油气集输知识学习

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油气集输系统油气集输系统（认识实习）（认识实习）储运工程系 主要内容Ø概述Ø油井及井口装置Ø分离器Ø原油电脱水器Ø原油稳定装置Ø从天然气中回收轻油Ø含油污水处理 概述1、研究对象（就油田的生产全局）油田开发油藏勘探油气集输采油工程地球资源与信息学院寻找石油资源石油工程学院钻井和采油使油气由地下到地上储运与建筑工程学院原油及其伴生气收集、加工处理、运输 2、工作内容v原油和天然气的分离：分离的目的是便于各自的计量以及之后的加工处理。v原油的净化：脱除原油中所含的水、盐、泥砂等杂质。v原油的稳定：拔出原油中的C～C轻组分，降低原油14的蒸气压，使之成为稳定原油，以减少蒸发损耗。v天然气的净化：脱除天然气中所含的HO、HS和CO222等杂质气体。v天然气的轻油回收：分出天然气中所含的除C+，C+22的烃类是极其重要的化工原料，轻烃的价值十分显著，因此有必要回收并切割成单一或混合组分产品。v油田污水处理:脱除油田生产污水中所含的污油，将净化污水回注油层以保持油层压力。 3、方框流程污水处理回注油层或排放含水计量净化稳定矿场油库外输原油油井分离产物矿内燃料轻油或液化气外输气体计量净化轻油回收输气首站外输原油和天然气的分离原油的净化原油的稳定天然气的净化和轻油回收油田污水处理 井排来油换热器分离器电脱水器外输罐稳定拔出的稳定塔气体，经过缓冲罐冷却、分离。最后的干气与分离器脱水泵出口气体同外输泵时外输冷却分出的轻油到轻油罐，通过加热炉加热炉轻油泵可以进行外销 4、油田产品及其质量指标三脱：原油脱水、脱气商品原油伴生天然气脱轻油商品天然气三回收：液化石油气或轻油从伴生天然气中回收液化石油气或轻油从污水中回收原油回收污水净化污水 油井及井口装置1、井身结构导管—保护井口附近地层，周围混凝土填实表层套管—封隔上部松软地层、水层，使油井能垂直钻进技术套管—封隔难以控制地层油层套管—钻开油层后下，加固井壁，封隔井深范围内油、气、水层，保证油井正常生产水泥环—各层套管用水泥同井壁固结 2、自喷井的井口装置（双翼）防喷管清蜡闸门油嘴套生产闸门套管四通油管压力表套管压力表总阀门油管头套管头套管闸门油层套管油管 3、抽油机-深井泵装置油层能量不足以使石油由地下流至地面时，或虽能流至地面但不能抽油机满足增大产油量要求时，都必须借助于机械能量进行开采。在机械采油中，广泛采用深井抽油杆泵采油法，这类油井通常称为抽油井。油管井下柱塞泵 分离器1、分类重力式外立式实现分离离心式形卧式利用的能量混合式油气两相分离器真空〈0.1MPa功压力油气水三相分离器低压〈1.5MPa能计量分离器中压1.5~6MPa缓冲分离器高压〉6MPa 2、卧式油气分离器入口分流器重力沉降部分压力控制阀出气口油气混合物进口除雾器出液口集液部分出油阀 各部分的主要功能1)入口分流器使油、气的流速和流向突然发生改变，从而使油、气得到初步的分离；且消耗油气的动能，降低气体的流速，为重力沉降分离创造条件。2)重力沉降部分气流中携带的直径³100微米的油滴，在该部分能够依靠重力，沉降至气液界面。3)除雾器气流中靠重力仍未沉降的、粒径<100微米（10~30微米以上）的油滴，在除雾器内以碰撞和凝聚为主的方式加以捕集，然后在重力作用下流入集液部分。 4)集液部分集液部分具有一定的体积使原油在分离器内有足够的停留时间，以确保气液有充分的时间达到相平衡，实现原油中气泡的分离。5)压力控制阀压力控制阀的开度由器内的压力来控制，当器内压力超过设定值时，开大阀门，气体排放量增大，从而降低器内的压力，反之则关小阀门，减少气体排放量，使器内的压力回升，始终确保分离器在设定压力工作。6)出油阀出油阀的开度由气液界面高度来控制，当气液界面高度超过设定值时，开大阀门，液体排放量增大，从而降低气液界面的高度，反之则关小阀门，减少液体排放量，使气液界面高度回升，始终确保气液界面在设定高度。 