礦場油氣集輸系統(tǒng)

1、礦場油氣集輸系統(tǒng)第1頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六22022/9/24主要內容第一節(jié) 油氣集輸系統(tǒng)流程第二節(jié) 礦場集輸管路第三節(jié) 原油和天然氣的加工處理第四節(jié) 礦場油氣計量第五節(jié) 油田采出水處理第2頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六32022/9/24就油田的生產全局來說：油藏勘探油田開發(fā)油氣集輸尋找石油資源資源勘查工程、勘查技術與工程石油工程專業(yè)地下 地上水、砂、鹽等固體雜質油氣儲運工程專業(yè)鉆井 采油原油、伴生氣收集、凈化處理、運輸采油工程化學工程與工藝石油的煉制與加工石油加工第3頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六油

2、氣集輸的研究對象 油氣集輸研究對象是油氣田內部原油、伴生天然氣的收集、加工和運輸。 油氣集輸的工作范圍 礦場油氣集輸的工作范圍是以油井為起點，礦場原油庫或輸油輸氣首站為終點的礦場業(yè)務。第4頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六52022/9/24油氣集輸系統(tǒng)的工作內容氣液分離 原油處理 原油穩(wěn)定 天然氣凈化 輕烴回收 含油污水處理第5頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六62022/9/24 油氣集輸流程是油、氣在油田內部流向的總說明，即從生產油井井口起到外輸、外運的礦場站庫，油井產品經過若干個工藝環(huán)節(jié)，最后成為合格油、氣產品全過程的總說明。第一節(jié) 油氣

3、集輸系統(tǒng)流程第6頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六油井至聯(lián)合站油氣集輸流程油氣收集油氣處理油氣輸送聯(lián)合站站內流程聯(lián)合站至原油庫、輸油（氣）管首站流程設計的基本原則： “適用、可靠、經濟、高效、環(huán)?！?第7頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六82022/9/24（一）油氣集輸流程命名按不同加熱方式 不加熱集油流程、井場加熱集油流程、熱水伴隨集油流程、蒸汽伴隨集油流程、摻稀油集油流程、摻熱水集油流程、摻活性水集油流程、摻蒸汽集油流程。按通往油井的管線數目 單管集油流程、雙管集油流程(蒸汽伴隨流程蒸汽管和油管)和三管集油流程（熱水伴隨流程熱水管、油管和回

4、水管）。第8頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六92022/9/24按集油管網形態(tài)：米字形管網集油流程、環(huán)形管網集油流程、樹狀管網集油流程和串聯(lián)管網集油流程。按油氣集輸系統(tǒng)布站級數（油井和原油庫之間集輸站場級數）： 一級布站集油流程：只有集中處理站； 一級半布站集油流程：選井閥組和集中處理站； 二級布站集油流程：計量站和集中處理站； 三級布站集油流程：計量站、接轉站（增壓）和集中處理站；集輸系統(tǒng)密閉程度：開式和密閉流程第9頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六102022/9/24（三）氣田集氣流程集氣管網分為：高壓（10MPa） 中壓（1.610MP

5、a ) 低壓（ 1.6MPa ）井場需經兩級節(jié)流降壓（一級控制氣井產量；二級調整氣體壓力以滿足管線起點壓力要求。）為防止氣體降壓后采氣管線內形成水合物，應在一級降壓上游注水合物抑制劑或加熱提高氣體溫度。采氣站：氣液分離、計量、調壓和脫除有害氣體。第10頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六一、定義：從油氣井到礦場原油庫、長距離輸油管和輸氣管首站、礦場地域內的所有輸送工藝流體（原油和天然氣）的管路統(tǒng)稱為礦場集輸管路。二、分類 按管路內流動介質的相數分 集輸管路可分為單相、兩相和多相管路。輸油管和輸氣管屬于單相管路；油氣或油氣水混輸管路分屬兩相和多相管路。 第二節(jié) 礦場集輸管路

6、11第11頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六 按管路的工作范圍和性質分 出油管：與油井井口相連，輸送單口油井產物； 采氣管：與氣井井口相連，輸送單口氣井產物； 集油（氣）管：輸送多口油氣井產物； 輸油管：經集中處理站處理后的合格原油輸往礦場油庫的輸送管路； 輸氣管：經氣體處理廠凈化加工為商品天然氣，輸往長距離輸氣管道首站的管路。 按管路的結構分 集輸管路分為：簡單管和復雜管； 12第12頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六132022/9/24三、礦場集輸管路的特點在較小的地域面積內集中大量直徑較小的工藝管道；（勝坨：面積80Km2,工藝管道達10

7、00Km）礦場集輸管路中大約70屬于兩相或多相混輸管路； 油氣混輸管路，或稱兩相流（油氣）和多相流（油氣水或油氣水固）管路； 油田范圍內主要存在油氣水三相，用一條管路輸送一口或多口井所產油氣水的管路。第13頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六142022/9/24四、采取混輸管路的必要性 在礦場條件下，混輸管路在經濟上往往優(yōu)于用兩條管路分別輸送輸量不大的原油和天然氣。 尤其在某些特定的環(huán)境下，混輸管路更有單相管路不可比擬的優(yōu)點。特別是隨著灘海油氣田的開發(fā)，兩相或多相混輸管路越來越多，混輸管路的研究受到廣泛重視。混輸管道廣泛于： （1）沙漠油田 （2）陸地上的邊際油田 （3

