1、二七年七月 油气集输工艺培训油气集输工艺培训 一、油气集输的概念 1、什么叫油气集输？是把油、气田生产的原油和天然气收集起来，通过计量、初加工（净化、稳定）和输送的全过程。2、工作的对象和范围 油气集输研究的主要对象是油、气田生产过程中原油及天然气的收集和输送问题。工作范围是以油井井口为起点，矿场原油库或输油、输气管线首站为终点的矿场业务。3 3、油田生产对集输工作的要求、油田生产对集输工作的要求 在油田开发中，无论是新油田的开发建设，还是已开发油田的调整改造，油气集输必须适应油田生产全局的需要，必须满足以下几点要求：（1）满足油田开发和开采的要求；（2）要贯彻节约能源和保护环境的原则；（3）
2、要贯彻方便管理和安全运行的原则；（4）要贯彻“少投入，多产出”，提高经济效益的原则。（一）输油站类型及功能 输油站是长输管线的主要组成部分之一。其任务是供给油流一定的能量（包括压力能、热力能），以使油品保质保量、安全经济的输送到目的地。输油站按所处位置分为首站、中间站和末站，中间站按其功能还可分为加热站（只能提供热能）、加压站（只能提供压能）及热泵站（既提供热能又提供压能）。二、输油站工艺流程二、输油站工艺流程 首站：是长输管线的起始站。主要任务是接收来油，经计量后，加压加热向下站输送。首站除设有输油机泵和加热装置外，还必须设置较大容积的储油罐，以满足计量及调节来油与输油间不平衡的需要。二、输
3、油站工艺流程二、输油站工艺流程 中间站：是长输管线沿途设置的输油站。其主要任务是对所输油品按工艺要求供给一定的能量，使油品继续流动。中间站设施比首站相对较少，特别是储油罐少，只有12个，起缓冲作用或事故处理。二、输油站工艺流程二、输油站工艺流程 实例：实例：炉-1 炉-1 FIQ FIQ 接热工部分 FIQ 五 蛟 站 工 艺 流 程 图 末站：末站：是长输管线的终点站。主要任务是接收输油管线所输的全部油品，经过计量后将油储存起来或直接把油品输给用油单位，或以其它运输方式转运给用户。由于来油不平衡及转运不平衡，末站需要设有较大容量的储油罐和相应的计量、化验及运转设施。二、输油站工艺流程二、输油
4、站工艺流程 （二）输油站的基本组成 无论首站、中间站或末站，按站内设施来分可把输油站分成生产区和生活区。生产区又分为主要生产区和辅助生产区。主要生产区：（1）输油泵房 （2）加热炉 （3）总阀室 （4）清管器收发室 （5）油罐区 二、输油站工艺流程 辅助生产区：（1）供电系统 （2）供热系统 （3）供水系统 （4）排水排污系统 （5）消防设施 （6）材料库 二、输油站工艺流程二、输油站工艺流程 （三）平面布置及工艺流程绘制（三）平面布置及工艺流程绘制 平面布置原则及要求：1、集中处理站平面布置设计应根据工艺流程，按不同生产功能和特点，将同类工艺设施相对集中布置在一起，使其形成原油外输区、储油罐
5、区、原油处理区、原油装卸区、采出水处理区、变电所、供热区、辅助生产及生产管理区。2、供电、供热设施应尽量靠近负荷中心位置，且宜布置在站场边部，以利进出线。3、场区道路的布置应合理组织好人流和车流，并应满足消防要求。4、工艺管线、热力管线，供排水管线和电力通信线路，一般宜集中布置在道路一侧。各种线路布置做到纵横有序。5、站场平面布置防火间距应符合相关要求。常用图例常用图例 常用图例常用图例 液相管 气相管 法兰盖 压缩空气管 蒸汽管 上水管 大小头 紧急切断阀控制油路 一般阀 紧急切断阀 止回阀 过滤器 电动离心泵 直通球阀 安全回流阀 弹簧安全阀 P 压力表 P 液位计 P 温度计 P 二次液
6、位计 一般储罐 除油罐 300m3 调节罐 300m3 污油箱 净化罐 1000m3 沉降罐 1000m3 净化罐 1000m3 沉降罐 1000m3 卸油箱 卸油箱 缓 冲 罐?D?1 y?o?o?D?y南梁集油站工艺流程示意图 实例演示实例演示 原油加热输送管道的轴向温降和沿程压降为输油管道工艺计算的主要内容。三、输油管路的工艺计算三、输油管路的工艺计算 （一）水力计算 管路输油过程中压力能的消耗包括两部分，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动过程中的摩擦及撞击阻力，通常称为 摩阻损失，它随流速及原油物理性质等因素而变化。gPP?21 =he+h+Z 压降计算公式：Z起
