海上油氣集輸工藝與設(shè)備

海上油氣集輸工藝與設(shè)備寇杰二○一三年二月2023/12/12

主要內(nèi)容海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程海上集輸流程介紹海上油氣集輸方式海上油氣集輸流程舉例2023/12/13為了滿足油氣開采和儲運的要求，將分散的油井產(chǎn)物，分別測得各單井的原油、天然氣和采出水的產(chǎn)量值后，聚集、處理成出礦原油、天然氣、液化石油氣及天然汽油，經(jīng)儲存、計量后輸送給用戶的油田生產(chǎn)過程稱為油氣集輸過程。對于海洋石油開采過程中的油氣集輸過程，主要是在海上平臺將海底開采出來的原油和天然氣，經(jīng)過采集、初步加工處理、短期儲存，再經(jīng)單點系泊等設(shè)施裝船外運或經(jīng)海底管道外輸。2023/12/14海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程1.海上油氣田生產(chǎn)的特點海上油氣田的生產(chǎn)就是將海底油〔氣〕藏中的原油或天然氣開采出來，經(jīng)過采集、油氣水初步別離與加工，短期的儲存，裝船運輸或經(jīng)海管外輸?shù)倪^程。由于海上油氣的生產(chǎn)是在海洋平臺上或其它海上生產(chǎn)設(shè)施上進行，因而海上油氣的生產(chǎn)與集輸，有其自身的特點。2023/12/15〔1〕海上生產(chǎn)設(shè)施應(yīng)適應(yīng)惡劣的海況和海洋環(huán)境的要求海上平臺要經(jīng)受各種惡劣氣候和風(fēng)浪的襲擊，經(jīng)受海水的腐蝕，經(jīng)受地震的危害。為了確保海洋平臺的平安和可靠地工作，因此,對海上生產(chǎn)設(shè)施的設(shè)計和建造提出了嚴(yán)格的要求。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/16〔2〕滿足平安生產(chǎn)的要求由于海上采出的油氣是易燃易爆的危險品，各種生產(chǎn)作業(yè)頻繁，發(fā)生事故的可能性很大。同時,受平臺空間的限制，油氣處理設(shè)施、電氣設(shè)施、人員住房可能集中在同一平臺上，因此對平臺的平安生產(chǎn)提出了極為嚴(yán)格的要求。要保證操作人員的平安、保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運行和維護。平安系統(tǒng)包括：火氣探測與報警、緊急關(guān)斷、消防、救生與逃生。海上生產(chǎn)設(shè)施的平安系統(tǒng)以自動為主，手動為輔。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/17〔3〕海上生產(chǎn)應(yīng)滿足海洋環(huán)境保護的要求油氣生產(chǎn)過程對海洋的污染：一是：正常作業(yè)情況下，油田生產(chǎn)污水以及其它污水的排放；另一是：各種海洋石油生產(chǎn)作業(yè)事故造成的原油泄漏。因此，海上油氣生產(chǎn)設(shè)施應(yīng)設(shè)置污水處理設(shè)備，使之達標(biāo)排放，還應(yīng)備有原油泄漏的處理設(shè)施。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/18〔4〕平臺上的設(shè)備更緊湊、自動化程度更高由于平臺規(guī)模大小決定了投資的多少，因此要求平臺上的設(shè)備尺寸要小，效率高，布局要緊湊。對于某些浮式生產(chǎn)系統(tǒng)上的設(shè)備來說，還要考慮船體的搖擺對油氣處理設(shè)備的影響。另外，由于平臺上操作人員少，因而要求設(shè)備的自動化程度高，一般都設(shè)置中央控制系統(tǒng)來對海上油氣集輸和公用設(shè)施運行進行集中監(jiān)控。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/19〔5〕要有可靠、完善的生產(chǎn)生活供給系統(tǒng)海上生產(chǎn)設(shè)施遠(yuǎn)離陸地，從幾十公里到上百公里不等，因此必須建立一套完善的供給系統(tǒng)以滿足海上平臺的生產(chǎn)和生活需求。一般情況下，陸上要建立對海上設(shè)施的供給基地，供給基地的大小與海上生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)模有關(guān)。供給方式一般有兩種：一是供給船向海上平臺提供供給；二是直升飛機向平臺運送物資和人員。供給船是向平臺供給的主要工具。供給船向平臺提供生產(chǎn)作業(yè)用物資、生產(chǎn)／生活用水、燃料油、備品備件以及操作人員等。直升飛機主要向平臺運送人員以及少量急需的物資，并向平臺人員提供緊急救助效勞。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/110為了接收和儲藏生產(chǎn)物資和生活用品，海上生產(chǎn)設(shè)施要配備以下相關(guān)的設(shè)備和裝置：起吊物資和人員用的吊機、供給船靠船件、供直升機起降用的停機坪、儲藏和輸送燃料油和淡水的儲罐和輸送泵、儲藏備品備件的庫房等。一般情況下，海上生產(chǎn)輔助設(shè)施應(yīng)有7～10天的自持能力，以保證正常的生產(chǎn)運行和人員生活。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/111〔6〕獨立的發(fā)電／配電系統(tǒng)海上生活設(shè)施的電氣系統(tǒng)不同于陸上油田所采用的電網(wǎng)供電方式，海上油田一般采用平臺自發(fā)電集中供電的形式。