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1、第二章 矿场油气集输系统2*主要内容u第一节 油气集输系统流程u第二节 矿场集输管路u第三节 原油和天然气的加工处理u第四节 矿场油气计量u第五节 油田采出水处理3*就油田的生产全局来说：油藏勘探油田开发油气集输寻找石油资源资源勘查工程、勘查技 术与工程石油工程专业地下 地上水、砂、盐等固体杂质油气储运工程专业钻井 采油原油、伴生气收集、净化处理、运输采油工程化学工程与工艺石油的炼制与加工石油加工油气集输的研究对象油气集输研究对象是油气田内部原 油、伴生天然气的收集、加工和运输。 油气集输的工作范围矿场油气集输的工作范围是以油井为起 点，矿场原油库或输油输气首站为终点的矿 场业务。5*油气集输
2、系统的工作内容 气液分离气液分离 原油处理原油处理 原油稳定原油稳定 天然气净化天然气净化 轻烃回收轻烃回收 含油污水处理含油污水处理6*油气集输流程是油、气在油田内部流向的总说明，即从生产油井井口起到外输、外运的矿场站库，油井产品经过若干个工艺环节，最后成为合格油、气产品全过程的总说明。第一节 油气集输系统流程油井至联合站油气集 输流程油气收集油气处理油气输送联合站站内流程联合站至原油库、输油 （气）管首站流程设计的基本原则： “适用、可靠、经济、高效、环保”78*（一）油气集输流程命名v按不同加热方式不加热集油流程、井场加热集油流程、热水 伴随集油流程、蒸汽伴随集油流程、掺稀油集 油流程、
3、掺热水集油流程、掺活性水集油流程 、掺蒸汽集油流程。v按通往油井的管线数目单管集油流程、双管集油流程(蒸汽伴随流程 蒸汽管和油管)和三管集油流程（热水伴随流 程热水管、油管和回水管）。9*v按集油管网形态：米字形管网集油流程、环形管网 集油流程、树状管网集油流程和串联管网集油流程 。v按油气集输系统布站级数（油井和原油库之间集输 站场级数）：一级布站集油流程：只有集中处理站；一级半布站集油流程：选井阀组和集中处理站；二级布站集油流程：计量站和集中处理站；三级布站集油流程：计量站、接转站（增压）和 集中处理站；v集输系统密闭程度：开式和密闭流程10*（三）气田集气流程n集气管网分为：高压（10M
4、Pa）中压（1.610MPa )低压（ 6MPa功 能油、气两相分离器； 油、气、水三相分离器 计量分离器 生产分离器 涤气器（用于：高气液比中分离夹带液滴）原 理37*1. 卧式分离器卧式分离器的结构 入口分流器 集液部分 重力沉降部分 除雾器 38入口分流器: 油气流向和流速突然改变，使油气得以初步分离 集液区:分离与缓冲捕雾器: 聚结、合并成大油滴，在重力作用下流入集液区重力沉降部分：气体通过重力沉降部分，被气流携带的油 滴在此部分靠重力降至气液界面，未沉降至液面的粒径更 小的油滴随气体流经捕雾器除去 分离器工作压力:气体出口管线上的控制阀控制液位:液体排出管上的控制阀控制 卧式分离器工
5、作原理39入口分流器经过入口分流器，油气的流速 和流向突然改变 ，油气得以快速 初步分离。结构疏流式 切线式40集液部分该部分需要一定的体 积： 原油有足够的停留 时间，便于油中携带的气 泡升至液面，并进入气相 提供缓冲容积，均衡进 出分离器原油流量的波动 。 气液界面可设在直 径一半处。 集液部分的原油经液位 控制的出油阀流出。41气体通过重力沉降部分，被气流携带的油滴在此部分靠重力降至气液界面，未沉降至液面的粒径更小的油滴随气体流经捕雾器除去。 重力沉降部分42未沉降至液面的粒 径更小的油滴随气体流 经捕雾器。 经碰撞、聚结合并 成大油滴，在重力作用 下流入集液部分 脱除油滴的气体 经压力
