海洋石油装备概论-第4章

1、第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备第四章第四章 海洋油气集输装备海洋油气集输装备 20152015年年6 6月月海洋石油装备概论海洋石油装备概论 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备4.1 海上油气集输简介海上油气集输简介 4.2 海上原油处理系统海上原油处理系统 4.3 海上天然气处理系统海上天然气处理系统4.4 海上水处理系统海上水处理系统4.5 海上储运系统海上储运系统主主要要内内容容第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 海上油气集输系统海上油气集输系统是指把海上油井生产出来是指把海上油井生产出来的的原油原油、伴生气伴生气进行进行集中集中、计量计量、处理处理、初

2、加初加工工，最后将，最后将合格的油、气外输合格的油、气外输给用户的整个生给用户的整个生产流程，以及为上述生产流程提供的生产设备、产流程，以及为上述生产流程提供的生产设备、工程设施的总称。工程设施的总称。 4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 油井产出物油井产出物油气分离油气分离气气 体体计计 量量净化处理净化处理轻质油回收轻质油回收外外 输输储储 油油液液 体体计计 量量净化处理净化处理外外 输输平台燃料平台燃料 放空放空海上油气集输流程：海上油气集输流程：第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 海上油气集输包括了整个油田生产设备及其海上油气集输包括了整个油田生产设备及其工程

3、设施。这些工程设施有工程设施。这些工程设施有井口平台井口平台、处理平处理平台台、储油平台储油平台、储油轮储油轮、储油罐储油罐、单点系泊单点系泊、输油码头输油码头、运输船舶运输船舶、海底管线海底管线等。等。 根据所开发油田的根据所开发油田的生产能力生产能力、油田面积油田面积、地地理位置理位置、工程技术水平工程技术水平及及投资条件投资条件，可分别组，可分别组成不同的油气集输系统。成不同的油气集输系统。 4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 把全部的集输设施放在陆上的生产系统把全部的集输设施放在陆上的生产系统叫叫全陆式集输系统。全陆式集输系统

4、。 海上油田开发初期，是在离岸不远的地方海上油田开发初期，是在离岸不远的地方修筑人工岛，建木质或混凝土井口保护架（平修筑人工岛，建木质或混凝土井口保护架（平台）打井采油。台）打井采油。 油井的产出物靠油井的压力经出油管线上油井的产出物靠油井的压力经出油管线上岸集油、分离、计量、处理、储存及外输。岸集油、分离、计量、处理、储存及外输。4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 1、全陆式集输系统、全陆式集输系统第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 全陆式集输系统全陆式集输系统的海上工程设施一般为：的海上工程设施一般为：（1）井口保护架（平台）通过海底出油管井口保护架（平台）通过海底

5、出油管上岸上岸；（2）井口保护架（平台）通过栈桥与陆地井口保护架（平台）通过栈桥与陆地相连相连；（3）人工岛通过路堤与陆地相连人工岛通过路堤与陆地相连； 全陆式生产系统在海上只设井口保护架全陆式生产系统在海上只设井口保护架（平台）和出油管线，大大减少了海上工程量，（平台）和出油管线，大大减少了海上工程量，便于生产管理。便于生产管理。但受限于井口压力，所以只能但受限于井口压力，所以只能用于近岸油田。用于近岸油田。 4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 半海半陆式指集输系统的部分工艺设施在半海半陆式指集输系统的部分工艺设施在海上、部分在陆地

6、上。海上、部分在陆地上。 一般是一般是采集、分离、计量、脱水等在海上采集、分离、计量、脱水等在海上。原油原油经过海底管线经过海底管线运送到运送到陆地上进行稳定、储陆地上进行稳定、储存、中转存、中转等。等。 该集输方式适应性较强，不论远海、近海该集输方式适应性较强，不论远海、近海都可以采用。但该方式必须铺设海底管线，对都可以采用。但该方式必须铺设海底管线，对海底地形复杂，或原油性质不适于管输的情况，海底地形复杂，或原油性质不适于管输的情况，不宜采用这种方式。不宜采用这种方式。4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 2、半海半陆式集输系统、半海半陆式集输系统第二章第二章海洋石海洋石油钻井

