IV油氣儲(chǔ)運(yùn)礦場(chǎng)油氣集輸系統(tǒng)

第二章礦場(chǎng)油氣集輸系統(tǒng)第一節(jié)油氣集輸系統(tǒng)流程油井計(jì)量集油、集氣油氣水分離原油脫水原油穩(wěn)定原油儲(chǔ)存天然氣脫水天然氣凝液回收和儲(chǔ)存含油污水處理二、油田油氣集輸流程集輸流程：

油氣收集>加工處理>輸送>儲(chǔ)存油氣收集流程----油井（well）至聯(lián)合站(Gatheringstation)油氣處理流程----聯(lián)合站內(nèi)流程油氣輸送流程----聯(lián)合站至原油庫(kù)或外輸首站流程設(shè)計(jì)的基本原則：“適用、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、注重環(huán)?！倍?、油田油氣集輸流程集輸流程方式分類(lèi)：按照加熱方式命名按照通往油井管道的數(shù)目命名：?jiǎn)喂?、雙管、三管按照管網(wǎng)的形態(tài)命名：米字型管網(wǎng)、環(huán)形管網(wǎng)、樹(shù)狀管網(wǎng)按照管網(wǎng)的布站級(jí)數(shù)命名：一級(jí)布站集油流程、二級(jí)布站集油流程二、油田油氣集輸流程1、雙管摻活性水流程二、油田油氣集輸流程2、油氣混輸單管集輸流程二、油田油氣集輸流程3、單管環(huán)形集油流程二、油田油氣集輸流程4、稠油(heavyoil)集輸流程二、油田油氣集輸流程5、氣田集氣流程高壓（>10MPa）、中壓（1.6—10MPa)、低壓（<1.6MPa）兩級(jí)降壓，第一級(jí)用于控制產(chǎn)量，第二級(jí)降壓使氣體壓力滿足采氣管線起點(diǎn)壓力的要求。采氣站：氣液分離、計(jì)量、調(diào)壓和脫除有害氣體。第二節(jié)、礦場(chǎng)集輸管路一、油氣混輸?shù)膽?yīng)用按管路內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)的“相”數(shù)集輸管路可分為單相、兩相和多相管路。輸油管和輸氣管都屬于單相管路，而油氣或油氣水混輸管路分屬兩相或多相管路，簡(jiǎn)稱混輸管路。一、油氣混輸?shù)膽?yīng)用礦場(chǎng)集輸管路中大約有70％屬于兩相或多相混輸管路；油田范圍內(nèi)主要存在油氣水三相，用一條管路輸送一口或多口油井所產(chǎn)油氣水的管路。在礦場(chǎng)的條件下，混輸管路在經(jīng)濟(jì)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。尤其在某些特定環(huán)境下，混輸管路更有單相管路不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。二、油氣混輸?shù)奶攸c(diǎn)1、流型變化多氣液兩相流流型的劃分不能通過(guò)簡(jiǎn)單的雷諾數(shù)的大小來(lái)劃分，通常通過(guò)觀察氣液兩相在管內(nèi)的流動(dòng)情況并根據(jù)壓力波動(dòng)特征來(lái)確定流型。

埃爾烏斯流型劃分法較好地說(shuō)明了氣液兩相流動(dòng)的流型變化特點(diǎn)。埃爾烏斯把兩相管路的流型分為氣泡流、氣團(tuán)流、分層流、波浪流、沖擊流、不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散流等八種。氣泡流氣團(tuán)流分層流波浪流沖擊流(段塞流)不完全環(huán)狀流環(huán)狀流彌散流二、油氣混輸?shù)奶攸c(diǎn)1、存在相間能量交換和能量損失2、存在傳質(zhì)現(xiàn)象

油氣混輸管路中，隨著管線的延長(zhǎng)，壓力越來(lái)越低，有氣體析出，此時(shí)氣體的質(zhì)量流量增加，密度增加；而液體的質(zhì)量流量減少，密度增加3、流動(dòng)不穩(wěn)定第三節(jié)