一般情況下，海上平臺利用燃?xì)馔钙津?qū)動發(fā)電機發(fā)電，并通過配電盤將電源送到各個用電場所，平臺群中平臺間的供電是通過海底電纜實現(xiàn)的。發(fā)電機組的臺數(shù)和容量應(yīng)能保證其中最大容量的一臺發(fā)電機損壞或停止工作時，仍能保證對生產(chǎn)作業(yè)和生活用的電氣設(shè)備供電。除主發(fā)電機外，有些平臺還設(shè)置備用發(fā)電機組，以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/112為確保生產(chǎn)和生活的平安，平臺上設(shè)有獨立的應(yīng)急電源，應(yīng)急電源包括：應(yīng)急發(fā)電機、蓄電池組和交流不間斷電源〔UPS〕。應(yīng)急發(fā)電機設(shè)置的作用是，當(dāng)主發(fā)電機出現(xiàn)故障或發(fā)生應(yīng)急關(guān)斷時，滿足消防、應(yīng)急照明等設(shè)備的需求。應(yīng)急發(fā)電機應(yīng)在主電源失效的情況下，確保4秒之內(nèi)自動啟動和供電，供電時間為18小時。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/113〔7〕可靠的通訊系統(tǒng)是海上生產(chǎn)和平安的保證通訊系統(tǒng)對于海上平安生產(chǎn)是必不可少的，它的主要任務(wù)是在油田生產(chǎn)過程中，保證平臺與外界、平臺與平臺之間以及平臺內(nèi)部能夠進行有效地、可靠地通訊聯(lián)系，使海上生產(chǎn)平安有效地運行。同時，為防止過往船只對平臺的碰撞，平臺上設(shè)置了霧笛導(dǎo)航系統(tǒng)，當(dāng)海上有霧時，霧笛鳴響；當(dāng)夜晚降臨時，航行燈向周圍海域平射出光束，表示出平臺的位置和大小。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/1142.海上油氣集輸系統(tǒng)海上油氣田的集輸系統(tǒng)要根據(jù)采油方式、油品性質(zhì)以及投資回收等問題進行確定。〔1〕油氣的開采和聚集海上油氣的開采方式與陸上根本相同，分為自噴和人工舉升兩種。目前國內(nèi)海上常用人工舉升方式為電潛泵采油。由于電潛泵井需進行檢泵作業(yè)，因此平臺上需設(shè)置可移動式修井機進行修井作業(yè)，或用自升式鉆井船進行修井。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/115采出的井液經(jīng)采油樹輸送到管匯中，管匯分為生產(chǎn)管匯和測試管匯。測試管匯分別將每口井的產(chǎn)出井液輸送到計量別離器中進行別離并計量。一般情況下，在計量別離器中進行氣液兩相別離，分出的天然氣和液體分別進行計量。液相采用油水分析儀測量含水率，從而測算出單井油氣水產(chǎn)量。生產(chǎn)管匯是將每口油井的液體聚集起來，并輸送到油氣別離系統(tǒng)中去。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/116〔2〕油氣處理系統(tǒng)從生產(chǎn)管會聚集的井液輸送至三相別離器中，三相別離器將油、氣、水進行初步別離。別離出的原油因還含有乳化水，往往需要進入電脫水器進一步破乳、脫水，才能使處理后的原油到達合格的外輸要求。別離出的原油如果含鹽量比較高，會對煉廠加工帶來危害，影響原油的售價，因此有些油田還要增加脫鹽設(shè)備進行脫鹽處理。為了將原油中的輕烴組分脫離出來，降低原油在儲存和運輸過程中的蒸發(fā)損耗，需要進行原油穩(wěn)定，海上油田原油穩(wěn)定的方法采用級次別離工藝，最多級數(shù)不超過三級。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/117處理合格的原油需要儲存。儲存的方法一般有兩種：一是在平臺建原油儲罐，另一種是在浮式生產(chǎn)儲油輪的油艙中儲存。一般情況下，海上原油的儲存周期為7～10天。儲存的合格原油經(jīng)計量后可以用穿梭油輪輸送走，也可以建長距離海底管線直接輸送到陸上。別離器別離出的天然氣進入燃料氣系統(tǒng)中，燃料氣系統(tǒng)將天然氣脫水后分配到各個用戶。平臺上的用戶一般為：燃?xì)馔钙桨l(fā)電機、熱介質(zhì)加熱爐、蒸氣爐等。對于某些油田來說，天然氣經(jīng)壓縮可供注氣或氣舉使用。低壓天然氣可以作為密封氣使用，也可以用做儀表氣。多余的天然氣可通過火炬臂上的火炬頭燒掉。別離器別離出的含油污水進入含油污水處理系統(tǒng)中進行處理。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/118〔3〕水處理系統(tǒng)水處理系統(tǒng)包括含油污水處理系統(tǒng)和注水系統(tǒng)。常規(guī)的含油污水處理流程為：從別離器別離出來的含油污水首先進入斜板隔油器中進行油水別離，然后進入氣浮選器進行別離，如果二級處理后仍達不到規(guī)定的含油指標(biāo)時，可增設(shè)砂濾器進行三級處理，處理合格后的污水排海。近年來開展了水力旋流器處理含油污水。水力旋流器處理量大，占地面積小而得到廣泛使用，但對于高密度稠油油田的含油污水處理效果不好。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/119