7、油钻井装备装备 全海式指全海式指原油从采出到外输的所有集输过原油从采出到外输的所有集输过程全在海上进行程全在海上进行。 它适宜位于远海、深海的油田。它适宜位于远海、深海的油田。 由于该方式多数采用浮式设施，费用相应由于该方式多数采用浮式设施，费用相应较低，因此一些离岸较远的低产油田，边际油较低，因此一些离岸较远的低产油田，边际油田也采用这种方式。田也采用这种方式。 4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 3、全海式集输系统、全海式集输系统第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 原油处理和储油轮半潜式钻采平台海岸线底盘装油码头和油轮

8、水下采油树全海式全海式原油管线钻采平台注水平台生活平台半海半陆式半海半陆式全陆式全陆式油气混输管线井口平台（或水下采油树）处理站处理站三种海上油气集输方式三种海上油气集输方式第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备与陆上大体相同。不同之处是海上处理设备与陆上大体相同。不同之处是海上处理设备放得很集中、很紧凑、自动化程度高、设备重放得很集中、很紧凑、自动化程度高、设备重量轻；用于浮式生产装置上的处理设备，还要量轻；用于浮式生产装置上的处理设备，还要在晃动状态下能保持正常工作。而在陆地上便在晃动状态下能保持正常工作。而在陆地上便没有这些特殊的要求。没有这些特殊的要求。 海上油气生产流程海上油气

9、生产流程包括包括油气水分离油气水分离、原油处原油处理理、天然气处理天然气处理、污水处理污水处理等主要生产项目。等主要生产项目。 海上原油处理海上原油处理包括包括油气计量油气计量、油气分离油气分离、原原油脱水油脱水及及原油稳定原油稳定几部分。几部分。 海上油气集输处理工艺海上油气集输处理工艺4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备平台油气生产流程示意图平台油气生产流程示意图4.1 4.1 海海上上油油气气集集输输简简介介 气油层注气 天然气压缩液化 销售外输 天然气排放 天然气处理 脱水、脱盐 气油、气、水生产分离油井气举 凝析油回收 井口管

10、汇 储油层原油处理 脱水、脱盐 注入系统提升处理泵入储油输送 油污水污水 水油油装船或管输排放入海海上或地层水注水井油气井注气井水注水污水处理浮油隔选过滤气天然气压缩液化 销售外输 气井口管汇 储油层污水污水 水油排放入海注水井油气井注气井水火炬燃烧第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备4.2 4.2 海海上上原原油油处处理理系系统统 原油和天然气都是碳氢化合物。原油和天然气都是碳氢化合物。天燃气主要天燃气主要由甲烷和含碳小于由甲烷和含碳小于5个的烷烃类组成，在常温下个的烷烃类组成，在常温下是气态。是气态。原油是由重烃类组成，在常温下是液原油是由重烃类组成，在常温下是液态。态。在油层里由

11、于高温高压的作用，天然气溶在油层里由于高温高压的作用，天然气溶解于油中。解于油中。在原油生产和处理过程中，随着压在原油生产和处理过程中，随着压力降低，天然气不断分离出来，油气就是根据力降低，天然气不断分离出来，油气就是根据这一原理进行分离的。这一原理进行分离的。通过多次平衡闪蒸，以通过多次平衡闪蒸，以达到最大限度回收油气资源。达到最大限度回收油气资源。 1、油、气分离原理及油、气计量、油、气分离原理及油、气计量（1）油、气分离原理及流程）油、气分离原理及流程第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备气采油树计量分离器油气分离器油气分离器油气分离器管汇气气天然气处理去原油处理油油油4.2 4.

12、2 海海上上原原油油处处理理系系统统 油、气计量及油、气分离示意图油、气计量及油、气分离示意图第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 一般来说分离压力越高，级间压降越小，一般来说分离压力越高，级间压降越小，最终液体回收率就越高。最终液体回收率就越高。因此，确定分离工艺因此，确定分离工艺的压力和级数是取得气、液最大收率的关键因的压力和级数是取得气、液最大收率的关键因素。素。一般分为一般分为34级为宜级为宜。 各油井生产的井液汇集到管汇，通过管汇各油井生产的井液汇集到管汇，通过管汇控制分别计量各口油井的油、气产量，计量后控制分别计量各口油井的油、气产量，计量后的油、气重新混合流到油气生产分离

