油气集输技术知识

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1、油气集输技术知识油气集输技术发展之一分离技术n 分离技术的现状 n 传统分离器改进n 旋风分离器n 螺旋叶片式分离器 n 水力旋流器分离技术n GLCC分离技术 分离技术的发展分离器简化图n 图3-1 简化后分离器的外形图入口装置n图1-1A旋风分离式入口装置图 1-1B立式单旋风分离器入口构件n图3-2 倒T形入口构件 图3-3 耙形入口构件整流构件n图3-6竖板整流构件 3-7 横板整流构件 n 3-8 圆筒整流构件 3-9 田字板整流构件聚结构件n图1-2D Plate-Pack波纹板 图1-2E Stokes-Pack垂直波纹板 图1-2F Stokes-Pack水平波纹板n图1-2A

2、 平行板波纹填料 图1-2B 自支撑式波纹填料 图1-2C 峰谷搭片式波纹填料n图1-2 规整填料n图1-2G孔板波纹填料 图1-2H瓷质规整波纹填料 图1-2I全塑蜂窝直管填 料聚结构件n图3-14 平板平行板组 图3-15 斜板平行板组n图3-16 蛇形板相向平行板组 图3-17 蛇形板相背平行板组n图3-18 田字板平行板组 图3-19 斜板交错搭接平行板组波纹板波纹板型式集液构件图1-3集液构件图1-3C 筒堰板式 图1-3B 可调堰板式图1-3A 固定堰板式 图1-3B 溢流堰板式旋风分离器紧凑型气液分离器液塞捕集器液塞捕集器井下螺旋叶片式分离器n在该分离器中没有运动零件。多相 液流

3、沿井筒上行进入到螺旋段，在这 里固定不动的螺纹浆叶之间的螺距使 得液流受力开始旋转。旋转产生离心 力，离心力使得液体沿油管内壁流动 ，气体在油管中心流动。一部分气体 会通过油管内壁上的孔眼排出，并经 过旁通管进入油套环空。液体和一部 分气体（举升流体所需要的气体）沿 油管被向上举升。 n工作性能取决于螺旋的螺距、直径 和长度，以及液流和气流的流量。地面螺旋分离器在地面条件下应用分离 器的直径不必按井底用时限 制在小于3.75in，所以在地 面应用中使用了可减少压降 的大直径螺旋分离器。螺旋 分离器的直径为5.5in，被安 放在一段6in的管子中。在 6in管子的外边再套上一段 8in的管子，安

4、装一个测压孔 ，从而可通过环空中的压力 探测到内管的冲蚀或腐蚀， 防止发生原油泄漏。螺旋叶片式分离器试验结果n螺旋分离器是一种既可用于井下油管也可用于地面，可从液流中 分离出部分气体的结构紧凑且经济可行的分离设备 n对井下分离器进行的实验室试验表明，可将80%的气体从采出液 流中分离出来，且液体夹带很少。当分离的气体量小于60%时，在 分离的气流中几乎测不到任何液体 n在油井中，分离器可以稳定地进行气体分离，不会出现将液体夹 带到环空中的现象。在这些试验中，分离器最多从液流中可将43% 的气体分离出来 n当将螺旋分离器安装在地面时，它可成功地为气举作业提供举升 所需的天然气。有50%60%的产

5、出气可用于举升作业 n地面分离器的费用约为安装设传统分离器容器费用的2%。虽然 作业场所不同所需的费用有所差异，但粗估费用的节省是相当可观 的 Gas-Liquid Cylindrical CycloneGLCC由带有倾斜切向 入口的垂直圆柱管和气液两 个出口组成。气液混合物由 切向入口进入GLCC并产生 旋流流动，流体在离心力、 浮力和重力的综合作用下分 离出气液两相。液体流向器 壁并作螺旋线形向下运动， 气体流向中心并从顶部逸出 。 GLCCGLCC结构设计n 入口设计n GLCC主体结构n 液位控制n 综合分离系统入口设计n倾斜入口 n入口喷嘴 n双入口倾斜入口传统的立式分离器都 使用一