注水系統(tǒng)從注水的來源不同而分為三類：注海水、注地層水和污水回注。海水注水系統(tǒng)是海洋石油生產(chǎn)的一大特色。海水通過海水提升泵抽到平臺甲板上，經(jīng)粗、細(xì)過濾器過濾掉懸浮固體，再進入脫氧塔中脫去海水中的氧，脫氧后的海水經(jīng)增壓泵，注水泵注入到地層中去。近年來由于環(huán)境保護的要求，經(jīng)處理后的含油污水也回注到地層中去。水源井注水是從采水地層，利用深井泵將地層水抽出，經(jīng)粗、細(xì)過濾器濾掉懸浮顆粒達要求后，經(jīng)注水泵將地層水注入到油層中。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/1203.油氣集輸工程內(nèi)容在平臺上油氣集輸工藝流程比較集中，儀表自動化控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。但是它的工藝流程歸納起來包括以下幾個過程：〔1〕集油、集氣井口采出的油氣水混合物聚集送到油氣水別離站場；或?qū)⒑?、天然氣聚集分別送到原油脫水及天然氣集氣站場。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/121〔2〕油氣水的計量測試每口井采出的油氣水混合流體，都將按規(guī)定的時間間隔要求，輪流經(jīng)測試管匯輸往計量別離器進行計量測試。在計量別離器中，氣、液二相別離，液相中的油和水也局部別離。在別離器出口管道中裝有計量儀表，分別對油、氣、水三相進行計量。因為油中還含有局部乳化水，所以管道中還有含水分析儀以檢測出油中含水量，將其積算到水量中。三相計量通常由控制盤控制，并由電腦自動積算和打印報表。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/122〔3〕油氣水別離各井的混合流體，包括單井計量之后又混合的流體，通過生產(chǎn)管匯再先后進入高壓、中壓、低壓生產(chǎn)別離器進行多級別離。采用多級別離的目的是提高別離效果，并起到穩(wěn)定原油的作用。高、中壓別離器別離出的天然氣經(jīng)脫水后，一局部可供平臺上燃?xì)廨啓C和加熱爐等作為燃料，另一局部經(jīng)三級加壓后可供注氣或氣舉使用。注氣是一種提高采收率的方法，氣舉是一種采油手段。多余的天然氣送往平臺左右兩舷伸出的火炬燃燒臂燒掉。低壓別離器別離出的氣體因壓力不夠，往往只能作為密封用氣或直接送往火炬燒掉?；鹁嫒紵厶幱袝r還有兩個緊急放空頭，以備突然停止用氣時，天然氣因無出路而造成系統(tǒng)壓力升高引起危險。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/123〔4〕原油脫水別離出來的原油因還含有乳化水，一般需再將乳化原油破乳、沉降、別離，使原油含水率符合出礦原油標(biāo)準(zhǔn)。〔5〕原油穩(wěn)定將原油中的易揮發(fā)組分脫出，使原油飽和蒸汽壓符合出礦原油標(biāo)準(zhǔn)。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/124〔6〕原油儲存原油還需經(jīng)緩沖罐或油罐暫時儲存。緩沖罐比油罐容積小得多，因此在平臺上僅占不大的空間，經(jīng)濟上較為合理。