7、点、终点高差，m p1、p2起、终点压力，MPa 介质密度 g重力加速度，g=9.80665m/s2 h局部摩阻损失（m）he沿程摩阻损失（m）由于h比he小得多，故计算常忽略此项 沿程摩阻损失计算沿程摩阻损失计算 沿程摩阻损失按达西公式计算：gdLh22?实用计算公式，利用紊流光滑区的列宾宗公式：LdQh75.425.075.10246.0?h管线沿程摩阻损失，m；Q流量，m3/h；原油运动粘度，m2/s；d管线内径，mm；L管线长度，m；实例演示实例演示 例：设西二转外输液量2100m3/d，原油含水13%，外输管线1335mm4.2Km，原油外输西二联，排量100m3/h。计算其沿程阻力
8、损失，为1.98MPa。m25?dLQhmnf?水头损失计算表 压力水头差hf(m)流态系数 流态指数m 流量Q(m3/h)动力粘度(厘泊)管径(mm)管长(m)流体密度(Kg/m3)雷诺数Re 公式 水力光滑管Re3000 198.152 0.0246 0.25 100 6.4 125 4200 870 38481.95329 16.848 0.0246 0.25 25 6.4 150 9600 868 7998.643548 105.9 0.0246 0.25 55 6.4 150 15200 873 17698.3811 层流区 Re3000 8.3 4.15 1 30 6.4 80 1
9、300 850 三、输油管路的工艺计算三、输油管路的工艺计算 （二）热力计算 油流被加热到一定温度后，输送到下游站，在沿管道流动过程中，不断把热量散失到温度较低的管路周围介质中去，因而油流温度不断降低。管线轴向温降计算公式：DKcGm?0201tttt?L=ln L管线长度，m Gm油气混合物的质量流量，kg/s；c原油比热，J/(kg0C)，一般 取c=1.884103一2.093103 J/(kg0C)；K管线至周围介质的总传热系数，W/(m20C)D管线外径，m t1,t2 管线起点、终点温度,0C t0管线环境温度,0C，（埋地管线取管线中心埋深处地温）；三、输油管路的工艺计算 热力计
10、算的目的是为了对热油管的运行工况进行有效的控制，确定热油管最优投产和重新起动方案，确定热油管安全停输时间等。通过上述管线轴向温降公式可以计算得到管线的最小起输量，也可推算出原油所需 外输油温，进一步核算外输加热负荷。CttttDLKG?00ln终起?最小起输量：保证管线不发生冻堵、凝管的最小安全输量 实例演示实例演示 例：设某站外输净化油，外输油温能达到45，下游进站油温21，外输管线1145mm6.8Km，岩棉管保温。计算该站的安全起输量。序号 管线最小起输量G（公斤/小时）总传热系数K（大卡/米2?时?）管线外直径D（米）管线长L(公里)管线内原油起点油温t起()管线内原油终点油温t终()
11、管线埋深处土壤温度t0()原油热容C （大卡/公斤?）公式 1 5435.4 0.946 0.114 6.8 45 21 3 0.5 2 42597.9 2 0.159 27.6 65 20 3 0.5 3 44791.4 2 0.219 10.3 35 20 3 0.5 4 4909.6 2 0.076 4 40 20 3 0.5 一般情况下：总传热系数K取2；管线埋深处土壤温度t0取3；原油热容C取0.5大卡/（公斤）管线最小起输量计算表 CttttDLKG?00ln终起?四、站库设计四、站库设计 油气集输系统所包含的站库有计量站、接转站、集中处理站、矿场原油库等。集中处理站，也称联合站，
