油氣集輸概論1-4章

1、油氣集輸概論,二零零九年五月,課程的主要內容,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)油田主要產品及其質量指標,一、油氣集輸在油田建設中的地位,油田的工業(yè)開采價

2、值被確定以后，在油田地面上需建設各種生產設施、輔助生產設施和附屬設施，以滿足油氣開采和儲運的要求?！　　∮蜌饧斉c處理系統(tǒng)：?。薄⑹怯吞锝ㄔO中的主要生產設施　　　地面工程的“龍頭”，地面工藝技術的“核心”，建設工程量和投資一般占整個地面工程的40％～50％。,２、在油田生產中起著主導作用保持油氣開采與銷售之間的平衡油田平穩(wěn)生產使原油、天然氣、液化石油氣、天然汽油產 品質量合格 采用的油氣集輸工藝流程、確定

3、的工程建設規(guī)模及總體布局，將對油田的可靠生產、建設水平、生產效益起著關鍵性的作用。,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、氣田生產過程中原油及天然氣的收集和輸送問題。　　油田：油田內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）,就油田的生產全局來講，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階段?！　≡撾A段的任務就是把分散的原料集中、處理使之成為油田產品的過程。,油井

4、,,計量站,,聯(lián)合站,,,,,,合格原油合格天然氣達到排放或回注標準的水或砂,氣井,,氣體處理設施,,壓氣站,輸氣管道系統(tǒng),用戶,,,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：減少原油的蒸發(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,三、油氣儲運系統(tǒng)發(fā)展,油氣高效的處理方法與新型處理設備、原油、成品油、天然氣

5、的全國輸送網絡形成。油氣處理與輸送的高效節(jié)能技術和安全輸送技術。儲存系統(tǒng)安全和國家石油儲備。,第二章 礦場油氣集輸系統(tǒng),一、油氣集輸系統(tǒng)的工作內容,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,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)合站內流程油氣輸送流程----聯(lián)合站至原油庫流程設計的基本原則： “適用、可靠、經濟、高

6、效、注重環(huán)?！?（一）油氣集輸流程命名,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、摻蒸汽集油流程。摻熱水集油流程、摻活性水集油流程、按通往油井的管線數目：單管集油流程、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、按集油管網形態(tài)：米字型管網集油流程、環(huán)型管網集油流程、樹狀管網集油流程和串聯(lián)管網集油流程。4、按油氣集輸系統(tǒng)布站級數：油井和原油庫之間集輸站場級

7、數；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、接轉站（增壓）和集中處理站；5、集輸系統(tǒng)密閉程度：開式和密閉流程,（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：單管加熱集油流程和摻稀降粘流程。,（2）摻蒸汽集油流程,,5、氣田集氣流程,高壓（>10MPa）、中壓（1.6—10MPa

8、 )、低壓（ <1.6MPa ）采氣站：氣液分離、計量、調壓和脫除有害氣體。,第三章 礦場集輸管路,按管路內流動介質的相數，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油氣水的管路。,在礦場的條件下，

9、混輸管路在經濟上往往 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。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。,一、油氣混輸的應用,混輸技術廣泛于： ⑴沙漠油田 ⑵陸地上的邊際油田 ⑶灘海油田及海上油田目前混輸管路也象長距離輸

10、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。,,二、油氣混輸的特點,1、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的大小來劃分，通常通過觀察氣液兩相在管內的流動情況并根據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

11、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。,,油氣混輸流型,氣泡流 氣團流,,油氣混輸流型,分層流 波浪流,,油氣混輸流型,沖擊流

12、 不完全環(huán)狀流,,油氣混輸流型,環(huán)狀流 彌散流,,油氣混輸的特點,2、存在相間能量交換和能量損失在氣液兩相流動中，由于兩相的速度常常不同，使氣液相間產生能量交換和能量損失。 例如，在兩相管路內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

13、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。,,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。,油氣混輸的特點,3、存在傳質現(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，此時氣體的質量

14、流量增加，密度增加；而液體的質量流量減少，密度增加。注蒸汽管路中，起點壓力約在150～170大氣壓，溫度為300℃，質量含氣率約70％。隨著壓力的降低，散熱量增加，質量含氣率下降。,,,4、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。,第四章 原油與天然氣的分離,（一）分離器的類

15、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）碰撞聚結型：絲網聚結、波紋板聚結分離器。 （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）旋轉膨脹型。,臥式重力分離器,立式分離器,波紋板型-- vane packs,波紋板,旋風分離器,2、對分離器工作質量的要求,氣液界面大、滯留時間長；油氣混合物接近相平

16、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。,（二）分離器的工藝設計原則,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，油滴直徑為10~270微米。由上述原則設計出分離器尺寸。,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。不起泡原油停留時間1-3分鐘，起泡原油停留時間5-20分鐘。,3、分離器總體設計要求,同時滿足氣中除液和液中除氣的

17、要求；不同氣液比用液位調節(jié)器進行調節(jié)；處理量大時多臺并聯(lián)工作。,（三）油氣水三相分離器,液相停留時間5-30分鐘,（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，相應的充滿時間為緩沖時間（15-30分鐘）。,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

18、與多級分離,（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。,（3）多級分離,壓力降到一定數值把氣體排出，壓力再降到一定數值，在把氣體排出，如此反復。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。,（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量