原油與天然氣的加工處理一、油田產(chǎn)品和質(zhì)量指標(biāo)石油產(chǎn)品：出礦原油（SY7513－88）天然氣（SY7514－88）：C1C2液化石油氣（GB9052.1-88）：C3C4穩(wěn)定輕烴(GB9053-88)：C5以上C7至C11，汽油C11至C12，煤油C15至C18，柴油C20至C24，石蠟（一）出礦原油

原油的關(guān)鍵組分分類(lèi)第一關(guān)鍵組份：常壓沸點(diǎn)250～275°C第二關(guān)鍵組份：常壓沸點(diǎn)395～425°C（二）天然氣（二）天然氣（三）液化石油氣(LPG)（四）穩(wěn)定輕烴用作石油化工原料用作車(chē)用汽油調(diào)合原料或石油化工原料二、油氣分離油氣分離是生產(chǎn)過(guò)程（油田油氣生產(chǎn)過(guò)程）中伴隨著流體壓力降低而出現(xiàn)的原油脫氣現(xiàn)象，它可能發(fā)生在地層中、在井筒流動(dòng)過(guò)程中或在地面油氣輸運(yùn)過(guò)程中。在實(shí)際油氣生產(chǎn)中，由于降壓的方式及條件不同，油氣的分離方式通常有三種基本類(lèi)型閃蒸分離差異分離微分分離。二、油氣分離臥式重力分離器(Horizontalseparator)二、油氣分離立式分離器(Verticalseparator)二、油氣分離旋風(fēng)分離器(Hydrocyclone)二、油氣分離

一次分離與多級(jí)分離

（1）一次分離是在油氣分離器內(nèi)，原油脫氣時(shí)分離器內(nèi)油氣混合物的總組分固定不變。

（2）連續(xù)分離是指氣液混合物在管道中壓力不斷降低，并且不斷將逸出的天然氣排出，直到壓力降為常壓。

（3）多級(jí)分離是把壓力降到一定數(shù)值把氣體排出后，再將壓力再降到一定數(shù)值，在把氣體排出，如此反復(fù)。三、原油凈化

原油凈化過(guò)程實(shí)際上就是降低原油中含鹽量和機(jī)械雜質(zhì)的過(guò)程三、原油凈化原油凈化的目的油井產(chǎn)物：原油、天然氣、水、鹽、泥砂等。其危害為：

