新版油氣集輸工藝

油氣集輸工藝寇杰郵件：chuyunk@163.com

2024/9/101緒論油氣性質(zhì)和基礎(chǔ)理論礦場(chǎng)集輸管路氣液分離原油處理原油穩(wěn)定主要內(nèi)容2024/9/102第一章緒論油氣集輸?shù)难芯繉?duì)象和在油田建設(shè)中的地位油氣集輸?shù)墓ぷ魅蝿?wù)和工作內(nèi)容油田產(chǎn)品及其質(zhì)量指標(biāo)油田生產(chǎn)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求油氣集輸流程油氣集輸設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)2024/9/103油藏勘探油田開(kāi)發(fā)油氣集輸尋找石油資源地球資源與信息學(xué)院石油工程學(xué)院地下—地上水、砂、鹽等固體雜質(zhì)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院鉆井—采油原油、伴生氣收集、凈化處理、運(yùn)輸油氣集輸?shù)难芯繉?duì)象采油工程化學(xué)化工學(xué)院石油的煉制與加工石油加工2024/9/104油氣集輸?shù)难芯繉?duì)象油氣集輸研究對(duì)象是油氣田內(nèi)部原油、伴生天然氣的收集、加工和運(yùn)輸。

2024/9/105油氣集輸在油田建設(shè)中的地位油田的工業(yè)開(kāi)采價(jià)值被確定后，在油田地面上需要建設(shè)各種生產(chǎn)設(shè)施、輔助生產(chǎn)設(shè)施和附屬設(shè)施，以滿(mǎn)足油氣開(kāi)采和儲(chǔ)運(yùn)的要求。油氣集輸是油田建設(shè)中的主要生產(chǎn)設(shè)施，在油田生產(chǎn)中起著主導(dǎo)作用，使油田生產(chǎn)平穩(wěn)，保持原油開(kāi)采及銷(xiāo)售之間的平衡，并使原油、天然氣、液化石油氣和天然汽油等產(chǎn)品的質(zhì)量合格。采用的油氣集輸工藝流程、確定的工程建設(shè)規(guī)模及總體布局，將對(duì)油田的可靠生產(chǎn)、建設(shè)水平和生產(chǎn)效益起著關(guān)鍵性的作用。2024/9/106油氣集輸?shù)墓ぷ魅蝿?wù)

將分散的油井產(chǎn)物、分別測(cè)得各單井的原油、天然氣和采出水的產(chǎn)量值后，匯集、處理成出礦原油、天然氣、液化石油氣及天然汽油，經(jīng)儲(chǔ)存、計(jì)量后輸送給用戶(hù)的的油田生產(chǎn)過(guò)程。

2024/9/107油氣生產(chǎn)工藝系統(tǒng)

2024/9/108油氣集輸?shù)墓ぷ鞣秶?/p>

油氣集輸?shù)墓ぷ鞣秶侵敢杂途疄槠瘘c(diǎn)，礦場(chǎng)原油庫(kù)或輸油、輸氣管線首站為終點(diǎn)的礦場(chǎng)業(yè)務(wù)。

2024/9/109油氣集輸?shù)墓ぷ鲀?nèi)容氣液分離

原油處理

原油穩(wěn)定

天然氣凈化

輕烴回收

水處理2024/9/1010三脫三回收三脫原油脫水原油脫氣伴生氣、天然氣脫輕油三回收

污水中回收原油

回收污水

回收輕油、液化氣

2024/9/1011油田產(chǎn)品◆商品原油、天然氣、液化石油氣、穩(wěn)定輕烴和凈化污水2024/9/1012商品原油的質(zhì)量指標(biāo)1、質(zhì)量含水率合格原油含水率不大于1％，優(yōu)質(zhì)原油含水率不大于0.5％。對(duì)于凝析油和稠油有不同的質(zhì)量含水率要求。2、飽和蒸汽壓儲(chǔ)存溫度(或60℃)下原油的飽和蒸汽壓不大于當(dāng)?shù)貧鈮骸?、含鹽量

不大于50g/m3。2024/9/1013商品天然氣的質(zhì)量指標(biāo)1、露點(diǎn)最高輸送壓力下天然氣的露點(diǎn)應(yīng)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(jī)硫含量：不大于250mg/m3。2024/9/1014液化石油氣的質(zhì)量指標(biāo)

1、組成要求

C1＋C2含量：不大于3％(分子百分?jǐn)?shù))；

C5＋含量：不大于2％(分子百分?jǐn)?shù))；2、飽和蒸汽壓要求

38℃時(shí)的飽和蒸汽壓不大于15個(gè)大氣壓（絕對(duì)）；-10℃時(shí)的飽和蒸汽壓大于3個(gè)大氣壓（絕對(duì)）；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(zhì)量制定中限制的是C1＋C2及C5＋的含量要求，更為合理。2024/9/1015穩(wěn)定輕烴的質(zhì)量指標(biāo)

項(xiàng)目質(zhì)量指標(biāo)試驗(yàn)方法1號(hào)2號(hào)飽和蒸氣壓，kPa74～200夏<74冬1〉<88GB8017－87餾程：10%蒸發(fā)溫度，℃90%蒸發(fā)溫度，℃不高于終餾點(diǎn)，℃不高于60℃蒸發(fā)率，%135190實(shí)測(cè)35150190GB6536－1997硫含量，%不大于0.050.1SH/T0253－92機(jī)械雜質(zhì)及水分無(wú)無(wú)目測(cè)2）銅片腐蝕不大于11GB5096－85（91）顏色，賽波特色號(hào)不小于+25GB3555－921)冬季指9月1日至第二年2月29日間；2)將油樣注入100mL的玻璃量筒中觀察，應(yīng)當(dāng)透明，沒(méi)有懸浮與沉淀的機(jī)械雜質(zhì)和游離水2024/9/1016凈化污水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于凈化污水有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分別為回注標(biāo)準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其所含雜質(zhì)的要求不同污水排放水質(zhì)含油低于5mg/L；海上排放污水水質(zhì)要求是：渤海海域排放污水含油量小于30mg/L；南海海域?yàn)樾∮?0mg/L；對(duì)回注的污水水質(zhì)要求是：達(dá)到本油田規(guī)定的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，特別關(guān)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(xì)菌含量。2024/9/1017凈化污水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之排放指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目排放濃度mg/L備注1PH值6～92石油類(lèi)103懸浮物1004揮發(fā)酚0.55硫化物1以S2－計(jì)6化學(xué)需氧量（CODCr）100重鉻酸鉀法分析7汞及其無(wú)機(jī)化合物0.05以Hg計(jì)8鎘及其無(wú)機(jī)化合物0.1以Cd計(jì)9六價(jià)鉻化合物0.5以Cr+6計(jì)10砷及其無(wú)機(jī)化合物0.5以As計(jì)11鉛及其無(wú)機(jī)化合物1.0以Pb計(jì)2024/9/1018凈化污水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之注水指標(biāo)

注入層平均空氣滲透率（μm2）＜0.10.1～0.6＞0.6標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)A1A2A3B1B2B3C1C2C3控制指標(biāo)懸浮固體濃度（mg/L）≤1.0≤2.0≤3.0≤3.0≤4.0≤5.0≤5.0≤7.0≤10.0懸浮物顆粒直徑中值（μm）≤1.0≤1.5≤2.0≤2.0≤2.5≤3.0≤3.0≤3.5≤4.0含油量（mg/L）≤5.0≤6.0≤8.0≤8.0≤10.0≤15.0≤15.0≤20.0≤30.0平均腐蝕率（mm/a）＜0.076點(diǎn)腐蝕A1、B1、C1級(jí)：試片各面都無(wú)點(diǎn)腐蝕；A2、B2、C2級(jí)：試片有輕微點(diǎn)蝕；A3、B3、C3級(jí)：試片有明顯點(diǎn)蝕；SRB菌（個(gè)/mL）0＜10＜250＜10＜250＜10＜25鐵細(xì)菌（個(gè)/mL）n×102n×103n×104腐生菌（個(gè)/mL）n×102n×103n×1041．1＜n＜10；2．清水水質(zhì)指標(biāo)中去掉含油量。2024/9/1019油田生產(chǎn)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求

1、滿(mǎn)足油田開(kāi)發(fā)和開(kāi)采的要求由地質(zhì)和油藏工程師提出合理的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，由采油工程師制定開(kāi)發(fā)方案，確定相應(yīng)的采油措施，由此確定相應(yīng)的集輸系統(tǒng)（生產(chǎn)規(guī)模、工藝流程、總體布局）以及相應(yīng)的工程內(nèi)容，從而保證采輸協(xié)調(diào)、生產(chǎn)平穩(wěn)，促進(jìn)油田的開(kāi)發(fā)和開(kāi)采。