8、）灘海油田及海上油田第14頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六152022/9/24混輸管路的發(fā)展趨勢： 從路上油氣田的小直徑、短距離逐步向大直徑、輸送距離長的方向發(fā)展。 海洋油氣田：某些管路起點壓力高、氣液比大，經管路長距離輸送后，進廠壓力仍較高，用于油氣加工。第15頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六162022/9/24五、油氣混輸的特點1、流型變化多2、存在相間能量交換和能量損失3、存在傳質現(xiàn)象4、流動不穩(wěn)定5、出現(xiàn)流動保障問題 第16頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六172022/9/241、流型(flow patt

9、ern)變化多 氣液兩相流流型的劃分不能通過簡單的雷諾數的大小來劃分，通常通過觀察氣液兩相在管道內的流動情況并根據壓力波動特征來確定流型。 測定流型的方法目測法:直接觀察/高速攝影；波動量測量：壓力波動、探針與管壁導電率波動、X 射線被吸收量的波動；射線測量：輻射線吸收量確定密度和流型。第17頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六 埃爾烏斯（Alves）流型劃分法較好地說明了氣液兩相流動的流型變化特點。 根據氣液比從小到大，水平管兩相流流型分為氣泡流、氣團流、分層流、波浪流、沖擊流、不完全環(huán)狀、環(huán)狀流和彌散流等八種。18第18頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14

10、分，星期六192022/9/24油氣混輸流型水平管流型 氣泡流含氣率較低時，氣體以氣泡的形式集中于管道上部，以與液體相等或略低于液體的速度沿管運動。無明顯壓力波動。第19頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六202022/9/24油氣混輸流型水平管流型氣團流（塞狀流）隨著含氣率增加，小氣泡合并成大氣團，在管道上部同液體交替流動，氣團間的液體內存在一些小氣泡。第20頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六212022/9/24油氣混輸流型水平管流型分層流隨著含氣率增加，氣體為連續(xù)相，氣液間具有較光滑的界面，氣液相的流速都較低。管路無明顯的壓力波動。第21頁，

11、共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六222022/9/24油氣混輸流型水平管流型波浪流當氣體流速增高時，在氣液界面吹起與流動方向相反的波浪。氣液界面不斷有輕微的壓力波動，頻率較高。第22頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六232022/9/24油氣混輸流型水平管流型沖擊流氣體流速增高，波浪加劇，波峰不時高達管頂，形成液塞，阻礙氣流通過，在氣體推動下液塞高速流動。與氣團流不同的是氣團上方有較厚液膜。振動和水擊明顯，壓力波動較大，但頻率較低。第23頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六242022/9/24油氣混輸流型水平管流型 不完全環(huán)

12、狀流 環(huán)狀流 氣體流速不斷增加，氣體攜帶液滴以較高速度在緊挨管壁的環(huán)狀液層的中心通過，形成環(huán)狀流。第24頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六252022/9/24油氣混輸流型水平管流型彌散流特點是氣速很高，把液體吹散成霧狀，大量液體彌散在氣相中，或者說氣相中夾帶著絕大部分液體，但在管道的壁部仍有一層比較厚且不均勻的液膜。第25頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六262022/9/242、存在相間能量交換和能量損失 由于兩相的速度常常不同，使氣液相間產生能量交換和能量損失； 液面的起伏使氣體流通面積忽大忽小，氣體流動方向發(fā)生變化，使得相間能量損失增加；

13、 流速較高的氣體常把部分液體帶到氣流中，脫離液流主體要消耗能量； 被氣流吹成液滴或液霧需要消耗能量； 由流速較慢的液流主體，氣流吹成液滴或液霧獲得加速，需要消耗能量等。第26頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六272022/9/243、存在傳質現(xiàn)象 隨著管線的延長，壓力越來越低，有氣體析出，此時氣體的質量流量增加，密度增加；而液體的質量流量減少，密度增加。4、流動不穩(wěn)定 當氣液輸量發(fā)生變化時，各相所占管路體積的比例也將發(fā)生變化，這就會引起管路的不穩(wěn)定工作，甚至出現(xiàn)嚴重沖擊流，影響油田生產。5、出現(xiàn)流動保障問題 存在油水乳化、結蠟、水合物堵塞、腐蝕等流動保障問題。第27頁，

14、共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六282022/9/24一、油田產品及其質量指標二、氣液分離三、原油凈化四、原油穩(wěn)定五、天然氣處理與輕烴回收第三節(jié) 原油與天然氣的加工處理第28頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六292022/9/24三脫： 原油脫水、脫氣后得商品原油 伴生氣、天然氣脫輕油得商品天然氣三回收： 污水中回收原油，回收污水，回收輕烴油田產品 商品原油、商品天然氣、液化石油氣、穩(wěn)定輕烴和凈化污水一、油田產品及其質量指標第29頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六302022/9/24商品原油的質量指標1、質量含水率 合格原

15、油含水率不大于1，優(yōu)質原油含水率不大于0.5。對于凝析油和稠油有不同的質量含水率要求。2、飽和蒸汽壓 儲存溫度(或60)下原油的飽和蒸汽壓不大于當地氣壓。3、含鹽量 不大于50g/m3。第30頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六312022/9/24商品天然氣的質量指標1、露點 最高輸送壓力下天然氣的露點應低于輸氣管埋深處最低環(huán)境溫度5。2、硫化氫含量：不大于20mg/m3。 3、C5含量： 不大于50g/m3。4、有機硫含量：不大于250mg/m3。第31頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六322022/9/24液化石油氣的質量指標 1、組成要求