13、器，进的油、气重新混合流到油气生产分离器，进 行油、气、水的生产分离，分离后的油、气分行油、气、水的生产分离，分离后的油、气分别进行油、气处理。别进行油、气处理。 4.2 4.2 海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 油气分离器是油井液气分离的机械设备。油气分离器是油井液气分离的机械设备。要求从油气分离器分离出来的油中不含气，气要求从油气分离器分离出来的油中不含气，气中不含油。分离器一般分为中不含油。分离器一般分为 两相分离器和三两相分离器和三相分离器两类。两相分离器是将混合物分为气相分离器两类。两相分离器是将混合物分为气和液体；三相分离器是将含游离水

14、的油气混合和液体；三相分离器是将含游离水的油气混合物分成油、气、水三相，按外形分为立式和卧物分成油、气、水三相，按外形分为立式和卧式两种。式两种。 4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 （2）油气分离器）油气分离器第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 油气在分离器中分离主要依靠重力沉降作油气在分离器中分离主要依靠重力沉降作用。用。油气混合物从分离器上部沿进口切向进入，油气混合物从分离器上部沿进口切向进入，并沿着圆筒旋转。在重力作用下，使油气分离，并沿着圆筒旋转。在重力作用下，使油气分离，气向上，油向下。由于离心力作用，油沿着器气向上，油向下。由于离心力作用，油沿着器壁向下流，气

15、集中在中心向上。在分离器上部壁向下流，气集中在中心向上。在分离器上部装有油滴捕集器挡板，当气体经过捕集器挡板装有油滴捕集器挡板，当气体经过捕集器挡板时，可除去夹带的雾状油滴。分离出的气从上时，可除去夹带的雾状油滴。分离出的气从上部出口流入输气管线，分离出的原油从下部出部出口流入输气管线，分离出的原油从下部出油阀流入输油管线。油阀流入输油管线。 4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 立式分离器立式分离器液面容易控制；沙子等杂液面容易控制；沙子等杂质容易清除，可处理含沙的油气；液体重新雾质容易清除，可处理含沙的油气；液体重新雾化可能性小；占地面

16、积小。缺点是制作费用高，化可能性小；占地面积小。缺点是制作费用高，维修与撬装困难。维修与撬装困难。 卧式分离器卧式分离器在处理等量的原油时，所在处理等量的原油时，所需要的直径小，耗材少，且具有可处理起泡原需要的直径小，耗材少，且具有可处理起泡原油、可撬装、易搬运、易维修的优点。缺点是油、可撬装、易搬运、易维修的优点。缺点是占地面积大，清沙困难。占地面积大，清沙困难。 4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备捕集器天然气出口油气进口分离伞加热器进口加热器出口排污口出油阀压力表安全门出油口立式油气分离器立式油气分离器4.24.2海海上上原原油油处处

17、理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备油气入口油气入口分离头分离头分离隔板分离隔板分离筒分离筒天然气出口天然气出口出油阀出油阀原油出口原油出口加热器出口加热器出口加热器进口加热器进口卧式油气分离器卧式油气分离器4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 因为油气是混在一起采出来的，所以要用因为油气是混在一起采出来的，所以要用油气分离器将油气分离以后再分别计量。油气分离器将油气分离以后再分别计量。 我国油田都采用计量分离器进行计量。我国油田都采用计量分离器进行计量。计计量分离器和生产分离器工作原理完全一样，前量分离器和生产分离器

18、工作原理完全一样，前者只是分离以后原油用玻璃管进行量油。者只是分离以后原油用玻璃管进行量油。除上除上述计量方法外，还可用涡轮流量计量油。述计量方法外，还可用涡轮流量计量油。 天然气的计量一般是在计量分离器顶部出天然气的计量一般是在计量分离器顶部出气管上设孔板流量计或波纹管压差计进行计量。气管上设孔板流量计或波纹管压差计进行计量。 （3）计量分离器）计量分离器4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 原油净化处理主要指的是原油原油净化处理主要指的是原油脱水脱水、除沙除沙和和脱盐脱盐。 油井开采出来的原油一般含水，除有地层油井开采出来的原油一般含水

19、，除有地层水，还有因采油过程中注水增补地层能量使原水，还有因采油过程中注水增补地层能量使原油含水量加大，尤其是油田开发后期，原油含油含水量加大，尤其是油田开发后期，原油含水量有时高达水量有时高达90%以上。以上。 水在油中存在的形式除大滴的游离状态外，水在油中存在的形式除大滴的游离状态外，还有还有“油包水油包水”型乳化液，即水以微小的球状型乳化液，即水以微小的球状悬浮在油中。乳化液的形式主要是在采油过程悬浮在油中。乳化液的形式主要是在采油过程中，油水以很大的压力强行通过油嘴高速喷射中，油水以很大的压力强行通过油嘴高速喷射而雾化，以及在输送过程中由于油泵及机械的而雾化，以及在输送过程中由于油泵及