油田生產(chǎn)的特點(diǎn)是連續(xù)的、又是不均衡的，主要原因在于：

a.油井?dāng)?shù)量增加，含水量上升，產(chǎn)液量增加；

b.自噴井間歇自噴或改抽；

c.個(gè)別抽油井改為注水井；

d.生產(chǎn)層系調(diào)整，油品物性發(fā)生變化。2024/9/1020油田生產(chǎn)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求

2、集輸系統(tǒng)能夠反映油田開(kāi)發(fā)和開(kāi)采的動(dòng)態(tài)

油田開(kāi)發(fā)和開(kāi)采的變化，反映到地面集輸系統(tǒng)中就是：油、氣、水產(chǎn)量、出砂量、氣油比、氣液比、井的油壓和回壓、井流溫度、壓力等參數(shù)的變化。油田的這一生產(chǎn)特點(diǎn)要求油氣集輸系統(tǒng)的工程設(shè)施隨之作出相應(yīng)的調(diào)整，要考慮能以地面設(shè)施的少量變化去適用油田開(kāi)發(fā)不同時(shí)期、不同階段的要求。同時(shí)利用這些基礎(chǔ)信息，使油藏工作者能加深對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)，適時(shí)調(diào)整油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和各油井的生產(chǎn)制度。2024/9/1021油田生產(chǎn)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求

3、節(jié)約能源、防止污染、保護(hù)環(huán)境a.充分利用自噴井、抽油井的能量，減少轉(zhuǎn)油環(huán)節(jié)，在有條件的油田提高第一級(jí)的分離壓力，減少動(dòng)力消耗；

b.流程密閉，降低損耗；

c.充分收集和利用油氣資源，生產(chǎn)穩(wěn)定原油、干氣、液化石油氣、天然汽油等產(chǎn)品，減少油田生產(chǎn)的自耗氣量；

d.采用先進(jìn)高效的處理設(shè)備，如高效分水設(shè)備、高效注水泵等。2024/9/1022油田生產(chǎn)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求

3、節(jié)約能源、防止污染、保護(hù)環(huán)境在油田生產(chǎn)過(guò)程中必然要產(chǎn)生：◆廢液（含油污水、污油）；◆廢渣（含油泥砂、污垢）；◆廢氣（加熱設(shè)備排放氣、特殊情況下的放空天然氣）。如果不加以處理，隨意排放，必然對(duì)環(huán)境造成污染，甚至破壞生態(tài)平衡。因此在制定集輸方案時(shí)，應(yīng)該考慮到環(huán)境保護(hù)方面，使方案附合國(guó)家環(huán)保制度的要求。2024/9/1023油田生產(chǎn)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求

4、集輸系統(tǒng)應(yīng)安全可靠，并有一定的靈活性集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行是連續(xù)的，無(wú)論哪一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障都會(huì)或多或少地對(duì)全局生產(chǎn)產(chǎn)生影響；另外，油田地域大，點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)，搶修困難，要求集輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠、安全。一旦發(fā)生異常情況，要有調(diào)整的余地。2024/9/1024油田生產(chǎn)對(duì)集輸系統(tǒng)的要求

5、與輔助系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，并有經(jīng)濟(jì)性集輸系統(tǒng)要滿(mǎn)足提高經(jīng)濟(jì)效益的原則，具有經(jīng)濟(jì)性。滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)規(guī)定，并且與供排水、供電、道路、通訊、土建等密切配合，協(xié)調(diào)一致。2024/9/1025油氣集輸流程

油氣集輸流程是油、氣在油田內(nèi)部流向的總說(shuō)明，即從生產(chǎn)油井井口起到外輸、外運(yùn)的礦場(chǎng)站庫(kù)，油井產(chǎn)品經(jīng)過(guò)若干個(gè)工藝環(huán)節(jié)，最后成為合格油、氣產(chǎn)品全過(guò)程的總說(shuō)明。2024/9/1026（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(chǎng)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(shù)目：?jiǎn)喂芗土鞒?、雙管集油流程和三管集油流程。2024/9/1027（一）油氣集輸流程命名（續(xù)）3、按集油管網(wǎng)形態(tài)：米字型管網(wǎng)集油流程、環(huán)型管網(wǎng)集油流程、樹(shù)狀管網(wǎng)集油流程和串聯(lián)管網(wǎng)集油流程。4、按油氣集輸系統(tǒng)布站級(jí)數(shù)（指油井和原油庫(kù)之間集輸站場(chǎng)的級(jí)數(shù)）：一級(jí)布站集油流程：只有集中處理站；二級(jí)布站集油流程：計(jì)量站和集中處理站；三級(jí)布站集油流程：計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站（增壓）和集中處理站；5、集輸系統(tǒng)密閉程度：開(kāi)式和密閉流程2024/9/1028（二）油田集油流程舉例1、雙管摻活性水流程2024/9/10292、三級(jí)布站單管油氣集輸流程2024/9/10303、單管環(huán)形集油流程2024/9/10314、稠油集輸流程（1）高溫集油流程：?jiǎn)喂芗訜峒土鞒毯蛽较〗嫡沉鞒獭?024/9/10322024/9/1033（2）摻蒸汽集油流程2024/9/1034集輸系統(tǒng)的壓力

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50350－2005中規(guī)定：自噴井、氣舉井的回壓為工程適應(yīng)期間最低油管壓力的0.4～0.5倍，但不宜低于0.4MPa(表壓)；抽油井回壓不高于1.5MPa(表壓)，而高于4.5Kg/cm2，回壓的高低會(huì)影響抽油機(jī)的工作性能和檢泵周期！

集輸系統(tǒng)的回壓是地面集輸系統(tǒng)對(duì)油氣井的背壓，也是集輸系統(tǒng)的起點(diǎn)壓力，是集輸系統(tǒng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。2024/9/1035提高集輸系統(tǒng)壓力的優(yōu)勢(shì)可使伴生氣更多地溶解在原油中，減少氣量，降低原油粘度，進(jìn)而減少管線的水力損失和提高油氣分離效率；可采用多級(jí)分離工藝，使原油和大部分伴生氣自壓輸送，增加分離后原油的穩(wěn)定程度并增加油、氣的采收率；為不加熱輸送創(chuàng)造條件，可減少油田的自耗燃料。2024/9/1036計(jì)量方式

集中計(jì)量

分散計(jì)量計(jì)量站接轉(zhuǎn)站聯(lián)合站2024/9/1037流程密閉的措施1、采用臥式罐代替立式常壓罐2、充分利用自噴井和抽油井的能量，減少轉(zhuǎn)油環(huán)節(jié)。這就需要考慮布站方式一級(jí)布站集中處理站一級(jí)半布站

選井閥組→集中處理站二級(jí)布站

井口→計(jì)量(計(jì)量接轉(zhuǎn))站→集中處理站→礦場(chǎng)油庫(kù)

三級(jí)布站

井口→計(jì)量站→接轉(zhuǎn)站→集中處理站→礦場(chǎng)油庫(kù)

2024/9/1038流程密閉的措施3、采用油氣混輸泵4、采用大罐抽氣，避免常壓罐中的油氣蒸發(fā)損耗2024/9/1039集輸流程設(shè)計(jì)的原則油氣集輸工藝流程應(yīng)密閉，降低油氣損耗；充分收集與利用油氣井產(chǎn)物，生產(chǎn)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的原油、天然氣、液化石油氣、穩(wěn)定輕烴等產(chǎn)品；合理利用油氣井流體的壓力能，適當(dāng)提高集輸系統(tǒng)壓力，擴(kuò)大集輸半徑，減少油氣中間接轉(zhuǎn)，降低集輸能耗；合理利用熱能，做好設(shè)備和管道保溫，降低油氣處理和輸送溫度，減少熱耗；油氣集輸工藝設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況簡(jiǎn)化工藝流程，選用高效設(shè)備。2024/9/1040油氣集輸流程設(shè)計(jì)的總趨勢(shì)

簡(jiǎn)化井口和計(jì)量站、盡量采用二級(jí)布站和密閉流程、完善聯(lián)合站、減少占地、方便管理。2024/9/1041油氣集輸系統(tǒng)的組成

油田地面集輸系統(tǒng)有各種站和管線組成。管線按所輸送的介質(zhì)分為氣、油、水單相管和油氣混輸管以及油氣水混輸管。出油管線、集油管線、礦場(chǎng)輸油管線、集氣管線、輸氣管線。至于站，名稱(chēng)不算統(tǒng)一，大致有：分井計(jì)量站、交接計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站、原油脫水站、礦場(chǎng)油庫(kù)、增壓集氣站、壓氣站、集中處理站。2024/9/1042油氣集輸設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)◆可靠性