16、C1C2含量：不大于3(分子百分數)； C5含量：不大于2(分子百分數)；2、飽和蒸汽壓要求 38時的飽和蒸汽壓不大于15個大氣壓（絕對）； -10時的飽和蒸汽壓大于3個大氣壓（絕對）；3、體積含水量要求 不大于0.5% 。 液化石油氣的主要成分是C3和C4 ，在質量制定中限制的是C1C2及C5的含量要求，更為合理。第32頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六332022/9/24凈化污水標準對于凈化污水有兩個標準，分別為回注標準和排放標準，對其所含雜質的要求不同污水排放水質含油低于5mg/L；海上排放污水水質要求是：渤海海域排放污水含油量小于30mg/L；南海海域為小于5

17、0mg/L；對回注的污水水質要求是：達到本油田規(guī)定的注水水質標準，特別關注回注污水與地層配伍性，包括懸浮物濃度大小、含油濃度及細菌含量。配伍性：兩種不同水源的水相互混合，混合后不出現(xiàn)新的懸浮固體，稱這兩種水具有配伍性。第33頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六342022/9/24 地層中的石油到達井口后，沿出油管或采氣管流動時，形成氣液兩相共存混合物； 根據相平衡原理，一定壓力溫度下具有確定的氣液相組成，壓力溫度改變后自發(fā)達到新的平衡，稱之為平衡分離； 為滿足油氣井產品計量、礦場加工、儲存與管道輸送的需要，必須將氣液兩相分開，用不同的管線輸送，成為物理或機械分離。 分離

18、類型： 平衡分離（自發(fā)過程） 機械分離 二、氣液分離（油氣分離）第34頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六352022/9/24外形立式（占地面積小，適于處理含固體雜質較多的油氣混合物）臥式（處理能力大，易于安裝、檢查、保養(yǎng)）（一） 分離器的類型和工作要求第35頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六362022/9/24重力分離型碰撞聚結型：絲網聚結、波紋板聚結分離器。旋流分離型：反向流、軸向流旋流、緊湊型分離器。旋轉膨脹型壓力真空分離器、低壓分離器、中壓分離器、 高壓分離器0.1MPa 1.5MPa 1.5MPa 6MPa功能油、氣兩相分離器；油、氣

19、、水三相分離器計量分離器生產分離器滌氣器（用于：高氣液比中分離夾帶液滴）原 理第36頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六372022/9/24 1. 臥式分離器第37頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六臥式分離器的結構入口分流器 集液部分 重力沉降部分 除霧器 38第38頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六入口分流器: 油氣流向和流速突然改變，使油氣得以初步 分離集液區(qū):分離與緩沖捕霧器: 聚結、合并成大油滴，在重力作用下流入集液區(qū)重力沉降部分：氣體通過重力沉降部分，被氣流攜帶的油滴在此部分靠重力降至氣液界面，未沉降至液面的粒徑

20、更小的油滴隨氣體流經捕霧器除去 分離器工作壓力:氣體出口管線上的控制閥控制液位:液體排出管上的控制閥控制 臥式分離器工作原理39第39頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六入口分流器 經過入口分流器，油氣的流速和流向突然改變，油氣得以快速初步分離。結構疏流式 切線式40第40頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六集液部分該部分需要一定的體積：原油有足夠的停留時間，便于油中攜帶的氣泡升至液面，并進入氣相 提供緩沖容積，均衡進出分離器原油流量的波動。 氣液界面可設在直徑一半處。集液部分的原油經液位控制的出油閥流出。41第41頁，共128頁，2022年，5月2

21、0日，1點14分，星期六氣體通過重力沉降部分，被氣流攜帶的油滴在此部分靠重力降至氣液界面，未沉降至液面的粒徑更小的油滴隨氣體流經捕霧器除去。 重力沉降部分42第42頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六未沉降至液面的粒徑更小的油滴隨氣體流經捕霧器。經碰撞、聚結合并成大油滴，在重力作用下流入集液部分 脫除油滴的氣體經壓力控制閥流入集氣管線。捕霧器43第43頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六2.立式分離器基本結構與臥式分離器相同，與臥式分離器不同的地方是：（1）氣液界面較?。?）氣體流向和氣體中液滴的沉降方向相反。 44第44頁，共128頁，2022年，

22、5月20日，1點14分，星期六分離器的基本組成 入口分流器 重力沉降區(qū) 集液區(qū) 捕霧器 壓力、液位控制 安全防護部件 45第45頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六462022/9/244. 對分離器工作質量的要求氣液界面大、必要的滯留時間；油氣混合物接近相平衡狀態(tài)（實際60%左右）。溶解于原油中的氣體及氣體中的重組分在分離壓力和溫度下盡量析出和凝析，使油氣兩相接近于平衡狀態(tài)。具有良好的機械分離效果，氣中少帶液，液中少帶氣。第46頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六472022/9/241. 從氣體中分出油滴要求：油滴沉降至氣液界面的時間小于氣流把油

23、滴帶出分離器時間。沉降時間主要與液滴直徑有關，油滴直徑為10270m，選取100m作為油滴的分割粒徑。由上述原則設計出分離器尺寸。2. 從原油中分出氣泡原油中氣泡上升速度大于任一液面的下降速度。不起泡原油停留時間1-3分鐘，起泡原油停留時間5-20分鐘。（二） 分離器的工藝設計原則第47頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六482022/9/24 3.分離器總體設計要求同時滿足氣中除液和液中除氣的要求；不同氣液比，用液位調節(jié)器進行調節(jié)；處理量大時，多臺分離器并聯(lián)工作。第48頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六492022/9/24液相停留時間5-30分