20、机械的强烈搅拌而形成的。强烈搅拌而形成的。2、原油净化处理、原油净化处理4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 对于游离状态的水滴靠水油重力差，采用对于游离状态的水滴靠水油重力差，采用静置沉降静置沉降就可以分离开来，而油包水乳化状态就可以分离开来，而油包水乳化状态的微小水滴就不易分离开来。的微小水滴就不易分离开来。 对于乳化剂状态的水，油田广泛采用对于乳化剂状态的水，油田广泛采用化学化学脱水法脱水法、电脱水法电脱水法和和电化学联合脱水法电化学联合脱水法来解决。来解决。（1）脱水的原理）脱水的原理4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第

21、二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 油和水本来是不相容的，也就是相互不溶油和水本来是不相容的，也就是相互不溶解的，但由于微小雾状的水颗粒外面包了一层解的，但由于微小雾状的水颗粒外面包了一层沥青胶质油膜，影响水滴之间的接近，而以乳沥青胶质油膜，影响水滴之间的接近，而以乳化状态稳定地存在油中。化状态稳定地存在油中。 加化学处理剂加化学处理剂的作用就是的作用就是破乳破乳，具体说就，具体说就是降低水颗粒表面油膜的表面张力，而使水粒是降低水颗粒表面油膜的表面张力，而使水粒可以从油膜中释放出来。可以从油膜中释放出来。 选用适当的选用适当的破乳剂破乳剂可以得到很好的脱水效可以得到很好的脱水效果。这种

22、脱水方法流程很简单，不需设置复杂果。这种脱水方法流程很简单，不需设置复杂的设备，便于管理，但效率低，静沉降时间一的设备，便于管理，但效率低，静沉降时间一般需要般需要812小时，仅为电脱水效率的小时，仅为电脱水效率的1/4左右，左右，还需要两个大罐，占用平台面积大，增加平台还需要两个大罐，占用平台面积大，增加平台建造费用，而且脱水质量难以控制。建造费用，而且脱水质量难以控制。 化学脱水工作原理化学脱水工作原理4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 电脱水可分为电脱水可分为高压交流电脱水高压交流电脱水和和高压直流高压直流电脱水电脱水两种。两种。

23、在交流电场作用下，由于正负极每秒改变在交流电场作用下，由于正负极每秒改变50次方向，使水颗粒两端的电荷不断改变，这次方向，使水颗粒两端的电荷不断改变，这样大大地削弱了水颗粒表面油膜的强度，使其样大大地削弱了水颗粒表面油膜的强度，使其易于接触融合并成大水滴，从油中分离出来。易于接触融合并成大水滴，从油中分离出来。 在直流电场中，由于正负极固定不变，油在直流电场中，由于正负极固定不变，油中带电荷的水颗粒互相吸引，在电场中定向排中带电荷的水颗粒互相吸引，在电场中定向排列成水涟，在移动过程中大小不同的水颗粒因列成水涟，在移动过程中大小不同的水颗粒因速度不同而发生碰撞，聚集成更大的水滴，在速度不同而发生

24、碰撞，聚集成更大的水滴，在重力作用下从油中沉降下来。重力作用下从油中沉降下来。 两种电脱水方法相比较，直流电脱水效果两种电脱水方法相比较，直流电脱水效果较好。较好。 电脱水原理电脱水原理4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备水水水电极电极直流电场对水滴用示意图直流电场对水滴用示意图4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备卧式电脱水器卧式电脱水器的容器上部电场间有许多悬挂的容器上部电场间有许多悬挂的电极组成，自上而下电极间距逐层减小，电的电极组成，自上而下电极间距逐层减小，电场强度逐层增强。含水

25、原油自中下部入口进入场强度逐层增强。含水原油自中下部入口进入脱水器，在电场中自下而上流动，受电场作用，脱水器，在电场中自下而上流动，受电场作用，水滴相继脱出，脱出的原油自脱水器上部溢出；水滴相继脱出，脱出的原油自脱水器上部溢出；脱出的水经容器下部沉降分离后放入污水处理脱出的水经容器下部沉降分离后放入污水处理系统。系统。 4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备放水口甲相电乙相电脱水油出口含水原油进口卧式原油电脱水器卧式原油电脱水器4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 此方法是当含水的原油在进

