1、第十章 油田地面生产系统 和油气储运系统 油田地面生产系统主要包括油气集输、油气处理、油田注水及供水供油等子系统。油气储运系统主要包括油气计量、储油库、长输管道等子系统。矿内燃料 外输 两相或 多相流动 分离油井产品气体 计量 净化 轻烃回收 输气首站液体 计量 净化 稳定 矿场油库或 外输首站外输一、油气集输系统 油气集输的主要任务是将分散的原油集中、处理，使之成为油田产品的过程。这一过程从井口开始，将油井生产出来的原油、伴生气和其它产品，在油田上进行集中、输送和必要的处理、初加工，将合格的原油送往长距离输油管线首站外输，或者送往矿场油库经其它运输方式送到炼油厂或转运码头；合格的天然气则集中
2、到输气管线首站，再送往石油化工厂、液化气厂或其它用户。油气集输的工作范围是指以油田为起点，矿场原油库或输油输气管线首站为终点的矿场业务。1油田生产对集输工作的要求 满足油田开发和开采的要求 满足节能降耗和保护环境的要求 满足安全生产和方便管理的要求 满足低投入、高产出，提高经济效益的要求2设计油气集输流程应考虑的因素 油气集输系统是构成油田生产系统总系统的分系统，因而集输流程是以确定的油气储量为基础，以油藏工程和采油工程的方案和措施为前提。充分考虑自然条件和社会条件，按照集输流程配置集输系统的地面工程。集输流程应与油田地面其它工程互相协调、紧密结合。3 集输设计流程的基本内容 建设规模的确定
3、它决定着流程中的管径、容器、设备能力的大小等，同时考虑设备由新到旧的报废年限。能量利用问题 集输中可以利用的能量有：地层剩余压能和热能、水力机械和加热设备提供的能量、地形起伏造成的势能。可以利用的水力机械能量有抽油井的抽油机、潜油电泵、地面泵和压缩机提供的能量。集输流程的分散和集中程度 主要表现在量油和分离两个环节上。系统的密闭程度 管网 管网是根据其输送介质的品种和压力级别划分，主要分为液体、气体和气液混三相。管网的安排主要决定于系统的集中和分散的情况，它在地面建设中占投资的比例很大。自动化问题 集输系统的自动化要同整个油田的自动化水平相适应，同采油过程的自动化相配合，着力于提高采、输一体的
4、自动化水平。4、典型的矿场油气集输流程（1）油气集输流程的分类 按计量、分离流程划分 单井计量、单井分离 每口井都装有量油、生产分离器，计量与分离工作均在井场进行，油气分离器兼做计量和分离使用。分离后的油、气分别进入集油、集气管线。集中计量、集中分离 把一个区块中若干油井计量和分离工作集中在计量分离站进行，分离后的油气分别进入站外的集油、集气管线。单井计量、集中分离 计量在各单井井场进行，分离工作集中到分离站进行。各油井产物分别在井场上计量后再进入同一条混相输送管线集中到分离站。计量分离流程各有特点，应根据井距、油井产量、油区、管理等因素综合考虑，一般倾向于采用集中计量、集中分离流程。单井计量
5、目的是为油藏工程和采油工程提供资料，以观测油井的开发动态和采油曲线对比，判断油井和地层的变化。除间歇出油井需要专用计量分离器外，轮流计量一般能满足开发和开采的要求。按站场布置方式分 两级布站流程：油井产物经出油管线进入计量站，通过油气水分离计量后再混输至联合站。三级布站流程：即在计量站与联合站间增设接转站进行加热加压。单井拉油流程：单井进行油气水分离计量，油进入储油罐储存，通过油罐车拉运。按油井集油方式分（从井口至计量站）单管加热或不加热流程：油井产物直接由井口用一条管线混输到计量站。根据原油流变性考虑是否在井口进行加热处理。双管掺油流程：从计量站铺设一根油管至井口以便向井口产液掺入热油或混有
