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油气集输-复习-幻灯片

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油气集输 集输工艺 集输工程 集输安全
资源描述:
油气集输系统的功能是:将分散在油田各处的油井产物加以收集;分离成原油 、 伴生天然气和采出水;进行必要的净化 、 加工处理使之成为油田商品 (原油 、 天然气 、 液化石油气和天然汽油 )以及这些商品的储存和外输 。同时油气集输系统还为油藏工程提供分析油藏动态的基础信息 , 如:各井油气水产量 、 气油比 、 气液比 、 井的油压 (油管压力 )和回压 (井出油管线起点压力 )、 井流温度等参数及随生产延续各种参数的变化情况等 。油气集输的主要工作内容包括: 油井计量 集油 集气 油气水分离 原油处理 (脱水 )  原油稳定 原油储存 天然气净化 天然气凝液回收 凝液储存 采出水处理(三 )选择流程的依据和原则 1. 选择依据 (1)集输流程的选择应以确定的油气储量 、 油藏工程和采油工程方案为基础 。 (2)油气物性 。 (3)油田的布井方式 、 驱油方式和采油方式以及开发过程中预期的井网调整及驱油方式和采油工艺的变化等。 (4)油田所处的地理位置 、 气象 、 水文 、 工程地质 、 地震烈度等自然条件以及油田所在地的工农业发展情况、 交通运输 、 电力通讯 、 居民点和配套设施分布等社会条件 。 (5)已开发类似油田的成功经验和失败教训 。 2. 选择原则 (1)满足油田开发和开采的要求 。 (2)满足油田开发 、 开采设计调整的要求和适应油田生产动态变化的要求 。 (3)贯彻节约能源原则 。 (4)充分利用油气资源 。 (5)贯彻 “ 少投入 , 多产出 ” , 提高经济效益的原则。四、气田集气系统气田集输系统的功能:收集各气井井流 , 并进行必要的净化 、 加工处理使之成为商品天然气及气田副产品 (液化石油气 、 稳定轻烃 、 硫磺等 )。 同时气田集输系统还提供气藏动态基础信息 , 如:各井的压力 、 温度 、 天然气和凝析液产量 、 气体组分变化等 。与油田集输系统不同的是:① 气藏压力一般较高;② 从气藏至用户 , 气体处在同一高压 、 密闭的水力系统内;③ 防止水合物形成是集气系统的重要工作;④ 气田气与油田伴生气的组成不同 , 气体处理厂的主要业务为脱出 生产出符合质量要求的天然气 。天然气矿场集输管网天然气矿场集输管网是集输系统重要组成部分。集输管线包括采气管线、集气支线和干线。从气井至集气站第一级分离器入口之间的管线;集气站至净化厂或长输管线首站之间的管线。分为 集气支线和集气干线 。集气管网通常分为枝状、放射状、环状和成组状管网天然气水合物概述◆ 天然气水合物概念 ( 石油和天然气开采、加工和运输过程中,在一定温度和压力下天然气中的某些烃组分与液态水形成的冰雪状物质。◆ 危害天然气水合物形成并沉积在地层或管道中,可能堵塞地层、井筒、管线、阀门和设备 , 从而影响天然气的开采、集输和加工的正常运行。四、防止天然气水合物生成的方法四种方法◆ 天然气脱水◆ 天然气加热◆ 降压法◆ 天然气中注入水合物抑制剂第 1章、油气田的开发和开采目的:⒈了解石油在地层与井筒中的流动过程。⒉了解储油层中的石油依靠天然能量或人工能量流至矿场原油库和输油首站的过程:流动三部曲:– 石油在地层内向井底的流动;– 石油沿井筒由井底向井口的流动;– 石油在地面集输系统内的流动;第一节、石油由地层向井底流动 一、油田、油层、油藏 石油生成– 有机说:• 水中的微生物死后沉积于水域的底部,随后被沉积的泥沙所掩埋,这些尸体在地下高温、高压和缺氧的条件下分解成石油。– 无机说:• 与有机生命体无关的碳和氢,在地壳内部高温、高压由化学反应生成石油。一、油田、油层、油藏 构造构造的定义: 组成地壳的各类岩石,在空间上的分布状态及其地质成因上的联系。岩石的压缩性 随油藏的开采,油层压力下降,再上覆盖岩层压力下油层岩石颗粒变形,使岩石内孔隙体积减小,岩石的这种性质称之为岩石的压缩性。 