原油集输与处理工程

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1、.,原油集输与处理工程,.,原油集输与处理工程,3,3,一 原油基本性质,（一）油气集输、处理的范围,（二）、油气集输的工作内容： 根据地质开发资料，确定油井产出物的集输方案，确定集输流程； 按照确定的集输流程，结合最终产品流向、社会及自然环境确定总体布局、系统的生产能力和站场建设规模； 确定油井产出物计量、分离、净化、稳定等过程的单元工艺实施方案，设计或选择实现这些过程的设备，并配置管网； 确定符合输送要求的石油及天然气储存能力，适应矿场产销地波动变化。 油气集输系统由不同功能的工艺单元组成，各单元相互关系见图。,一 原油基本性质,2020/9/19,5,一 原油基本性质,油气集输研究对象是

2、油气田内部原油、伴生天然气的收集、处理和输送。,（二）、油气集输的工作内容：,油井,油气混输管道,干线集气管道,支线集气管道,计量站,原油处理站,集油管道,输油管道,油库,输气总站,外输,外输(运),2020/9/19,6,一 原油基本性质,油气集输、处理的整个工艺过程,2020/9/19,7,一 原油基本性质,（三）原油的物性： 1、原油的密度：单位体积的物体质量。20时的密度称为标准密度。 相对密度：在规定温度下，原油密度与水的密度之比。 我国相对密度与美国石油学会相对密度API的关系： o 15下原油对同温度水的相对密度。 水的API为10；油品愈轻， API愈大。,2020/9/19,

3、8,一 原油基本性质,（三）原油的物性：,2、原油的粘度：粘度是表示液体流动时由于分子摩擦而产生阻力的大小。 粘度分为动力粘度、运动粘度和相对粘度。动力粘度t与同温度、同压力下液体密度t的比值，称为运动粘度。 油品在某温度下，从恩氏粘度计中流出200ml所需要的时间与在同样条件下流出200ml、20蒸馏水所需时间的比值，称为相对粘度。 原油的粘度对温度很敏感，在提到原油粘度，首先要说明是在多少温度下的原油粘度。 3、原油的凝点和倾点： 倾点：油品在试管中5秒内能流动的最低温度。 凝点：油品在倾斜45角试管内停留1分钟不流动的最高温度。同一原油的倾点比凝固点约高2.53。原油的凝点对原油集输的计

4、算非常重要，进站温度比原油凝点要求高5。,2020/9/19,9,一 原油基本性质,（三）原油的物性：,4、原油饱和蒸汽压：将油品装入燃料室，剧烈摇动后在38恒温水浴中所测得的油品蒸气的最大压力，即为雷德饱和蒸气压。主要用于衡量原油的挥发性。 5、原油的相图 原油在开采、集输及处理过程中，往往会发生相态的变化，液态变成气相或气相变成液相。,Karabulak原油相图,泡点线,临界点,露点线,2020/9/19,10,一 原油基本性质,（四）原油的分类：,1、按气油比将油气井井流产物分成： 死油 气油比为零 黑油 气油比小于356m3/m3 挥发性原油 气油比356588m3/m3 凝析气 气油

5、比5888905m3/m3 湿气 气油比大于8905m3/m3 干气 不含液体的天然气 2、按收缩性分类 收缩系数是单位体积油藏原油在地面脱气后的体积数 低收缩原油 收缩系数大于0.5 高收缩原油 收缩系数小于0.5,2020/9/19,11,一 原油基本性质,（四）原油的分类：,3、按密度和粘度分类,2020/9/19,12,一 原油基本性质,（四）原油的分类：,4、根据原油组成分类： 根据几种烃类在原油中的比例划分原油种类 石蜡基原油 烷烃大于75% 环烷基原油 环烷烃大于75% 芳香基原油 芳香烃大于50% 沥青基原油 沥青质大于50%,5、按硫含量分类 把硫含量高的原油称为酸性原油 s

