《油田分离物料的特性与常用方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油田分离物料的特性与常用方法（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、油田分离物料的特性与常用方法班级:姓名:学号:目录一原油特性3（一）国内主要原油的性质特点3（二）油气水分离定义3（三）烃系的相特性3二分离方法7（一）脱气7（二）脱水10（三）原油脱水工艺流程12参考文献14油田分离物料的特性与常用方法一原油特性（一）国内主要原油的性质特点我国产量较大的原油可分为三种类型：石蜡基原油、中间基与石蜡一中间基原油和环烷 和环烷一中间基原油。具体情况见表1。原油类型代表油田典型特点石蜡基原油大庆、吉林、中原、青海等含硫低，镍和钒含量不高，残 炭低，沥青质低，含蜡高，凝 固点高中间基与石蜡一中间基原油胜利、辽河、大港等特点：蜡含量低，镍含量高环烷和环烷一中间基原油孤
2、岛、单家寺、羊三木、 高升等密度大，含蜡低，凝点低，胶 质、残炭、酸值、镍含量高（二）油气水分离定义1. 油气分离地层中的石油到达井口，沿出油管、集油管流动时，根据其组成、压力和温度条件，形 成了油气共存的混合物。但油气共存对油井产品计量、矿场加工、储存以及长距离输送等方 面都产生了很大的影响，为满足这些环节的需要，就需将油气混合物按液体和气体分开，成 为通常所说的原油和天然气，也就是油气分离。2. 原油脱水注水驱动方式开采的油藏占有极大的比例，因而从油井产出的油气混合物内经常含有大 量的采出水和泥砂等机械杂质。特别在油田后期生产中，油井产物内的水油比常超过10，泥 砂等机械杂质亦可高达1%-
3、5%（质）。据统计，世界上所产原油的90%以上需进行脱水。原油 中的水不仅增加了能耗和投资的费用，而且酸性气体如CO2和H2S等易在水中溶解，形成酸 性水溶液，从而对设备、管线、泵体等产生腐蚀。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工艺过程称原油处理。国内常称为原油脱水。（三）烃系的相特性在一定温度、压力条件下，组成一定的物系，当气液两相接触时，相间将发生物质交换， 直至各相的性质（如温度、压力和气、液组成等）不再变化为止。达到这种状态时，称该物 系处于气液相平衡状态。油气分离为相平衡的典型实例。油气混合物进入分离器内并停留一段时间，使挥发性强 的轻组分与挥发性弱的
4、重组分分别呈气态和液态流出分离器，实施轻、重炷类组分的分离。1. 纯化合物（一元体系）的相特性纯化合物的饱和蒸气压是温度的单值函数，随温度的升降而增减（见图1）。纯炷温度愈高，分子的平均动能愈大，液相中就有更多的高动能分子克服分子间的引力，逸出液面进入气相。在曲线左上方的条件下（如图中L点），体系内为单一的液相；在曲线右下方的条件下 （如图中J点），体系内为单一的气相；曲线上的任一点（如图中K），体系内存在气液两 相。气液两相共存并达到平衡状态时，宏观上两相之间没有物质的传递，体系内液相的挥发 量与蒸气的凝结量相同，蒸气压力不再变化。这时的气体称为饱和蒸气，液体称为饱和液体， 相应压力称为饱和
5、蒸气压，因此饱和蒸气压即表示液体的挥发能力，又表示蒸气的凝结能力。p （绝）/PaL/J蒸汽压曲线t/C图1纯烃的蒸气压曲线图2为一元体系的P-v相图，若体系内的纯烃一开始处于气态，在一定的温度匕下压缩 其体积，则压力上升，气体比容逐渐减少，到达A点时，体系内有液体凝析出来，继续压缩 到：8点已经全部凝结为液体，继续压缩压力急剧增加，这是由于液体的压缩性造成的。在较高温度t2下重复上述过程，由于温度增高，纯烃的饱和蒸气压增大，使饱和蒸气的 比容减小，而饱和液体则由于温度升高，分子热运动加剧，分子间距增大，体积膨胀，而使 其比容略有增大。这样饱和蒸气和饱和液体的比容随着温度升高而相互接近，当温度
