油氣集輸講課課件

采油工藝研究所二○○七年七月油氣集輸工藝培訓(xùn)一、油氣集輸?shù)母拍?/p>

1、什么叫油氣集輸？是把油、氣田生產(chǎn)的原油和天然氣收集起來，通過計(jì)量、初加工（凈化、穩(wěn)定）和輸送的全過程。

2、工作的對象和范圍油氣集輸研究的主要對象是油、氣田生產(chǎn)過程中原油及天然氣的收集和輸送問題。工作范圍是以油井井口為起點(diǎn)，礦場原油庫或輸油、輸氣管線首站為終點(diǎn)的礦場業(yè)務(wù)。3、油田生產(chǎn)對集輸工作的要求在油田開發(fā)中，無論是新油田的開發(fā)建設(shè)，還是已開發(fā)油田的調(diào)整改造，油氣集輸必須適應(yīng)油田生產(chǎn)全局的需要，必須滿足以下幾點(diǎn)要求：（1）滿足油田開發(fā)和開采的要求；（2）要貫徹節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的原則；（3）要貫徹方便管理和安全運(yùn)行的原則；（4）要貫徹“少投入，多產(chǎn)出”，提高經(jīng)濟(jì)效益的原則。（一）輸油站類型及功能輸油站是長輸管線的主要組成部分之一。其任務(wù)是供給油流一定的能量（包括壓力能、熱力能），以使油品保質(zhì)保量、安全經(jīng)濟(jì)的輸送到目的地。輸油站按所處位置分為首站、中間站和末站，中間站按其功能還可分為加熱站（只能提供熱能）、加壓站（只能提供壓能）及熱泵站（既提供熱能又提供壓能）。二、輸油站工藝流程首站：是長輸管線的起始站。主要任務(wù)是接收來油，經(jīng)計(jì)量后，加壓加熱向下站輸送。首站除設(shè)有輸油機(jī)泵和加熱裝置外，還必須設(shè)置較大容積的儲油罐，以滿足計(jì)量及調(diào)節(jié)來油與輸油間不平衡的需要。二、輸油站工藝流程中間站：是長輸管線沿途設(shè)置的輸油站。其主要任務(wù)是對所輸油品按工藝要求供給一定的能量，使油品繼續(xù)流動。中間站設(shè)施比首站相對較少，特別是儲油罐少，只有1～2個，起緩沖作用或事故處理。二、輸油站工藝流程實(shí)例：爐-1爐-1FIQFIQ接熱工部分FIQ五蛟站工藝流程圖末站：是長輸管線的終點(diǎn)站。主要任務(wù)是接收輸油管線所輸?shù)娜坑推?，?jīng)過計(jì)量后將油儲存起來或直接把油品輸給用油單位，或以其它運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)運(yùn)給用戶。由于來油不平衡及轉(zhuǎn)運(yùn)不平衡，末站需要設(shè)有較大容量的儲油罐和相應(yīng)的計(jì)量、化驗(yàn)及運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)施。二、輸油站工藝流程（二）輸油站的基本組成無論首站、中間站或末站，按站內(nèi)設(shè)施來分可把輸油站分成生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)。生產(chǎn)區(qū)又分為主要生產(chǎn)區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)。主要生產(chǎn)區(qū)：（1）輸油泵房（2）加熱爐（3）總閥室（4）清管器收發(fā)室（5）油罐區(qū)二、輸油站工藝流程輔助生產(chǎn)區(qū)：（1）供電系統(tǒng)（2）供熱系統(tǒng)（3）供水系統(tǒng)（4）排水排污系統(tǒng)（5）消防設(shè)施（6）材料庫二、輸油站工藝流程（三）平面布置及工藝流程繪制◆平面布置原則及要求：1、集中處理站平面布置設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工藝流程，按不同生產(chǎn)功能和特點(diǎn)，將同類工藝設(shè)施相對集中布置在一起，使其形成原油外輸區(qū)、儲油罐區(qū)、原油處理區(qū)、原油裝卸區(qū)、采出水處理區(qū)、變電所、供熱區(qū)、輔助生產(chǎn)及生產(chǎn)管理區(qū)。2、供電、供熱設(shè)施應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心位置，且宜布置在站場邊部，以利進(jìn)出線。3、場區(qū)道路的布置應(yīng)合理組織好人流和車流，并應(yīng)滿足消防要求。4、工藝管線、熱力管線，供排水管線和電力通信線路，一般宜集中布置在道路一側(cè)。各種線路布置做到縱橫有序。5、站場平面布置防火間距應(yīng)符合相關(guān)要求?！舫Ｓ脠D例