24、鐘 （三） 油氣水三相分離器第49頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六502022/9/24臥式三相分離器入口分流器 水平分離板 穩(wěn)流裝置 加熱器 防渦罩 天然氣出口污水出口 平行捕霧板；安全閥接口；氣液隔板；溢流板出油閥擋沫板油氣水混合物瀑布集液部分油室初次分離部分第50頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六一次分離：氣液兩相混合物在保持接觸條件下逐漸降低壓力，最后流入常壓儲罐，在罐內實行氣液分離； 連續(xù)分離：油氣混合物隨著管路壓力的降低，不斷地將析出的平衡氣排出，直至壓力將為常壓，平衡氣也最終排凈，液相進入儲罐。也稱微分分離或微分氣化。 該方法生產

25、中無法使用。51一次分離、連續(xù)分離、多級分離（五）一級分離與多級分離第51頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六522022/9/24多級分離壓力降到一定數值把氣體排出，壓力再降到一定數值，再把氣體排出，如此反復。分離器數即為分離級數。 二級分離流程第52頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六532022/9/24（1）多級分離所得的儲罐原油收率高。（2）多級分離所得的原油密度小，有利于提高原油的質量。（3）儲罐原油的蒸汽壓低，蒸發(fā)損耗少。（4）多級分離所得天然氣數量少，重組分在氣體中的比例少。（5）多級分離大多數氣體從第一級分出，這些氣體具有較高的壓力

26、，可直接依靠地層能量輸送，不建或少建輸氣壓氣站，從而減少能耗和輸氣成本。多級分離的優(yōu)點第53頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六分離級數的選擇原則 根據油氣比的高低來選擇，油氣比高應增多分離級數 ；根據井口壓力進行選擇，井口壓力高的應增多級數； 根據原油的相對密度進行選擇，隨著相對密度的降低，應適當增加級數。 54第54頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六推薦分離級數 參考條件選用分離級數井口壓力原油密度油氣比低高低二級中中中三級高低高四級55第55頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六562022/9/24三、原油處理（凈化、脫

27、水） 目前全國各油田絕大部分開發(fā)井都采用注水開發(fā)方式開采石油。從油井產出的油氣混合物內含有大量的采出水和泥砂等機械雜質。世界上所產原油的90%以上需進行脫水。 對原油進行脫水、脫鹽、脫除泥砂等機械雜質，使之成為合格商品原油的過程稱原油處理，國內常稱原油脫水或凈化。第56頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六572022/9/24 滿足商品原油水含量、鹽含量的行業(yè)或國家標準 商品原油含水要求： 我國： 0.52.0 國際上： 0.13.0，多數為0.2 原油允許含水量與原油密度有關：密度大、脫水難度高的原油，允許水含量略高。 含鹽量的要求：我國絕大部分油田原油含鹽量不高，商品

28、原油含鹽量無明確要求，一般不進行專門的脫鹽處理。1、原油處理的目的第57頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六582022/9/24商品原油交易的需要 交易時要扣除原油含水量，原油密度則按含水原油密度。 原油密度是原油質量和售價的的重要依據，原油含水增大了原油密度，原油售價降低，不利于賣方。1、原油處理的目的降低集輸過程的動力損耗 粘度增加，增加摩阻損失，管路曲線變陡； 破壞了泵的吸入性能，使離心泵的性能變壞，使泵的軸功率增加； 總液量增加。第58頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六592022/9/24減少集輸過程燃料損耗，降低原油生產成本 水的比熱

29、油的比熱1、原油處理的目的降低設備管道的腐蝕、結垢和磨損，提高其使用壽命 原油內的含鹽水引起金屬管路和運輸設備的結垢和腐蝕，泥砂等固體雜質使泵、管路、其它設備機械磨損，降低管路和設備的使用壽命。第59頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六602022/9/24保證原油加工正常進行 單位質量的水汽化后體積遠大于油氣化后體積 加大塔內氣體線速度，沖塔，影響蒸餾產品的質量； 設備內壓突升，超壓爆炸；1、原油處理的目的增加儲油容器的利用率 第60頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六612022/9/242、原油中的含水 游離水 常溫下用靜止沉降法短時間內能從油

30、中分離的水，常在沉降罐和三相分離器中脫除。 乳化水 用沉降法很難脫除的水，與原油的混合物稱為油水乳狀液 （原油乳狀液）。 脫除游離水后，原油密度越大，乳化水含量越高。第61頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六622022/9/24乳狀液 兩種或兩種以上不互溶或微量互溶的液體，其中一種以極小的液滴分散于另一種液體中，這種分散物系稱為乳狀液，乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。3、原油乳狀液第62頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六632022/9/24乳狀液生成條件系統(tǒng)中必須存在兩種或兩種以上互不相溶（或微量互溶）的液體 ;要有強烈的攪動，使一種液體破碎成微小液滴

31、分散于另一種液體中 ;要有乳化劑存在，使微小液滴能穩(wěn)定地存在于另一種液體中。 第63頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六642022/9/24原油乳狀液的形成條件原油中含水：原油和水是兩種微量相溶的液體 在工業(yè)上認為是互不相溶;強烈的攪動：井筒和地面集輸系統(tǒng)內的壓力驟、伴生氣析出、泵加壓、清管、油氣混輸、管件閥門等對油水產生破碎和攪動。 原油中含有天然乳化劑： 膠質、瀝青質、環(huán)烷酸、脂肪酸、氮和硫的有機物、蠟晶、粘土、砂粒、鐵銹、鉆井修井液等。另外，原油生產中使用的緩蝕劑、殺菌劑、潤濕劑和強化采油的化學藥劑都是生成乳狀液的乳化劑。第64頁，共128頁，2022年，5月20