压缩性系数: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。 明油层压力下降时岩石孔隙体积减小得愈多。此外,油层压力降低时孔隙内的原油和水的体积都要膨胀,相应的系数分别为 w。1. 油藏的饱和压力:油藏中气体全部溶解于原油中所需的最低压力,即为泡点压力。石油中轻组分越多、油藏温度越高,则泡点压力越大。相关名词的意义 油井: 由图看出,流入动态曲线的基本形状与油藏驱动方式有关,静压与流压的差值即为生产压差:Δp=称之为采油指数。物理意义:在单位生产压差的驱动下进入井底的流量。符合达西线性定律的油井,不同流量下采油指数一致。)/2 )( 采油指数的用途:–衡量油井的生产能力;–判断油井工况。如果 为这样可以使渗透率下降从而导致 判断酸化、压裂处理的效果。酸化、压裂处理前后,可有实测的生产压差与流量的关系求得采油指数,并判断其效果。支撑剂类型 支撑剂按其力学性质分为两大类:脆性支撑剂 (如石英砂、玻璃珠等 ),特点是硬度大,变形小;韧性支撑剂 (如核桃壳、铝球等 ),特点是变形大,承压面积随之加大,高压下不易破碎。 气举采油 气举采油法 : 当油井不能自喷时,除采用前面介绍的人工举升方法外,还可以人为地把气体 (天然气或空气 )压入井底,使原油喷到地面的采油方法称为 ~ 。 – 优点: 设备比较简单、管理调节较方便。在新井诱导油流及作业井的排液方面气举也有其优越性。– 缺点: 需压缩机和高压管线,地面系统设备复杂,投资大,气利用率低。3 气田开发经验和开发方案设计从性质上可以分为: 勘探 、 开发和经济 三个系列 。 常用的有:圈闭 ( 气储形态 、 构造形态 、 圈闭形态和其它 ) 、 储层 ( 岩石类型 、 储渗空间 、 储渗物性 、 均质程度和孔隙结构 ) 、 天然气成因 ( 物质来源 、 生成母质和热演化程度 ) 、 气体组分组成 ( 组分比例 、 气体湿度 、 特殊气体 ) 、 相态特征 ( 物理状态 、 组合比例和赋存方式 ) 、 驱动类型 ( 驱动力源 、 水体类型 、 水体能量 ) 、 地层压力 ( 压力系统 、 压力高低 ) 、 物质基础 ( 储量大小 、 气井产能 ) 和 工程条件 ( 埋藏深度 、 集输条件 ) , 共 9种因素 、 27项指标 。主要的 6种是: 圈闭 、 储层 、 驱动 、 压力 、 相态和组分 , 其中储层和驱动又是更主要的因素 。藏分类3 气田开发经验和开发方案设计1、气井生产制度指在井底(或井口)或地面装置上控制压力和产量变化的条件,确保气井的安全生产和保护地下资源。我国最常用的气井生产制度是定产量生产和定压生产两种。井生产制度和气藏开采速度3 气田开发经验和开发方案设计2、开采速度1) 气藏比油藏具有更有利的开采条件 。确定开采速度应考虑:( 1) 要使气井和地面设备更经济; ( 2) 用户需求量和长期稳定供气; ( 3) 有无后备储量接替 ( 4) 国家的能源政策;( 5) 天然气的价格 。3 气田开发经验和开发方案设计采用 “ 分层布井 、 层层迭加 、 综合调整 ” 的方法 , 具体步骤如下:1) 根据各个主要小层的渗透率 、 气体地下粘度 , 确定该层的平均井距 , 采取均匀布井方式 。2) 根据各小层的含气砂体平面分布和气层物性情况 , 以确定的平均井距为依据 , 适当加以调整 , 使每个气砂体至少有一口生产井 。3) 各层井位迭加起来 , 然后加以调整 。4) 按调整后的几个布井方案 , 再对各非重要层进行补充布井 。5) 计算各布井方案的储量损失 , 选取储量损失量最小的方案 。6) 根据所选方案进行数值模拟方案的对比和优选 。4、布井步骤按气油比分类名称 气油比 ( )死油 0黑油 8950干气 不含液体33 / 倾点:在规定试验仪器和试验条件下,试管内油品在 5 凝点:油品在倾斜 45°角试管内停留1 倾点和凝点是衡量油品流动性的条件性指标。二、天然气 天然气:气藏气、凝析气藏气和油藏伴生气。类型:按相特性分类 按气体含量:世界上开采的天然气中约有 30%含有 O。 1%和 /或 %的天然气称为 酸天然气 ,否则称 甜天然气 。