但容積小就是緩沖量小，如果外輸采用通過管道將油泵送至岸上的方法，因管道工作穩(wěn)定，對儲存量無嚴(yán)格要求，因此可使用緩沖罐。但假設(shè)是采用油輪來外輸原油的采油平臺，因受氣侯等因素干擾，油輪很可能不能按方案到達和開航，為了保證不至于頻繁關(guān)井和保持正常生產(chǎn)，必須有7—15天的平安儲存容積，就是說在海上必須有儲存用油輪或油罐。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/125〔7〕天然氣脫水別離出的天然氣中含有水蒸氣，有些油田其中還含有硫化氫、二氧化碳等，酸性氣體會使管線和設(shè)備腐蝕，而且也不符合輸送作為燃料和化工原料的要求，因此必須脫除天然氣中的飽和水，使其在管線輸送或冷卻時不生成水合物。對含硫化氫和二氧化碳的天然氣可減緩對管線及容器的腐蝕。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/126〔8〕天然氣輕烴回收脫除天然氣中烴液，使其在管線輸送時烴液不被析出；或?qū)ｉT回收天然氣中烴液后再進一步別離成單一或混合組分作為產(chǎn)品。〔9〕烴液儲存將液化石油氣、天然汽油分別盛裝在壓力油罐中，保持烴液生產(chǎn)與銷售平衡。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/127〔10〕含油污水處理別離器的脫水器別離出的含油污水，除氣后進行二級污水處理。第一級靠重力進行別離，第二級用氣體浮選的方法。二級別離后的污水中如果含油量減少符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，那么可排放到海中。如果達不到標(biāo)準(zhǔn)那么需重復(fù)處理。在水質(zhì)條件較差或要求較高的場合，往往還需要進行過濾處理，過濾后的水可外排，也可重新回注到油層之中。注水和注氣一樣，也是提高采收率的一種方法。二級污水處理中浮上的污油，自流或用泵打到污油罐，進一步沉降后，面上的浮油用泵打到低壓別離器重新處理。污水處理過程中往往也需參加絮凝劑、浮選劑等化學(xué)藥品。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/128〔11〕注水用水的處理準(zhǔn)備注水的油田，雖可用污水處理后回注，但從經(jīng)濟上考慮，實際生產(chǎn)中大量使用的方法還是直接抽取海水，經(jīng)過濾、脫氧、殺菌等處理后，用高壓注水泵注向油層。所以對于抽取用于注入地層的海水，還需進行過濾、脫氧和殺菌等處理。〔12〕輸油輸氣將處理過的原油、天然氣、液化石油氣、天然汽油經(jīng)計量后用管線配送給用戶。海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程2023/12/1291.原油處理工藝〔1〕原油處理的目的和技術(shù)要求將開采出的原油在海上采油平臺或生產(chǎn)油輪進行油、氣、水的別離、凈化、計量和外輸；伴生氣經(jīng)除液后利用或送到火炬系統(tǒng)燒掉；污水進污水處理系統(tǒng)處理符合排放標(biāo)準(zhǔn)后排放入海；原油進一步處理后得到合格的商品又儲存或外輸。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/130