6、活性剂的温水，以提高流动性，混液用一根管线输至计量站。三管伴热流程：井口至计量站的出油管线配用两根热水循环管线伴热保温。基本概念：出油管线：井口至计量站间的连接管线 集油管线：计量站至联合站（含接转站）间的连接管线 输油管线：联合站至油库管线或外输管线 计量站的作用 联合站的作用 油库的作用（2）典型的油气集输流程 萨尔图油气集输流程 单井计量、多井串联、油气混输、集中处理 井场设计量分离器和水套炉加热保温；适用于油层压力高且稳定，单井产量高且能量差别小的井网。单井进站、集中处理、油气混输、集中分离 又称为小站流程，应用广泛。单井进站、伴热保温、集中计量、油气集输、集 中分离 尤其适用于低压、
7、低产、低气油比而原油流动性又很差的油田。掺水降粘流程二、油气处理系统 任务：对油田所生产的原油和天然气进行原油稳定处理和天然气回收轻烃处理1原油稳定处理 原油稳定就是从油气分离以后的原油中尽可能多地脱除轻组分（），使原油在常温常压下储存时基本保持稳定状态，从而防止原油尤其是其中的轻组分蒸发耗损。一般情况下，原油稳定装置在油气处理流程上是安排在原油脱水之后。41CC（1）原油稳定的方法 闪蒸分离法 原理：原油在一定的温度和压力下气液两相处于平衡状态，当压力降低时，原来的平衡状态被打破，原油中的一部分组分尤其是轻组分率先挥发出来。即通过降低压力使轻组分蒸发分离。根据原油组成、进料温度和轻组分拔出率
8、的要求，闪蒸分离的操作压力可分为负压、常压和微正压三种，其中油田使用较多的是负压闪蒸分离。分馏稳定法 利用精馏原理将原油中的 脱除出去。41CC（2）主要流程 脱水原油经加热后被送往稳定塔，分离后的原油经泵输送到油罐，塔顶分离出的气体经冷却后送到三相分离器进行分离，得到不凝气和粗轻油。2 轻烃回收 原油稳定产生的气体和油田伴生气一起进入轻烃回收装置进行处理。目的 把气体中的乙烷、丙烷、丁烷和戊烷等组分分离出来，分别产出干气（主要是甲烷）、液化气（丙烷、丁烷等）和轻质油（主要是戊烷）。分离方法 吸附法：利用固体吸附剂（如活性氧化铝、活性炭等）对不同烃类的吸附容量不同进行吸附分离。油吸收法：利用气
9、体中各组分在吸收油中的溶解度不同进行分离。冷冻分离法：利用原料气中各组分冷凝温度不同的特点进行分离。分离产品的利用 甲烷化工原料和工业燃料 乙烷主要用于制取乙烯 丙烷、丁烷液化气燃料及溶剂 轻质油经调和加工可生产出车用汽油和其它化工产品 原油稳定的目的是脱除轻质馏分防止蒸发耗损。但若原油稳定过深即轻质馏分脱除过多，将直接影响炼油厂的汽油收率。因此原油稳定深度应控制 组分 脱出量不超过稳定前原油中 总含量的5。6C6C三、油气的管道输送 运输成本比较 铁路 管路 海运 河运 公路 1 0341 0728 103 211 管道输送除具有良好的经济性外，还具有连续性、密闭性、安全可靠、管理方便、容易
10、实现自动化等优点。输油管起点的泵站称为首站，主要任务是收集原油或石油产品，经计量、加压（加热）后向下一站输送。主要组成部分是油罐区、输油泵房和油品计量装置。中间输油站与中间加热站若设置在一起，称为热泵站。输油管的终点又称为末站，它是一个属于长距离输油管的转运油库或其它企业的附属油库。长输油管由输油站和线路两大部分组成。线路部分包括管道本身、沿线阀室、通过河流铁路公路山谷的穿（跨）越构筑物，阴极保护实施及沿线的简易公路、通讯线路、自动控制线路等。输油管的管路和泵站是一个统一的水力系统。管路消耗能量，而泵站提供能量。输油管工艺计算的主要任务就是经济合理地协调管路和泵站之间的能量平衡关系。输油管路的