12、是对油井产物油、气、水集中进行综合净化处理，从而获得合格原油、天然气、稳定轻烃和可回注的处理采出水的中心站。一般包括以下生产功能：油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、轻油回收、原油储存及输送、采出水处理与回注、变配电、供热及消防等。（一）集中处理站的主要设备及功能 序号 设备名称 功 能 设计及运行参数 备 注 1 流量计 各区块来油计量 根据产液量配,常用腰轮流量计如LL150、LL100、LL-80等 2 换热器 对进沉降罐的原油加热,利于原油脱水沉降 由来液量定(常用45m2、65m3等),一趟来液用一具或几具。换热器出口温度应在40以上。3 毛油罐 单量、事故处理用 根据产液量
13、配建 4 沉降罐 含水油在此水洗、脱水、沉降,出净化原油 根据来液量及沉降时间定。运行参数:水层控制4-6m,罐温35。各加药端点要保证100mg/l的破乳剂加药浓度及输油温度 5 倒罐泵 用于站内各油罐储量的周转 根据产液量配套建设 6 净化油罐 储存沉降罐溢流出的净化原油,也可作为油品交接罐。根据产液量配套建设 7 输油泵 净化油需经输油泵输送至高效炉 根据产液量配套建设 8 高效炉 加热净化原油,便于闪蒸稳定 进口压力0.2-1.5MPa,出口温度95110 成品油在储存的最高温度下,9 稳定塔 分离C1C4,降低原油蒸汽压 进口温度95105,塔顶温度4050 饱和蒸汽压等于或略低于当
14、 10 稳定净化油罐 储存稳定后的原油即成品原油 根据产液量配建 地的大气压 （一）集中处理站的主要设备及功能 按照油气田地面建设规划设计技术规定，油田自管外输首站储罐容量不超过五天，则储罐容量为：V=5Q/K Q联合站平均日输量（m3/d）K油罐容积系数，金属油罐取0.85 假设某处理站外输油量504m3/d，则V=55040.85=2965（m3），则考虑各区来油采用热化学沉降脱水并兼顾远期产量增长等因素，可选用1000m3拱顶油罐4具。（二）集中处理站设计规模及相关计算 油罐 原油加热总负荷：Q总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 Q1热化学沉降脱水用热负荷（大卡/时），按各区块来油量经过换
15、热器考虑液量；Q2原油外输加热负荷（大卡/时）；Q3油罐保温热负荷（大卡/时）；Q4污水处理装置负荷（大卡/时）；Q5建筑物采暖热负荷（大卡/时）。（二）集中处理站设计规模及相关计算 站内热负荷及锅炉选型 其中，原油脱水热负荷：其中，原油脱水热负荷：Q1=GCt=GC（t1-t2）t1原油热化学沉降脱水温度（），一般4050；t2各区块来油温度（），一般取20；G每小时的处理液量（公斤/小时）。原油外输热负荷：Q2=GCt=GC（t起-t脱）脱水温度 联合站输油起点温度 联合站脱水后原油外输量 站内热负荷及锅炉选型站内热负荷及锅炉选型 油罐保温热负荷：Q3=KFt=KF（t1-t2）K油罐总传
16、热系数（大卡/时.米.）；F油罐总传热面积（米2）；t1油罐内原油温度（）；t2大气温度（）。Q4、Q5分别由供水专业、采暖专业提供后，算出主要热负荷Q总，假设为160.35万大卡/时。按每吨蒸汽产生60104大卡/时热量计算，选用2吨/时锅炉2台。站内热负荷及锅炉选型 计算步骤：1、根据Q=GCt，算出来油加温或原油外输所需热负荷；2、确定换热器的换热面积：F=Q/K/t平 K冷热流体间的总传热系数，参照油气集输储运设计手册，取150大卡/米2.时.；Q来油升温或原油外输所需热量（大卡/时）；t平平均温差，计算公式：来油、外输换热器选型来油、外输换热器选型 DKcGm?0201tttt?ln
17、 t平=1、根据给定的集输量或输油量，以及选定的经济流速，选择合理的管径。计算公式：?Qd4?式中：d管线内径，m；Q给定的流量，m3/s，若给定的输油任务为t/a，换算时每年按 350天计；经济流速，m/s（一般取1-2 m/s）。2、计算出的 d需调整为标准管径。假设求出 d为0.086m，则初选管径为 1145mm。外输管线选定外输管线选定 1、根据输油管径、原油粘度、比重、输量，进行水力计算，公式：输油泵选定输油泵选定 gPP?21 =he+h+Z 沿程摩阻损失，计算公式：LdQh75.425.075.10246.0?局部阻力损失，可按10m考虑。高程差 终点余压，可按15m考虑。2、根据以上计算的总压降和要求的输油量，来选择输油泵（排量、扬程）。