適用性◆先進(jìn)性

經(jīng)濟(jì)性2024/9/1043第二章油氣性質(zhì)原油分類(lèi)溶氣原油物性脫氣原油物性2024/9/1044標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

國(guó)內(nèi)外計(jì)量氣體體積采用的狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)常不相同，常見(jiàn)的有三種:壓力101.325kPa、溫度20℃

壓力1atm、溫度60℉（15.6℃）

壓力101.325kPa、溫度0℃1m3(20℃)=0.985m3(15℃)=0.932m3(0℃)2024/9/1045原油

原油是一種極其復(fù)雜的烴類(lèi)和非烴類(lèi)的液態(tài)混合物，其中碳和氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為85%、12%，其余為硫、氮、氧和金屬化合物。原油中所含的烴類(lèi)主要有：①正構(gòu)及異構(gòu)烷烴；②環(huán)烷烴；③芳香烴。原油內(nèi)C16以上的正構(gòu)烷烴稱(chēng)為石蠟。原油是一種膠體溶液，常含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，還有砂、各種鹽類(lèi)及金屬腐蝕產(chǎn)物等。2024/9/1046原油分類(lèi)

常用的原油分類(lèi)方法有：按組成分類(lèi)按氣油比分類(lèi)按收縮性分類(lèi)按相對(duì)密度和粘度分類(lèi)按硫含量分量2024/9/1047按組成分類(lèi)

根據(jù)幾種烴類(lèi)在原油中的比例劃分原油種類(lèi)，Sachanen分類(lèi)法:

石蠟基原油烷烴大于75%

環(huán)烷基原油環(huán)烷烴大于75%

芳香基原油芳香烴大于50%

瀝青基原油瀝青質(zhì)大于50%2024/9/1048按氣油比分類(lèi)

按氣油比將油氣井井流產(chǎn)物分成：

死油氣油比為零

黑油

氣油比小于356m3/m3

揮發(fā)性原油

氣油比356~588m3/m3

凝析氣

氣油比588~8905m3/m3

濕氣

氣油比大于8905m3/m3

干氣

不含液體的天然氣2024/9/1049按收縮性分類(lèi)

“收縮”指油藏原油在地面脫氣后體積的縮小。收縮系數(shù)的定義是單位體積油藏原油在地面脫氣后的體積數(shù)，用來(lái)描述原油收縮性的大小。根據(jù)收縮系數(shù)的大小劃分原油種類(lèi):

低收縮原油

low-shrinkagecrudeoil收縮系數(shù)大于0.5

高收縮原油

high-shrinkagecrudeoil收縮系數(shù)小于0.52024/9/1050按相對(duì)密度和粘度分類(lèi)

Dowd等人根據(jù)原油相對(duì)密度和粘度劃分原油種類(lèi):類(lèi)型相對(duì)密度粘度/(Pa·s)普通原油<0.934<10重質(zhì)原油0.934~1.000<10特重原油>1.000天然瀝青>102024/9/1051按硫含量分類(lèi)

把硫含量高的原油稱(chēng)為酸性原油，但沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。一種說(shuō)法，H2S體積濃度超過(guò)3700mg/L西方管道界，硫含量超過(guò)0.5%（質(zhì)量）2024/9/1052我國(guó)原油分類(lèi)

是以常壓沸點(diǎn)250~275℃和395~425℃兩個(gè)關(guān)鍵餾分油的密度劃分原油類(lèi)別。首先對(duì)關(guān)鍵組分分類(lèi)，見(jiàn)表：組分分類(lèi)第一關(guān)鍵組分20℃密度g·cm-3第二關(guān)鍵組分20℃密度g·cm-3石蠟基<0.8207<0.8721混合基0.8560~0.82070.9302~0.8721環(huán)烷基>0.8560>0.93022024/9/1053我國(guó)原油分類(lèi)原油分類(lèi)第一關(guān)鍵組分分類(lèi)第二關(guān)鍵組分分類(lèi)石蠟基石蠟基石蠟基石蠟－混合基石蠟基混合基混合－石蠟基混合基石蠟基混合基混合基混合基混合－環(huán)烷基混合基環(huán)烷基環(huán)烷－混合基環(huán)烷基混合基環(huán)烷基環(huán)烷基環(huán)烷基2024/9/1054溶氣原油物性原油和天然氣是兩種互溶的流體，在一定壓力和溫度條件下，天然氣會(huì)全部和部分溶解在原油中，溶氣原油的溶氣量、密度、粘度等物性隨壓力、溫度條件而改變。這里主要介紹適用于壓力、溫度較高的油藏及油氣兩相流動(dòng)條件下的溶氣原油物性的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，稱(chēng)為黑油模型。2024/9/1055美國(guó)石油協(xié)會(huì)相對(duì)密度

在描述石油及石油產(chǎn)品時(shí)，西方國(guó)家常用°API相對(duì)密度，數(shù)值在0~100，與我國(guó)慣用的相對(duì)密度的關(guān)系：Δo—15℃下原油對(duì)同溫度水的相對(duì)密度。

2024/9/1056溶解度常壓儲(chǔ)罐中的原油稱(chēng)為脫氣原油；高于大氣壓溶有天然氣的原油稱(chēng)為溶氣原油。單位體積脫氣原油在某一壓力、溫度下能溶解的天然氣體積數(shù)（折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積）稱(chēng)天然氣溶解度，或稱(chēng)溶解氣油比Rs，m3/m3。2024/9/1057Lasater相關(guān)式Δo—脫氣原油相對(duì)密度；Mo—脫氣原油相對(duì)分子質(zhì)量；yg—天然氣摩爾分?jǐn)?shù)，由下式計(jì)算：2024/9/1058氣體摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)算式P——絕對(duì)壓力，MPa；T——溫度，K；Δg——天然氣相對(duì)密度；2024/9/1059結(jié)論壓力愈高，溶解氣油比愈大；溫度愈低，溶解氣油比愈大；油、氣是相對(duì)密度愈接近，原油溶解天然氣的能力愈強(qiáng)。相關(guān)式是Laster在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上給出來(lái)的?？梢?jiàn)，天然氣在原油中溶解度與壓力、溫度和油氣組成有關(guān)。2024/9/1060Standing相關(guān)式Chierici等人建議：

原油相對(duì)密度大于0.966時(shí)用Lasater相關(guān)式原油相對(duì)密度小于0.966時(shí)用Standing相關(guān)式式中

t——溫度，℃2024/9/1061原油體積系數(shù)

單位體積脫氣原油溶入天然氣后具有的體積數(shù)稱(chēng)為原油體積系數(shù)。

天然氣溶入原油使得原油的體積增大，所以原油體積系數(shù)總是大于1。2024/9/1062原油體積系數(shù)相關(guān)式可見(jiàn)，原油體積系數(shù)與溫度、油氣組成以及天然氣在原油中的溶解度有關(guān)：溫度愈高，原油體積系數(shù)愈大；油、氣相對(duì)密度愈接近，原油體積系數(shù)愈大；溶解氣油比愈大，原油體積系數(shù)愈大。2024/9/1063溶氣原油密度

溶氣原油的密度稱(chēng)為視密度，或表觀密度。脫氣原油中溶入天然氣后，其密度和相對(duì)密度都下降。2024/9/1064溶解天然氣相對(duì)密度相關(guān)式

可見(jiàn)，溶解天然氣的相對(duì)密度與溶解氣油比和脫氣原油的相對(duì)密度有關(guān)：溶解度愈小，溶解天然氣的相對(duì)密度愈大，說(shuō)明天然氣中的重組分更易溶入原油；脫氣原油的相對(duì)密度愈大，溶解天然氣的相對(duì)密度愈小，這是因?yàn)榘殡S重質(zhì)原油開(kāi)采出的天然氣較輕（C1+C2），而伴隨輕質(zhì)原油開(kāi)采出的天然氣較重（C5+）。2024/9/1065粘度

原油溶入天然氣后粘度減小?？捎孟率接?jì)算：2024/9/1066未溶解天然氣密度天然氣中溶于原油的都是較重組分，因此未溶解天然氣密度減小。2024/9/1067表面張力和界面張力溶氣原油的表面張力可以用儀器測(cè)定，也可用相關(guān)式估算。