6、到t时 c 缩为一点，在这一点饱和蒸气和饱和液体的比容相等。温度高于时，气体不能被液化，所 以tc被称为临界温度，C点称为临界点，与该点对应的压力和比容称为临界压力和临界比容。临界温度是气液能平衡共存的最高温度，超过临界温度，不管施加多大压力均不能使之 液化。临界压力是气液平衡共存的最高压力。那么临界点是怎么确定的呢？根据实验研究，在临界点气液两相的强度性质（与物质的 量无关的性质，p、T、H等）相同，在临界点附近，物质的光学性质发生明显变化，光束 通过物质时有散射现象，物质显乳白色，并能观察到物质发出的荧光等，工业上据此确定纯 烃的临界点。p （绝）/PaP2P12. 二元体系的相特性由两种
7、纯化合物(或称组分)构成的体系称为二元体系。(1)两个概念： 露点在一定温度下，升高压力，使气体达到饱和状态并开始有液体析出，此时，体系内除极 微量的平衡液体外，全都是饱和蒸气，该点称为露点，相应的温度和压力称为露点温度和露 点压力。 泡点在露点压力的基础上，继续压缩体积，达到某一压力时，气体恰好全部变为饱和液体， 即体系中除极微量的平衡气泡外，全都是饱和液体，该点称为泡点，相应的温度和压力称为 泡点温度和泡点压力。改变温度重复上述过程，得到一系列的泡点和露点，连接各泡点得泡点线B，同样得露 点线D，它们和临界点C一起构成包线BCD，包线内为气液两相能平衡共存的温度和压力范 围。在该范围内，体
8、系的温度和压力条件愈接近泡点线，体系内的饱和液体量愈多；相反， 体系状态愈接近露点线，饱和气体量愈多。-50050100150200250300350-温度，。C图3乙烷一正庚烷体系的相特性B泡点线；C临界点；D露点线下标：2 乙烷；7正庚烷；a 乙烷90.22%；b乙烷50.22%； c乙烷9.78%9 8 7 6 5 4 耽，力压对绝图3中乙烷质量浓度为90.22%的乙烷一正庚烷体系的P-T曲线，可以说明二元体系的相 特性。在40C,压力小于0.5MPa时体系只有气相，在此温度下，压缩体积，当压力达到0.5MPa 时，达到露点温度，开始有液体析出，继续升高压力，液相不断增加，当压力达到5.
9、2MPa 时，达到泡点，此时气体恰好变为饱和液体，进一步升高压力，体系内的液体成为过冷液体。(2)二元体系的相特性的特点： 由图中可以看出，相特性与二元体系的组成有关，重组分越多，特性向右偏移。 饱和蒸气压不再是温度的单值函数，在某一温度下，气液处于平衡状态时的压力有 一个范围，其大小和气化率有关。气化率f,液体量I,蒸气压I;气化率I,蒸气压f;习惯上把该温度下的泡点压力称为二元混合物在该温度下的真实蒸气压。 在二元体系中不存在临界温度和临界压力是气液能平衡共存的最高温度和最高压力 的结论：PPc或ttc,只要在包线范围内，体系内仍可出现气液平衡共存状态。 二元体系内，温度高于轻组分临界温度
10、时，能使轻组分部分或全部液化。解释了甲 烷（tc=-82.5C）在地层中能液化的道理。 临界曲线：不同组成的二元体系的临界点轨迹称为临界曲线，二元体系的临界温度 在构成二元体系的组分临界温度之间，临界压力多数情况下高于纯组分的临界压力。通常用一种挥发度和二元混合物相当的纯烃的临界点来表示二元混合物的临界点，称为 假临界点，求法如下：P =z PT =zT式 icI cicI ci7式中：为体系中i组分的分子分数。假临界参数与真临界参数之间有一定的区别。 两相区包线的最高温度和最高压力分别称为临界冷凝温度和临界冷凝压力。临界冷 凝温度、临界冷凝压力是气液两相能平衡共存的最高温度和最高压力。 存在