一般的處理工藝流程見右圖所示。

2023/12/131海洋石油開發(fā)是高投入、高風(fēng)險、高產(chǎn)出的行業(yè)，對原油處理系統(tǒng)的技術(shù)要求高，均采用國內(nèi)外較先進的設(shè)備，主要技術(shù)要求如下：根據(jù)該油田油氣性質(zhì)、儲量和該海域的海況、環(huán)境，采取適宜的工藝措施，最大限度地滿足油田高速、經(jīng)濟合理開發(fā)；要有一定的儲藏能力，以保證每次銷售油輪到來前維持正常生產(chǎn)；流程密閉，防火、防爆、防污染；海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/132平安可靠性好、保險系數(shù)大、運行效率高，儀控自動化程度高，便于操作管理；適應(yīng)性強，能適應(yīng)油田較高速開發(fā)和滾動開發(fā)周邊油田的生產(chǎn)要求，適應(yīng)油田生產(chǎn)過程中的調(diào)整和改造；工藝布局緊湊合理；結(jié)構(gòu)牢固，適于防臺、防凍和耐腐蝕。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/133〔2〕原油處理主要工藝和設(shè)施原油處理工藝應(yīng)根據(jù)油、水、伴生氣、砂、無機鹽類等混合物的物理化學(xué)性質(zhì)、含水率、產(chǎn)量等因素，通過分析研究和經(jīng)濟比較確定。原油聚集、處理和計量外輸是原油處理工藝的三大主要組成局部。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/134原油聚集為節(jié)約投資，工藝流程的設(shè)計要求適應(yīng)性強，一般在可以聯(lián)合開發(fā)的海域只設(shè)計一套原油處理設(shè)施，將周邊油田、采油平臺來液聚集后集中處理。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/135以下圖為潿西南油田群聯(lián)合開發(fā)示意圖。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/136右圖是潿11-4油田原油處理工藝流程示意圖。2023/12/137潿11-4油田由W11-4PUQ、W11-4WHPB、W11-4WHPC三個采油平臺組成，分別有17口、12口、4口油井，只在W11-4PUQ〔中心平臺〕上設(shè)置一套原油處理設(shè)施，三個平臺油井出來的流體進入管會聚集，到中心平臺集中處理。潿10-3油田油井采出液那么通過17km的海底管線輸送到W11-4PUQ，與潿11-4油田原油一起處理。在臺風(fēng)停產(chǎn)掃線期間，潿10-3、潿11-4和潿12-1三個油田油液那么集輸?shù)綕萁K端集中處理。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/138原油處理圖中b局部為WHPA工藝流程圖，由于投產(chǎn)初期A／B／C三平臺油井產(chǎn)液溫度低，不利于原油處理，因此聚集的油井產(chǎn)液首先經(jīng)加熱器5加熱到一定的溫度〔50～70〕后進別離器6進行油、氣、水三相別離，伴生氣經(jīng)滌氣罐除液后到火炬燒掉，污水進污水處理系統(tǒng)，原油進入靜電脫水器8進一步處理。當(dāng)某口井需進行測試時，可將這口井的流體從生產(chǎn)管匯切換到測試管匯進入質(zhì)量流量計3進行油、水計量，以掌握單井的生產(chǎn)情況。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/139以下圖是渤中34-2/4E油田的原油處理工藝流程示意圖，井口平臺不設(shè)處理設(shè)施，處理設(shè)施安裝在浮式生產(chǎn)儲油裝置的主甲板上，來自2EP和4EP平臺油井產(chǎn)液經(jīng)過單點系泊裝置上的旋轉(zhuǎn)接頭及跨接軟管輸送到浮式生產(chǎn)儲油裝置上進行處理。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/140根據(jù)各油田油、水、伴生氣的物理化學(xué)性質(zhì)和砂含量、其他雜質(zhì)、含水率、產(chǎn)量等的不同，所選用的工藝流程各有差異。如潿11-4油田的原油處理，只經(jīng)過生產(chǎn)別離器和電脫水器的處理即可到達處理要求，渤中34-2/4E油田的原油處理經(jīng)過一級、二級別離器和電脫水器的處理到達處理要求，埕北油田油氣處理所示，經(jīng)過一級、二級別離器和電脫水器處理后還經(jīng)過電脫鹽器進一步脫鹽凈化，BZ28-1油田的原油處理流程在高壓別離器前增加一高高壓別離器，以別離大局部的伴生氣。

海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/1412023/12/1422023/12/143海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/144海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/145原油處理主要設(shè)施有別離器、加熱器、測試設(shè)備、泵類設(shè)備、儀電設(shè)備、檢測和平安保護設(shè)備等。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/146原油計量外輸

經(jīng)處理后的合格原油，進儲油艙儲存，或經(jīng)原油外輸泵增壓、計量裝置計量后通過海底管線外輸至儲油終端。

海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/1472.天然氣處理工藝〔1〕天然氣處理工作內(nèi)容及主要設(shè)備對天然氣的處理，主要視產(chǎn)出天然氣的流量、組分、溫度、壓力以及客戶要求的天然氣質(zhì)量指標(biāo)而定。同時也要考慮便于管道傳輸?shù)膯栴}。一般的天然氣處理工作主要包含以下內(nèi)容：相別離、甜化處理〔即脫硫，脫二氧化碳〕、水露點控制〔即脫水〕、烴露點控制〔即去除天然氣中的重質(zhì)成分〕、溫度控制〔冷卻、加熱〕、壓力控制〔減壓、壓縮升壓〕、天然氣的傳輸、計量等。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/148天然氣處理中常用的主要設(shè)備包括：井口裝置、測試別離器、生產(chǎn)別離器、接觸塔、低溫別離器、熱交換器、加熱器、壓縮機、集輸管道、計量裝置等，以下圖給出了天然氣處理的一般工藝流程。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/149海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/150崖13-1氣田海上平臺生產(chǎn)處理流程簡介