常壓下脫氣原油表面張力的表達(dá)式：界面張力的計(jì)算：2024/9/1068脫氣原油物性在工藝計(jì)算中常常需要確定脫氣原油的物性，最可靠的方法是實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在缺少實(shí)驗(yàn)條件的情況下可以利用一些關(guān)系式計(jì)算。2024/9/1069傾點(diǎn)和凝點(diǎn)傾點(diǎn)和凝點(diǎn)是衡量油品流動(dòng)性的指標(biāo)，是在規(guī)定的試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)條件下測(cè)定的。傾點(diǎn)是油品在試管中5秒內(nèi)能流動(dòng)的最低溫度。凝點(diǎn)是油品在傾斜45°角試管內(nèi)停留1分鐘不流動(dòng)的最高溫度。同一原油的傾點(diǎn)比凝固點(diǎn)約高2.5～3℃。2024/9/1070密度在0~50℃范圍內(nèi)

kg/m3

kg/(m3·℃)在20~120℃范圍內(nèi)2024/9/1071粘度在缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)條件下，可根據(jù)相對(duì)密度和溫度估算原油的動(dòng)力粘度：

mPa·s

Δo——15℃原油的相對(duì)密度2024/9/1072比熱容

溫度高于析蠟溫度t1時(shí)，石蠟全部溶于原油內(nèi)，比熱容隨溫度的升高而緩慢上升；當(dāng)溫度在析蠟溫度t1與最高比熱容對(duì)應(yīng)的溫度t2之間時(shí)，由于隨油溫下降，單位溫降的析蠟量逐漸增多，蠟相態(tài)變化放出的潛熱也增多，c隨溫度降低而增大；溫度小于最大比熱容對(duì)應(yīng)的溫度t2時(shí)，單位溫降析出的蠟量逐步減小，比熱容c隨溫度降低而減小。2024/9/1073比熱容在原油析蠟溫度以上時(shí)在原油析蠟溫度以下時(shí)2024/9/1074蒸氣壓

目前，還沒(méi)有用于測(cè)定原油蒸氣壓的專(zhuān)用測(cè)定器，原油蒸氣壓的獲得仍要利用雷特蒸氣壓。雷特蒸氣壓測(cè)定器原來(lái)是為測(cè)定汽油的蒸氣壓而設(shè)計(jì)的。它有兩個(gè)上下連通的室：燃料室（容積為125亳升）和空氣室（容積為500毫升），容積比為1:4。將油品裝入燃料室，劇烈搖動(dòng)后在38℃恒溫水浴中所測(cè)得的油品蒸氣的最大壓力，即為雷特蒸氣壓。

2024/9/1075第三章礦場(chǎng)集輸管路氣液兩相管流的參數(shù)和術(shù)語(yǔ)

混輸管路的特點(diǎn)和處理方法兩相流壓降計(jì)算式

段塞流、清管與磨蝕多相泵

2024/9/1076礦場(chǎng)集輸管路的定義與分類(lèi)從油氣井到礦場(chǎng)原油庫(kù)、長(zhǎng)距離輸油管和輸氣管首站、礦場(chǎng)地域內(nèi)的所有輸送工藝流體（原油和天然氣）的管路統(tǒng)稱(chēng)為礦場(chǎng)集輸管路。分類(lèi)：

◆按管路內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)的相數(shù)分◆按管路的工作范圍和性質(zhì)分

◆按管路的結(jié)構(gòu)分2024/9/1077混輸管路的應(yīng)用☆沙漠油田

☆陸地上的邊際油田

☆灘海及海上油田

2024/9/1078氣液兩相管流的參數(shù)和術(shù)語(yǔ)

◆流量

流速◆氣液相對(duì)流速參數(shù)

氣液含率◆質(zhì)量含氣率表示的各種流速

兩相混合物的密度◆摩擦壓降的折算系數(shù)2024/9/1079流量質(zhì)量流量（Kg/s）

體積流量

（m3/s）

2024/9/1080流速氣、液相流速

氣、液相表觀流速氣液混合物流速2024/9/1081氣液相質(zhì)量流速氣相質(zhì)量流速：液相質(zhì)量流速：混合物質(zhì)量流速：2024/9/1082氣液相對(duì)流速參數(shù)

滑移速度

滑動(dòng)比漂移速度2024/9/1083氣液含率

質(zhì)量含氣率與質(zhì)量含液率體積含氣率和體積含液率

截面含氣率和截面含液率2024/9/1084三種含氣率之間的關(guān)系

★質(zhì)量含氣率與體積含氣率之間的關(guān)系

★體積含氣率與截面含氣率之間的關(guān)系

★質(zhì)量含氣率與截面含氣率之間的關(guān)系

2024/9/1085兩相混合物的密度

流動(dòng)密度真實(shí)密度2024/9/1086摩擦壓降的折算系數(shù)

▲全液相折算系數(shù)▲分液相折算系數(shù)

▲分氣相折算系數(shù)

2024/9/1087Lockhart-Martinelli參數(shù)

2024/9/1088氣液混輸管路的特點(diǎn)

1、流型變化多（埃爾烏斯流型）

2024/9/1089Taitel和Dukler流型2024/9/1090垂直管流型(a)-氣泡流(b)-段塞流(彈狀流)(c)-乳沫狀流(攪拌流)(d)-環(huán)狀流2024/9/1091流型的測(cè)定目測(cè)法測(cè)定某一參數(shù)的波動(dòng)量并與流型建立某種聯(lián)系由輻射射線的吸收量確定氣液混合物的密度和流型

2024/9/1092經(jīng)驗(yàn)流型圖－Baker流型圖2024/9/1093經(jīng)驗(yàn)流型圖－Mandhane流型圖2024/9/1094經(jīng)驗(yàn)流型圖－Taitel－Dukler流型圖2024/9/1095氣液混輸管路的特點(diǎn)2、存在相間能量交換和能量損失

3、存在傳質(zhì)現(xiàn)象

4、流動(dòng)不穩(wěn)定5、存在作用力6、存在非牛頓流體和水合物2024/9/1096氣液兩相管路的處理方法

均相流模型

分相流模型

流型模型

2024/9/1097DukelerI壓降計(jì)算式

2024/9/1098DukelerII壓降計(jì)算式2024/9/1099杜克勒II法的計(jì)算步驟假設(shè)HL，求兩相混合物密度求雷諾數(shù)查圖(下頁(yè))，如果由RL查圖（下隔一頁(yè)）得c，然后求2024/9/101002024/9/101012024/9/10102杜克勒II法的適應(yīng)范圍

截面含液率為0.01～1.0，體積含液率為0.001～1.0管經(jīng)不大于英寸兩相雷諾數(shù)為600～200000

2024/9/10103貝格斯—布里爾相關(guān)式假設(shè)：○流量為常數(shù)，即流動(dòng)是穩(wěn)定的

○等溫

2024/9/10104貝格斯—布里爾相關(guān)式

★管路總壓降梯度為單位管長(zhǎng)動(dòng)能、位能變化和摩擦損失項(xiàng)之和。2024/9/10105貝格斯—布里爾相關(guān)式2024/9/10106截面含液率實(shí)驗(yàn)的結(jié)論

管段傾角大于3°時(shí)，實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)分層流型

管路上傾時(shí)，有一最大的截面含液率；管路下傾時(shí)，有一最小的截面含液率2024/9/10107截面含液率的求解方法2024/9/10108兩相水力摩阻系數(shù)

2024/9/10109管路起伏對(duì)兩相管流的影響

對(duì)流型的影響

管路上坡舉升氣液混合物所消耗的能量在下坡時(shí)得不到全部回收

2024/9/10110弗萊尼根的結(jié)論

管路下坡段所回收的壓能比上坡段舉升流體所消耗的壓能小得多，可以忽略

上坡段由高差所消耗的壓能與兩相管路的氣相表觀流速呈相反關(guān)系，表觀流速趨于零時(shí)，高程附加壓力損失最大

由爬坡所引起的高程附加壓力損失與線路爬坡高度的總和成正比，和管路爬坡的傾角、起終點(diǎn)高差的關(guān)系不大

2024/9/10111弗萊尼根關(guān)系式■起伏管路的總壓降為水平管路壓降與起伏附加壓降之和2024/9/10112組合模型近30年來(lái)，各國(guó)學(xué)者提出的兩相流計(jì)算模型不下數(shù)十個(gè)。這些模型一般包括：流型劃分、持液率計(jì)算、摩阻壓降、高程壓降、加速壓降計(jì)算等幾部分。把各模型計(jì)算精度較高的部分組合在一起，構(gòu)成組合模型。2024/9/10113段塞流分類(lèi)水動(dòng)力段塞流地形起伏誘發(fā)的段塞流強(qiáng)烈段塞流

2024/9/10114水動(dòng)力段塞流

2024/9/10115地形起伏誘發(fā)的段塞流

1—在管路低洼處積液；2—液體間歇地流至下游的低洼處；3—上坡段部分液體倒流，與上游來(lái)的液體形成液塞2024/9/10116強(qiáng)烈段塞流形成機(jī)理立管底部堵塞立管排液液塞加速立管排氣