水增大油井采出液體積，降低系統(tǒng)的有效利用率；增大了管道輸送中的動(dòng)力和熱力消耗；引起金屬管道和設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕；對(duì)煉油加工過(guò)程產(chǎn)生影響；鹽類(lèi)和機(jī)械雜質(zhì)大都溶解或懸浮于水中。原油脫水過(guò)程實(shí)際上也是降低原油中含鹽量和機(jī)械雜質(zhì)的過(guò)程三、原油凈化原油中水的種類(lèi)游離水(freewater)：常溫下簡(jiǎn)單沉降方法可以短時(shí)間分離出乳化水(emulsion)：很難用沉降法分出。乳化水與原油的混合物稱油水乳狀液或原油乳狀液。三、原油凈化原油乳狀液（O/W型原油乳狀液的放大照片）三、原油凈化原油脫水方法脫游離水和脫乳化水，主要解決脫乳化水問(wèn)題。乳狀液的破壞稱破乳。破乳過(guò)程：分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破裂、水滴合并、沉降分離。原油脫水方法：注入化學(xué)破乳劑、重力沉降脫水、利用親水表面使乳化水粗?；撍⒃蜔峄瘜W(xué)脫水和電脫水等。三、原油凈化破乳理論關(guān)于如何破乳的理論有多種，基本的一種是在乳狀液中有兩種相對(duì)抗的力在連續(xù)不斷地做功。水的界面張力可使其液滴趨向彼此聚結(jié)，形成粒徑較大的液滴，靠重力從油中分離出來(lái)。另一方面，乳化劑存在于液滴周?chē)偈挂旱螒腋〔⒈舜朔€(wěn)定，必須破壞乳化劑的這種穩(wěn)定作用才能破乳。破乳理論的中心是關(guān)于應(yīng)用化學(xué)劑、加熱和電力改變?nèi)榛镌瓉?lái)的狀態(tài)。三、原油凈化化學(xué)破乳：化學(xué)破乳劑能中和存在著的乳化劑，破壞油包水型乳狀液，并使固相聚集，從而破乳。另一種理論認(rèn)為，化學(xué)破乳劑能引起乳化劑變得脆弱并降低它膨脹的能力，破乳劑破乳作用的關(guān)鍵是取代吸附在油水界面上的天然乳化劑，降低界面膜的彈性和粘性，從而降低其強(qiáng)度，加速液滴的聚結(jié)。當(dāng)加熱時(shí)，使被包裹的水膨脹，打破了易碎的乳化膜。使乳狀液解體。三、原油凈化熱學(xué)破乳存有兩種基本理論。第一種是假設(shè)微小液滴有著類(lèi)似于布朗運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，加熱增加液滴的動(dòng)量，導(dǎo)致更大力量的碰撞，使膜破裂，水滴聚結(jié)。第二種是認(rèn)為加熱降低了連續(xù)相油的粘度，促使碰撞力加大，同時(shí)，熱可以使水滴的沉降速度加快。三、原油凈化電學(xué)破乳理論認(rèn)為：乳狀液的界面膜是由外部帶電的極性分子組成，它們很容易干擾或吸引水滴電場(chǎng)能導(dǎo)致乳狀液微粒相互吸引，它們沿著靜電力線重新排列，使界面膜不能長(zhǎng)期穩(wěn)定下來(lái)，促使附近的水滴游離聚結(jié)，直到它們變得足夠大時(shí)，靠自身的重力沉降下來(lái)。四、原油穩(wěn)定原油穩(wěn)定就是把油田上密閉集輸起來(lái)的原油經(jīng)過(guò)密閉處理，從原油中把輕質(zhì)烴類(lèi)如：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等分離出來(lái)并加以回收利用。減少原油的揮發(fā)作用，降低蒸發(fā)造成的損耗，使之穩(wěn)定。原油穩(wěn)定是減少蒸發(fā)損耗的治本辦法。經(jīng)過(guò)穩(wěn)定的原油在儲(chǔ)運(yùn)中還需采取必要的措施，如：密閉輸送、浮頂罐儲(chǔ)存等。原油穩(wěn)定具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，可以回收大量輕烴作化工原料，同時(shí)，可使原油安全儲(chǔ)運(yùn)，并減少了對(duì)環(huán)境的污染。四、原油穩(wěn)定原油中含有C1—C4的揮發(fā)性很強(qiáng)的輕組分，儲(chǔ)存時(shí)會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)損失將原油中揮發(fā)性強(qiáng)的輕組分脫出，降低原油蒸汽壓，這一工藝過(guò)程稱原油穩(wěn)定。一般降到最高儲(chǔ)存溫度下飽和蒸汽壓為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ?.7倍。如果上述組分在原油中的質(zhì)量含率不到0.5%,出于經(jīng)濟(jì)考慮不必進(jìn)行原油穩(wěn)定。穩(wěn)定脫出氣體變成天然氣、液化石油氣和輕烴。原油穩(wěn)定方法；負(fù)壓閃蒸、正壓閃蒸和分餾。我國(guó)大部分原油的C1～C4烴含量為0.8～2％，因此多采用閃蒸分離穩(wěn)定。五、天然氣處理與輕烴回收按礦藏特點(diǎn)的不同可將天然氣分為:氣井氣（gaswellgas）凝析井氣（Condensategas）油田氣（oilfieldgas）前兩者合稱非伴生氣（unassociatedgas），后者也稱為油田伴生氣（associatedgas）。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(guò)氣井開(kāi)采出來(lái)，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(lèi)氣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(lèi)。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(rèn)為屬于濕氣。五、天然氣處理與輕烴回收按天然氣的烴類(lèi)組成分類(lèi)