海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/151崖13-1氣田位于中國海南島以南100km處。整個生產(chǎn)系統(tǒng)為一座井口平臺、一座綜合生產(chǎn)平臺、南山終端和香港終端組成。從平臺輸至海南的管線為兩相混輸?shù)?55.6mm〔14in〕管線，輸至香港的管線為單相干氣輸送管線711.2mm〔28in〕。海上平臺的生產(chǎn)流程經(jīng)過了天然氣常溫別離、脫水、低溫別離和壓縮外輸?shù)?個主要步驟。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/152海上天然氣處理的特點由于海上平臺空間有限，一般選用小型、高效的設(shè)備，設(shè)備的布局緊湊。例如崖13-1氣田海上平臺的設(shè)計都采用美國API標(biāo)準(zhǔn)，氣田的發(fā)電和外輸壓縮機的驅(qū)動都采用了燃?xì)馔钙綑C。低溫別離器的換熱器采用了高機械集成度的迷宮通道式換熱器，其體積只是同換熱量的管殼式換熱器的1/6。低溫別離器采用了JT閥，而沒有采用高效的、體積龐大的膨脹機橇塊。三甘醇接觸采用填料式的，而不是采用塔盤式接觸塔。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/153由于平臺容納人員數(shù)量的限制，設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)集成度高，自動化程度較高。如崖13-1氣田海上平臺的控制采用了帶冗余系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)〔DCS控制系統(tǒng)〕，只需三個到五個操作員便可操作整個平臺。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/154氣田的壓力高，危險性大，設(shè)備在耐壓、可靠性方面要求較高。例如崖13-1氣田海上平臺井口管線的設(shè)計耐壓值達34.475MPa，在設(shè)備平安可靠性方面，采用了“三重故障仍保證設(shè)備平安〞的準(zhǔn)那么。也就是在控制上故障失效時有限位開關(guān)保證設(shè)備平安；當(dāng)限位開關(guān)也故障失效時由第一釋放閥保證設(shè)備平安；當(dāng)?shù)谝会尫砰y也故障失效時由第二釋放閥保證設(shè)備平安。設(shè)備平安系統(tǒng)采用了獨立的帶冗余程控器的控制系統(tǒng)，它的工作不受任何其它系統(tǒng)的制約。另外，火警、煙霧、漏氣、緊急按鈕和消防系統(tǒng)都采用了獨立的帶冗余程控器的控制系統(tǒng)。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/155設(shè)備要具備抗海洋大氣腐蝕的性能。保證全天候工作。根據(jù)下游用戶的供氣要求，有的地方可能還要具備從陸上對海上平 臺遙控操作的能力，以便在臺風(fēng)期間人員撤離后，仍然可以保持繼續(xù)生產(chǎn)。例如崖13-1氣田的海上平臺，在臺風(fēng)期間人員撤離后，如果沒有嚴(yán)重的設(shè)備故障，操作員就可以通過設(shè)在南山終端的遙控操作臺對平臺實施遙控操作，保持生產(chǎn)。對工藝流程的設(shè)計要求在保證產(chǎn)品合格的根底上從簡。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/156(2)伴生氣處理由油氣別離系統(tǒng)別離出來的天然氣〔伴生氣〕，不同程度地攜帶著液體〔油和水〕，會使管道或設(shè)備造成故障，尤其在冬季，水結(jié)冰會阻塞管道。除去液體后的枯燥天然氣，可以用作燃料氣、封缸氣、吹掃氣，或壓縮外輸，多余的送入火炬系統(tǒng)燒掉。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/157伴生氣處理實例