6、控制阀流入集气 管线。捕雾器432.立式分离器基本结构与卧式分 离器相同，与卧式分 离器不同的地方是：（1）气液界面较小 （2）气体流向和气 体中液滴的沉降方向 相反。 44分离器的基本组成 n入口分流器 n重力沉降区 n集液区 n捕雾器 n压力、液位控制 n安全防护部件 4546*4. 对分离器工作质量的要求n气液界面大、必要的滞留时间；油气混合物接近相平衡状态（实际60%左右）。溶解于原油中的气体及气体中的重组分在分离压力和温度下尽量析出和凝析，使油气两相接近于平衡状态。n具有良好的机械分离效果，气中少带液，液中少带气。47*1. 从气体中分出油滴n要求：油滴沉降至气液界面的时间小于气流把
7、油 滴带出分离器时间。n沉降时间主要与液滴直径有关，油滴直径为10 270m，选取100m作为油滴的分割粒径。n由上述原则设计出分离器尺寸。2. 从原油中分出气泡n原油中气泡上升速度大于任一液面的下降速度。n不起泡原油停留时间1-3分钟，起泡原油停留时间 5-20分钟。（二） 分离器的工艺设计原则48*3.分离器总体设计要求n同时满足气中除液和液中除气的要求；n不同气液比，用液位调节器进行调节；n处理量大时，多台分离器并联工作。49*液相 停留 时间 5-30 分钟（三） 油气水三相分离器50*卧式三相分离器入口分流器 水平分离板 稳流装置 加热器 防涡罩 天然气出口污水出口 平行捕雾板；安全
8、阀接口；气液隔板；溢流板出油阀挡沫板油气水 混合物瀑布集液部分油室初次分离部分一次分离：气液两相混合物在保持接触条件 下逐渐降低压力，最后流入常压储罐，在罐内 实行气液分离； 连续分离：油气混合物随着管路压力的降低 ，不断地将析出的平衡气排出，直至压力将为 常压，平衡气也最终排净，液相进入储罐。也 称微分分离或微分气化。该方法生产中无法使用。51一次分离、连续分离、多级分离（五）一级分离与多级分离52*多级分离n压力降到一定数值把气体排出，压力再降到一 定数值，再把气体排出，如此反复。n分离器数即为分离级数。二级分离流程53*（1）多级分离所得的储罐原油收率高。（2）多级分离所得的原油密度小，
9、有利于提高原油的 质量。（3）储罐原油的蒸汽压低，蒸发损耗少。（4）多级分离所得天然气数量少，重组分在气体中的 比例少。（5）多级分离大多数气体从第一级分出，这些气体具 有较高的压力，可直接依靠地层能量输送，不建或少 建输气压气站，从而减少能耗和输气成本。多级分离的优点多级分离的优点分离级数的选择原则 n根据油气比的高低来选择，油气比高应增 多分离级数 ；n根据井口压力进行选择，井口压力高的应 增多级数； n根据原油的相对密度进行选择，随着相对 密度的降低，应适当增加级数。 54推荐分离级数 参考条件选用 分离级数 井口压力原油密度油气比低高低二级中中中三级高低高四级5556*三、原油处理（净
10、化、脱水）n 目前全国各油田绝大部分开发井都采用注水 开发方式开采石油。从油井产出的油气混合物内 含有大量的采出水和泥砂等机械杂质。世界上所 产原油的90%以上需进行脱水。 n 对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂 质，使之成为合格商品原油的过程称原油处理， 国内常称原油脱水或净化。57* 满足商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准商品原油含水要求：我国： 0.52.0国际上： 0.13.0，多数为0.2原油允许含水量与原油密度有关：密度大、脱水难度高的原油，允许水含量略高。含盐量的要求：我国绝大部分油田原油含盐量不高，商品原油含盐量无明确要求，一般不进行专门的脱盐处理。1、原油处理的目的5
11、8*商品原油交易的需要交易时要扣除原油含水量，原油密度则按含水原油密度。原油密度是原油质量和售价的的重要依据，原油含水增大了原油密度，原油售价降低，不利于卖方。1、原油处理的目的降低集输过程的动力损耗粘度增加，增加摩阻损失，管路曲线变陡；破坏了泵的吸入性能，使离心泵的性能变坏，使泵的 轴功率增加；总液量增加。59*减少集输过程燃料损耗，降低原油生产成本 水的比热油的比热1、原油处理的目的降低设备管道的腐蚀、结垢和磨损，提高其使 用寿命原油内的含盐水引起金属管路和运输设备的结垢和腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路、其它设备机械磨损，降低管路和设备的使用寿命。60*保证原油加工正常进行单位质量的水汽化