26、入加热器前加此方法是当含水的原油在进入加热器前加入入破乳剂破乳剂，然后进入，然后进入电脱水器电脱水器脱水，可以提高脱水，可以提高脱水效果，其原理是上述两种脱水原理的综合。脱水效果，其原理是上述两种脱水原理的综合。 电化学脱水电化学脱水4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 这种脱水方式不受含水量多少的限制，目这种脱水方式不受含水量多少的限制，目前主要用于含水量大于前主要用于含水量大于30%以上原油的脱水处以上原油的脱水处理。此方法是在含水原油中加入脱乳剂，通过理。此方法是在含水原油中加入脱乳剂，通过脱乳剂的破乳作用使原油脱水，托出水经过一脱乳

27、剂的破乳作用使原油脱水，托出水经过一段时间静置沉降即可分离。为了增强脱水效果，段时间静置沉降即可分离。为了增强脱水效果，脱水前需将原油加热至脱水前需将原油加热至6070，所以叫热化，所以叫热化学沉降脱水。学沉降脱水。 （2）脱水工艺流程）脱水工艺流程 化学沉降脱水流程化学沉降脱水流程油气分离器分离出的油加热 器 加 热至6070沉降罐沉 降泵油外输含油污水去污水处理系统向含水油加入破乳剂4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备电脱水流程用于含水量小于电脱水流程用于含水量小于30%的原油。的原油。 电脱水流程电脱水流程油气分离器分离出的油泵加热器

28、加热至70电脱水器脱水缓冲罐储油罐脱水泵外输含油污水去污水处理系统4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 原油中所含的盐一般是溶于水的，脱水的原油中所含的盐一般是溶于水的，脱水的同时盐也脱出。含盐量高的原油，在温度压力同时盐也脱出。含盐量高的原油，在温度压力变化的情况下可能出现结晶，此时可采用热的变化的情况下可能出现结晶，此时可采用热的淡水和其他化学溶液洗涤的方法脱盐（包括脱淡水和其他化学溶液洗涤的方法脱盐（包括脱硫）。硫）。 （3）脱盐）脱盐4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 随原油从

29、井中带出的泥沙需要清除。随原油从井中带出的泥沙需要清除。 此时需采用加热原油降低粘度的方法，使此时需采用加热原油降低粘度的方法，使沙在油罐中沉降下来。沙在油罐中沉降下来。 经过处理的原油要求含水量经过处理的原油要求含水量0.5%，含盐，含盐量量50mg/L，以达到商品原油的标准。，以达到商品原油的标准。 （4）除沙）除沙4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 原油稳定原油稳定是为了降低油气在集输过程中的是为了降低油气在集输过程中的蒸发损耗，而将原油中易挥发的轻烃尽可能脱蒸发损耗，而将原油中易挥发的轻烃尽可能脱除，使原油在常温、常压下的蒸气压降

30、低。除，使原油在常温、常压下的蒸气压降低。3、原油稳定、原油稳定 原油稳定的工作原理是利用原油组分在同原油稳定的工作原理是利用原油组分在同一温度、同一压力下蒸气压大的轻组分容易一温度、同一压力下蒸气压大的轻组分容易挥发，蒸气压小的重组分不易挥发的物性，挥发，蒸气压小的重组分不易挥发的物性，把原油中把原油中C1C4组分分离出来。组分分离出来。 降低蒸气压的方法常用的有降低蒸气压的方法常用的有闪蒸法闪蒸法和和分馏分馏法法两种。两种。 4.24.2海海上上原原油油处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 天然气处理天然气处理主要指主要指脱水脱水、脱硫脱硫及及凝析油回凝析油回收收

31、，有的天然气还要，有的天然气还要除二氧化碳除二氧化碳。 一般海上平台天然气处理是将由高压分离一般海上平台天然气处理是将由高压分离器分离出的气体和各级闪蒸出来的气体分别进器分离出的气体和各级闪蒸出来的气体分别进入相应的气体洗涤器，以除去气体携带的液体，入相应的气体洗涤器，以除去气体携带的液体，再进入不同压力等级的压缩机，分段施压，达再进入不同压力等级的压缩机，分段施压，达到设计压力。到设计压力。 典型的四级分离气体压缩和凝析油回收系典型的四级分离气体压缩和凝析油回收系统中各级气体洗涤器收集的凝析油分别进入各统中各级气体洗涤器收集的凝析油分别进入各级闪蒸罐的原油管线中。为防止管线被天然气级闪蒸罐的