◆常用圖例

液相管氣相管法蘭蓋Y壓縮空氣管Z蒸汽管S上水管C大小頭緊急切斷閥控制油路一般閥緊急切斷閥止回閥過濾器電動離心泵直通球閥安全回流閥彈簧安全閥P壓力表H液位計(jì)T溫度計(jì)H二次液位計(jì)一般儲罐除油罐300m3調(diào)節(jié)罐300m3外輸總出西區(qū)來油西區(qū)來油東區(qū)來油東區(qū)流量計(jì)標(biāo)定出東區(qū)流量計(jì)標(biāo)定進(jìn)西區(qū)流量計(jì)標(biāo)定進(jìn)西區(qū)流量計(jì)標(biāo)定出外輸流量計(jì)標(biāo)定進(jìn)外輸流量計(jì)標(biāo)定出污油箱山二轉(zhuǎn)來油山三轉(zhuǎn)來氣裝油臺凈化罐1000m3提升泵到沉降罐沉降罐1000m3凈化罐1000m3沉降罐1000m3東區(qū)凈化油進(jìn)罐緩沖罐進(jìn)沉降罐倒罐進(jìn)口外輸出口倒罐出口外輸泄壓去回注井分離卸油箱卸油箱緩沖罐清水加熱加熱清水南梁集油站工藝流程示意圖◆實(shí)例演示

原油加熱輸送管道的軸向溫降和沿程壓降為輸油管道工藝計(jì)算的主要內(nèi)容。三、輸油管路的工藝計(jì)算（一）水力計(jì)算管路輸油過程中壓力能的消耗包括兩部分，一是用于克服地形高差所需的位能；二是克服原油沿管路流動過程中的摩擦及撞擊阻力，通常稱為摩阻損失，它隨流速及原油物理性質(zhì)等因素而變化。

=he+hξ+ΔZ壓降計(jì)算公式：△Z——起點(diǎn)、終點(diǎn)高差，mp1、p2——起、終點(diǎn)壓力，MPaρ——介質(zhì)密度g——重力加速度，g=9.80665m/s2hξ—局部摩阻損失（m）he—沿程摩阻損失（m）由于hξ比he小得多，故計(jì)算常忽略此項(xiàng)沿程摩阻損失計(jì)算沿程摩阻損失按達(dá)西公式計(jì)算：實(shí)用計(jì)算公式，利用紊流光滑區(qū)的列賓宗公式：h——管線沿程摩阻損失，m；Q——流量，m3/h；ν——原油運(yùn)動粘度，m2/s；d——管線內(nèi)徑，mm；L——管線長度，m；實(shí)例演示例：設(shè)西二轉(zhuǎn)外輸液量2100m3/d，原油含水13%，外輸管線Φ133×5mm×4.2Km，原油外輸西二聯(lián)，排量100m3/h。計(jì)算其沿程阻力損失，為1.98MPa。水頭損失計(jì)算表

壓力水頭差hf(m)流態(tài)系數(shù)β流態(tài)指數(shù)m流量Q(m3/h)動力粘度μ(厘泊)管徑(mm)管長(m)流體密度(Kg/m3)雷諾數(shù)Re公式水力光滑管Re＞3000198.1520.02460.251006.4125420087038481.9532916.8480.02460.25256.415096008687998.643548105.90.02460.25556.41501520087317698.3811

