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油气集输的研究对象

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油气集输 集输工艺 集输工程 集输安全
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油气集输的研究对象:是油气田生产过程中原油及天然气的收集和运输问题。油气集输在油气田建设中的地位:(1)是油田建设中的主要生产设施(2)在油田生产中起着主导作用 A 保持油田开采的销售之间的平衡 B 是油田生产平衡 C 使原油,天然气,液化石油气,天然气油产品质量合格。油气集输的工作范围(任务)工作范围是指以油井为起点,矿场原油库或输油输气管线首站为终点的矿场业务。任务就是把分散的原料集中处理使之成为油田合格产品的过程。油气集输的主要工艺环节(工作内容)(1)油气分离:实现原油与伴生气的分离(2)原油净化:原油脱水、脱砂、脱盐。(3)原油稳定:将挥发性强的 4 组分从原油中分出,以降低原油蒸汽压,减少蒸发损耗。 (4)天然气净化:脱除水,二氧化碳,)轻烃回收:从天然气中分离出混合轻油,以便加工成液化石油气和天然汽油等石油产品,扩大石油化工的原料来源三脱三回收:原油脱水;原油脱气;伴生气、天然气脱轻油 污水中回收原油,回收污水,回收轻油液化气。油田的主要产品(1)出矿原油(2)天然气商品原油的质量指标:(1)质量含水率:合格原油不大于 1%,优质原油不大于 2)和蒸汽压:60 摄氏度时原油的饱和蒸汽压不大于 1 个大气压(绝对) (3)含盐量:不大于 50 毫克/升商品天然气的质量指标:(1)露点:天然气经过净化处理后,要求在最高输送压力下的露点应低于环境的最低平均温度 5 摄氏度以上。 (2)量:不大于 10 毫克/标准立方米(3)量:不大于 10 克/ 标准立方米(4)有机 S 含量;不大于 250 毫克/标准立方米油田生产对集输系统的要求:1满足油田开发和开采的要求2能反映油田开发和开采的动态3节约能源,防止污染,保护环境4集输系统应安全可靠,并有一定的灵活性,5与辅助系统协调一致,并有经济性。采油方法(三选一)1、自喷井:油田开采初期,油藏往往具有较大的能量,当油层能量充足时,依靠油层本身的能量将原油举升到地面的方法。2、气举井:人为的将高压气体从地面注入到油井中,依靠气体的能量将井中的原油举升到地面的人工举升方法3、深井泵采油A有杆泵采油:利用抽油杆上下往复欲动所驱动的柱式抽油泵将原油抽至地面。B无杆泵采油:用电缆或高压液体将地面能量传输到井下,带动井下机组将原油抽至地面。转油(接转):在油气集输的过程中,利用地层能量阶段必须是密闭的。当地层能量消耗殆尽,为了完成集输流程中规定的工艺内容,液体需要用泵送设备补给能量,这一环节称为转油或接转。布展方式1、一级半不站:井口 联合站 矿场油库2、二级布站 井口 计量站 联合站 矿场油库 3、三级布站 井口 计量站 接转站 联合站 矿场油库油气集输流程设计原则:1、油气集输工艺流程应该密闭,降低油气损耗。2、充分收集与利用油气资源,生产稳定原油、干气、液化石油气、轻油等产品,减少油品生产的自耗气量。3、充分利用油井流体的压能和热能,减少转油环节,在可能的情况下应提高第一级分离压力,减少动能损耗。4、必须以油田开发总体方案为依据,考虑所采用的采油工艺、油气物性,油田所处的地理环境等因素,且应遵循“适用,可靠,经济,高效,注重环保”这一基本原则油气集输流程设计的总趋势:简化井口和计量站、尽量采用二级布站和密闭流程、完善联合站,减少占地、方便管理。油气集输系统是由站和管线组成。石油;除包含原油以外,还包含天然气、天然汽油、蜡、沥青。