6、垂直入口，最近的 研究表明倾斜入口将提高 GLCC的性能，原因是减 小了气体带液率。首先， 下倾入口有利于分层并提 供了在入口喷嘴处的初步 分离；另外，下倾入口使 液体在GLCC内旋转一周 后仍位于入口以下，阻止 液体与气体一起流向 GLCC上部。 入口喷嘴n喷嘴是影响气液流动分布以及进入GLCC 切向速度的最终因素。切向入口喷嘴形式 是最难加工的部分，因此相应结构的GLCC 的价格也十分昂贵。为了优化水力性能， 在具有相同流通面积的情况下试验了几种 不同的喷嘴结构，发现同心圆形喷嘴（渐 缩管）性能最差，月牙形次之，矩形最好 。双入口双倾斜入口将入 口流预分为两股流动 ：低入口的富液流和 高入

7、口的富气流。双 入口的试验表明中等 大小的气体流量（在 入口处段塞流转为分 层流）下，气体带液 率有明显降低，当气 体流量较高时（在入 口处为环空流），无 多大变化。 GLCC主体结构n 入口位置n 长径比n 分离体锥度液位控制n对于GLCC紧凑的几何结构来说，无法拥 有直接有效的适应各种流动条件的液位控 制。试验中研究几种不同的液位控制方案 ：气相的流动控制、液相的流动控制以及 两者同时控制。未来的主要工作是研制更 加稳定有效的液位控制方案。综合分离系统nGLCC可用于部分或完全分离。部分分离使下游的设备 得以减小并使其效率提高。特别地，当GLCC与多相仪表 、除砂器和液-液水力旋流器一起使

8、用时，其性能更优。不 管是单独的GLCC还是综合分离系统，都可以大大降低费 用和减轻重量，这一点对海上平台来说尤为重要，因为建 造平台所节省的费用可能是分离装置的好几倍。n另一种综合分离系统是将两个GLCC串联使用，理论研 究已预测出其气体带液率可达到理论上的极限值。n 除了以上的结构改进外，还有如面积可变的入口流道和 气液出口结构等，但有关这方面的性能研究结果还比较少 。 GLCC应用n在石化工业中的应用n在石油工业中的应用 n单相流量计计量用GLCC n多相计量n传统容器式分离器或液塞捕集器预分离装 置 n完全代替传统的分离器 n不完全分离 n小型分离系统 n海底应用在石化工业中的应用 图

9、 传统转油线流程 图 增加GLCC后的转油线流程单相流量计计量用GLCC 多相计量多相计量预分离用GLCC 完全代替传统的分离器 n具有切向入口的立式分离器在油田中已经相当 普遍，采用GLCC之前的分离器大多庞大而笨重 ，并带有垂直的低速切向入口管。切向速度通常 很低，以至于重力、离心力和浮力基本平衡而起 不到分离的作用。GLCC硬件及软件的发展使其 体积减小，改善了立式分离器的分离性能，这样 节省占地或平台面积、减少投资，对海洋油气田 的开发具有重要意义。不完全分离 n小型GLCC更适合于需要气体部分（不完 全）分离的场合，其中一种应用是高压油 井中通过不完全分离而产生的气体用作低 压油井的

10、气举操作。在Oklahoma州的 Chevron石油公司设计的海上气举系统中， GLCC是作为核心装置的，它不需要气体压 缩机和气举管线。 小型分离系统 n小型分离系统通过尺寸及重量的减少使采油成本和油气 处理费用大幅度降低。另外，去除液体中的大部分气体会 减少液流的扰动，并可以提高下游分离设备（如井口除砂 水力旋流器、原油预分水型和脱水型水力旋流器）的分离 性能，以此提高除砂效果和改善排出水的质量。目前，某 些石油公司正在研究GLCC与以上几种设备的系列组合装 置。nGLCC也可用来控制进入多相泵的两相混合介质气液比 的大小，以此来提高泵效。另一项研究表明，几种GLCC 与喷射泵的组合装置可

11、以用来从高压多相流油井中吸取能 量，来提高低压油井的采收率。 海底应用GLCC技术对石油工业最大的冲击可能就是在海底分离方 面的应用。Baker.A. C.等人在“The VASPS Subsea Separation and Pumping System”（Trans, Inst. of Chemical Engineers, 1992年1月）一文中得出的结论表明 ，“井口分离及泵送是用于采出液长距离输送的热效率最高的 一种方法”。在一项最新的研究中，Prado等人认为此项技术 也适用于浅海及中深海应用。海底应用要求分离器的设计及性 能具有高度的可靠性，要求设备简单、小巧、强度高，且经济 性

