油气储运与其关键技术概况

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1、1油气储运及其关键技术概况油气储运及其关键技术概况中国石油大学（北京） 张劲军中国石油大学（北京） 张劲军2011年10月31日 抚顺2主要内容主要内容?油气储运工程概况油气储运工程概况?油气储运技术现状及发展趋势油气储运技术现状及发展趋势?油气储运关键技术油气储运关键技术3一、油气储运工程概况一、油气储运工程概况?油气储运的业务范围油气储运的业务范围?矿场油气集输及处理矿场油气集输及处理?油气的长距离运输油气的长距离运输?油气储存和装卸油气储存和装卸?面向用户的油气输配面向用户的油气输配?军事油料供应军事油料供应在石油、石化工业中，油气储运是联接产、运、销 各环节的纽带；油气生产在石油、石化

2、工业中，油气储运是联接产、运、销 各环节的纽带；油气生产-供应链中不可或缺的环节。供应链中不可或缺的环节。41. 矿场油气集输及处理矿场油气集输及处理?任务任务收集各油气井产出的原油、天然气及其伴生物，经分离、计量后汇集输送至处理站，加工为合格的原油、 天然气商品。收集各油气井产出的原油、天然气及其伴生物，经分离、计量后汇集输送至处理站，加工为合格的原油、 天然气商品。?主要业务主要业务?油井计量油井计量?集油、集气集油、集气?原油脱水原油脱水?天然气脱水、脱硫天然气脱水、脱硫?原油稳定原油稳定?天然气凝液回收天然气凝液回收?含油污水处理含油污水处理?注水、注汽、注聚注水、注汽、注聚?油气集输

3、管网的投资约占油气田 地面工程总投资的1/3。油气集输管网的投资约占油气田 地面工程总投资的1/3。 ?油气集输系统的能耗占油田生产 总能耗的近40%。油气集输系统的能耗占油田生产 总能耗的近40%。5 5SZ36-1油田WHPJWHPA2SPMAPPWHPBCEPWHPDWHPCWHPEWHPFWHPGWHPH电缆 1.5公里油 10/16英寸 注水 6英寸 1. 5公里油 8英寸 注水 6英寸 气 4英寸 电缆 1. 54公里油 12/16英寸 注水 10英寸 3. 22公里油气水混输 12/16英寸 电缆 3.19公里注水 8英寸 2. 13公里油气水混输 10/14英寸 注水 10英寸

4、 电缆 2.1公里油气水混输 12/16英寸 电缆 3.47公里注水 8英寸 1. 9公里油气水混输 14/18英寸 注水 12英寸 电缆 2.17公里注水 10英寸 1.79公里油气水混输 14/18英寸 电缆 4. 3公里油 20/26英寸 69. 52公里绥中陆上终端外输码头WHPA1油气水混输 14/20英寸 注水 8英寸 气 4英寸 1.6公里油井产出流体在海上平台经初步处理 后，油水混输上岸。油井产出流体在海上平台经初步处理 后，油水混输上岸。610/31/20116油气水三相直接混输上岸油气水三相直接混输上岸。7 7?秦皇岛秦皇岛32-6油田油田QHD32-6油田油田SPMWHP

5、-AWHP-BWHP-DWHP-CWHP-FWHP-E渤海世纪号渤海世纪号渤海世纪号渤海世纪号 （FPSO)FPSO)油气水混输 12英 寸 注水 8英寸 电缆 1.7公里油气水混输 16英 寸 注水 10英寸 电缆 1. 9公里油气水混输 16英 寸注水 10英寸 电缆 1. 9公里油气水混输 16英 寸 注水 10英寸 电缆 1. 9公里油气水混输 12英 寸 注水 8英寸 电缆 2.0公里油气水混输 12英 寸 注水 8英寸 电缆 1.8公里由由6个井口平台，个井口平台，1艘艘FPSO， 1套单点系泊及套单点系泊及10多条平台间 海底管线组成多条平台间 海底管线组成.由由由由6 6个井口