:(1)

C5界定法——干、濕氣的劃分①

干氣：指在1基方(101.325kPa，20℃)井口流出物中，C5以上烴液含量低于13.5cm3的天然氣。

②

濕氣：指在1基方井口流出物中。C5以上烴液含量高于13.5cm3的天然氣。五、天然氣處理與輕烴回收按天然氣的烴類(lèi)組成分類(lèi)

:

(2)

C3界定法——貧、富氣的劃分

據(jù)天然氣中C3以上烴類(lèi)液體的含量多少，用C3界定法劃分貧氣和富氣。

①

貧氣：指在1基方井口流出物中，C3以上烴類(lèi)液體含量低于94cm3的天然氣。

②

富氣：指在1基方井口流出物中，C3以上烴類(lèi)液體含量高于94cm3的天然氣。五、天然氣處理與輕烴回收按酸氣含量分類(lèi):按酸氣(CO2和硫化物)含量多少，天然氣可分為酸性天然氣和潔氣。

酸性天然氣指含有顯著量的硫化物和CO2等酸性氣體，這類(lèi)氣體必須經(jīng)處理后才能達(dá)到管輸標(biāo)準(zhǔn)或商品氣氣質(zhì)指標(biāo)。潔氣是指含硫化物和CO2甚微或根本不含的氣體，它不需凈化就可外輸和利用。

五、天然氣處理與輕烴回收天然氣凈化內(nèi)容:伴生氣內(nèi)除烴類(lèi)外，一般還含有水蒸氣及相當(dāng)數(shù)量的H2S、CO2等酸性氣體。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。危害：腐蝕管道與設(shè)備五、天然氣處理與輕烴回收天然氣脫水方法:冷凍法:將含水天然氣降溫．使氣中所含水分凝析出來(lái)排出。固體吸附法:采用吸濕性較強(qiáng)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(jīng)處理再生后重復(fù)使用。液體吸收法:采用內(nèi)部孔隙很多、內(nèi)部比面積很大的固體物質(zhì)與含水天然氣接觸。氣中的水被吸附于固體物質(zhì)的空隙中。被水飽和了的固體物質(zhì)經(jīng)加熱再生后重復(fù)使用。五、天然氣處理與輕烴回收輕烴：從天然氣凝液中提取的，以戊烷及更重的烴類(lèi)為主要成分的油品，其終沸點(diǎn)不高于190℃，在規(guī)定的蒸氣壓下，允許含有少量丁烷。也稱天然汽油。輕烴回收工藝主要有三類(lèi)：油吸收法；吸附法；冷凝分離法。當(dāng)前，普遍采用冷凝分離法實(shí)現(xiàn)輕烴回收。第四節(jié)油田采出水處理一、污水來(lái)源油田綜合含水率達(dá)90%以上，陸上油田3.96億噸/年。含油污水或原水：油水分離后污水。洗井水：注水井反沖洗產(chǎn)生的污水。每年從污水中回收原油40萬(wàn)噸。二、凈化采出水的回注與排放目的是保持油藏壓力。注水開(kāi)采的優(yōu)點(diǎn)：含有表面活性劑，具有洗油功能；注入的含鹽凈化采出水與油層的泥土接觸，泥土與顆粒不會(huì)膨脹，不降低油層滲透性。

密度高，容易在井底形成較高的壓力；較高溫度的凈化采出水具有洗油功能；防止地表污染。三、采出水治理方法（一）采出水污染物懸浮固體和膠體：泥砂、各種菌、膠質(zhì)瀝青質(zhì)等。油：分散油、乳化油和浮油。溶解物質(zhì)；鈣鎂離子等（二）采