原油:指油井中开采出来的液态油料适于原油开采的地址构造:1、背斜圈闭,2、断层圈闭3、不整合圈闭4、砂岩透镜体油藏:油层内独立含油地区。  油层:储油的孔隙性地层 油田:在采油工作所涉及到的地面范围内,所有油层、油藏的总和在一定压力下,将液体混合物加热到刚刚开始气化 ,或者出现第一个气泡时保持 相平衡的温度,称为(泡点温度) 。混合蒸汽刚刚开始冷凝而出现第一液滴时的温度叫(露点温度)有效孔隙:直径大于 体可以通过的连通孔隙。 无效孔隙:直径小于 孔隙壁分子引力使流体难于流动的微毛细管孔隙以及同其他孔隙不连通的死孔隙。储油岩石的渗透性的物理意义;1 平方米截面积的岩石内能通过流体的孔道总面积。压缩系数的物理意义:施加于单位体积岩石上与单位压力增量相对应的孔隙体积的增量值。气体在举升石油中所起的作用:1、气体的析出降低油气混合物的密度,静液柱压力下降。2、随压力的降低,气体膨胀,把原油直接推向井口3、油气运动速度不同,气体依靠气液间的摩擦力携带原油流向井口油田增产的措施:1、聚合物驱油 2、二氧化碳驱油 3、蒸汽驱油 4 其他提高采收率的方法驱动能量:水压驱动,气压驱动,溶解气驱动,重力驱动油气分离:地层中的石油到达井口并继而沿出油管、集邮管流动时、根据其组成、压力和温度条件,形成了油气共存混合物,为了满足油井产品计量、矿场加工、储存和长距离输送的要求,必须将它们按照液体和气体分开,称为油气分离。重点:二元体系相特征1、由 可以看出,相特征与二元体系的组成有关,重组分越多,特性向右偏移2、饱和蒸汽压不再是温度的单值函数,在某一温度下气液处于平衡状态时的压力有一个范围,其大小和气化率有关。3、二元体系中不存在临界温度和临界压力是气液能平衡共存的最高温度和最高压力的结论4、二元体系内,温度高于轻组分临界温度时,能使轻组分部分或全部液化5、二元体系的临界温度在构成二元体系的组成临界温度之间临界压力多数情况下高于纯组分的临界压力6、临界冷凝温度(两项区包线的最高温度) 、临界冷凝压力(两项区包线的最高压力)是气液两相能平衡共存的最高温度和最高压力。7、存在反常区:等温反常冷凝,等温反常气化,等压反常冷凝,等压反常气化相平衡常数物理意义:在一定条件下气液两相平衡时物系中组分 i 在气相与液相中的浓度比分离级数:级数越多,分离所得储罐原油收率越高,密度越小分离级数的制约因素:经济约束:投资、维护费用,集输管网压力的约束,石油性质本身携带效应:在多元物系中,运动速度越高的轻组分分子在运动过程中,与速度低的重组分分子相撞击,使前者失去原本可以使其进入气相的能量,而后者获得能量进入气相。分离器的组成与作用:1、入口分流器:使进入到分离器的油气混合物的流速和流向突然改变,油气得以初步分离 2、集液部分:A 使原油中携带的气泡上浮至液面并进入气相。B 使原油在分离器中有一定的停留时间,使其充分接触,接近气液平衡状态。C、集液部分也是提供缓冲容积,起到缓冲作用,用来均衡进出分离器原油流量的波动。3、重力沉降部分:气体通过重力沉降部分被气流携带的油滴在此部分依靠重力降至气液界面,未沉降至液面的粒径更小的油滴随气体流经除雾器除去 4、除雾器 未沉降至液面的粒径更小的油滴随气体流经除雾器,在除雾器内聚结、并合成大油滴,在重力作用下流经集液部分。除雾器的类型:网垫除雾器,拱板除雾器,波纹板除雾器。分离器的质量检验标准:1、原油的脱气程度,2、良好的机械分离效果 3、辅助指标气体带液率 液体带气率 不超过规定值。如何判定某直径的油滴在分离条件下处于什么流态?1、粒径小于 处于层流区,大于 处于湍流区或过渡流态。2、粒径大于 于 过度流状态 3、粒径大于 紊流状态分离器中油滴的沉降条件:1、立式分离器:油滴的沉降速度必须大于气体流速 v>体方向与油滴沉降方向相反)2、卧式分离器:油滴沉降至集液部分所需的时间应小于油滴随气体流过重力沉降部分所需要的时间。