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1、油气集输概论,东北石油大学 机械科学与工程学院 任永良,油气集输,把分散的油井所生产的石油、伴生天然气和其他产品集中起来，经过必要的处理、初加工，合格的油和天然气分别外输到炼油厂和天然气用户的工艺全过程称为油气集输。主要包括油气分离、油气计量、原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收等工艺。,课程的主要内容,第一章 绪论 第二章 油气集输流程 第三章 油气混输管路 第四章 油气分离 第五章 原油净化 第六章 原油稳定 第七章 天然气净化 第八章 轻烃回收,第一章 绪论,油气集输在油田建设中的地位 油气集输系统的研究对象 油气集输系统的工作范围 油气集输系统的主要工艺环节 油气储运系统发展概况,
2、一、油气集输在油田建设中的地位,油田的工业开采价值被确定以后，在油田地面上需建设各种生产设施、辅助生产设施和附属设施，以满足油气开采和储运的要求。 油气集输与处理系统： 、是油田建设中的主要生产设施 地面工程的“龙头”，地面工艺技术的“核心”，建设工程量和投资一般占整个地面工程的40 50。,、在油田生产中起着主导作用 保持油气开采与销售之间的平衡 油田平稳生产 使原油、天然气、液化石油气、天然汽油产 品质量合格 采用的油气集输工艺流程、确定的工程建设规模及总体布局，将对油田的可靠生产、建设水平、生产效益起着关键性的作用。,二、油气集输系统的研究对象,油气集输系统的研究的主要对象就是油、气田生
3、产过程中原油及天然气的收集和输送问题。 油田：油田内部的原油及其伴生气的收集、加工和输送,三、油气集输系统的工作范围（任务）,就油田的生产全局来讲，油气集输是继油藏勘探、油田开发、采油工程之后的重要生产阶段。 该阶段是的任务就是把分散的原料集中、处理使之成为油田产品的过程。 油田生产中的“三脱”“三回收” 油田生产中的“三脱”“三回收”：“三脱”是指油气收集和输送过程中的原油脱水、原油脱天然气和天然气脱轻质油；“三回收”是指污水回收、天然气回收和轻质油回收。,油井,计量站,联合站,合格原油 合格天然气 达到排放或回注标准的水或砂,气井,气体处理设施,压气站,输气管道系统,用户,四、油气集输系统
4、的主要工艺环节,油气分离：实现原油与伴生气的分离 原油净化：原油脱水、脱砂 原油稳定：减少原有的蒸发损耗，增加 原油的收率。 天然气净化：脱除H2O，CO2，H2S 轻烃回收：扩大石油化工的原料来源,合格原油主要标准：国家规定在净化后的原油中含水不能超过0.5%，含盐不大于50毫克/升，每吨原油含气不超过1立方米。,五、油气储运系统发展概况,油气高效的处理方法与新型处理设备、 原油、成品油、天然气的全国输送网络形成。 油气处理与输送的高效节能技术和安全输送技术。 储存系统安全和国家石油储备。,第二章 矿场油气集输系统,一、油气集输系统的工作内容,油井计量 集油、集气 油气水分离 原油脱水 原油
5、稳定 原油储存 天然气脱水 天然气凝液回收和储存 含油污水处理,二、油田油气集输流程,油气收集流程-油井至联合站 油气处理流程-联合站内流程 油气输送流程-联合站至原油库 流程设计的基本原则： “适用、可靠、经济、高效、注重环保”,（一）油气集输流程命名,按不同加热方式：不加热集油流程、井场加热集油流程、热水伴随集油流程、蒸汽伴随集油流程、掺稀油集油流程、掺热水集油流程、掺活性水集油流程、掺蒸汽集油流程。 按通往油井的管线数目：单管集油流程、双管集油流程和三管集油流程。,（一）油气集输流程命名（续）,3、按集油管网形态：米字型管网集油流程、环型管网集油流程、树状管网集油流程和串联管网集油流程。
6、 4、按油气集输系统布站级数：油井和原油库之间集输站场级数； 一级布站集油流程：只有集中处理站； 二级布站集油流程：计量站和集中处理站； 三级布站集油流程：计量站、接转站（增压）和集中处理站； 5、集输系统密闭程度：开式和密闭流程,（二）油田集油流程举例,1、双管掺活性水流程,2、二级布站油气集输流程,3、单管环形集油流程,4、稠油集输流程,（1）高温集油流程：单管加热集油流程和掺稀降粘流程。,（2）掺蒸汽集油流程,5、气田集气流程,高压（10MPa）、中压（1.610MPa )、低压（ 1.6MPa ） 两级降压 采气站：气液分离、计量、调压和脱除有害气体。,第三章 矿场集输管路,按管路内流
7、动介质的相数，集输管路可分为单相、两相和多相管路。 输油管和输气管都属于单相管路，而油气或油气水混输管路分属两相或多相管路，简称混输管路。 矿场集输管路中大约有70属于两相或多相混输管路。 油田范围内主要存在油气水三相，用一条管路输送一口或多口油井所产油气水的管路。,在矿场的条件下，混输管路在经济上往往 优于用两条管路分别输送输量不大的原油 和天然气。 在某些特定环境下，混输管路更有单 相路不可比拟的优点。特别是随着滩海油 气田的开发，两相或多相混输管路越来越 多，混输管路的研究受到广泛重视。,一、油气混输的应用,混输技术广泛于： 沙漠油田 陆地上的边际油田 滩海油田及海上油田 目前混输管路也