6、平台，个井口平台，个井口平台，个井口平台，1 1艘艘艘艘FPSOFPSO， 1 1套单点系泊及套单点系泊及套单点系泊及套单点系泊及1010多条平台间多条平台间多条平台间多条平台间 海底管线组成海底管线组成海底管线组成海底管线组成. .8 8我国建造的第一艘我国建造的第一艘我国建造的第一艘我国建造的第一艘23232323万吨级浮式生产储油船（万吨级浮式生产储油船（万吨级浮式生产储油船（万吨级浮式生产储油船（FPSOFPSOFPSOFPSO）9 9FPSO ANASURIA 102. 油气长距离运输油气长距离运输?管道运输是石油与天然气的主要运输方式。管道运输是石油与天然气的主要运输方式。?200

7、8年美国的石油（原油与成品油）运输年美国的石油（原油与成品油）运输*?管道 71.4%管道 71.4%（周转量6299亿吨英里）（周转量6299亿吨英里）?水运 22%水运 22%（周转量1940亿吨英里）（周转量1940亿吨英里）?汽车 4.0%汽车 4.0%（周转量351亿吨英里）（周转量351亿吨英里）?铁路 2.6%铁路 2.6%（周转量230亿吨英里）（周转量230亿吨英里）?天然气的长距离运输目前只有两种方法天然气的长距离运输目前只有两种方法?管道输送管道输送?天然气液化后用油轮运输天然气液化后用油轮运输*数据来源：美国运输部2010年年报11?国外几种方式运输石油的能源消耗和成本

8、比较国外几种方式运输石油的能源消耗和成本比较?不同直径管道的经济输量输量范围不同直径管道的经济输量输量范围运输方式项目管道铁路内河海运公路能源消耗比12.52.00.538成本比14.61.40.420管径 （管径 （mm）406508610711813914经济输 量范围 （万吨/ 年）400 500750 9001100 13001600 19002200 26003000 35001212前苏联前苏联“友谊友谊”输油管道：输油管道：北线长度4412km， 南线长度5500km管径1220/1020/820/720/529/426mm年输量：年输量：1亿吨亿吨（世界上最大的原油管道）13?

9、据美国运输部据美国运输部2000年发布的数据，年发布的数据，1998年美国输油管道平均每公里用年美国输油管道平均每公里用0.048人，干线输气管道平均每公里用人，干线输气管道平均每公里用0.070人，配气管网平均每公里用人，配气管网平均每公里用0.044人。人。?对于易燃易爆的石油天然气，管道运输的安全性大大优于其他运输方式。对于易燃易爆的石油天然气，管道运输的安全性大大优于其他运输方式。1414TransAlaska Pipeline15?按流动特性，原油可分为含蜡（高凝）原油、重质（高粘） 原油（即按流动特性，原油可分为含蜡（高凝）原油、重质（高粘） 原油（即“稠油稠油”）、轻质原油（低凝

10、低粘）。）、轻质原油（低凝低粘）。?含蜡原油：凝点高，析蜡点以上粘度不高；接近凝点温 度下为非牛顿流体。含蜡原油：凝点高，析蜡点以上粘度不高；接近凝点温 度下为非牛顿流体。?稠油：粘度高。稠油：粘度高。0200400600800100012001400203040506070温度，粘度，mPa.s大庆原油的粘温曲线大庆原油的粘温曲线原油的管道输送原油的管道输送1101001000100001000001000000020406080100120140160温度/粘 度 /mPa.sTK1083T815稀油TK1078TK1038TK605S80中石化塔河油田几种原油的粘温关系中石化塔河油田几种

11、原油的粘温关系16含蜡原油的输送含蜡原油的输送?传统方法：加热输送（加热站进站温度高于凝点传统方法：加热输送（加热站进站温度高于凝点3）能耗高、凝管风险大、运行适应性差（有最低输量限制）。能耗高、凝管风险大、运行适应性差（有最低输量限制）。?石蜡沉积影响管道输送能力，并可导致管道堵塞。石蜡沉积影响管道输送能力，并可导致管道堵塞。?降凝剂改性输送：降凝剂改性输送：?目前应用的主要有：乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA） ，聚甲基丙烯酸高碳醇酯共聚物。目前应用的主要有：乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA） ，聚甲基丙烯酸高碳醇酯共聚物。?机理：改变蜡晶形态和结构，从而降低形成三维网络 结构的温度和蜡晶结构的强