3、立式油气分离器压力控制阀入口分流器出气口除雾器油气混合物进口重力沉降部分集液部分出液口出油阀 立式油气分离器与卧式油气分离器相比几点不同1）不适合处理含气比较多的流体（方向相反）；2）流出原油含气量较大（界面面积小）；3）适于处理含固体杂质较多的流体（出水口位置高）；4）占地面积小。 4、卧式三相分离器处理含水原油的分离器常有油、气、水三个出口，称为油气水三相分离器。 h=h+h是油堰高12度，水堰高度h。3h=-hh21rw(hh-3)h=rh+rh=rh1o1w2w3r-rwo可见，油层厚度与两个板的高度有关。 原油电脱水器1、原油中为什么会含水注水油层内部的原生水 2、为什么要脱水原油中含有水、盐、泥砂等杂质。Ø水：总液量增大，一方面降低管路和设备的有效利用率；另一方面增加集输过程的动力损耗和热力损耗。另外，某些工艺环节对原油含水有要求，比如电脱，电脱水器进口原油含水要求在30%以内，以确保稳定电场强度的建立。Ø盐：造成设备和管路的结垢（碳酸盐）和腐蚀（盐酸盐）。Ø泥砂：造成管路和设备的机械磨损。 3、原油中所含水的分类两类：一类是游离水，在常温下用简单的沉降法短时间内就能从原油中分离出来；另一类是乳化水，需要采用特殊的工艺（化学破乳、电脱水）才能从原油中脱除。乳化水与原油混合在一起形成原油乳状液（两种或两种以上互不相溶或微溶的液体，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），原油和水混合在一起通常形成油包水型乳状液，即原油为外相（连续相），水为内相（分散相）。 4、原油脱水的基本原理ü关键是破坏油水界面膜，促使水滴合并，沉降。ü通过不同的方法，采取不同的工艺措施：1)降低或削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。从而达到破乳脱水的目的 随着油田的开发，油井产物中的含水量逐渐增加。伴随石油一起开采出来的水，在含量较低时，常和原油以“油包水”型乳状液存在，含量较高时，部分水以游离状态存在，其余的水仍和原油以“油包水”或“水包油包水”型乳状液存在。含水低——W/O乳状液原油含水高游离水重力沉降W/OW/O/W乳状液高压电场化学破乳剂利用电场力破乳脱水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。 5、电脱水器结构放气孔悬挂绝缘子净化油出口油水洗油水洗油水洗油水洗含水原油人孔电极进液分配头含水原油进口放水排空口 原油稳定装置负压闪蒸（我国应用最广）稳定方法加热闪蒸分馏稳定经分离、脱水后的原油进行稳定处理。所谓稳定是将原油中易挥发的轻质组分C～C变成气体，与原油分开，使经稳定后的原油蒸气压14降低，减少储存和运输中的蒸发损耗。稳定装置和油气分离器中分出的气体合并送往气体处理厂进行净化和轻油回收作业。 1、负压闪蒸工艺流程冷凝器0.06~0.08MPa40℃55~65℃稳定塔0.3~0.4MPa分离器电脱水器负压压缩机泵 2、负压闪蒸分离稳定塔负压闪蒸分离稳定塔是原油稳定工艺中的关键设备，塔内气液的分离属一次平衡汽化过程，而且气相负荷远远小于液相负荷，只有进料量的1%左右。因此，要促进一次汽化的完成、提高塔的效率，对塔的内部结构就提出了一定的要求，即要求塔内应有足够的蒸发面积和闪蒸时间。所以塔内通常设有塔板（可以是开孔的或不开孔的），塔板数量一般为4~6块，筛孔直径为3~8mm（常用4~5mm），塔板的布置形式主要有两种悬挂式折流式 悬挂式筛板折流式塔板除雾器原油在塔中心开孔板上均匀分布形成升气孔进油管很薄的油层，增大闪蒸面积环形空隙（100mm左右）增加原油淋降面积也是闪蒸气通道出油管 稳定塔 从天然气中回收轻油吸附法轻油回收的方法油吸收法冷凝分离法（应用广泛）冷凝分离法是利用天然气中轻、重组分冷凝温度不同的特点，在逐步降温的过程中将组分由重到轻依次分离出来。 