海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/158潿11-4中心平臺伴生氣處理系統(tǒng)工藝圖，系統(tǒng)由清管球接收器、段塞流捕捉器、燃?xì)庀礈炱鳌嚎s機、空氣冷卻器、燃?xì)鈩e離器及燃?xì)饧訜崞鹘M成，氣源來自潿10-3A平臺，在潿11-4中心平臺經(jīng)處理到達要求后供透平機作燃料使用。從潿10-3A平臺來的伴生氣經(jīng)清管球接收器旁通進入段塞流捕捉器，氣體在海底管線流動過程中，由于壓力下降，將有凝析油析出，因此需進入洗滌器洗滌。為防止燃?xì)庠谳斔瓦^程中再次積液，需將燃?xì)饧訜帷．?dāng)透平機發(fā)生故障停止用氣時，系統(tǒng)全部放空至火炬系統(tǒng)燒掉。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/159海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/160潿12-1油田伴生氣處理工藝流程圖，系統(tǒng)由段塞流捕捉器、氣洗滌器、一級壓縮機、一級冷卻器、氣別離器、二級壓縮機、二級冷卻器、進口洗滌器、三甘醇接觸塔、三甘醇再生器和換熱器組成。伴生氣來源于潿10-3油田和潿12-1油田原油處理系統(tǒng)，在潿12-1平臺經(jīng)處理到達要求后局部供給透平機作燃料使用，大局部外輸至潿州終端。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/1613.閉式排放將生產(chǎn)和公用系統(tǒng)中閉式排放的污油、污水收集進行處理，污油返回原油處理流程，合格污水排海。所收集的污油、污水來自以下設(shè)備：①生產(chǎn)管匯、測試管匯；②測試和生產(chǎn)加熱器；③測試和生產(chǎn)別離器；④原油電脫水器；⑤原油緩沖罐、外輸泵；⑥海底管線清管器發(fā)送裝置、火炬分液罐以及開式排放罐等。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/162閉式排放系統(tǒng)是平臺油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的一個輔助系統(tǒng)，其作用如下：

①接收生產(chǎn)管線、容器等設(shè)備在異常狀態(tài)下平安卸壓排出的原油或混合物；

②接收油氣生產(chǎn)設(shè)備停運后在壓力下排放油氣混合物；

③將接收的混合液進行氣液別離，氣送至火炬燒掉，油回收至原油處理系統(tǒng)重新處理。

閉式排放系統(tǒng)主要由閉式排放罐和閉式排放泵組成，罐內(nèi)液位的上下控制泵的停啟，因此，閉式排放泵為間歇運行。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/163以下圖為為潿11-4油田上的閉式排放系統(tǒng)流程圖，其它各海上油田的閉式排放系統(tǒng)與此類似。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/164閉式排放罐為一臥式兩相別離器，外部主要有：液位計、壓力表、液位開關(guān)、排污口、放空口、沖砂口；內(nèi)部主要有：油液進口分流器、油液出口防渦板、氣體出口捕霧器、沖砂器、排污砂槽、熱介質(zhì)盤管等。閉式排放系統(tǒng)是間歇操作的系統(tǒng)，各處排放的混合液經(jīng)8in的管會聚集，然后從罐頂?shù)娜肟谶M入罐體，頂部有一氣體的排放口，油氣別離出來的氣體從罐頂氣管排出到火炬系統(tǒng)，別離出來的混合液從罐底部的出口由回收泵打回處理流程。正常運行時，當(dāng)液位升到設(shè)定的

高液位值時，泵自動開啟，將罐內(nèi)混合液泵出，當(dāng)液位降到設(shè)定的低液位值時，自動停泵。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/165罐內(nèi)正常的操作溫度為50℃，用熱介質(zhì)加熱盤管加熱維持正常的操作溫度。當(dāng)罐內(nèi)溫度低于50℃時，熱介質(zhì)加熱管溫度控制閥自動翻開，熱介質(zhì)的熱量傳給罐內(nèi)混合液，給罐內(nèi)混合液加熱，罐內(nèi)混合液溫度逐漸升高。當(dāng)罐內(nèi)溫度高于50℃時，熱介質(zhì)加熱管溫度控制閥自動關(guān)閉，即溫度過高，控制熱介質(zhì)流量減小，反之那么加大熱介質(zhì)流量，從而自動控制罐內(nèi)溫度，將罐內(nèi)的溫度控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/1664.輔助設(shè)施〔1〕換熱設(shè)備換熱設(shè)備的作用是實現(xiàn)熱量的傳遞，使熱量由高溫流體傳給低溫流體。輸油軟管的清蠟、原油的脫水、脫水艙內(nèi)原油的升溫等工序都要借助換熱輔助設(shè)備。根本要求

根據(jù)工藝過程或熱量回收用途的不同，換熱設(shè)備可以是加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、再沸器、冷凝器、余熱鍋爐等，完善的換熱設(shè)備在設(shè)計或選型時應(yīng)滿足以下各項根本要求：

①合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；②平安可靠；③有利于安裝、操作與維修；④經(jīng)濟合理。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/167分類