11、反常区等温降压反常冷凝和等温升压反常气化。在临界点附近，由于压力降低，体系内部分混合物液化并在某一点液量达到最大，在这 以后随着压力的降低，已液化的混合物又发生汽化，直至露点为止。在等温条件下，由于压力降低反常的发生液化的现象称为等温反常冷凝。反过程可以解 释等温升压反常汽化。同样的过程还有等压反常冷凝和等压反常汽化现象。这种反常现象只是在临界点的右侧 或上方才能发生。3. 多元体系的相特性两种以上纯化合物构成的体系称为多元体系，它具备二元体系相特性的全部特征，只是 组分更多，临界压力更高一些。二分离方法（一）脱气原油中常含有溶解气，随着压力降低，溶于原油中的气体膨胀并析出。油气分离包括平 衡
12、分离和机械分离。组成一定的油气混合物在集输系统的某一压力和温度下，只要油气充分 接触，即接触时间很长，总会达到平衡状态，平衡时就会形成气液比例一定，气液组成一定 的液相和气相，这就是平衡分离。需要指出的是平衡分离是一自动过程。把平衡分离所得的 原油和天然气分开，并用不同的管线分别输送，这就是机械分离，机械分离常在油气分离器 中进行。石油是一种及其复杂的烃类和非烃类的混合物。不同油田的石油在组成上有很大差异; 同一油田，不同油层和油藏所产石油的组成也有差别；即使同一油井，在不同的开采阶段， 组成也有所变化。但在一段不太长的时期内，同一口油井产物的组成可以看作是基本不变的。1. 油气分离方式油气分
13、离方式有三种：一次分离、连续分离（微分分离）和多级分离。所谓一次分离是指油气混合物的气液两相一直保持接触的条件下逐渐降低压力，最后流 入常压储罐，在罐中一下子把气液分开。由于这种分离方式有大量气体从储罐中排出，同时 油气进入油罐时冲击力很大，实际生产中并不采用。连续分离是指随着油气混合物在管路中压力的降低，不断地将逸出的平衡气排出，直至 压力降为常压，平衡气亦最终排除干净，剩下的液相进入储罐。连续分离亦称为微分分离或 微分汽化，它在实际生产中亦很难实现。多级分离是指油气两相保持接触的条件下，压力降到某一数值时，把降压过程中析出的气体 排出，脱除气体的原油继续沿管路流动、降压到另一较低压力时，把
14、该段降压过程中从原油 中析出的气体再排出，如此反复，直至系统的压力降为常压，产品进入储罐为止。每排一次 气，作为一级；排几次气，叫做几级分离。由于储罐的压力总是低于其进油管线的压力，在 储罐中总有平衡气排出，因而通常把储罐作为多级分离的最后一级来对待，而其他各级则通 过油气分离器来排出平衡气。所以，一个油气分离器和一个油罐是是二级分离，二个油气分 离器和油罐串连是三级分离，以此类推。图4是典型三级油气分离流程示意图。从井口采油 树出来的石油先进生产测试管测试是否达到生产条件，若符合条件，则进入原油加热器进行 加热。将加热后的原油送入高压分离器进行分离，其间所得伴生气送到火炬系统烧掉，所得 污水
15、送入污水处理系统。再将分离所得原油依次通过原油增压泵和原油加热器，最后送入低 压分离器分离再进行分离，将产生的污水和伴生气分别送到污水处理系统和火炬系统进行处 理，将最终所得原油送入油罐储存。分离效果主要用最终原油销售量及原油密度来衡量，得到的原油越多，密度越小，分离 效果越好。一般要求气中尽量不带油滴（把直径为0.1-0.01mm的油滴都分离出来）；同时要 求油中尽量不含气体（一般一吨原油含气不应超过1方）。用由堀厘短图4典型三级油气分离流程示意图1高压分离器；2低压分离器；3油罐表2不同级数和压力下的分离效果数据表分离方案123分离级数123分离压力（绝对）第一级1.011.034.0PX105Pa第二级1.04.4第三级1.0液体占总质量的分数0.83230.90310.9080液相15C时的密度，kg/m3900892890气体占总质量的第一级0.