原油发泡的危害及其处理措施:危害,1、液位控制困难;2、减少了重力沉降和集液区的有效体积,使油气分离工况恶化;3、气体中带油量和原油中带气量增多。措施 1、提高油气混合物的分离温度,加热不仅消耗燃料而且由于原油蒸发造成的损耗还将使原油密度增大而贬值,所以实践中尽可能采用常温分离。2、增大分离器集液区体积,使原油在分离器内有足够的停留时间是泡沫破灭。3、降低分离器上游油气混合物的流速,以降低油气流动中所受的剪切;4、使用消泡剂。流型划分:气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、不完全环状流、环状流、弥散流。均相流模型:是把气液混合物看成一种均匀介质因此可以把气液两相管路当做单相管路。分相流模型:把管路内气液两相的流动看作是气液各自分别的流动。矿场集输管路:从油井到矿场原油库,长距离输油管和输气管首站中间的所有输送原油和天然气的管路统称为集输管路。油气混输管路:用一条管路输送一口或多口油井所产的原油及其伴生气的管路。原油脱水的目的(原油含水的危害):1、增大了油井采出液的体积,降低了设备和管道的有效利用率 2、增大了输油管路的燃料消耗 3、增加了升温过程中的燃料消耗 4、引起金属管路和设备的结垢与腐蚀 5、影响炼制工作的正常进行。破乳过程:破乳、絮凝、聚结、水洗、沉降。乳状液的类型:油包水、水包油、复合型 :油包水包油或水包油包水。乳化剂:能使乳化液稳定的物质破乳剂:是一种表面活性物质,它能使乳化状的液体结构破坏,内相在连续相(外相)的分散程度。用内相颗粒平均直径的倒数表示。所以内相颗粒越小,分散度越大。影响乳状液稳定的因素:1、分散度和原油粘度:分散度越高,乳状液越稳定;原油粘度越大,乳状液月稳定。2、乳化剂的类型 3、温度反比 4、反比 5、时间(老化,24 小时后趋于稳定)常用的原油脱水方法:注入化学破乳剂在集油管路内破乳、重力沉降脱水、利用离心力脱水、加热脱水、电脱水、机械处理、蒸发处理。破乳机理:1、顶替说:化学破乳剂较乳化剂具有更高的活性,他能迅速滴穿油相,分散到油水界面上,将天然乳化剂排挤掉,自己构成一个新的易破裂的界相膜。2、反向说:使 W/o 型转相为 O/W 型乳化液,在转相过程中界相膜破裂,油层分离。3、分散说默写有机溶剂对原油中的天然乳化剂具有很强的溶解能力,还能降低原油粘度,使水滴易于分出。4、中和说某些电解质破乳剂加到乳状液中之后,能使水滴之间的静电斥力减弱,破坏受同性电荷保护的界面膜。静电处理:1 电泳聚结、2 偶极聚结 3、振荡聚结电脱水的适用条件 1、只适用与油包水的乳状液 2、含水率较高的油包水乳状液也不行 3、脱水气的压力应高于饱和蒸汽压,以避免气体析出,影响脱水器正常工作。原油稳定的目的:1、降低原油蒸汽压,减少集输、储存中的蒸发损耗 2、从原油内分出对人类有害的溶解杂质气体 3、从原油稳定中追求最大的利润原油稳定的概念:为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗,将原油中挥发性强的轻组分比较完全的脱除出来,是原油在常温常压下的蒸汽压降低,这一工艺过程称原油稳定。原油稳定的方法:1、闪蒸法分为负压闪蒸和加热闪蒸,加热闪蒸又分为常压和微正压 2 分馏法(最好法)稳定深度的概念:指从未稳定原油中分出多少挥发最强的组分 4 分出的越多越彻底则原油的稳定深度越高。通常用最高储存温度下原有的蒸汽压来衡量原油稳定的深度。或者说,稳定过程中使原油蒸汽压降低程度,蒸汽压降低越多,稳定深度越高。我国对稳定深度的要求:1、稳定后原有的饱和蒸汽压,在最高储存温度下应不超过当地大气压。