層流區(qū)Re＜30008.34.151306.4801300850

三、輸油管路的工藝計(jì)算（二）熱力計(jì)算油流被加熱到一定溫度后，輸送到下游站，在沿管道流動過程中，不斷把熱量散失到溫度較低的管路周圍介質(zhì)中去，因而油流溫度不斷降低。管線軸向溫降計(jì)算公式：L=ln

L………管線長度，mGm………油氣混合物的質(zhì)量流量，kg/s；c………原油比熱，J/(kg·0C)，一般取c=1.884×103一2.093×103J/(kg·0C)；K………管線至周圍介質(zhì)的總傳熱系數(shù)，W/(m2·0C)D………管線外徑，mt1,t2……管線起點(diǎn)、終點(diǎn)溫度,0Ct0………管線環(huán)境溫度,0C，（埋地管線取管線中心埋深處地溫）；三、輸油管路的工藝計(jì)算熱力計(jì)算的目的是為了對熱油管的運(yùn)行工況進(jìn)行有效的控制，確定熱油管最優(yōu)投產(chǎn)和重新起動方案，確定熱油管安全停輸時間等。通過上述管線軸向溫降公式可以計(jì)算得到管線的最小起輸量，也可推算出原油所需外輸油溫，進(jìn)一步核算外輸加熱負(fù)荷。

最小起輸量：保證管線不發(fā)生凍堵、凝管的最小安全輸量實(shí)例演示例：設(shè)某站外輸凈化油，外輸油溫能達(dá)到45℃，下游進(jìn)站油溫21℃，外輸管線Φ114×5mm×6.8Km，巖棉管保溫。計(jì)算該站的安全起輸量。序號管線最小起輸量G（公斤/小時）總傳熱系數(shù)K（大卡/米2?時?℃）管線外直徑D（米）管線長L(公里)管線內(nèi)原油起點(diǎn)油溫t起(℃)管線內(nèi)原油終點(diǎn)油溫t終(℃)管線埋深處土壤溫度t0(℃)原油熱容C（大卡/公斤?℃）公式15435.40.9460.1146.8452130.5

242597.920.15927.6652030.5344791.420.21910.3352030.544909.620.0764402030.5一般情況下：①總傳熱系數(shù)K取2；②管線埋深處土壤溫度t0取3；③原油熱容C取0.5大卡/（公斤·℃）管線最小起輸量計(jì)算表四、站庫設(shè)計(jì)油氣集輸系統(tǒng)所包含的站庫有計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站、集中處理站、礦場原油庫等。集中處理站，也稱聯(lián)合站，是對油井產(chǎn)物油、氣、水集中進(jìn)行綜合凈化處理，從而獲得合格原油、天然氣、穩(wěn)定輕烴和可回注的處理采出水的中心站。一般包括以下生產(chǎn)功能：油氣水分離、原油脫水、原油穩(wěn)定、天然氣脫水、輕油回收、原油儲存及輸送、采出水處理與回注、變配電、供熱及消防等。（一）集中處理站的主要設(shè)備及功能

序號設(shè)備名稱功能設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)備注1流量計(jì)各區(qū)塊來油計(jì)量根據(jù)產(chǎn)液量配,常用腰輪流量計(jì)如LL－150、LL－100、LL-80等2換熱器對進(jìn)沉降罐的原油加熱,利于原油脫水沉降由來液量定(常用45m2、65m3等),一趟來液用一具或幾具。換熱器出口溫度應(yīng)在40℃以上。3毛油罐單量、事故處理用根據(jù)產(chǎn)液量配建4沉降罐含水油在此水洗、脫水、沉降,出凈化原油根據(jù)來液量及沉降時間定。運(yùn)行參數(shù):水層控制4-6m,罐溫35℃。各加藥端點(diǎn)要保證100mg/l的破乳劑加藥濃度及輸油溫度5倒罐泵用于站內(nèi)各油罐儲量的周轉(zhuǎn)根據(jù)產(chǎn)液量配套建設(shè)6凈化油罐儲存沉降罐溢流出的凈化原油,也可作為油品交接罐。根據(jù)產(chǎn)液量配套建設(shè)7輸油泵凈化油需經(jīng)輸油泵輸送至高效爐根據(jù)產(chǎn)液量配套建設(shè)8高效爐加熱凈化原油,便于閃蒸穩(wěn)定進(jìn)口壓力0.2-1.5MPa,出口溫度95－110℃成品油在儲存的最高溫度下,9穩(wěn)定塔分離C1－C4,降低原油蒸汽壓進(jìn)口溫度95－105℃,塔頂溫度40－50℃飽和蒸汽壓等于或略低于當(dāng)10穩(wěn)定凈化油罐儲存穩(wěn)定后的原油即成品原油根據(jù)產(chǎn)液量配建地的大氣壓（一）集中處理站的主要設(shè)備及功能