11、分类：按管道内流动介质的相数分为单相、两相和多相管路。按管路的工作范围和性质分为出油管线、集油管线和输油管线。按用途分为油气田集输管线（由油井 计量站 集输站、油库）、油气管道集输线（集输站、油库 首站）、油气管道干线（首站 末站）。按输送油品分为原油管道、成品油管道、天然气管道等。1 原油的等温输送 等温输送是相对于加热输送而言的一种不加热输油方式。低粘、低凝原油和轻质成品油的管路输送均属于等温输送。（1）等温输油管工艺计算所需解决的问题：确定在经济上最合理的主要参数（最优参数）：管径、壁厚、泵站出口压力和泵站数，即进行水力计算、强度计算和经济计算。布置泵站，确定站址。计算输油管投产后在不同
12、工况下的操作参数，如泵站进出口压力、流量等。（2）工艺设计计算所需的原始资料：输油量 年平均地温 油的密度 油的粘度 管材的机械性质 技术经济指标 线路纵断面图 （3）输油管路的摩阻计算 油流在管路的流动过程中所产生的摩阻损失包括沿程摩阻和局部摩阻，即对长输管路而言，局部摩阻 仅占 12，而输油泵站内的管路系统的摩阻损失则主要是局部摩阻 沿程摩阻 一般可按达西公式计算：-水力摩阻系数，由流体在管路中的流态决定 V-油流在管路中的流速，m/smlfhhhmhlhgVDLhl22 L-输油管长度，m D-输油管直径，m流体的流态按雷诺数分为：层流区 临界区 水力光滑区 过渡区 水力粗糙区 不同流态
13、区的水力摩阻系数计算不同。DVRe 的影响因素:=f（Q,D,L,等）Q对 的影响 当管径一定，在其它条件不变的情况下，Q增加则 增加，但在不同的流态区，流量对沿程摩阻损失的影响程度不同。油品粘度对沿程摩阻的影响 在其它条件不变的情况下，粘度升高，沿程摩阻损失增大。在不同的流态区，粘度对沿程摩阻损失的影响程度不同，其中层流时粘度影响最大。lhlhlhlh L对沿程摩阻损失的影响 L增加则沿程摩阻增加。L对各流态区的影响程度相同。管径对沿程摩阻损失的影响 管径增大则沿程摩阻损失减小。流态不同，各参数（除L外）对沿程摩阻损失的影响程度不同，其中管径的影响最大。（4）输油管的水力坡降 管路单位长度上
14、的摩阻损失称为水力坡降。水力坡降线 直线ab 为水力坡降线 水力坡降线的应用（与沿程纵断面图结合）1）直观地表示管路沿线压头损失的情况：起点油流具有泵所提供的等于H的压头，在流动过程中，为克服摩阻和高差而消耗流量，至终点流量消耗殆尽。abclhL 2）能检查沿线动水压力的分布情况 管线上任一点至水力坡降线的垂直距离表示油流流至该点时管路内的剩余压力，称为动水压力。3）利用水力坡降线在纵断面上布置泵站，以确定泵站的位置。翻越点：凡能使规定的流量自管路沿线的某一点自流至管路的终点，此高点称为翻越点。翻越点可用水力坡降线进行判断，并不是管路沿线的山包或最高点就是翻越点。一般地，水力坡降线越平坦，存在
15、翻越点的可能性越大。（5）输送流程的类型：1）开式流程旁接油罐输油方式：上站来油同时进入下一站的吸入油泵和旁接油罐。优点：安全，水击危害小 缺点：蒸发耗损大，不能利用上站压头，自动化程度不高，经济性较差。2）闭式流程泵到泵输油方式。一般不设中间油罐。优点：无蒸发耗损，完全实现密闭输送；可全部利用上站剩余压头；易于提高自动化水平。缺点：易遭受水击危害。（6）泵站数的确定及其影响因素 -一个站内全部管网中的摩阻损失 泵提供的压力 Hct 增大，泵站数减少。Hct 的确定应考虑：相当于管子承载能力的管路工作能力泵自身的工作性能技术经济指标 hhHctZiLn2 高粘、高凝原油和成品油的加热输送 加热