2、采用铁路及水路运输的原油,装卸过程不能完全密闭,蒸汽压应略低,以减少蒸发损耗。3、原油稳定过程中,应控制分脱除的质量不超过稳定前原油中 含量的 5%。4、如果为稳定原油中 4 的质量含量低于 般不必进行稳定处理。闪蒸稳定:通过对原有加热或减压使原油部分气化,然后在一个压力和温度不变的容器内,把气液两相分开并分别引出容器。由于轻组分浓集于气相,重组分浓集于液相,使经上述处理后的原油内轻组分含量减少,蒸汽压降低,原油得到一定程度的稳定,这种方法称为闪蒸稳定。闪蒸稳定的原理:就是原油流进稳定塔后,利用气液在一定状态下会达到动态平衡的原理,在塔的操作条件下,进行一次平衡汽化,使易挥发部分分离出来。分馏塔的分类:板式塔和填料塔。多级分离稳定:是将原油分若干级进行油气分离稳定,每一级的油气都接近于平衡状态, ,实际上是利用若干次连续闪蒸使原油达到稳定。多级分离稳定的前提:井口来的油气有足够高的压力,即这种方法适用与高压油田,可以充分利用地层能量实行原油稳定。分流稳定发的原理:根据精馏原理脱除原油中的易挥发组分通俗来讲就是根据轻重组分挥发度的不同去除原油中的轻组分。实质是多次平衡汽化过程。精馏:挥发度不同的组分所组成的混合液,在精馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝,使其分离成几乎纯组分的过程,是一种利用回流使混合液得到高纯度分离的蒸馏方法。提馏稳定:塔顶无回流,塔底有再沸系统。适用于稳定原油质量要求高对拨出气体纯度没有要求的原油稳定。精馏稳定:塔顶有回流,塔底无再沸系统。全塔分馏稳定:塔顶有回流,塔底有再沸系统。适用于含轻烃较多的原油。分离方法的加热温度:操作压力越高,相应的温度也越高 1、负压分离稳定:操作压力低,所需加热温度一般在 60 度左右,通常是利用原油脱水温度进行分离。2、加热闪蒸:闪蒸温度在 120 度左右。3、分馏塔塔底温度应由工艺计算确定,一般在 100 度以上。气井气:即纯气田天然气。甲烷含量高; 凝析井气:即凝析气田天然气,除甲烷乙烷外还含有一定量的丙烷丁烷 上的烃类。 油田气 :油田伴生气。干气湿气气体净化的方法吸附法:利用气体在固体表面上积聚的特性,使某些组分吸附在固体吸附剂表面进行脱除吸收法,冷分离法。天然气的饱和含水量随天然气压力升高和温度降低而降低水化物:在一定的温度和压力条件下,天然气中某些气体组分能和液体水形成化合物。水化物形成的条件:1、气体处于水汽的过饱和状态,或有液态水存在 2、有足够高的压力和足够低的温度。3、在上述条件下,气体压力波动或流向突变产生搅动或有晶种存在就促进禅城水化物。水化物形成条件:水化物的临界形成温度是水化物可能存在的最高温度,高于临界温度,不管压力多大,也不会形成水化物形成水化物的必要条件:1、必须有液态水与天然气的接触 2、天然气中水蒸气分压等于或超过在水化物体系中与天然气我呢度对应的水的宝盒蒸汽压。3、天然气温度必须等于或低于其在给定压力下水化物的形成温度。形成水化物的外因:流扰动或压力脉动。2、出现小的水化物晶体 3、天然气中存在 二氧化碳。吸附平衡定义:气体与固体吸附剂接触时,有一定量的气体被吸附。被吸附的气体,由于热运动又会发生脱附,脱附的速度随着固体表面吸附气体量的增加而增大。最后在一定温度和压力下,脱附速度和吸附速度相等,便达到了吸附平衡。吸附量随着温度的升高而减少,随吸附质在气相中分压的增大而增大。吸附速率:指固体或液体表面在单位时间内通过物理吸附或化学吸附的分子或原子的物质的量吸附热:气体分子被吸附到吸附剂表面时所放出的热量称为吸附热。吸附剂再生:有升温吸附温度在 175~260,降压吸附
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