mm和0~800mm兩種，可根據(jù)計(jì)算出的油層厚度（既油水界面）范圍選擇所需的水箱調(diào)節(jié)范圍。因：Hw+Ho=H，將Hw=H-Ho

代入：Hwρw+Hoρo=Hwzρw

得出：（H–Ho）ρw

+Hoρo

=Hwzρw

由此推導(dǎo)出油層厚度計(jì)算公式：

Ho=（H-Hwz）ρw

/（ρw-ρo

）式中：H—溢油槽上沿距罐底高度。原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

最高Hwz的確定可根據(jù)原油密度或油水密度差事先假定，再根據(jù)計(jì)算出的油層厚度范圍最終確定。

一般原油密度<0.9g/cm3或油水密度差>0.1時(shí)，最高Hwz可低于溢油槽200mm，否則可與溢油槽口齊平。集水立管與水箱連接口高度，應(yīng)根據(jù)不同水箱的結(jié)構(gòu)尺寸確定。原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司示例：5000m3原油一次沉降罐工藝給定的設(shè)計(jì)參數(shù)：原油進(jìn)油高度：0.6m，噴油口高度：3.5m

調(diào)節(jié)水箱高度：9.1m，溢流槽高度：12.3m

出水喇叭口距離罐底板的高度：1m

混合油密度（20℃）：0.9505g/cm3

地層水密度：1.141g/cm3

原油含水：6%~41%原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

假定水箱調(diào)節(jié)范圍為0~800mm，最高溢流出水口低于溢油槽200mm，可算出油層厚度范圍為：

Ho

最小=（H-Hwz）ρw

/（ρw-ρo）

=（12.3-12.1）x1.141/（1.141-0.9505）=1.2mHo

最大=（12.3-11.3）x1.141/（1.141-0.9505）=6.0m由此可得：最高油水界面距罐底12.3-1.2=11.1m

最低油水界面距罐底12.3-6.0=6.3m實(shí)際油水界面

=噴油口高度3.5m+水洗段厚度（一般約為3~4m）=6.5m

該油水界面在6.3~11.1m范圍之內(nèi)。因此，水箱可選0~800mm調(diào)節(jié)范圍。原油沉降罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)選用5000m3二級(jí)沉降罐1座，用于一次沉降罐來(lái)液緩沖，沉降后原油含水＜5%。設(shè)5000m3二次沉降罐設(shè)計(jì)參數(shù)如下：尺寸Ф23640×12518設(shè)計(jì)壓力1960Pa、-490Pa設(shè)計(jì)溫度90℃工作溫度80℃出油高度6.5m浮動(dòng)出油口0.7-10.5m進(jìn)油高度1.7m二次沉降罐脫水泵二次沉降罐含水＜5%二次罐液位變頻調(diào)節(jié)脫水泵聯(lián)合站內(nèi)設(shè)3臺(tái)雙螺桿脫水泵2用1備。形式：雙螺桿泵流量：250m3/h排壓：0.8MPa防爆節(jié)能電機(jī)功率：132kW循環(huán)泵聯(lián)合站內(nèi)設(shè)1臺(tái)雙螺桿循環(huán)泵用于站內(nèi)循環(huán)、倒罐等工況使用形式：雙螺桿泵流量：250m3/h排壓：0.8MPa防爆節(jié)能電機(jī)功率：132kW脫水、循環(huán)泵聯(lián)合站內(nèi)設(shè)10000m3凈化油儲(chǔ)罐4座，二級(jí)沉降罐出口含水5%原油經(jīng)脫水泵提升，加熱爐加熱至90℃進(jìn)入凈化油罐靜止沉降，沉降時(shí)間約24h，沉降后原油含水≤0.5%。10000m3浮頂凈化油罐的結(jié)構(gòu)尺寸：φ=28500mm、H=19130mm。凈化油罐原油外輸泵聯(lián)合站內(nèi)設(shè)雙螺桿外輸泵4臺(tái)3用1備。形式：雙螺桿泵流量：150m3/h排壓：5.0MPa防爆節(jié)能電機(jī)功率：355kW刮板流量計(jì)凈化油罐含水＜0.5%計(jì)量外輸外輸泵外輸流量計(jì)變頻調(diào)節(jié)加熱爐四號(hào)聯(lián)合站內(nèi)主要的用熱負(fù)荷：進(jìn)站加熱：含水油進(jìn)站溫度由50℃升溫至80℃，計(jì)算熱負(fù)荷9815kW；脫水加熱：溫度由70℃升溫至90℃（含水5％），計(jì)算熱負(fù)荷3977kW；循環(huán)加熱：所需負(fù)荷約1340kW；單井加熱：所需負(fù)荷約266kW；污油池、油罐伴熱：所需負(fù)荷約2300kW；站內(nèi)采暖用負(fù)荷：600kW；加熱爐計(jì)算熱負(fù)荷為17998kW。選用4500kW分體相變加熱爐4臺(tái)。加熱爐A:進(jìn)站（計(jì)量）加熱爐熱負(fù)荷：4500kW進(jìn)站盤(pán)管熱負(fù)荷：4200kW進(jìn)站盤(pán)管管程設(shè)計(jì)壓力/溫度：4.0MPa/150℃進(jìn)站盤(pán)管管程工作壓力/溫度：0.3~1.0MPa/80℃計(jì)量盤(pán)管熱負(fù)荷：300kW計(jì)量盤(pán)管管程設(shè)計(jì)壓力/溫度：4.0MPa/150℃計(jì)量盤(pán)管管程工作壓力/溫度：0.3~1.0MPa/80℃殼程設(shè)計(jì)壓力：0.4MPaB:進(jìn)站（熱水）加熱爐熱負(fù)荷：4500kW進(jìn)站盤(pán)管熱負(fù)荷：3000kW進(jìn)站盤(pán)管管程設(shè)計(jì)壓力/溫度：4.0MPa/150℃進(jìn)站盤(pán)管管程工作壓力/溫度：0.3~1.0MPa/80℃熱水盤(pán)管熱負(fù)荷：1500kW熱水盤(pán)管管程設(shè)計(jì)壓力/溫度：1.6MPa/150℃熱水盤(pán)管管程工作壓力/溫度：0.4MPa/80℃殼程設(shè)計(jì)壓力：0.4MPa加熱爐C:進(jìn)站（熱水/循環(huán)）加熱爐（兼脫水加熱爐）熱負(fù)荷：4500kW進(jìn)站盤(pán)管熱負(fù)荷：3000kW進(jìn)站盤(pán)管管程設(shè)計(jì)壓力/溫度：4.0MPa/150℃進(jìn)站盤(pán)管管程工作壓力/溫度：0.3~1.0MPa/80℃循環(huán)盤(pán)管熱負(fù)荷：700kW循環(huán)盤(pán)管管程設(shè)計(jì)壓力/溫度：2.5MPa/15