16、目的：降低油的凝固点和粘度，以增加油的流动性和减少摩阻损失。加热方法：1）管路沿线设置加热站；2）伴随加热利用蒸汽拌热管或用电拌热。加热输送的特点：热油输送过程中包含了两方面的能量损失：克服摩阻和高差的压能损失；与外界进行热交换的热能损失。工艺计算包含水力计算和热力计算 3 高粘高凝原油的不加热输送 水力输送 稀释输送 添加减阻剂输送 添加降凝剂输送 其它输送工艺：天然气饱和输送、伴热保温输送、热裂解和脱蜡处理输送 4顺序输送 主要输送成品油 5天然气的管路输送 从气田的井口装置开始，经矿场集气、净化、干线输气，直至通过配气管网到用户，形成了一个统一的密闭输气系统。整个系统由矿场集气管网、干线
17、输气管网、城市配气管网及其相应的站场装置。（1）矿场集气 气田集气从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中等处理，到向干线输气为止。包括：井场、集气管网、集气站、天然气净化厂、外输总站等环节。气田集气流程：单井集气和多井集气 （2）干线输气 从矿场附近的输气首站开始，到终点配气站为止。（3）城市配气 配气站是干线输气的终点，又是城市配气的起点和总枢纽。天然气输送前的处理 （1）天然气的除尘 除尘分离器：重力式分离器、旋风分离器 （2）天然气脱水 含水天然气在输送过程中的危害：水汽与天然气的某些组分生成冰雪状的水合物，堵塞管道和仪表；凝结水积聚在管道的低洼部位而降低输气能力，增加动力消耗；酸性
18、气体溶于水中造成管道内壁腐蚀。（3）天然气的脱硫和二氧化碳 描述气体管内流动状况的参数：压力、密度、流速 输气管基本参数：管径、站间距、输气温度、输气压力（包括起点和终点）基本参数对流量的影响：)(6.2DfQ 5.02222)()1()1(ZQPPfQTfQLfQ四、油库 油库的类型 按油库经营管理和业务性质分类：独立油库和企业附属油库 按油库的储油方式：地面油库、地下油库（隐蔽油库、山洞油库、水封石洞油库）、水下油库等 1 储油和储油设备 金属油罐 优点：安全可靠、耐用、不渗漏、施工方便、适用于储存各类油品 缺点：钢材耗用量大；在地下隐蔽洞库的潮湿条件下易腐蚀。非金属油罐 优点：节约钢材、
19、抗腐蚀性好，有利于减少蒸发耗损 缺点：轻质油品易渗漏；施工期长；不能拆迁。洞库储油 优点：隐蔽性好，具有很好的防护能力，蒸发耗损小；缺点：造价高，施工期长；洞内潮湿易使设备腐蚀。水封储油 优点：节约钢材和其它建筑材料；施工速度快；防护能力强，蒸发耗损小；缺点：建库地点受限大。水下储油 2油品的蒸发耗损及降低耗损的措施 蒸发耗损的类型：自然通风耗损、“小呼吸”耗损、“大呼吸”耗损 降耗措施：（1）降低油罐内外温差 （2）提高油罐承压能力 （3）采用浮顶罐及内浮顶罐 （4）收集油品蒸汽五、石油工业中的腐蚀与防护1腐蚀电化学 （1）金属电化学腐蚀的实质 原电池作用 （2）腐蚀电池 腐蚀电池的形成条件
20、2 腐蚀破坏类型（1）全面腐蚀（2）点腐蚀（3）电偶腐蚀（4）缝隙腐蚀（5）晶间腐蚀（6）应力腐蚀破裂（7）磨耗腐蚀及空泡腐蚀3 常用的防腐技术 （1）合理设计与选材 （2）防腐涂层 （3）阴极保护 牺牲阳极法和外加电流法 （4）加入缓蚀剂等防腐添加剂复习思考题1简述油气集输系统的主要任务及其工作范围。2为什么要进行原油稳定处理？简述其主要的稳定方法。3简述计量站和联合站的主要作用。4什么是翻越点？如何确定？5简述摩阻损失的主要影响因素。6什么是“大小呼吸”耗损？如何减少“呼吸”造成的损耗？7简述腐蚀电池的形成条件。8如何进行阴极保护？参考文献四 海上原油的储存与运输 基本运输方式：（1）储油设备放在海上，用油轮外运；（2）铺设海底管线 储油设备：油轮、平台油罐、海底油罐、重力式平台支腿油罐 原油装载方式：海上岛式码头、多点系泊、单点系泊人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