含油污水处理节约能源庞大的污水处理系统保护环境保持油层压力回注地层提高油藏采收率1、含油污水处理的常用方法重力沉降除油法重力沉降除油法斜板除油法斜板除油法混凝沉降法混凝沉降法过滤除油法过滤除油法气体浮选法气体浮选法旋流分离法旋流分离法 2、污水处理常用设备Ø混凝除油罐Ø压力式过滤罐Ø等等…… 3、污水处理工艺流程分出浮油和分散油配水管分出乳化油集水管反冲洗 END 商品原油的质量指标Ø质量含水率：轻质原油和中质原油≤0.5％重质原油≤2.0％轻质原油：20℃的密度≤0.8650g/cm3中质原油：20℃的密度0.8651~0.9160g/cm3重质原油：20℃的密度0.9161~0.9960g/cm3Ø饱和蒸汽压：最高储存温度(或60℃)下原油的饱和蒸气压不大于当地气压Ø含盐量：不大于50g/m3 商品天然气的质量指标Ø露点温度：最高输送压力下天然气的露点温度应低于环境最低平均温度5℃Ø硫化氢含量：≤20mg/m3ØC＋含量：≤10g/m35Ø有机硫(CS和COS)含量：≤250mg/m32 液化石油气的质量指标液化石油气的主要成分是C和C34ØC＋C含量：≤3％（摩尔百分比）12ØC＋含量：≤2％（摩尔百分比）5Ø蒸气压：38℃时的蒸气压不大于15个大气压（绝对压力）－10℃时的蒸气压大于3个大气压（绝对压力）Ø质量含水：≤0.5％ 净化污水的质量指标Ø回注标准对其所含杂质的要求不同Ø排放标准 重力沉降除油法重力沉降除油法依靠油水密度差，在静止或流动状态下实现油水的分离。这种除油法的效果与油颗粒直径有关，油颗粒愈大，所受浮力愈大，愈易油水分离。 混凝沉降法污水中污油一般呈三种状态存在：浮油、分散油和乳化油。对于前两种靠重力沉降除油法一般就能获得较好的除油效果。对于乳化油，因油颗粒太小，一般直径在10微米以下，靠浮力上升至水面，速度太慢，再加上分子热运动的影响，使得乳化油滴很难上升至液面。混凝沉降法，就是向含油污水中加入一种化学混凝剂，让乳化油滴破乳，使油颗粒发生凝聚。颗粒变大，浮力增加，以实现油水分离。常用的混凝剂：氯化亚铁（FeCl）硫酸2亚铁（FeSO）硫酸铝(Al(SO))氯化铝424(AlCl)聚丙烯酰胺等。3 气体浮选法气体浮选法由于气体密度较小，常把气体吹入污水底部，气泡从水底向水面很快上升，上升过程由于气泡所受静压减小，气泡逐渐变大，这样就可托带一些小油珠浮到水面，加快油水分离速度，这就是气体浮选法除油。 斜板除斜板除油法油法在油水分离设备内加上许多并列的斜板，这样可以增大分离设备的工作表面积，缩短油粒浮升的距离，改善水流的稳定性，从而大大提高油水分离设备的效果。重力分离除油设备的除油效率是其分离高度的函数，减小除油设备的分离高度，可以提高除油效率。在其他条件相同时，除油设备的分离高度越小，油颗粒上浮到表面所需要的时间就越短，这就是所谓的“浅池理论”。 过滤除油法过滤除油法含油污水通过一层石英砂、无烟煤或其它滤料后，由于筛滤和吸附作用将污油截留并吸附在细小的砂粒滤层或其它物质构成的过滤层中，使污水中的含油量大为减少，这就是过滤除油法。截留在砂层中的原油，可通过反向冲洗的办法，将砂层再生，重新恢复过滤能力，继续使用。 旋流分离法旋流分离法待分离的油水混合物在一定压力下切向进入旋油圆筒段流器的圆筒段，在器内形溢流成强烈的旋转运动。进入小锥段高速旋转的液体，由于离心沉降作用，轻相入口大锥（油）向旋流器轴心处运动，形成向上的内旋流油核；重相（水）向器壁运尾管动，形成向下的外旋流。小锥油水分离后，油从溢流口排出，净化污水从底流口底流排出。水 混凝除油罐通气管透光孔蒸汽管集油槽配水头出油管配水管出水管中心管集水管集水头反应筒人孔进水管 压力式过滤罐进水管喇叭口排气排油管石英砂滤层人孔卵石垫层反冲排水管原水进水管配水支管配水总管放空水管反冲洗进水管滤后出水管 套管头•位于井口装置的最下部•连接各层套管，密封各层管间的空间•承托整个井口装置•只有一层油层套管的套管头其结构简单，在油层套管上拧一只法兰，在法兰上接一四通，其一端作为油管与油层套管环形空间的通路，另一端装有套管压力表。 油管头•安于套管四通上•悬挂油管•密封油管与油层套管间的环形空间油管头以上部分统称为采油树。