12、度。机理：改变蜡晶形态和结构，从而降低形成三维网络 结构的温度和蜡晶结构的强度。17?影响降凝剂改性效果的主要因素影响降凝剂改性效果的主要因素?原油的组成：含蜡量、蜡的碳数分布、胶质沥青质的 含量与组成（原油的组成：含蜡量、蜡的碳数分布、胶质沥青质的 含量与组成（酚类、胺类等极性物质有利，脂肪醚、醛 、酮等不利） 。） 。?降凝剂的组成。降凝剂的组成。?加剂处理条件：加剂量、温度。加剂处理条件：加剂量、温度。?管输过程中输油泵等的剪切作用。管输过程中输油泵等的剪切作用。-50510152025097212331452547655里程/ km凝点/ 进站 出站鲁宁管道05101520253035

13、凝点（）05101520253035凝点（）0237 547 818 1087 1506 里程（km）0237 547 818 1087 1506 里程（km）苏丹1/2/4区-苏丹港管道含蜡原油的输送含蜡原油的输送18?传统工艺：掺稀传统工艺：掺稀?国外主要采用掺稀输送（天然气凝析油）国外主要采用掺稀输送（天然气凝析油）?国内主要采用掺稀（轻质原油、含蜡原油）+加热：优点 是降低稀油掺入量国内主要采用掺稀（轻质原油、含蜡原油）+加热：优点 是降低稀油掺入量?与采油相结合（采油就需要掺稀）与采油相结合（采油就需要掺稀）?局限：稀油匮乏，稀油贬值，含蜡油的掺入影响稠油的沥 青产品质量局限：稀油匮

14、乏，稀油贬值，含蜡油的掺入影响稠油的沥 青产品质量?水包油乳化降粘水包油乳化降粘?水包油乳状液粘度与稠油粘度关系不密切；油水比一般 7:3。水包油乳状液粘度与稠油粘度关系不密切；油水比一般 7:3。?技术关键：乳状液的稳定性。技术关键：乳状液的稳定性。?国外成熟技术，委内瑞拉“奥里乳化油”。国外成熟技术，委内瑞拉“奥里乳化油”。稠油的管道输送稠油的管道输送19?水环输送水环输送?原理在管壁处形成水环，将稠油与管壁隔开，达到减 阻目的。减阻效果非常好。原理在管壁处形成水环，将稠油与管壁隔开，达到减 阻目的。减阻效果非常好。?室内试验表明，水约占8%12%时减阻效果最好。但实际 应用时，水量可能要

15、增加（20% 左右）。室内试验表明，水约占8%12%时减阻效果最好。但实际 应用时，水量可能要增加（20% 左右）。?技术关键：水环的稳定性。技术关键：水环的稳定性。?技术尚不成熟，现场试验阶段。技术尚不成熟，现场试验阶段。?降粘剂降粘剂?油基：现有产品用量一般比较大，故成本较高；降粘率一 般只能达到50%60%。油基：现有产品用量一般比较大，故成本较高；降粘率一 般只能达到50%60%。?水基：类似于乳化剂。水基：类似于乳化剂。稠油的管道输送稠油的管道输送20?长距离成品油管道均实行顺序输送（长距离成品油管道均实行顺序输送（batch transport）。）。?顺序输送管道必定产生混油。混

16、油段的跟踪、混油量的控制是 成品油管道输送的关键技术。顺序输送管道必定产生混油。混油段的跟踪、混油量的控制是 成品油管道输送的关键技术。?为控制混油，顺序输送管道的流速不能太低，应该在紊流流 态下运行（层流时流速分布为抛物线形，混油量大；紊流时 流速分布较平）；把物理化学性质最接近的油品相邻排序。为控制混油，顺序输送管道的流速不能太低，应该在紊流流 态下运行（层流时流速分布为抛物线形，混油量大；紊流时 流速分布较平）；把物理化学性质最接近的油品相邻排序。?管道中需要有混油检测、切割、处理的设备。管道中需要有混油检测、切割、处理的设备。?混油界面的检测：密度、超声波（声速）、荧光剂、光学 （折射率）检测、色度、电容混油界面的检测：密度、超声波（声速）、荧光剂、光学 （折射率）检测、色度、电容?混油处理方法：回掺、蒸馏（末站）。混油处理方法：回掺、蒸馏（末站）。成品油的管道输送成品油的管道输送21成品油的管道输送成品油的管道输送?成品油管道往往是多分支的管道系统：多个注入站，接收 多个炼厂