32、原油管线中。为防止管线被天然气水化物堵塞，采用甘醇水化物堵塞，采用甘醇-气体接触器，吸收天气体接触器，吸收天然气的水分。然气的水分。 4.34.3海海上上天天然然气气处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备洗涤器洗涤器洗涤器洗涤器1724kPa517kPa172kPa6895kPa油井液体气气气气油油油油污水出售或外输气体回注凝析油回收系统气体压缩和凝析油回收四级分离系统气体压缩和凝析油回收四级分离系统4.34.3海海上上天天然然气气处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 由于天然气处理压缩系统投资高、重量大、由于天然气处理压缩系统投资高、重量大、

33、占用空间面积大，有的平台由于生产的伴生气占用空间面积大，有的平台由于生产的伴生气较少，往往将生产分离出来的天然气处理一部较少，往往将生产分离出来的天然气处理一部分作平台燃料，一部分送火炬放空烧掉。如果分作平台燃料，一部分送火炬放空烧掉。如果气量大，可管输回陆地再处理。气量大，可管输回陆地再处理。 经气体压缩和凝析回收后出来的气体，一经气体压缩和凝析回收后出来的气体，一般仍需进一步脱水、脱硫和凝析油回收。脱水般仍需进一步脱水、脱硫和凝析油回收。脱水主要采用自然冷却、甘醇化学吸收法、压缩冷主要采用自然冷却、甘醇化学吸收法、压缩冷却法等，脱水的同时可以脱出轻质油。对含硫却法等，脱水的同时可以脱出轻质

34、油。对含硫的天然气还要脱硫，同时可以回收硫。的天然气还要脱硫，同时可以回收硫。 海上天然气加工与陆地生产系统相同，不海上天然气加工与陆地生产系统相同，不再赘述。再赘述。 4.34.3海海上上天天然然气气处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 含油污水处理方法有含油污水处理方法有物理方法物理方法和和化学方法化学方法，但在生产实践过程中两种方法往往结合应用。但在生产实践过程中两种方法往往结合应用。归纳目前海上主要应用的含油污水处理方法如归纳目前海上主要应用的含油污水处理方法如下：下： 沉降法沉降法 主要用于除去浮油及部分颗粒直主要用于除去浮油及部分颗粒直径较大的分散油。径较

35、大的分散油。 混凝法混凝法 所谓混凝法就是向污水中加入化所谓混凝法就是向污水中加入化学混凝剂（反向破乳剂）使乳化液破乳，使油学混凝剂（反向破乳剂）使乳化液破乳，使油颗粒发生凝聚，油珠变大，上浮速度加快。颗粒发生凝聚，油珠变大，上浮速度加快。4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 1、含油污水处理系统、含油污水处理系统（1）污水处理方法）污水处理方法第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 气浮法气浮法 气浮法就是向污水中通入或在污气浮法就是向污水中通入或在污水中产生微细气泡，使污水中的乳化油或细小水中产生微细气泡，使污水中的乳化油或细小的固体颗粒附在空气泡上，随气泡一起上浮到的固体颗粒附

36、在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，然后采用机械的方法撇除，达到油水分水面，然后采用机械的方法撇除，达到油水分离的目的。离的目的。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 部分污水处理系统设备结构及工作原理如部分污水处理系统设备结构及工作原理如下：下： 采用的污水处理装置品种很多，种类繁多，采用的污水处理装置品种很多，种类繁多， 采用浮式生产装置的储油舱；采用浮式生产装置的储油舱； 固定式平台的储油罐也可以看成一个沉降固定式平台的储油罐也可以看成一个沉降脱水装置；脱水装置； 过滤罐又可分带压滤罐、无压滤罐；过滤罐又可分带压滤罐、无压滤罐； 按处理量

37、不同又可选用立式过滤器或卧式按处理量不同又可选用立式过滤器或卧式过滤器等等。过滤器等等。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 （2）污水处理系统设备）污水处理系统设备第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 API矩形多道分离器（沉降隔油池）矩形多道分离器（沉降隔油池）由矩由矩形的大槽组成。形的大槽组成。沉降罐沉降罐 目前在油田上应用较广，这种罐目前在油田上应用较广，这种罐是按照标准容器制造的圆筒形分离器，它有一是按照标准容器制造的圆筒形分离器，它有一个中心进口和一个外缘出口。个中心进口和一个外缘出口。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 进水减压阀出水浮选池浮选池水泵第二章第