2024/9/10117強(qiáng)烈段塞流的判斷準(zhǔn)則2024/9/10118強(qiáng)烈段塞流的抑制設(shè)計(jì)減小立管直徑增加附加設(shè)備立管底部注氣采用海底氣液分離器或海底液塞捕集器在海底或平臺(tái)利用多相泵增壓立管頂部節(jié)流2024/9/10119立管頂部節(jié)流法2024/9/10120清管

清管頻率

清管器運(yùn)行速度

管路干燥用液氮干燥管路用干空氣干燥管路用甲醇干燥管路2024/9/10121磨蝕2024/9/10122多相泵減少井口回壓，增加油井產(chǎn)量，延長(zhǎng)油井壽命降低投資和運(yùn)行成本生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單、流程的密閉性好2024/9/10123多相泵的性能要求多相泵同時(shí)起泵和壓縮機(jī)的作用，對(duì)氣液混合物進(jìn)行增壓能適應(yīng)氣液體積流量和氣液比大幅變化的能力有較強(qiáng)的抗磨、抗蝕能力能適應(yīng)不同環(huán)境的要求2024/9/10124第四章氣液分離分離方式和操作條件的選擇油氣兩相分離器油氣水三相分離器特殊分離器2024/9/10125氣液分離的內(nèi)容☆平衡分離

☆機(jī)械分離

2024/9/10126分離方式一次分離連續(xù)分離

多級(jí)分離2024/9/10127油氣分離效果的衡量標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)罐中原油的收率

原油密度儲(chǔ)罐中原油的組成是否合理分出天然氣的組成天然氣的運(yùn)輸和加工問(wèn)題2024/9/10128儲(chǔ)罐一次分離（L＝0.397，V＝0.6026)分離條件：P＝0.1MPa，T＝49℃

2024/9/10129二級(jí)分離分離條件：P1＝3.4MPa，P2＝0.1MPa，T＝49℃

2024/9/10130多級(jí)分離與一次分離的比較

多級(jí)分離所得的儲(chǔ)罐原油收率高多級(jí)分離所得的原油密度小原油組成合理，蒸汽壓低，蒸發(fā)損耗少，效果好多級(jí)分離所得天然氣數(shù)量少，重組分在氣體中的比例少多級(jí)分離能充分利用地層能量、減少輸氣成本，并且降低氣體的凈化費(fèi)用2024/9/10131多級(jí)分離效果分析攜帶效應(yīng)：在多元體系中，運(yùn)動(dòng)速度較高的輕組分分子，在分子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與速度低的重組分分子相撞擊使輕組分分子失去了原來(lái)可以使其進(jìn)入氣相的能量，留在液相中，而重組分分子獲得能量進(jìn)入氣相。平衡體系壓力較高時(shí)，分子的間距小，分子間吸引力大，分子需要具備較大的能量才能進(jìn)入氣相，能量低的重組分分子進(jìn)入氣相更困難，所以平衡體系內(nèi)氣相數(shù)量較少，重組分在氣相中的濃度也較低；如果在較高的壓力下把已分離成為氣相的氣體排出，減少了體系中具有較高能量的輕組分分子，即改變了體系的組成，則在壓力進(jìn)一步降低時(shí)就減少了重組分分子被輕組分分子的撞擊、攜帶的機(jī)率。氣體排出越及時(shí)攜帶效應(yīng)減少。2024/9/10132結(jié)論

連續(xù)分離所得的液體量最多，一次平衡分離所得的液體量最小，多級(jí)分離居中。在多級(jí)分離中，級(jí)數(shù)越多，液體的收率越大，液體的密度越小。

2024/9/10133分離效果的影響因素

石油組成分離級(jí)數(shù)分離壓力分離溫度2024/9/10134分離壓力的影響對(duì)相同的分離級(jí)數(shù)，分離壓力不同其分離效果也是不同的。實(shí)驗(yàn)證明，存在著一個(gè)最優(yōu)的分離壓力。

2024/9/10135分離級(jí)數(shù)的制約因素經(jīng)濟(jì)約束：投資、維修費(fèi)用集輸管網(wǎng)壓力的約束

石油性質(zhì)也有影響2024/9/10136分離級(jí)數(shù)的選擇原則

根據(jù)油氣比的高低來(lái)選擇，油氣比高應(yīng)增多分離級(jí)數(shù)

根據(jù)井口壓力進(jìn)行選擇，井口壓力高的應(yīng)增多級(jí)數(shù)

根據(jù)原油的相對(duì)密度進(jìn)行選擇，隨著相對(duì)密度的降低，應(yīng)適當(dāng)增加級(jí)數(shù)。

2024/9/10137推薦分離級(jí)數(shù)

參考條件選用分離級(jí)數(shù)井口壓力原油密度油氣比低高低二級(jí)中中中三級(jí)高低高四級(jí)2024/9/10138分離壓力的選擇2024/9/10139分離器的類(lèi)型按外型分按功能分

按壓力分按工作溫度分按實(shí)現(xiàn)分離主要利用的能量分2024/9/10140臥式分離器的結(jié)構(gòu)入口分流器集液部分重力沉降部分除霧器2024/9/10141入口分流器功能減小流體動(dòng)量，有效地進(jìn)行氣液初步分離

盡量使分出的氣液在各自的流道內(nèi)分布均勻防止分出液體的破碎和液體的再攜帶

2024/9/10142入口分流器類(lèi)型2024/9/10143集液部分使原油中攜帶的氣泡上浮至液面并進(jìn)入氣相使原油在分離器中有一定的停留時(shí)間，使其充分接觸，接近氣液平衡狀態(tài)集液部分也提供緩沖容積，起到緩沖作用，用來(lái)均衡進(jìn)出分離器原油流量的波動(dòng)2024/9/10144重力沉降部分氣體通過(guò)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(jīng)捕霧器除去。

2024/9/10145捕霧器網(wǎng)墊除霧器拱板除霧器波紋板除霧器2024/9/10146捕霧器迪克松板捕霧器填料式捕霧器離心式捕霧器2024/9/10147除霧器碰撞分離工作原理

碰撞、凝聚：折板式，金屬絲網(wǎng)2024/9/10148臥式分離器的工作原理

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(jié)、合并成大油滴，在重力作用下流入集液區(qū)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2024/9/10149立式分離器基本結(jié)構(gòu)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。2024/9/10150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(hù)部件2024/9/10151立、臥式分離器的比較臥式優(yōu)點(diǎn)：

氣中油滴易沉降，氣體處理量大，處理成本低，適于氣油比較高的混合物氣液界面大，有較好的油氣分離效果安裝、制造、維修方便，可以作成撬裝式立式優(yōu)點(diǎn)：

占地少，適用于海洋采油適合于處理含固體雜質(zhì)較多的油氣混合物，可以在底部設(shè)置排污口定期排放和清除固體雜質(zhì)液位控制靈敏2024/9/10152影響分離性能的因素

油氣最大、最小和平均流量分離壓力和溫度油氣混合物進(jìn)入分離器時(shí)形成段塞流的傾向油氣物性原油發(fā)泡傾向砂、鐵銹等固體雜質(zhì)含量油氣混合物的腐蝕性等2024/9/10153分離器的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)接近氣液平衡的程度機(jī)械分離效果氣體帶液率Ko

液體帶氣率Kg

原油在分離器中的停留時(shí)間氣體允許最大流速2024/9/10154分離器的工藝計(jì)算從氣體中分出油滴的計(jì)算從原油中分出氣泡的計(jì)算2024/9/10155油滴勻速沉降速度公式的假設(shè)條件油滴為球形，在沉降過(guò)程中即不能破碎，也不與其它油滴合并油滴與油滴，油滴與分離器壁以及與其它構(gòu)件間無(wú)相互作用力氣體的流動(dòng)是穩(wěn)定的，截面上任意點(diǎn)流速不隨時(shí)間而變化作用在油滴上各種力的合力為零，油滴勻速沉降2024/9/10156油滴的勻速沉降速度的推導(dǎo)油滴在氣體中所受的重力為：油滴在氣體中所受阻力：

油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=R，即：

2024/9/10157阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系

2024/9/101581、按相關(guān)式計(jì)算沉降速度設(shè)CD＝0.34，由的計(jì)算式計(jì)算該油滴的由求得的求Re由Re按上式求CD由求CD求，與上一個(gè)進(jìn)行比較，若在控制誤差范圍內(nèi)，計(jì)算所得的即為欲求的沉降速度否則，返回步驟②直至前后兩次求得的（或CD）在控制誤差范圍內(nèi)。2024/9/101592、按流態(tài)分區(qū)計(jì)算沉降速度