12、好。GLCC的优点使其在竞争力极大的众多技术当中表现尤 为出色。GLCC的其它优点nGLCC还可以采用双入口、并联或串联等 型式，以此来适应不同范围的气液处理量 ，并降低出口的气体带液率和液体带气率 ，提高GLCC的分离效果。 油气集输技术发展之二负压排泥技术负压排泥技术负压排泥技术原理负压排污泥技术是利用液体射流原理设计的负压排污器来实现的。其原理是：将负压排污器安装在污水沉降罐底部原排污管与冲泥管之间，当助排液经冲泥管进入负压排污器时，形成负压，罐底污泥在负压作用下不断被抽吸并涌入排污器，在与助排液混合后，从排污管排出。在负压排污泥工艺过程中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压差，而且增加

13、了排出液的流速，助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了流动性，保证了污泥从罐底有效排出。目前各油田大力研究排泥技术，其中较为成熟的为负压排泥技 术。 负压排污采用液体射流原理，首先在罐底排污口处安装一个由喷嘴、混合管、扩散管、引泥室组成 的负压排污装置，喷嘴与助排管相连接，混合管、扩散管与排污管连在一起。当助排液经过喷嘴时， 由于喷嘴直径很小，助排液将产生节流，使助排液速度增大，压力降低，从而在喷嘴与混合管之间产 生低压区，罐底污泥在压差作用下将不断涌入低压区，又被高速流动的助排液抽吸进入混合管，然后 经扩散管增压，从排污管排出。在该负压排泥工艺中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压

14、差，并 且还增加了排出液的流速，同时助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了其流动性，因 而保证了污泥有效地从排污管中排出。88n负压排污器总长1800mm，每个可控制 20m2的罐底排污面积。在安装负压排污器 时，不用改变现有容器内部结构，安装简 单，操作方便。n排出的污泥进入污泥池，污泥经单螺杆 泵输送至压滤机，压出的污泥不含水，便 于存放和运输。负压排泥技术原来每半年或一年需要采用人工清除水罐的淤泥，如 果采用了负压排污技术，可不用进行人工清罐。同时一级 沉降罐的出口水中杂质含量可大幅度降低，使罐内水质明 显改善。另外，在使用了负压排污技术的系统后，过滤罐 的反冲洗周期可由原来1

15、2小时一次，延长到24小时一次； 水质提高后可至少使过滤器滤料寿命延长一倍。该技术的 使用具有很好的经济效益和社会效益。现场应用情况现场应用情况n河南油田应用了123 套负压排污器，排出 液取样分析对比结果显示，排污泥效果从原 来的20%提高到了80%。使用半年后罐内 污水中杂质含量从80100mg/L下降为 50mg/L以下。同时由于污水处理质量的提 高，也减少了污水回注对储层的污染，延长 了注水井的措施有效期。油气集输技术发展之三高效工艺和设备的优化组合高效工艺和设备的优化组合正确选用高效工艺和设备的原则n选用确实先进而又成熟的高效工艺和设备；n“因地制宜”，切实从油田实际出发，选用适应的

16、 工艺设备；n充分利用油田及油气物性的特点，发挥油田的 优势，形成有特色的高效系统；n从实际出发，通过技术开发或科研攻关，开拓 新工艺和设备；n注意整体效益，不但考虑各项工艺和设备的效 益，还要综合考虑全系统的效益，各项工艺和设 备要配套，形成系统能力，发挥系统效益。优化组合n新油田开发建设n老油田改造新油田开发建设n单井产量较高，原油性质较好的整装油田，都 应以全密闭流程为总目标，并应采用“一级半”流 程、中压多级分离流程和不加热集输流程等高效 流程，在油气分离、脱水和计量等方面尽量采用 新工艺、新技术和新设备，使地面工程达到先进 的技术水平。同时，应用较高水平的自动控制和 计算机管理技术（SCADA 或DCS 系统），减少 操作人员，