32、日，1點14分，星期六652022/9/24 油包水型（W/O）： 水以極微小顆粒分散在原油中，水是分散相（內相），油是連續(xù)相（外相）。油田最常見的原油乳狀液。 水包油型（O/W）： 油以極小顆粒分散在水中，油是內相、水是外相。在采出水中常存在，原油處理中很少見。又稱反相乳狀液。原油乳狀液的類型第65頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六662022/9/24 1) 降低或消弱油水界面膜的強度； 2) 增加水滴的碰撞，加快其聚結速度； 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。關鍵是破壞油水界面膜，促使水滴聚結，沉降通過不同的方法，采取不同的工藝措施，從

33、而達到破乳脫水的目的4、原油脫水的基本原理第66頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六672022/9/245、原油脫水的基本方法第67頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六682022/9/24原油含水低W/O乳狀液含水高游離水W/O O/W/O型復合乳狀液重力沉降化學破乳劑利用電場力破乳脫水 高壓電場破壞內相水滴界面膜，促使水滴碰撞、聚結、沉降，使油水分離 電脫水常作為原油乳狀液脫水工藝的最后環(huán)節(jié)，原油電脫水器也成為油田最常用的設備之一 第68頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六破乳劑一般都是人工合成的大分子、高分子或超高分子的

34、表面活性劑。破乳過程中破乳劑的作用 1、降低乳化水滴的界面張力和界面膜強度； 2、消除水滴間的靜電斥力，使水滴絮凝； 3、有聚結作用； 4、能潤濕固體，防止固體粉末乳化劑構成的界面 膜阻礙水滴聚結。5-1 破乳劑脫水69第69頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六破乳劑類型（1）離子型破乳劑 溶于水時，能電離生成離子。 按其在水溶液中具有表面活性作用的離子電性來說，有陽離子、陰離子和兩性離子等類別。（2）非離子型破乳劑 凡在水溶液中不能電離的，稱為非離子型破乳劑。 油田廣泛使用70第70頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六非離子型破乳劑的優(yōu)點用量少 不

35、產生沉淀 脫出水中含油少 脫水成本低71 破乳劑的針對性很強（不同油田、區(qū)塊、開采時期），使用時必須進行篩選。 破乳劑的協(xié)同效應或復配效應 非離子型破乳劑的類型水溶性：可配制成任意濃度的水溶液油溶性：凈化油的能力比水溶性的高，脫出水含油高混合型：能增加使用的靈活性第71頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六游離水脫除器5-2 重力沉降脫水72 主要用于從高含水油水混合物內脫出游離水，減小后續(xù)原油脫水設備的負荷。常作為初級脫水設備與三相分離器的主要區(qū)別：根據油水混合物內的水量來確定大小。設置在加熱爐的上游，用來減少高含水原油的含水量，以減少加熱爐的熱負荷和所耗燃料，降低加熱爐

36、的結垢速度。第72頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六 沉降罐脫水沉降罐分立式和臥式兩種；立式用于開式流程，臥式用于閉式流程；含水原油經破乳后，需把原油同游離水、雜質等分開。在沉降罐中主要依靠油水密度差產生的下部水層的清洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分離，此過程在油田常被稱作一段脫水。73第73頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六 沉降罐脫水74沉降罐分立式和臥式兩種；立式用于開式流程，臥式用于閉式流程；1-油水混合物入口；2-輻射狀配液管；3-中心集油槽；4-出油管；5-排水管；6-虹吸上行管；7-虹吸下行管；8-液力閥桿；9-液力閥柱塞；

37、10-排空管；11、12-油水界面和油面浮子；13-配液管中心匯管；14-配液管支架原理：水洗、沉降；第74頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六 脫水原理：提高加劑油水混合物的溫度，加速乳狀液破乳和油水分離。 加熱脫水的原則 （1）盡可能降低加熱脫水溫度； （2）加熱前盡可能脫除游離水，減少無效熱能消耗； （3）有廢熱可利用場合，優(yōu)先利用廢熱加熱乳狀液；（ 4）盡可能一熱多用，節(jié)省燃料。5-3 加熱脫水75第75頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六762022/9/24（1）電脫水機理將原油置于高壓直流或交流電場中，由于電場對水滴的作用，削弱了水滴界

38、面膜的強度，促進水滴的碰撞，使水滴聚結成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來。水滴在電場中的聚結方式： 電泳聚結、偶極聚結、震蕩聚結。5-4 原油靜電脫水第76頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六電泳：把原油乳狀液置于通電的兩個平行電極中， 水滴將向同自身所帶電荷極性相反的電極運動， 即帶負電荷的水滴向正電極運動，帶正電荷的 水滴向負極運動。電泳聚結：因水滴的大小不等、帶電量不同，運動速度也不同，水滴在電泳過程中會發(fā)生碰撞聚結。電泳聚結主要發(fā)生在高壓直流電場中。A.電泳聚結77第77頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六誘導偶極： 在高壓直流或交流電場

39、中，原油乳狀液中的水滴受電場的極化和靜電感應，使水滴兩端帶上不同極性的電荷，形成誘導偶極。偶極聚結： 受電場作用，水滴變形，界面膜強度降低； 電的吸引力及水滴在電場內的振動，使水滴相互碰撞，合并成大水滴，從原油中沉降分離出來。B.偶極聚結78第78頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六792022/9/24C. 振蕩聚結交流電場中電場方向不斷改變，水滴內的各種正負離子不斷做周期性往復運動，使水滴兩端的電荷極性發(fā)生變化，界面膜受到沖擊，強度降低，水滴聚結沉降。第79頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六靜電脫水綜述交流電場中破乳作用在整個電場范圍內進行，直