各流態(tài)區(qū)的關(guān)系2024/9/10160各流態(tài)區(qū)沉降速度公式層流區(qū)：

過(guò)渡區(qū)：

紊流區(qū)：

2024/9/10161油滴流態(tài)的判斷

d1是層流變?yōu)檫^(guò)渡流時(shí)的液滴直徑，d2是過(guò)渡流變?yōu)槲闪鲿r(shí)的液滴直徑。

當(dāng)d<d1時(shí)為層流，d>d1時(shí)為過(guò)渡流或紊流。

d>d2時(shí)為紊流，d1<d<d2為過(guò)渡流。

2024/9/101623、阿基米德準(zhǔn)數(shù)法求沉降速度

將上式兩邊同乘以，并使R＝F：

2024/9/10163Ar與Re的關(guān)系

流態(tài)雷諾數(shù)阿基米德數(shù)Re=f(Ar)層流Re≤2Ar=18Re≤36Re=0.056Ar過(guò)渡流2<Re≤50036<Ar≤83×103Re=0.153Ar0.714紊流Re>500Ar>83×103Re=1.74Ar0.52024/9/10164分離器中油滴的沉降條件在立式分離器中，氣流方向與油滴沉降速度方向相反。油滴能沉降的必要條件是：油滴的沉降速度必須大于或等于氣體在流通截面上的平均流速，即：在臥式分離器中，氣體流向與油滴沉降方向相垂直，油滴能沉降至集液區(qū)的必要條件是：油滴沉降至集液區(qū)所需的時(shí)間應(yīng)小于或等于油滴隨氣體流過(guò)重力沉降部分所需的時(shí)間，即：2024/9/10165氣體的允許流速氣體允許流速與油滴的沉降速度有關(guān)油滴沉降速度又與油滴直徑有關(guān)。油滴直徑越小，沉降速度越慢，要使較小直徑的油滴在重力沉降部分沉至集液部分，以獲得較低的氣體帶液率，就必須降低氣體在重力沉降部分的流速。要求：在一定氣體處理量下，必須加大分離器的直徑或增加臥式分離器的有效沉降長(zhǎng)度，金屬耗量和制造成本就會(huì)增加。油滴直徑的選取：2～1000，分隔直徑1002024/9/101661、

的確定－法中國(guó)前蘇聯(lián)——100油滴的直徑2024/9/101672、的確定－－桑得斯－布朗系數(shù)法

2024/9/10168按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法）

已知：重力沉降部分內(nèi)允許的氣體流速和分離條件下的氣體處理量

對(duì)于立式分離器：

對(duì)于臥式分離器：

考慮進(jìn)入分離器的油氣兩相比例隨時(shí)間不斷發(fā)生變化這一情況，引入載荷波動(dòng)系數(shù)β。

改用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體處理量Qgs（m3/d）液面控制在直徑一半時(shí)，2024/9/10169按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法）

立式分離器：

臥式分離器：

臥式分離器的氣體處理能力為同直徑立式分離器的Le/D倍。2024/9/10170按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法）液位不在一半處

2024/9/10171按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法）液位不在一半處

此時(shí)集液區(qū)液體的體積為：

2024/9/10172按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（桑得斯－布朗系數(shù)法

）

對(duì)立式分離器：

對(duì)臥式分離器：

2024/9/10173原油含氣率的影響因素原油粘度

原油在分離器中停留的時(shí)間

分離壓力

分離溫度分離器入口元件的壓降2024/9/10174從原油氣中分出氣泡的理論計(jì)算公式

氣泡不被原油帶出分離器的必要條件是：氣泡上升速度應(yīng)等于或大于分離器集液部分任一液面的平均下降速度，即

對(duì)于立式分離器：2024/9/10175從原油氣中分出氣泡的理論計(jì)算公式臥式分離器集液區(qū)某一液面的下降速度與其在集液區(qū)的位置有關(guān)。由，可求得臥式分離器的原油處理量，或由原油處理量求臥式分離器的直徑、長(zhǎng)度等。2024/9/10176起泡原油與消泡方法定義消泡方法降低分離器上游油氣混合物的流速分離器采用的入口分流器應(yīng)能避免流體發(fā)生劇烈湍流增大分離器集液區(qū)體積使用消泡劑提高油氣混合物的分離溫度2024/9/10177按停留時(shí)間計(jì)算結(jié)構(gòu)尺寸

立式分離器

在所要求的原油停留時(shí)間內(nèi)，進(jìn)入分離器的原油量應(yīng)和集液部分的體積相等，即：2024/9/10178按停留時(shí)間計(jì)算結(jié)構(gòu)尺寸臥式分離器:討論集液部分液面高度與液體體積的關(guān)系，如下圖。2024/9/10179按停留時(shí)間計(jì)算結(jié)構(gòu)尺寸已知停留時(shí)間、原油處理量，根據(jù)停留時(shí)間內(nèi)進(jìn)入分離器的液量等于分離器控制液面至出油口這段高度范圍內(nèi)液體量，則有：2024/9/10180分離器的工藝計(jì)算按照氣體處理量計(jì)算；按照液體處理量計(jì)算；選取原則：二者都應(yīng)滿(mǎn)足，選尺寸大者。臥式分離器：

液體處理量遠(yuǎn)大于氣體處理量，可相應(yīng)提高控制液位的高度，增加集液部分的容量，減少氣體空間的流通面積，用較小的分離器同時(shí)滿(mǎn)足氣、液處理量的要求。

2024/9/10181油氣相平衡計(jì)算，以此確定氣液處理量、物性、分離壓力和分離溫度，并確定分離器類(lèi)型從原油中分出氣泡的計(jì)算從氣體中分出油滴的計(jì)算比較上兩步的計(jì)算結(jié)果，選擇較大者作為分離器的設(shè)計(jì)尺寸參照分離器系列化尺寸，選取分離器的實(shí)際規(guī)格分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟2024/9/10182油氣水三相分離器2024/9/10183綜合型臥式三相分離器

2024/9/10184綜合型臥式三相分離器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

內(nèi)部構(gòu)件作用入口分流器與流體流動(dòng)方向垂直安裝并開(kāi)有排小槽，使液體以瀑布形式流向水平分流器穩(wěn)流裝置使初步分離得到的氣液兩相都得到穩(wěn)流，減少流體的波動(dòng)和擾動(dòng)，給油氣水沉降分離創(chuàng)造良好條件加熱器提高油溫，促使集液部分的游離水從原油中沉降防渦罩防止排液時(shí)產(chǎn)生旋渦，帶走污水上部的原油擋沫板阻止浮在液面上的氣泡向原油出口方向流動(dòng)，使氣泡在液面上有足夠的停留時(shí)間破裂并進(jìn)入氣相平行捕霧板板間為30mm，與水平線呈30°傾角，板面與氣流方向平行，起到氣體整流、縮短油滴沉降距離的作用，并使部分油滴被濕潤(rùn)的板表面聚結(jié)2024/9/10185臥式油水界面控制2024/9/10186臥式油水界面控制

式中h1+h2是擋油板高度，為固定不變的數(shù)值。若增加擋水板高度h3，會(huì)使水層厚度h2增大，油層厚度h1減小。

2024/9/10187立式油水界面控制(a)無(wú)油室界面控制；(b)帶油室界面控制；(c)可調(diào)水室界面控制2024/9/10188除砂2024/9/10189聚結(jié)板在三相分離器的集液區(qū)可能安裝若干聚結(jié)板，促使原油內(nèi)水珠粒徑增大、迅速沉降至油水界面。聚結(jié)板的使用可使分離器的油水處理量增大，或在一定油水處理量下減小分離器外形尺寸。但聚結(jié)板間的流道易被砂、蠟、腐蝕產(chǎn)物等固體雜質(zhì)堵塞。2024/9/10190水含率隨沉降時(shí)間變化2024/9/10191三相分離器的工藝計(jì)算油氣水三相分離器的工藝計(jì)算與油氣兩相分離器計(jì)算無(wú)原則區(qū)別液相在分離器內(nèi)的停留時(shí)間：從原油中逸出所攜帶的氣泡；原油中所含水珠沉降至分離器底部水層所需的時(shí)間。

由于油水密度差遠(yuǎn)小于油氣密度差，故液相在三相分離器內(nèi)的停留時(shí)間大于兩相分離器內(nèi)的停留時(shí)間。

2024/9/10192分散相運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算2024/9/10193停留時(shí)間法

集液區(qū)體積＝油水停留時(shí)間內(nèi)流入分離器的液量

對(duì)立式分離器2024/9/10194停留時(shí)間法

集液區(qū)體積＝油水停留時(shí)間內(nèi)流入分離器的液量

對(duì)臥式分離器2024/9/10195滌氣器滌氣器（scrubber）是一種處理高氣液比的分離器，液體負(fù)荷常小于56～84m3/Mm3，用于分離氣流內(nèi)夾帶的油滴。它有立式和臥式兩種，但立式滌氣器使用較廣。2024/9/10196離心式分離器