按傳熱方式的不同，換熱設(shè)備可分為三類：混合式、蓄熱式和間壁式。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/168混合式海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/169海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/170間壁式海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/171〔2〕管線保溫保冷與伴熱保溫保冷設(shè)備和管線的保溫或保冷是原油處理工藝不可缺少的內(nèi)容，一般在以下情況下需要保溫或保冷：①在某些生產(chǎn)操作過程中，設(shè)備或管線內(nèi)的介質(zhì)溫度要求維持穩(wěn)定或為了防止管內(nèi)流體凍結(jié)，必須在管外保溫或保冷；②當(dāng)操作溫度高于室溫時，為了防止熱量損失造成蒸汽或動力消耗，操作溫度低于室溫時為了防止外部熱量傳入使設(shè)備增加負(fù)荷，都必須在管外加以保溫或保冷；③為了防止管線內(nèi)輸送的氣體因冷凝而產(chǎn)生液體腐蝕管壁，為改善操作條件，防止高溫管線燙傷操作人員以及為防止著火，管線都必須保溫。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/172管線的保溫或保冷結(jié)構(gòu)主要由以下幾層組成：①防腐層：在保溫時，管外壁刷防腐油或紅丹底漆二遍；保冷時，可以涂冷底子油〔4號瀝青與汽油〕。②保溫或保冷層：根據(jù)介質(zhì)溫度選擇材料及厚度。③防潮層：保冷層外要有防潮層，當(dāng)保溫管線是用玻璃布做外保護層時，也要有防潮層。防潮層有三種：用瀝青玻璃布纏繞、用一層粗格玻璃布和一層瀝青涂層、用一層油氈紙和二層瀝青涂層。

④外保護層：可以用0.5mm,鍍鋅鐵皮或黑鐵皮，也可以用細(xì)格玻璃布。為了防腐，在鍍鋅鐵皮和玻璃布外外表再涂二層醇酸磁漆。在用黑鐵皮時，需要先在黑鐵皮內(nèi)外外表刷紅丹漆二遍，再在外外表涂醇酸磁漆二遍。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/173材料選用

作為保溫材料，首先應(yīng)具有低導(dǎo)熱性能，即導(dǎo)熱系數(shù)小，其次相對密度小以免增加管路支撐負(fù)荷，不侵害金屬外表，不引起細(xì)菌繁殖，價格廉價，容易制得。國內(nèi)常用的保溫材料有玻璃棉、礦渣棉、石棉、蛭石、硅藻土、膨脹珍珠巖、多孔混凝土、泡沫塑料等。

海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/174保溫層越厚保溫效果越好，但管道的支撐與費用增加，保溫層厚度不夠，保溫效果差。故保溫層厚度與操作溫度、管徑、保溫材料性能及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。通常情況可按有關(guān)規(guī)定選定。在選用蒸汽伴熱管的保溫層時，假設(shè)介質(zhì)溫度低于蒸汽溫度，那么按蒸汽溫度選定；當(dāng)介質(zhì)溫度高于蒸汽溫度時，那么按介質(zhì)溫度選用。此時，保溫層的規(guī)格可按工藝管徑加大一級選用，并留出足夠的伴熱管空間。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/175伴熱

對于輸送易凝或易結(jié)晶的流體，如原油中臘含量高時，溫度降低，粘度增加，易凝結(jié)析出，管線必須伴熱輸送，以保持原油的粘度，從而降低輸送中沿程壓力損失，減小動力消耗。對于輸送含水液化氣，因壓力下降而產(chǎn)生自冷結(jié)冰現(xiàn)象，也必須采用伴熱或保溫。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/176電伴熱系統(tǒng)

電伴熱系統(tǒng)是為了防止油管線、排污管線、水管線和局部放空管線以及容器的凝結(jié)而提供的電加熱系統(tǒng)。它與一般電加熱器的區(qū)別在于它可以根據(jù)管線和容器溫度的變化自動接通和斷開電源，并始終保持上述管線設(shè)備的溫度在指定的范圍內(nèi)。如美國瑞侃公司提供的電伴熱裝置可以在80h內(nèi)把原油管線的溫度從-15℃加熱到30℃，且可以連續(xù)工作，始終保持管線的溫度在45℃和49℃之間。電伴熱系統(tǒng)是由電伴熱變壓器、電伴熱控制盤及電伴熱帶及各種接頭、線盒和附件等電工設(shè)備組成。海上集輸系統(tǒng)介紹2023/12/177蒸汽伴熱系統(tǒng)

敷設(shè)蒸汽伴熱管是最常用的伴熱方法。根據(jù)工藝管線的公稱直徑及介質(zhì)所需維持的溫度來選定伴熱管的尺寸及耗汽量。蒸汽夾套管伴熱，是在被伴熱管外套以同心套管，在此套管內(nèi)通以蒸汽，這種結(jié)構(gòu)伴熱效果好，但施工復(fù)雜，耗鋼材，不宜大量采用。一般外套管比內(nèi)管大1～