40、流電場中破乳主要在電極區(qū)附近進行。交流電場內水滴以偶極聚結、振蕩聚結為主；直流電場內水滴主要在電極附近區(qū)域進行，以電泳聚結為主，偶極聚結為輔。 80第80頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六適用于處理含水率小于30%油包水型乳狀液?！皳舸┈F(xiàn)象” “二段脫水”1.電法脫水只適宜于油包水型乳狀液。 原油的導電率很小，乳狀液通過極間空間時，電極間電流很小，能建立起脫水所需的電場強度。 水包油型乳狀液通過極間空間時，由于帶有酸堿鹽等離子的水是良導體，導致極間電壓下降，電流猛增，產生電擊穿現(xiàn)象。2.一般進入電脫水器的原油含水率低于30。 含水率較高的油包水型乳狀液，電法脫水也易產生

41、電擊穿現(xiàn)象。第81頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六822022/9/24使凈化原油中的溶解天然氣組分汽化，與原油分離，較徹底地脫除原油中蒸氣壓高的溶解天然氣組分，降低常溫常壓下原油蒸氣壓的過程稱原油穩(wěn)定。四、原油穩(wěn)定原油穩(wěn)定通常是原油礦場加工的最后工序，經穩(wěn)定后的原油成為合格的商品原油。第82頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六（一）原油穩(wěn)定的目的和要求1.原油穩(wěn)定目的降低原油蒸氣壓，滿足原油儲存、管輸、鐵路、公路、水運的安全和環(huán)保規(guī)定；從原油內分出對人類有害的溶解雜質氣體，如H2S氣體和揮發(fā)性硫化物；使原油體積最多、密度最小，追求最大商業(yè)利潤。

42、 我國現(xiàn)行規(guī)范將原油穩(wěn)定目的闡述為“降低原油蒸發(fā)損耗、合理利用油氣資源、保護環(huán)境、提高原油在儲運過程中的安全性”。832022/9/24第83頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六842022/9/242. 原油穩(wěn)定的要求一般將原油在最高儲存溫度下的飽和蒸汽壓降到當地大氣壓力的0.7倍。 采用鐵路或水路運輸原油時，穩(wěn)定原油的蒸氣壓還應略低一些。如未穩(wěn)定原油中C1 C4的質量含量低于0.5，一般不必進行穩(wěn)定處理。 油田內部原油蒸發(fā)損耗率低于0.2%時，不宜再進 行原油穩(wěn)定處理。進裝置的未穩(wěn)定原油是經過脫水的原油。第84頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六

43、852022/9/24（二） 原油穩(wěn)定的原理 原油穩(wěn)定的核心問題是：如何降低原油的蒸氣壓。 蒸氣壓： 某溫度時，密閉容器中單位時間內蒸發(fā)出的分子數和由氣相返回到液體內的分子數相等，氣液兩相處于平衡狀態(tài)時的蒸氣所具有的壓力叫該液體的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。） 一定溫度下的蒸氣壓可表征液體的揮發(fā)度，蒸氣壓大的容易揮發(fā)，蒸氣壓小的不容易揮發(fā)。 蒸氣壓與液體的本性及溫度有關。第85頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六原油的蒸氣壓 同一種原油的蒸氣壓隨溫度的升高而增大； 在相同溫度下，輕烴含量高的原油蒸氣壓高。降低原油蒸氣壓的方法： 降低原油溫度；減少原油中輕烴。 受整個處理工藝系

44、統(tǒng)的限制，降低溫度不現(xiàn)實。切實可行的方法是：減少原油中的輕組分含量，盡可能地脫除C1 C4組分。862022/9/24第86頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六 閃蒸法 負壓閃蒸 正壓閃蒸 分餾法 多級分離872022/9/24（三） 原油穩(wěn)定的方法根據蒸餾原理，可采用閃蒸法和分餾法脫除原油中的輕組分使其穩(wěn)定。多級分離也是一種原油穩(wěn)定的方法，多級分離實質上是利用若干次減壓閃蒸使原油達到一定程度的穩(wěn)定。閃蒸穩(wěn)定 利用平衡蒸餾（閃蒸）原理使原油蒸氣壓降低，稱閃蒸穩(wěn)定。第87頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六 閃蒸穩(wěn)定原理 通過對原油加熱或減壓使原油部分

45、氣化，然后在一個壓力和溫度不變的容器內，把氣液兩相分開并分別引出容器。由于輕組分濃集于氣相，重組分濃集于液相，使經上述處理后的原油內輕組分含量減少、蒸汽壓降低，原油得到一定程度的穩(wěn)定，這種方法稱閃蒸穩(wěn)定。 閃蒸時，原料中各種組分同時存在于氣液兩相中，氣相中輕組分C1C4的純度不高，液相中也得不到純度很高的重組分，輕重組分的分離輕粗糙，油氣分離器內進行的過程就屬于閃蒸過程。882022/9/24第88頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六892022/9/241、 負壓閃蒸 原油穩(wěn)定的閃蒸壓力（絕對壓力）比當地大氣壓低即在負壓條件下閃蒸，以脫除其中易揮發(fā)的輕烴組分，這種方法稱