6、our crude，但没 有统一标准。 一种说法，H2S体积浓度超过3700mg/L 西方管道界，硫含量超过0.5%（质量）,.,原油集输与处理工程,2020/9/19,14,二 集油工艺,（一）集油和输油的区别：,2020/9/19,15,二 集油工艺,(二)油田生产对集输系统的要求,满足油田开发和开采的要求 油井数量增加,产液量增加,含水上升; 自喷井转抽; 油井转注; 生产层系调整,油品物性发生变化; 集输系统要能够反映油田开发和开采的动态 节约能源、防止污染、保护环境 充分利用天然能量,减少动力消耗; 流程密闭,降低油气挥发损耗; 收集和利用油气资源,减少生产过程自耗气; 采用先进、高

7、效设备； 安全可靠,并有一定的灵活性 与辅助系统协调一致，具有经济性,2020/9/19,16,二 集油工艺,(三)原油集输工艺 1、按布站方式可分为： 一级布站：井口-原油处理站； 二级布站：井口-计量站-原油处理站； 三级布站：井口-计量站-转油站-原油处理站； 四级布站：井口-计量站-转油站-预脱水站-原油处理站。,特点：油区一级或一级半布站方式，单干管密闭集输工艺。 适用范围：自喷期短，油气比相对较低，井口采用功图计量的区块。,集油线,油井,一级布站,集中处理站,2020/9/19,17,二 集油工艺,(三)原油集输工艺,二级布站：Aryskum油田,特点：油区二级或一级半布站方式，单

8、干管密闭集输工艺。 适用范围：油气比较高，工况复杂，自喷周期长.,井口,2020/9/19,18,二 集油工艺,(三)原油集输工艺,三级布站：Kumkol 油田,四级布站：Kumkol South油田,2020/9/19,19,二 集油工艺,(三)原油集输工艺,2、根据油井集输时加热保温方式的不同可分为： 单管流程： 井口不加热单管流程 井口加热单管流程 双管流程 蒸汽伴随双管流程 掺液双管流程 三管流程,2020/9/19,20,二 集油工艺,(三)原油集输工艺,井口不加热单管流程又分为井口自然不加热管线、井口加药降粘不加热集输、管线保温投球清蜡不加热集输,井口不加热流程适应于相对密度d20

9、4 0.86、粘度t20mPa s、凝点35的稀油。PKKR公司的油都满足单管不加热集输的条件。,2020/9/19,21,二 集油工艺,(三)原油集输工艺,井口加热流程,井口加热炉,计量站加热炉,主要适用于凝点和粘度较高的石蜡基原油。随着油井生产的延续，原油含水率超过原油乳状液转相点时，加热集油可逐步过渡到不加热集油工艺。,2020/9/19,22,二 集油工艺,(三)原油集输工艺,井口掺热水双管流程,该流程主要适用于高含蜡、高凝点、高粘度的中质油、重质油、稠油油田。最主要的问题是投资高；产量无法直接计量；掺入水循环使用，加剧管线腐蚀。,2020/9/19,23,二 集油工艺,(三)原油集输

10、工艺,三管热水（蒸汽）伴热集油流程,该流程的优点是通过管道换热，间接地为出油管线提供热能，热水不掺入集油管线内，油井计量比较准确。 缺点是系统复杂、投资大、钢材消耗大、生产费用高。,2020/9/19,24,二 集油工艺,(三)原油集输工艺,3、原油集输工艺的确定原则,根据勘探、开发成果，确定合理的建设规模，避免投资浪费或连年不断扩建的情况； 对几种工艺流程进行技术、经济对比，选择经济指标好又符合油田实际的流程； 适应油田动态变化，具有调整的灵活性，不影响油田的正常生产； 集油流程应当全密闭，充分利用井口回压及自然地形，减少油气的中途接转； 流程简化、优化，选用高效节能设备、技术，降低集输过程

11、能耗； 地面工程建设应考虑近期和远期的衔接，做到总体规划、分期实施； 应用先进、适用、经济、可靠地自动化技术，提高油田的生产管理水平； 做好油气集输专业与其它专业之间的协调、配合，避免脱节、打架现象。,2020/9/19,25,二 集油工艺,(四)油气混输计算,1、流型划分 根据气液比从小到大，埃尔乌斯水平管两相流流型分为气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、不完全环状、环状流和弥散流等八种。,气泡流,气团流（塞状流）,分层流,波浪流,2020/9/19,26,二 集油工艺,(四)油气混输计算,1、流型划分,冲击流,不完全环状流,环状流,弥散流,2020/9/19,27,二 集油工艺,(四)