8、象长距离输油管路一样，从过去的小直径、短距离逐步向大直径、输送距离长的方向发展。位于北海英国与挪威海域交界处的弗列格（Frigg）大气田至苏格兰萨恩格弗古斯（Saint Fergus）的管径32英寸、管长365公里的输送天然气凝析液的混输管路便是一例。,二、油气混输的特点,1、流型变化多 气液两相流流型的划分不能通过简单的雷诺数的大小来划分，通常通过观察气液两相在管内的流动情况并根据压力波动特征来确定流型。埃尔乌斯流型划分法较好地说明了气液两相流动的流型变化特点。埃尔乌斯把两相管路的流型分为气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、不完全环状流、环状流和弥散流等八种。,油气混输流型,气泡流 气团
9、流 点击图片播放动画,油气混输流型,分层流 波浪流,油气混输流型,冲击流 不完全环状流,油气混输流型,环状流 弥散流,油气混输的特点,2、存在相间能量交换和能量损失 在气液两相流动中，由于两相的速度常常不同，使气液相间产生能量交换和能量损失。 例如，在两相管路内液体的剧烈起伏造成相间界面粗糙，增加了相间滑脱损失；液面的起伏使气体的流通面积忽大忽小，气体忽而膨胀忽而压缩，气体流动方向亦随着液面起伏而变化，这些都使两相流动时的相间能量损失增加。,流速较高的气体，常常把一部分液体拖带到气体中去，脱离液流主体时要消耗能量； 被气流吹成液滴或颗粒更小的雾滴要消耗能量； 由流速较慢的液流主体进入流速较快的
10、气流中的液滴或雾滴获得加速度要消耗能量，这些都存在能量交换。,油气混输的特点,3、存在传质现象 油气混输管路中，随着管线的延长，压力越来越低，有气体析出，此时气体的质量流量增加，密度增加；而液体的质量流量减少，密度增加。 注蒸汽管路中，起点压力约在150170大气压，温度为300，质量含气率约70。随着压力的降低，散热量增加，质量含气率下降。,4、流动不稳定 在气液两相管路中，气液两相各占一部分管路体积，当气液输量发生变化时，各相所占管路体积的比例也将发生变化，这就会引起管路的不稳定工作。在滩海油气混输管路中甚至出现严重冲击流，影响油田生产。,第四章 原油与天然气的分离,二、油气分离,（一）分
11、离器的类型和工作要求,1、分离器类型 （1）重力分离型：常用的为卧式和立式重力分离器。 （2）碰撞聚结型：丝网聚结、波纹板聚结分离器。 （3）旋流分离型：反向流、轴向流旋流分离器、紧凑型气液分离器。 （4）旋转膨胀型。,卧式重力分离器,立式分离器,波纹板型- vane packs,波纹板,旋风分离器,紧凑型气液分离器,传统分离与分离新概念,旋转膨胀型分离器,GLCC,2、对分离器工作质量的要求,气液界面大、滞留时间长；油气混合物接近相平衡状态。 具有良好的机械分离效果，气中少带液，液中少带气。,（二）分离器的工艺设计原则,1、从气体中分出油滴 要求：油滴沉降至气液界面的时间小于气流把油滴带出分
12、离器时间。 沉降时间主要与液滴直径有关，油滴直径为10270微米。 由上述原则设计出分离器尺寸。,2、从原油中分出气泡,原油中气泡上升速度大于任一液面的下降速度。 不起泡原油停留时间1-3分钟，起泡原油停留时间5-20分钟。,3、分离器总体设计要求,同时满足气中除液和液中除气的要求； 不同气液比用液位调节器进行调节； 处理量大时多台并联工作。,（三）油气水三相分离器,液相停留时间5-30分钟,（四）分离缓冲罐,对缓冲能力要求高的分离器称分离缓冲罐。 分离器最高与最低液位之间的容积称缓冲容积，相应的充满时间为缓冲时间（15-30分钟）。,一次分离、连续分离和多级分离 （1）一次分离 一次分离是油
13、气混合物的油气两相一直在保持接触的条件下逐渐降低压力，最后流入常压储罐，在罐中一次把油气分开。,（五）一次分离与多级分离,（2）连续分离,连续分离是指气液混合物在管道中压力不断降低，并且不断将逸出的天然气排出，直到压力降为常压。 该方法生产中无法使用。,（3）多级分离,压力降到一定数值把气体排出，压力再降到一定数值，在把气体排出，如此反复。 一个分离器和一个储罐为二级分离；二个分离器和一个储罐为三级分离。,（1）多级分离所得的储罐原油收率高； （2）多级分离所得的原油密度小，有利于提高原油的质量。 （3）储罐原油的蒸汽压低，蒸发损耗少。 （4）多级分离所得天然气数量少，重组分在气体中的比例少。 （5）多级分离大多数气体从第一级分出，这些气体具有较高的压力，可直接依靠地层能量输送，不建或少建输气压气站，从而减少能耗和输气成本。,多级分离的特点,