46、為原油負壓穩(wěn)定法，又稱為負壓閃蒸法。 負壓穩(wěn)定的操作壓力一般比當地大氣壓低0.030.05MPa；操作溫度一般為5080。 負壓閃蒸適應條件 負壓閃蒸適于密度大、含輕組分少的原油，否則將因氣化量大、壓縮機功耗過大而不經濟。第89頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六902022/9/24負壓穩(wěn)定塔 負壓穩(wěn)定塔是原油穩(wěn)定工藝中的關鍵設備，塔內氣液的分離屬平衡汽化過程，塔的結構應有利于促進液相在塔內接近或達到平衡狀態(tài)，這就要求塔內應有足夠的蒸發(fā)面積和閃蒸時間. 常用類型懸掛式篩板折流式塔板負壓穩(wěn)定塔的關鍵參數是操作壓力、溫度和汽化率。第90頁，共128頁，2022年，5月20日

47、，1點14分，星期六912022/9/24懸掛式篩板折流式塔板進油管中心開孔升氣孔減少閃蒸氣上升阻力環(huán)形空隙增加原油淋降面積閃蒸氣通道 原油分布均勻形成很薄的油層，增大閃蒸面積 除霧器第91頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六922022/9/242、微正壓閃蒸微正壓穩(wěn)定法又稱加熱閃蒸穩(wěn)定法，這種方法的閃蒸溫度一般要比負壓閃蒸法高，需要在原油脫水溫度（或熱處理溫度）的基礎上，再進行加熱（或換熱）升溫才能滿足閃蒸溫度要求。由于穩(wěn)定原油溫度較高，應考慮與出塔合格原油換熱以回收一部分熱量。正壓閃蒸穩(wěn)定的操作壓力一般在0.2MPa左右。脫水后原油的剩余壓力。操作溫度則根據操作壓力

48、和未穩(wěn)定原油的性質確定，一般為80120，特殊情況在130以上。負壓閃蒸溫度:50-80 第92頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六932022/9/243、分餾法穩(wěn)定原油中輕組分蒸汽壓高、沸點低、易于汽化，重組分的蒸汽壓低、沸點高不易汽化。按照輕重組分揮發(fā)度不同這一特點，利用精餾原理對凈化原油進行穩(wěn)定處理的過程稱分餾穩(wěn)定。 在符合穩(wěn)定原油蒸氣壓要求的前提下，分餾穩(wěn)定所得的穩(wěn)定原油密度小、數量多。第93頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六942022/9/24 根據操作壓力不同，分餾法可分為常壓分餾和壓力分餾。 常壓分餾的操作壓力為常壓50kPa（表

49、壓），需設塔頂氣壓縮機和塔底泵，適用于密度較大的原油。 壓力分餾的操作壓力在50100kPa（表壓）之間，一般可以不設塔頂氣壓縮機和塔底泵，適用于密度較小的原油。第94頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六 分餾穩(wěn)定的分類 分餾塔通常有兩段，進料口以上部分稱為精餾段，進料口以下部分稱為提餾段，這樣的塔，稱為完全塔；只有其中一段的塔稱為不完全塔。 根據精餾塔的結構和回流方式的不同，分餾法又可分為提餾穩(wěn)定法、精餾穩(wěn)定法和全塔分餾穩(wěn)定法等三種。 2022/9/2495第95頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六962022/9/241、天然氣來源與分類 按礦藏

50、特點的不同可將天然氣分為氣井氣（gas well gas）、凝析井氣（condensate gas）和油田氣（oil field gas）。前兩者合稱非伴生氣（unassociated gas），后者也稱為油田伴生氣（associated gas）。五、天然氣處理與輕烴回收 氣井氣：即純氣田天然氣，氣藏中的天然氣以氣相存在，通過氣井開采出來，其中甲烷含量高。 凝析井氣：即凝析氣田天然氣，氣藏中以氣體狀態(tài)存在，是具有高含量可回收烴液的氣田氣，其凝析液主要為凝析油，其次可能還有部分被凝析的水，這類氣田的井口流出物除含有甲烷、乙烷外，還含有一定量的丙烷、丁烷及C5+以上的烴類。 第96頁，共128頁

51、，2022年，5月20日，1點14分，星期六972022/9/24 油田氣：即油田伴生氣，它是伴隨原油共生，是在油藏中與原油呈相平衡接觸的氣體，包括游離氣（氣層氣）和溶解在原油中的溶解氣，從組成上亦認為屬于濕氣。在油井開采情況中，借助氣層氣來保持井壓，而溶解氣則伴隨原油采出。油田氣采出的特點是：組成和氣油比（gas-oil ratio，GOR，一般為20500m3氣/t原油）因產層和開采條件不同而異，不能人為地控制，一般富含丁烷以上組分。與此同時，為了降低原油的飽和蒸氣壓，防止原油在儲運過程中的揮發(fā)損耗，油田上往往采用各種原油穩(wěn)定工藝回收原油中C1C5組分，回收回來的氣體，稱為原油穩(wěn)定氣，簡稱

52、原穩(wěn)氣。 天然氣來源與分類第97頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六982022/9/242、天然氣處理與加工的范疇 天然氣是在巖石圈中生成的，必須通過油氣井開采出來。 所謂天然氣處理與加工就是指從井口到輸氣管網的全部過程。一般經過采氣管線、井場分離、集氣管線、凈化處理、輕烴回收、輸氣管網等過程。 處理水飽和的、未加工的、酸性的富氣的步驟可以用下圖大概表示出來。 第98頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六992022/9/244、天然氣凈化內容伴生氣內除烴類外，一般還含有水蒸氣及相當數量的H2S、CO2等酸性氣體。水蒸汽：減少管道輸送能力和氣體熱值；