二、油气体系相态计算 热力学平衡方程组物料平衡条件方程组建立后,尚不能完全实现相平衡计算。关键在于平衡常数 衡常数通常是 温度 、 压力 和 组成 的函数。获取相平衡常数的方法较多,从实用观点看,收敛压力法曾受到广泛重视,至今仍在使用。目前,随着计算机技术的发展,普遍采用状态方程结合热力学平衡条件来确定。这也是我们重点要讲的方法。认为最好的状态方程之一。5、 用于 含 般也能取得较为满意的结果。4、 用于 烃类气液相平衡 计算,它一般要优于 、 接近于实际分子体系的 界区物性的预测也能得到满意的结果。2、用于 纯组分蒸汽压 的预测及 含弱极性物质体系 的气液平衡计算比 其对 液相密度 及 容积特性 的预测能给出更好的估计。1、由于引力项中进一步考虑了 分子密度 对 分子引力 的影响,其结构上更为合理。第三节 蒸 馏蒸馏:闪蒸、简单蒸馏和精馏闪蒸 发过程中所形成的 蒸汽 ,始终与液体保持接触 ,直到达到某一温度之后,随着气液混合系统 压力的降低 ,气相与液相最终分离开来,这种气液分离方式称为 闪蒸 。如果在气化过程中,气液两相有 足够的接触时间 和 接触面积 ,气液相产物在分离时刻达到了平衡状态,则这种气化方式称为 平衡汽化 。平衡汽化 的特点:气液两相处于 相同压力和温度下 ,并呈平衡状态。所有组分同时存在于气液两相内,每个组分也处于平衡状态,故 分离 较为 粗糙 。精馏 是将由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。根据操作压力不同,分馏法可分为常压分馏和压力分馏。前者的操作压力为常压 7/ 66 5 二、分相流模型计算混输管道压降分相流模型的 假设条件 , 一是 混合输送的 气液两相 有 各自的流通面积 , 并有 按 所占 流通面积 确定各自的 平均流速 ; 二是 混合输送的气液两相介质间 可以有质量交换 , 但无热量传递 。在满足以上假设条件时 , 可以把混输管道内气液两相介质流动 当作 气相 和 液相 各自的 分别流动来处理 , 即分相流模型 。 显然 , 分相流模型与 分层流 、 波状流 和 环状流 的情况比较接近 。三、流型模型计算混输管道压降流型模型计算管道压降的思路是 , 首先确定 混输管道的流型 , 再根据 不同流型的不同特征 , 采用不同的压降计算方法 。 显然 , 从理论上讲 , 这种方法的针对性更强 , 能更深入地揭示混输管道不同流型的流体水力学特征 。 在实际应用中 , 如何准确的确定混输管道的流型 , 是这种方法计算结果准确与否的前提 。1. 混输管道流型的划分由于影响混输管道流动状态的 因素很复杂 , 则通过理论计算方法 确定其流型 也就相当困难 。 目前 , 确定混输管道流型的常用方法是 依据实验数据 , 将影响混输管道流型的诸多因素之间的关系分析 , 综合制作成流型图 , 根据流型图查得不同流动参数时的混输管道流型 。 图 4- 3所示的 贝克流型图 和图 4- 4所示的 曼德汉流型图 , 就是目前较常用的混输管道流型图 。 流型包括有波浪流 、 弥散流 、 环状流 、 气泡流 、 分层流 、冲击流和气团流 。倾斜混输管道的压降计算 一 、 沿线地形起伏对混输管流的影响 混输管道沿线存在地形起伏是不可避免的。在倾斜混输管道的 上坡段 ,由于受到重力的影响,混输流中的 液相流速 减慢,液体所占的 流通面积 增大,平均 截面含液率 增大; 气相流通面积 减小, 流速加快 ,平均截面含气率减小。 在管道的 下坡段 ,由于重力和浮力的作用,混输流中的 液相流速 加快,液体所占的 流通面积 减小, 平均截面含液率 减小; 气相流通面积 增大, 流速 减慢, 平均截面含气率 增大。由于 液体的密度 比气体的密度 大的多,在下坡段所 回收的压能 不能完全补偿 上坡 段举升流体 所消耗的能量 ,所以混输管道的沿线存在地形起伏时,管道的压降除 克服沿程摩阻外 ,还包括上坡段举升流体所消耗的 静压损失 。计算 已知:某气液两相管路高差 Z= 管路平均温度和平均压力下=880Kg/=爬坡段 φ=坡段 φ=试求出爬坡管路的静压损失及下坡段所回收的能量 。 爬坡管路的静压损失及下坡回收的能量计算公式均为:油气两相分离器在油气集输的过程中,油气混合物的分离总是在 一定的设备 中进行的。