38、二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备加压容器浮选装置加压容器浮选装置 是用水泵将废水加压是用水泵将废水加压到到0.2-0. 3MPa，同时注入空气，在溶气罐中使，同时注入空气，在溶气罐中使空气溶解于废水中。空气溶解于废水中。叶轮式气浮装置叶轮式气浮装置 有两个流体通路有两个流体通路:气体通气体通路和液体通路。它分为三个不同的区，对于提路和液体通路。它分为三个不同的区，对于提高设备的除油效率，三个区都是重要的。高设备的除油效率，三个区都是重要的。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 气浮区气浮区混合区气通路A液流通路B浮渣区浮渣区叶轮式气浮装置气浮室水力特性图第二章第二章海洋石海洋石油钻井

39、油钻井装备装备 喷嘴自然通风浮选池喷嘴自然通风浮选池 水喷射泵将含油污水喷射泵将含油污水作为喷射流体，当污水从喷嘴以高速喷出时，水作为喷射流体，当污水从喷嘴以高速喷出时，在喷嘴处形成低压区，造成真空，空气就被吸在喷嘴处形成低压区，造成真空，空气就被吸入到吸入室。入到吸入室。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 进入空气污水出口第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 所谓所谓海上污水处理流程，可以理解为用管海上污水处理流程，可以理解为用管线、泵等将选择的含油污水处理装置连接到一线、泵等将选择的含油污水处理装置连接到一起，含油污水通过逐级处理装置

40、脱除含油污水起，含油污水通过逐级处理装置脱除含油污水中的有害物质。中的有害物质。这种管线、泵等及含油污水处这种管线、泵等及含油污水处理装置的组合，就是含油污水处理流程。理装置的组合，就是含油污水处理流程。 由于海上油气田的处理量大小不同，原油由于海上油气田的处理量大小不同，原油及伴生水性质不同，处理后的污水要求标准不及伴生水性质不同，处理后的污水要求标准不同，还有海域、经济效益等等因素不同，所选同，还有海域、经济效益等等因素不同，所选择的处理设施不可能相同。择的处理设施不可能相同。 （3）海上污水处理流程）海上污水处理流程第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备4.44.4海海上上水水处处

41、理理系系统统 反冲洗水罐反向破乳剂絮凝剂不合格污水浮选器浮选剂聚结器砂滤器清洁水缓冲罐清水增压泵地下水除砂器地下水泵控制阀门注水泵射流泵井排海原 油 处 理系 统 生 产污水埕北油田污水处理系统工艺流程图埕北油田污水处理系统工艺流程图第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 埕北油田污水流程所设置的污水处理装置，埕北油田污水流程所设置的污水处理装置，包括聚结器、浮选器、砂滤器和缓冲罐。包括聚结器、浮选器、砂滤器和缓冲罐。来自原油处理系统的含油污水，首先经聚结来自原油处理系统的含油污水，首先经聚结器，通过絮凝和重力分离。较大颗粒原油及悬器，通过絮凝和重力分离。较大颗粒原油及悬浮固体上浮并被撇

42、入导油槽。浮固体上浮并被撇入导油槽。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 处理后的污水靠位差进入浮选器，设计为加处理后的污水靠位差进入浮选器，设计为加气浮选，由底部加入少量天然气，作为附着小气浮选，由底部加入少量天然气，作为附着小油滴载体与油珠一起上浮到顶部，上部撇油装油滴载体与油珠一起上浮到顶部，上部撇油装置将油撇出。处理后的污水由下部出口流出。置将油撇出。处理后的污水由下部出口流出。 来自浮选器的污水由泵加压输送到过滤器，来自浮选器的污水由泵加压输送到过滤器，由上至下通过过层，处理后污水进入缓冲罐。由上至下通过过层，处理后污水进入缓冲罐。此时的污水应是处理后的合格水，可用做注入此时的

43、污水应是处理后的合格水，可用做注入水或动力液，剩余部分排海。水或动力液，剩余部分排海。 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 海上油田注水水源海上油田注水水源有三个，一是来自有三个，一是来自海水海水，这对海上油田来说是取之不尽的水源；一是这对海上油田来说是取之不尽的水源；一是地地层水层水，地层水是油气伴生的产物，经处理合格，地层水是油气伴生的产物，经处理合格后做为注入水回注地层，既减少了污水排放的后做为注入水回注地层，既减少了污水排放的污染，又能达到配伍性好；三是采取污染，又能达到配伍性好；三是采取浅层水浅层水作作为注入水，这是由于一些海上油田在浅层部位为注入水，这是由于一些海上油田在