53、工藝條件變化引起水蒸汽凝析后，形成水、冰或水合物，增加阻力損失、堵塞管道；液態(tài)水的存在加速酸性氣體對管道設備的腐蝕。所謂天然氣凈化就是脫出水蒸氣、硫化氫和二氧化碳等有害氣體。第99頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1002022/9/245、天然氣脫水方法冷凍法固體吸收法液體吸收法第100頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1012022/9/24（1）冷凍法 將含水天然氣降溫，使氣中所含水分凝析出來排出。常用的降溫手段為：1、氨制冷：液氨氣化時要吸收大量的熱量，利用氨氣化吸取天然氣熱量，使其溫度下降到-5到-10C。2、節(jié)流膨脹：天然氣經節(jié)流閥節(jié)

54、流降壓后，管內天然氣在近似絕熱條件下膨脹，致使天然氣自身溫度降低。3、加壓后冷卻：天然氣在溫度不變的條件下，含水量隨壓力的增高而減少，因而可以先對天然氣加壓然后冷卻除去水分。第101頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1022022/9/24（2）液體吸收法采用吸濕性較強的液體與天然氣接觸，氣中含水被吸收，吸收了水分的液體經處理再生后重復使用。吸濕液主要是甘醇（三甘醇、二甘醇），使用較多的為三甘醇。三甘醇優(yōu)點：再生效果好；分解溫度高，蒸發(fā)損耗小；再生設備簡單；操作費用和投資低于二甘醇。第102頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1032022/9/2

55、4（3）固體吸收法采用內部孔隙很多、內部比面積很大的固體物質與含水天然氣接觸，氣中的水被吸附于固體物質的空隙中。被水飽和了的固體物質經加熱再生后重復使用。常用固體吸附物有：硅膠、分子篩、活性鐵礬土、活性氧化鋁等。第103頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1042022/9/247、酸性氣體脫除目的：脫除天然氣中硫化氫、二氧化碳和有機硫化物。常用方法：干法和濕法； 干法分為：分子篩法和海綿鐵法（固體床氧化鐵法） 濕法分為：化學吸收法、物理吸收法和直接氧化法；第104頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1052022/9/248、輕烴回收第105頁，共

56、128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1062022/9/24（1）輕烴回收原理 輕烴(天然氣凝液-NGL)丙烷以上的烴類輕烴回收氣態(tài)形式存在，液態(tài)形式回收輕烴回收工藝有三類：油吸收法；吸附法；冷凝法。當前，普遍采用冷凝分離法實現(xiàn)輕烴回收。第106頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1072022/9/24冷凝分離法原理：利用原料氣中各組分沸點不同，冷凝溫度不同的特點，在逐步降溫過程中，將沸點較高的烴類冷凝分離出來。該法的特點是需要提供足夠的冷量使氣體降溫。根據所提供冷量的級位可將其分為淺冷和深冷。冷量可有兩種冷源產生，即外加冷源，和膨脹機自身制冷，或者聯(lián)合

57、應用兩種制冷工藝。第107頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1082022/9/24（2）冷源 外加冷源：一般采用氨制冷循環(huán)，丙烷制冷循環(huán)或氟里昂制冷循環(huán)，若單獨采用外冷源時一般為淺冷工藝。膨脹機制冷：采用膨脹機制冷的裝置，靠膨脹機出口低溫氣體作為主要冷源，一般用于深冷工藝。膨脹機制冷與外加冷源相結合：以補充膨脹機冷量供給不足，降低高壓氣體的冷凝溫度。 第108頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1092022/9/24（3）工藝流程的七個環(huán)節(jié)原料氣預處理-除油、游離水和泥砂；原料氣增壓凈化冷凝分離制冷凝液的穩(wěn)定與切割產品儲罐第109頁，共128頁

58、，2022年，5月20日，1點14分，星期六1102022/9/24井口至油氣外輸分三級計量：井口計量、交接計量和外輸計量。井口計量：生產井產油量、產水量和產氣量；注水(蒸汽)井注水(蒸汽)量。交接計量：接轉站至聯(lián)合站、聯(lián)合站至油庫之間的油氣計量。外輸計量：面向用戶，計量精度要求最高。第四節(jié) 礦場油氣計量第110頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1112022/9/24一、井口計量（一）生產井計量屬于多相計量分離法計量和多相流量計計量。根據油井產量的高低分單井計量和多井計量（通常8-12口油井）。計量參數：各油井的油、氣、水量。第111頁，共128頁，2022年，5月2

59、0日，1點14分，星期六1122022/9/241、分離法計量利用分離器把井流產物分成油氣水三相，分別計量。有定體積法和連續(xù)計量法。（1）定體積法液相流量:通過流入容器內固定體積的時間確定；天然氣量:采用渦輪流量計、渦街流量計或孔板流量計計量；（與產氣量變化范圍有關）原油含水量：采用電容、射頻和放射線法測量。第112頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1132022/9/24（2）連續(xù)計量法利用兩相或三相分離器，借助壓力或界面的調節(jié)系統(tǒng)使其穩(wěn)定工作，然后分別計量天然氣、液體的流量。第113頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1142022/9/24（

60、二）注水井計量注水系統(tǒng)：水源、水質處理、注水站、配水間及注水井。計量壓力和流量（孔板或渦街流量計）。第114頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1152022/9/24二、外輸計量誤差要求在0.35%以內。第115頁，共128頁，2022年，5月20日，1點14分，星期六1162022/9/24一、污水來源油田綜合含水率達90%。含油污水（也稱原水）：油水凈化分離后污水。洗井水：注水井反沖洗產生的污水。（污染較小，可就近排放，自然蒸發(fā)和滲透）第五節(jié) 油田采出水處理廢液、廢渣、廢氣污染環(huán)境；油田含油污水：數量多、處理工藝復雜、地面工程占較大份額、受到普遍關注。第116頁，共