这种根据相平衡原理,利用油气分离机理,借助机械方法,把油井混合物分离为 气相和 液相 的设备称为气液分离器,或称油气分离器。一 、 分离器的分类目前,应用于油气集输过程中的分离器有很多种类。按其 功能不同 ,可分为气液两相分离器和油气水三相分离器两种;按其 形状不同 ,可分为卧式分离器、立式分离器、球形分离器等;按其 作用不同 ,可分为计量分离器和生产分离器等;按其 工作压力不同 ,又可分为真空分离器( 6 。对分离器的要求 要求:分离器应创造良好条件,使溶解于原油中的气体及气体中的重组分在分离压力和温度下尽量析出和凝析,使 油气两相 接近 平衡状态。这就要求在分离器内的 气液接触面积大 ,气液在分离器内有必要的 停留时间 。 从液相内分出气泡 原油停留时间 有些原油所含的气泡,上升到液面后,并不立即破裂,进入气相,而是在 气液界面 停留一定的时间。并且在油面上有许多气泡聚集形成泡沫层,具有这种性质的原油称 发泡原油 , 原油发泡对油气分离器的危害:– ①液位难以控制;– 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。 发泡原因是由于原油内存在许多天然表面活性剂,如胶质、沥青质、蜡、微小固体杂质等。油气水三相分离器 三相分离器三相分离器具有将油井产物分离为油 、 气 、水三相的功能 , 适用于含水量较高 , 特别是含有大量游离水的油井产物的处理 。 这种分离器在油田中 高含水生产期 的 集输联合站内 , 得到广泛的应用 。常用的立式三相分离器如图 2- 12所示,卧式三相分离器如图 2- 13所示,其工作原理、使用特点等与两相分离器类似。多级分离 分离方式根据控制压力和操作过程的不同 , 可把液体分离分为 一次 分离 、 连续 分离和 多级 分离三种方式。– 一次分离一次分离是指油井混合物的气液两相一直在保持接触的条件下 , 逐渐降低压力 ;随着压力的降低, 气体不断从液体中逸出 , 不论压力变化的快慢 ,两相系统总保持平衡;最后在常压容器中一次性将气液两相系统分离开来 。 由于这种分离方式有大量的气体从储液罐中排出 , 同时混合物进入储液罐时的冲击力也很大 , 故在实际生产中很少直接采用 。– 多级分离多级分离也称级次分离 。 它是指油井混合物在保持接触的条件下 , 随着压力的逐渐降低 , 气体不断逸出 , 在压力 每降到某一数值时 , 就把两相混合系统中的气体排出一次;如此反复 , 直至系统的压力降为常压 , 平衡气排除干净 , 剩下的液相进入储液罐 。 在这个过程中 , 每排一次气, 就作为 一级分离 , 有几次排气 , 就叫做几级分离 。 由于储液罐内的压力总要低于其进液管线内的压力 , 所以在储液罐中总还有平衡气排出 , 因而通常把 储液罐 作为多级分离的最后一级 , 其他各级则通过分离器来完成 。 所以 , 一个分离器和一座储液罐串联 , 构成一个二级分离系统;二个分离器和一座储液罐串连构成一个三级分离系统 。 分离方式:一次分离;多级分离;连续分离。 一次分离:是只油气混合物的汽液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,在罐中一下子把气液分开。 连续分离:是指随着油气混合物在管路中压力的降低,不断地将逸出的平衡气排除,直至压力降为常压,平衡气亦最终排除干净,剩下的液相进入储罐。 多级分离:是指油气两相保持接触的条件下,压力降到某一数值时,把降压过程中折出的气体排除,脱出气体的原有继续沿管路流动,降压到另一较低压力时,把该段降压过程中从原油中析出的气体再排除,如此反复。直至系统的压力降为常压,产品进入储罐为止。 多级分离效果好的解释 。 【见教材】分离器试压通常分强度试压和严密性试压两个阶段进行。㈠ 强度试压 的压力通常为设计工作压力的 到试压压力后,稳压 1h,压降不超过 严密性试压 的压力通常为设计工作压力,达到试压压力后,稳压 24h,压降不超过 压介质一般用 清水 。
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