12、油气混输计算,2、流型图,Baker流型图,Mandhane流型图,2020/9/19,28,二 集油工艺,(四)油气混输计算,3、油气混输计算公式,Dukeler I 压降计算式 ：,Dukeler II 压降计算式：国内油气集输规范推荐,贝格斯布里尔计算式：,有关的计算软件： PIPEPHASE:美国SIMSCI公司研发的一款多相流混输计算软件； Pipesim：Schlumberger公司研发的一款上下游一体化工艺模拟计算软件； OLGA：欧洲多国联合研发的一款多相流计算软件，多相流计算结果最准确； Pipeline Studio：只能进行纯液相(LGNET)和纯气相(TGNET)的计算

13、； HYSYS：Aspen公司的一款软件，界面友好，建立在严格的组分模型基础之上，对黑油模型不太适合。,2020/9/19,29,二 集油工艺,(四)油气混输计算,计量站不加热、转油站进站压力为4bar时原油集输工艺模拟计算结果,4、计算实例-Karabulak油田油气集输模拟计算,Karabulak区块原油的凝点为-4，井口温度为22。在不对井口和计量站加热的情况下，原油抵达转油站的温度为17.5，可以保证原油的正常输送。,2020/9/19,30,二 集油工艺,(五)油气混输管网图,1号,3号,11-9号,新建集油计量配汽站,已建接转站,已建集油计量配汽站,新建接转站,2号,D2196,集

14、中换热及无盐水处理站,新增集油计量配汽站11座。 新增接转站2座。,2010年布站及集输管网,1号特稠油 处理联合站,13-11号,已建集油管道（D2737）,SAGD 计量注汽站,14-12号,12-10号,2020/9/19,31,二 集油工艺,(六)蜡,1、蜡的概念 为16到64的烷烃 (C16H34 C64H130)。纯石蜡为白色，略带透明的结晶体， 密度880905kg/m3。 蜡溶在原油中，原油在管线内流动，在径向上存在速 度差、温度差、浓度差，随着温度和压力的降低，蜡 从原油中析出。,2、管道结蜡的危害,给日常管理带来大量的工作； 油流通道减小，油流阻力增大，降低管道输量； 结蜡

15、严重时，会造成清蜡困难； 4清蜡影响管道、设备的运行； 给油气集输、油田开发带来许多困难。,2020/9/19,32,二 集油工艺,(六)蜡,3、管道结蜡的预测 准确预测管道的结蜡厚度和结蜡量，是比较困难的。在需要知道原油组成的前提下，建立严格的预测模型或者通过室内试验确定某一油田原油的结蜡规律。,8公里长DN200管道，4800t/d输量下结蜡厚度与距离的关系,2020/9/19,33,二 集油工艺,(六)蜡,4、管道结蜡的防治,给原油加热，避免蜡的析出； 定期通球清管； 加清防蜡剂。,加热炉,2020/9/19,34,二 集油工艺,(七)清管,集油管线运行一段时间后，原油中的污泥和析出的蜡

16、会积聚在管线中，减小油流通道，严重时堵塞管道，需要定期清管。,清管设备的作用： 清管以提高管道效率； 测量和检查管道周向变形，如凹凸变形； 从内部检查管道金属的所有损伤，如腐蚀等； 对新建管道在进行严密性试验后，清除积液和杂质。,2020/9/19,35,二 集油工艺,(七)清管,智能清管器,通球扫线,2020/9/19,36,二 集油工艺,(七)清管,2020/9/19,37,二 集油工艺,(七)清管,.,原油集输与处理工程,2020/9/19,39,三 原油处理,（一）原油脱水的原因,满足原油的出矿条件； 水增大了增大了液流的体积流量，降低了设备和管路的有效利用率； 水增加了输送过程中的动力消耗。； 水增加了升温过程中的燃料消耗； 水引起金属管路和设备的结垢与腐蚀； 水影响原油炼制工作的正常进行，严重时还会出现冲塔现象，直接影响蒸馏产品质量。,2020/9/19,40,三 原油处理,（二）原油脱水的指标