按照油氣田地面建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，油田自管外輸首站儲罐容量不超過五天，則儲罐容量為：

V=5Q/KQ——聯(lián)合站平均日輸量（m3/d）K——油罐容積系數(shù)，金屬油罐取0.85假設(shè)某處理站外輸油量504m3/d，則V=5×504／0.85=2965（m3），則考慮各區(qū)來油采用熱化學(xué)沉降脫水并兼顧遠(yuǎn)期產(chǎn)量增長等因素，可選用1000m3拱頂油罐4具。（二）集中處理站設(shè)計(jì)規(guī)模及相關(guān)計(jì)算◆油罐原油加熱總負(fù)荷：

Q總=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5Q1—熱化學(xué)沉降脫水用熱負(fù)荷（大卡/時），按各區(qū)塊來油量經(jīng)過換熱器考慮液量；Q2——原油外輸加熱負(fù)荷（大卡/時）；Q3——油罐保溫?zé)嶝?fù)荷（大卡/時）；Q4——污水處理裝置負(fù)荷（大卡/時）；Q5——建筑物采暖熱負(fù)荷（大卡/時）。（二）集中處理站設(shè)計(jì)規(guī)模及相關(guān)計(jì)算◆站內(nèi)熱負(fù)荷及鍋爐選型其中，原油脫水熱負(fù)荷：Q1=GC△t=GC（t1-t2）t1—原油熱化學(xué)沉降脫水溫度（℃），一般40—50℃；t2——各區(qū)塊來油溫度（℃），一般取20℃；G——每小時的處理液量（公斤/小時）。原油外輸熱負(fù)荷：

Q2=GC△t=GC（t起-t脫）脫水溫度聯(lián)合站輸油起點(diǎn)溫度聯(lián)合站脫水后原油外輸量◆站內(nèi)熱負(fù)荷及鍋爐選型油罐保溫?zé)嶝?fù)荷：Q3=KF△t=KF（t1-t2）K—油罐總傳熱系數(shù)（大卡/時.米.）；F——油罐總傳熱面積（米2）；t1——油罐內(nèi)原油溫度（℃）；t2——大氣溫度（℃）。

Q4、Q5分別由供水專業(yè)、采暖專業(yè)提供后，算出主要熱負(fù)荷Q總，假設(shè)為160.35萬大卡/時。

按每噸蒸汽產(chǎn)生60×104大卡/時熱量計(jì)算，選用2噸/時鍋爐2臺。

◆站內(nèi)熱負(fù)荷及鍋爐選型計(jì)算步驟：1、根據(jù)Q=GC△t，算出來油加溫或原油外輸所需熱負(fù)荷；2、確定換熱器的換熱面積：

F=Q/K/△t平K—冷熱流體間的總傳熱系數(shù)，參照《油氣集輸儲運(yùn)設(shè)計(jì)手冊》，取150大卡/米2.時.℃；Q—來油升溫或原油外輸所需熱量（大卡/時）；△t平—平均溫差，計(jì)算公式：◆來油、外輸換熱器選型ln△t平=1、根據(jù)給定的集輸量或輸油量，以及選定的經(jīng)濟(jì)流速，選擇合理的管徑。計(jì)算公式：式中：d——管線