優(yōu)點(diǎn)：占空間小，效率高。

缺點(diǎn)：油氣混合物流速對(duì)分離效果很敏感，有較大的壓力降，油田上用的不多，但常用其原理作重力式分離器的入口分流器。

2024/9/10197過(guò)濾式分離器

1—頭蓋；2—入口分離室；3—?dú)怏w入口；4—濾管；5—捕霧器；6—?dú)怏w出口；7—集液罐2024/9/10198聚結(jié)過(guò)濾器

20世紀(jì)80年代初開(kāi)發(fā)的分離設(shè)備，在立式筒體內(nèi)裝有若干聚結(jié)過(guò)濾元件，用于氣體深度凈化。2024/9/10199緩沖分離器起到油氣分離的作用

有一定的緩沖容積，防止泵抽空

2024/9/10200液塞捕集器與海洋管道終端相連的氣液分離設(shè)備稱(chēng)液塞捕集器捕集器的功能有效地進(jìn)行氣液分離并捕集氣體內(nèi)夾帶的液體向下游氣液加工裝置提供穩(wěn)定的氣液流量2024/9/10201管式捕集器2024/9/10202低溫分離器2024/9/10203氣液圓柱形旋流分離器2024/9/10204氣液圓柱形旋流分離器應(yīng)用

油氣井計(jì)量作預(yù)分分離器作滌氣器2024/9/10205第五章原油處理

原油乳狀液原油處理的基本方法原油處理設(shè)計(jì)2024/9/10206概述目前全國(guó)各油田絕大部分開(kāi)發(fā)井都采用注水開(kāi)發(fā)方式開(kāi)采石油。從油井產(chǎn)出的油氣混合物內(nèi)含有大量的采出水和泥砂等機(jī)械雜質(zhì)。世界上所產(chǎn)原油的90%以上需進(jìn)行脫水。對(duì)原油進(jìn)行脫水、脫鹽、脫除泥砂等機(jī)械雜質(zhì)，使之成為合格商品原油的過(guò)程——原油處理，國(guó)內(nèi)常稱(chēng)原有脫水。2024/9/10207原油處理的目的滿(mǎn)足商品原油水含量、鹽含量的行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

商品原油含水要求：我國(guó)0.5％～2.0％國(guó)際上0.1％～3.0％，多數(shù)為0.2％

原油允許含水量與原油密度有關(guān)：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(guó)絕大部分油田原油含鹽量不高，商品原油含鹽量無(wú)明確要求，一般不進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的脫鹽處理。2024/9/10208降低原油密度原油密度是原油質(zhì)量和售價(jià)的的重要依據(jù)，原油含水增大了原油密度，原油售價(jià)降低，不利于賣(mài)方。降低燃料費(fèi)用

原油含水增大了燃料消耗、占用了部分集油、加熱、加工資源，增加了原油生產(chǎn)成本。原油處理的目的（續(xù)）2024/9/10209減少管線和設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕。原油內(nèi)的含鹽水引起金屬的結(jié)垢與腐蝕，泥砂等固體雜質(zhì)使泵、管路等設(shè)施的機(jī)械磨損，降低管路和設(shè)備的使用壽命。保證煉制工作的正常進(jìn)行原油處理的目的（續(xù)）

降低原油粘度和動(dòng)力費(fèi)用。相對(duì)密度0.876的原油，含水增加1％，粘度增大2％；相對(duì)密度0.996的原油，含水增加1％，粘度增大4％；2024/9/10210第一節(jié)原油乳狀液游離水常溫下用靜止沉降法短時(shí)間內(nèi)能從油中分離的水，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(chēng)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。2024/9/10211一、乳狀液類(lèi)型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(chēng)為乳狀液，乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。原油乳狀液的類(lèi)型油包水型（W/O）：油田最常見(jiàn)的原油乳狀液。水包油型（O/W）：在采出水中常存在，原油處理中很少見(jiàn)。又稱(chēng)反相乳狀液。2024/9/10212油水乳狀液類(lèi)型的判別方法鑒別方法說(shuō)明染色法往乳狀液中加入油溶性染料，輕輕攪動(dòng)，若乳狀液呈現(xiàn)染料的顏色，則外相是油，乳狀液是W/O型；若分散液滴呈染料顏色，則分散相是油，為O/W型。沖淡法將兩滴乳狀液分別滴在玻璃板上，然后將形成該乳狀液的油和水，分別滴在兩滴乳狀液中，輕輕攪拌，易于和油混合者為W/O型；易于和水混合者為O/W型。電導(dǎo)法導(dǎo)電性好的為O/W型，差的為W/O型。濾紙法將乳狀液滴在濾紙上，若能迅速鋪開(kāi)，濾紙上只留下一小滴油，則為O/W型；若鋪不開(kāi)，則為W/O型。顯微鏡法2024/9/10213二、乳狀液生成機(jī)理1、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(qiáng)烈的攪動(dòng)，使一種液體破碎成微小液滴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2024/9/102142、界面能和界面張力不平衡力場(chǎng)作用下，液體表面有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)；在恒溫恒壓下，物系有自動(dòng)向自由能減小方向進(jìn)行的趨勢(shì)；油水形成乳狀液時(shí)，接觸界面和界面能都很大，分散相液滴會(huì)自發(fā)地合并，縮小界面面積使界面能趨向最低。2024/9/102153、乳化劑乳化劑：使乳狀液穩(wěn)定的物質(zhì)作用：吸附在油－水界面上，形成吸附層（1）使油水界面的界面張力下降，減少了剪切水相變?yōu)樾∷嗡璧哪芰?，也減小了使水滴聚結(jié)、合并的表面能；（2）若吸附層具有凝膠狀彈性結(jié)構(gòu)，在分散相液滴周?chē)纬蓤?jiān)固、有韌性的膜，阻止水滴碰撞中的聚結(jié)、合并、沉降（3）若乳化劑為極性分子，排列在水滴界面上形成電荷，使水滴相互排斥，阻止水滴合并沉降。（4）固體粉末聚集在油水界面上構(gòu)成堅(jiān)固而穩(wěn)定的薄膜，阻礙分散相顆粒碰撞時(shí)的合并，是乳狀液穩(wěn)定的又一機(jī)理。2024/9/10216三、乳狀液的性質(zhì)1、穩(wěn)定性乳狀液穩(wěn)定性：是指乳狀液抗油水分層的能力。影響原油乳狀液穩(wěn)定的因素：

分散相顆粒外相原油粘度油水密度差界面膜和界面張力老化內(nèi)相顆粒表面帶電溫度原油類(lèi)型

相體積比水相鹽含量pH值2024/9/10217分散相顆粒

粒徑越小、越均勻，越穩(wěn)定；粒徑大小還表示乳狀液受攪拌的強(qiáng)烈程度。外相原油粘度

分散相的平均粒徑愈大——穩(wěn)定性差乳化水滴的運(yùn)動(dòng)、聚結(jié)、合并、沉降愈難

——增大了乳狀液穩(wěn)定性粘度越大2024/9/10218油水密度差

密度差愈大，油水容易分離——穩(wěn)定性較差。界面膜和界面張力

乳化劑構(gòu)成的界面膜，阻止水滴碰撞合并，維持乳狀液的穩(wěn)定性。老化

反映了時(shí)間對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。內(nèi)相顆粒表面帶電

內(nèi)相顆粒界面上帶有同種電荷是乳狀液穩(wěn)定的重要原因。2024/9/10219溫度提高溫度可降低乳狀液的穩(wěn)定性：

①降低外相原油粘度；

②提高乳化劑的溶解度，削弱界面膜強(qiáng)度；

③加劇內(nèi)相顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)，增加水滴碰撞合并的幾率。原油類(lèi)型決定了原油內(nèi)所含天然乳化劑的數(shù)量和類(lèi)型。

環(huán)烷基和混合基原油乳狀液穩(wěn)定，石蠟基原油乳狀液穩(wěn)定性較差。2024/9/10220相體積比增加分散相體積使乳狀液穩(wěn)定性變差。水相鹽含量淡水和鹽含量低的采出水易形成穩(wěn)定乳狀液。pH值

pH值增加，內(nèi)相顆粒界面膜的彈性和機(jī)械強(qiáng)度降低，乳狀液穩(wěn)定性變差。2024/9/102212、原油乳狀液的密度

原油含水、含鹽后，密度顯著增大。若已知乳狀液體積含水率Ф，原油和水的密度ρo和ρw，原油乳狀液的密度可按下式確定：

2024/9/102223、乳狀液粘度外相粘度內(nèi)相體積濃度（含水率）溫度分散相顆粒乳化劑及界面膜性質(zhì)內(nèi)相顆粒表面帶電強(qiáng)弱影響因素2024/9/10223曲線溫度/℃