12、后体积远大于油气化后体积加大塔内气体线速度，冲塔，影响蒸馏产品的质 量；设备内压突升，超压爆炸；1、原油处理的目的增加储油容器的利用率61*2、原油中的含水 游离水常温下用静止沉降法短时间内能从油中分离的水，常在沉降罐和三相分离器中脱除。 乳化水用沉降法很难脱除的水，与原油的混合物称为油水乳状液 （原油乳状液）。脱除游离水后，原油密度越大，乳化水含量越高。62*n乳状液两种或两种以上不互溶或微量互溶的液体，其中一种以极小的液滴分散于另一种液体中，这种分散物系称为乳状液，乳状液都有一定的稳定性。3、原油乳状液63*乳状液生成条件系统中必须存在两种或两种以上互不相溶（或 微量互溶）的液体 ;要有强
13、烈的搅动，使一种液体破碎成微小液滴 分散于另一种液体中 ;要有乳化剂存在，使微小液滴能稳定地存在于另一种液体中。 64*原油乳状液的形成条件原油中含水：原油和水是两种微量相溶的液体 在 工业上认为是互不相溶;强烈的搅动：井筒和地面集输系统内的压力骤、 伴生气析出、泵加压、清管、油气混输、管件阀门 等对油水产生破碎和搅动。 原油中含有天然乳化剂：胶质、沥青质、环烷酸、脂肪酸、氮和硫的有机 物、蜡晶、粘土、砂粒、铁锈、钻井修井液等。另 外，原油生产中使用的缓蚀剂、杀菌剂、润湿剂和 强化采油的化学药剂都是生成乳状液的乳化剂。65* 油包水型（W/O）：水以极微小颗粒分散在原油中，水是分散 相（内相）
14、，油是连续相（外相）。油田最常 见的原油乳状液。 水包油型（O/W）：油以极小颗粒分散在水中，油是内相、水是 外相。在采出水中常存在，原油处理中很少见 。又称反相乳状液。原油乳状液的类型66*1) 降低或消弱油水界面膜的强度；2) 增加水滴的碰撞，加快其聚结速度；3) 增大油水密度差，降低外相原油的粘 度，增加水滴的沉降速度。 关键是破坏油水界面膜，促使水滴聚结，沉降 通过不同的方法，采取不同的工艺措施，从而达 到破乳脱水的目的4、原油脱水的基本原理67*5、原油脱水的基本方法68*原油含水低W/O乳状液 含水高游离水W/O O/W/O型复合乳状液重力沉降化学破乳剂利用电场力破乳脱水 高压电场
15、破坏内相水滴界面膜，促使水 滴碰撞、聚结、沉降，使油水 分离电脱水常作为原油乳状液脱水工艺的最后环节 ，原油电脱水器也成为油田最常用的设备之一 n破乳剂一般都是人工合成的大分子、高分子或超 高分子的表面活性剂。n破乳过程中破乳剂的作用1、降低乳化水滴的界面张力和界面膜强度；2、消除水滴间的静电斥力，使水滴絮凝；3、有聚结作用；4、能润湿固体，防止固体粉末乳化剂构成的界面膜阻碍水滴聚结。5-1 破乳剂脱水69n破乳剂类型（1）离子型破乳剂溶于水时，能电离生成离子。按其在水溶液中具有表面活性作用的离子电性 来说，有阳离子、阴离子和两性离子等类别。（2）非离子型破乳剂凡在水溶液中不能电离的，称为非离
16、子型破乳 剂。油田广泛使用70非离子型破乳剂的优点用量少 不产生沉淀 脱出水中含油少 脱水成本低71破乳剂的针对性很强（不同油田、区块、开采时期）， 使用时必须进行筛选。 破乳剂的协同效应或复配效应非离子型破乳剂的类型水溶性：可配制成任意浓度的水溶液油溶性：净化油的能力比水溶性的高，脱出水含油高混合型：能增加使用的灵活性n游离水脱除器5-2 重力沉降脱水72主要用于从高含水油水混合物内脱出游离水，减小后续 原油脱水设备的负荷。常作为初级脱水设备与三相分离器的主要区别： 根据油水混合物内的水量来确定大小。 设置在加热炉的上游，用来减少高含水原油的含水量，以减少加热炉的热负荷和所耗燃料，降低加热炉的结垢速度。 沉降罐脱水沉降罐分立式和卧式两种；立式用于开式流 程，卧式用于闭式流程；含水原