剪切速率140272408135027450815708164027（加藥）74081（加藥）2024/9/102241、原油乳狀液的生成

原油中含水，并含有足夠數(shù)量的天然乳化劑，一般生成穩(wěn)定的W/O型原有乳狀液。原油中所含的天然乳化劑：膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸、脂肪酸、氮和硫的有機(jī)物、蠟晶、粘土、砂粒、鐵銹、鉆井修井液等。另外，原油生產(chǎn)中使用的緩蝕劑、殺菌劑、潤(rùn)濕劑和強(qiáng)化采油的化學(xué)藥劑都是生成乳狀液的乳化劑。四、石油生產(chǎn)中乳狀液的生成和預(yù)防2024/9/102252、防止穩(wěn)定乳狀液生成措施盡量減少對(duì)油水混合物的剪切和攪拌盡早脫水（1）自噴井產(chǎn)生乳狀液的原因：油水混合物沿油管向地面流動(dòng)，隨著壓力降低，氣體析出膨脹，對(duì)油、水產(chǎn)生破碎和攪動(dòng)。混合物流過(guò)噴嘴時(shí)，流速猛增，壓力急劇下降，使油水充分破碎，形成較為穩(wěn)定的乳狀液。2024/9/10226取樣位置分析次數(shù)油嘴壓降平均含水率總含水率游離水含率乳化水含率油嘴后780.25~0.3560.022.038.0油嘴前460.25~0.3562.244.717.5油嘴后90.9~1.060.00.759.3油嘴前后乳化水含量減少原油乳狀液生成的預(yù)防措施：用大油嘴并提高集輸系統(tǒng)和油氣分離器壓力，減小油嘴前后的壓差；油嘴裝在井底2024/9/10227（2）深井泵采油防止抽油機(jī)固定閥、游動(dòng)閥、柱塞漏泄產(chǎn)生激烈攪動(dòng)選擇較大尺寸的固定閥和游動(dòng)閥、并用氣錨（使氣體進(jìn)入油套環(huán)空內(nèi)的裝置），避免氣體進(jìn)入泵筒內(nèi)提高深井泵容積效率往油井油套環(huán)空內(nèi)注入破乳劑能有效地阻止原油在井內(nèi)乳化，還能使油井增產(chǎn)。2024/9/10228（3）氣舉井產(chǎn)生乳狀液的場(chǎng)所：井口，氣舉氣進(jìn)入油管處間歇?dú)馀e：井口、地面管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生乳狀液；連續(xù)氣舉：注氣點(diǎn)產(chǎn)生（4）地面集輸管網(wǎng)集輸過(guò)程促成乳狀液生成的因素多相混輸管路、離心泵，彎頭、三通、閥件等對(duì)混合物產(chǎn)生的攪拌。2024/9/10229預(yù)防措施在集輸系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、日常操作管理中盡量避免混合物的激烈摻混：管徑不宜太??；盡量減少?gòu)濐^、三通、閥件等的局部阻力；充分利用地形輸送；流程中避免對(duì)流體的反復(fù)減壓和增壓；盡早分出混合物中的伴生氣；注意各種閥門(mén)的嚴(yán)密性。2024/9/10230防止油水乳狀液生成措施（總結(jié)）控制油井出水，如采取分層開(kāi)采、封堵水層、合理注水等措施來(lái)減少油井出水控制油流攪拌，如提高油田地面集輸系統(tǒng)和分離器的壓力，減小油嘴前后壓差；盡量簡(jiǎn)化油氣集輸流程；減少?gòu)濐^、三通、閥件等局部阻力及泵的數(shù)量往油井環(huán)形空間注入破乳劑，這不但能有效地阻止原油在井內(nèi)乳化，往往還能使油井增產(chǎn)

2024/9/10231原油中水的類(lèi)型：游離水和乳化水原油處理常用的方法

化學(xué)破乳劑重力沉降加熱機(jī)械電脫水各種常見(jiàn)脫水方法的共同點(diǎn)：創(chuàng)造條件使油水依靠密度差和所受重力不同而分層。第二節(jié)原油處理的基本方法2024/9/10232一、常用術(shù)語(yǔ)1、破乳乳狀液的破壞即破乳。原油乳狀液的破乳過(guò)程分散水滴接近結(jié)合界面膜破裂水滴合并粒徑增大在油相中沉降分離即水滴的絮凝、聚結(jié)和沉降。原油乳狀液破乳的關(guān)鍵破壞油水界面膜，使水滴聚結(jié)和沉降。2024/9/102332、絮凝某些高分子聚合物（絮凝劑）的長(zhǎng)鏈分子具有多個(gè)活性集團(tuán)，附著在水滴上使乳化水滴聚集在一起，但界面膜連續(xù)沒(méi)有破裂，水滴沒(méi)有合并成大水滴。顯微鏡下觀察到：水滴絮凝在一起呈魚(yú)籽狀。一、常用術(shù)語(yǔ)2024/9/102343、聚結(jié)小粒徑水滴合并成大粒徑水滴，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沉降至容器底部水層的過(guò)程——聚結(jié)。聚結(jié)時(shí)間估算d0——起始粒徑；

d——最終粒徑；

φ——乳狀液體積水含率；Ks——特定系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；

j——大于3的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，與水滴碰撞反彈概率有關(guān)。一、常用術(shù)語(yǔ)2024/9/10235乳狀液在處理容器內(nèi)的聚結(jié)時(shí)間t與能沉降至底部水層的水滴粒徑d有關(guān)

在其他條件不變的條件下，分散相濃度愈大，所需的脫水時(shí)間t愈短結(jié)論2024/9/102364、水洗油水混合物進(jìn)入乳狀液處理器的底部水層，使乳狀液向上通過(guò)水層，由于水的表面張力較大，原油中的游離水、粒徑較大的水滴、鹽類(lèi)和親水固體雜質(zhì)等并入水層的過(guò)程，稱(chēng)為水洗。水層內(nèi)水的體積分?jǐn)?shù)φ很大，水洗對(duì)乳狀液破乳有重要作用。一、常用術(shù)語(yǔ)2024/9/102375、沉降乳化水滴在原油中的沉降速度用Stokes公式描述。

與水滴粒徑的平方成正比；與油水密度差成正比；與原油粘度成正比；在離心場(chǎng)內(nèi)，可加速水滴的沉降。沉降速度的影響因素一、常用術(shù)語(yǔ)2024/9/10238二、破乳劑脫水破乳劑一般都是人工合成的大分子、高分子或超高分子的表面活性劑。破乳過(guò)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(qiáng)度

2、消除水滴間的靜電斥力，使水滴絮凝

3、有聚結(jié)作用

4、能潤(rùn)濕固體，防止固體粉末乳化劑構(gòu)成的界面膜阻礙水滴聚結(jié)。2024/9/10239破乳劑類(lèi)型1、離子型破乳劑溶于水時(shí)，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，可分為陽(yáng)離子、陰離子和兩性離子等類(lèi)別。2、非離子型破乳劑以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等有機(jī)合成原料為基礎(chǔ)，在具有活潑氫起始劑引發(fā)下、有催化劑存在時(shí)，按一定程序聚合而成。2024/9/10240非離子型破乳劑的優(yōu)點(diǎn)用量少

不產(chǎn)生沉淀

脫出水中含油少

脫水成本低

非離子型破乳劑的類(lèi)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2024/9/10241破乳劑的評(píng)價(jià)

1、脫水率

2、出水速度

3、油水界面狀態(tài)

4、脫出水的含油率

5、最佳用量

6、低溫脫水性能2024/9/10242破乳劑脫水的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、在系統(tǒng)內(nèi)較早注入可防止乳狀液的形成；2、可在較低溫度下脫水，節(jié)約燃料，降低原油蒸發(fā)體積損失以及因原油密度增大的經(jīng)濟(jì)損失。缺點(diǎn)1、注入破乳劑劑量過(guò)多時(shí)，可生成新的、穩(wěn)定性更高的乳狀液；2、若破乳劑量較大時(shí)，僅靠其脫水費(fèi)用過(guò)高。2024/9/10243三、重力沉降脫水游離水脫除器與三相分離器的主要區(qū)別：根據(jù)油水混合物內(nèi)的水量來(lái)確定大小。水處理量的計(jì)算公式：2024/9/10244

油水界面?？刂圃?.5D處，但脫除器水處理