44、浅层部位含有大量的浅层水，采用这些浅层水工艺又简含有大量的浅层水，采用这些浅层水工艺又简单。单。 另外，可根据油田的具体情况可以采取海另外，可根据油田的具体情况可以采取海水、地层水、浅层水混注方式。无论采取何种水、地层水、浅层水混注方式。无论采取何种水源都必须在充分研究注水对油层是否能造成水源都必须在充分研究注水对油层是否能造成伤害以及是否配伍后才能决定。伤害以及是否配伍后才能决定。4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 2、注水及水质处理、注水及水质处理第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 加氯装置加氯装置 加氯装置是由给水泵、发生器、除氢罐、加氯装置是由给水泵、发生器、除氢罐、鼓

45、风机、加压泵、及整流器等组成。鼓风机、加压泵、及整流器等组成。 从海底抽取海水，在发生器中电解产生次从海底抽取海水，在发生器中电解产生次氯酸钠和氢气，电解后的产物在除氢罐中由鼓氯酸钠和氢气，电解后的产物在除氢罐中由鼓风机在上部吹入空气，稀释氢气，并安全排入风机在上部吹入空气，稀释氢气，并安全排入大气，次氯酸钠溶液由增压泵送至注水管汇中，大气，次氯酸钠溶液由增压泵送至注水管汇中，起到杀菌和海生物的作用。起到杀菌和海生物的作用。4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 （1）注水处理的主要方法及设备）注水处理的主要方法及设备第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备4.44.4海海上上水水处处理

46、理系系统统 海水给水泵发生器整流器去氢罐鼓风机 加压泵 空气H2+空气注水管汇加氯装置示意图加氯装置示意图第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 过滤装置过滤装置 海水过滤一般经多级过滤的方式进行，在海水过滤一般经多级过滤的方式进行，在海水注入到井口之前设有三至四级过滤。海水注入到井口之前设有三至四级过滤。 首先，在提升泵入口处，海底门下，有一首先，在提升泵入口处，海底门下，有一个较粗的滤网，挡住体积较大的杂物、海生物个较粗的滤网，挡住体积较大的杂物、海生物和藻类，使这些体积较大的物体不至于进入到和藻类，使这些体积较大的物体不至于进入到流程中来；流程中来； 第二级过滤是粗滤器，它可以滤除

47、海水中第二级过滤是粗滤器，它可以滤除海水中较大的悬浮固体；较大的悬浮固体； 第三级为细滤器，它可以滤除大多数颗粒第三级为细滤器，它可以滤除大多数颗粒较小的悬浮固体；较小的悬浮固体； 第四级是在进入井口之前，再增加一级精第四级是在进入井口之前，再增加一级精细过滤器，进一步滤除直径更小的悬浮固体颗细过滤器，进一步滤除直径更小的悬浮固体颗粒。海水过滤装置中主要设备是粗、细过滤器。粒。海水过滤装置中主要设备是粗、细过滤器。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 脱氧装置脱氧装置 为脱除海水中存在的对注水流程、井身及为脱除海水中存在的对注水流程、井身及地

48、层有害的溶解氧和其它气体，海水处理系统地层有害的溶解氧和其它气体，海水处理系统必须设置脱氧装置。必须设置脱氧装置。 脱氧塔一般由二级脱氧塔、真空泵、空气脱氧塔一般由二级脱氧塔、真空泵、空气射器及其它配套管系、压力表和安全阀等构成。射器及其它配套管系、压力表和安全阀等构成。 脱氧塔一般具有真空脱气和化学脱气两种脱氧塔一般具有真空脱气和化学脱气两种功能。功能。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 配套的化学药剂注入系统配套的化学药剂注入系统 化学药剂注入系统，包括相应的化学药剂化学药剂注入系统，包括相应的化学药剂罐，通过比例泵将所需添加的防腐剂、

49、防垢剂、罐，通过比例泵将所需添加的防腐剂、防垢剂、缓蚀剂、脱氧剂、催化剂、杀菌剂、消泡剂等缓蚀剂、脱氧剂、催化剂、杀菌剂、消泡剂等加压送至流程中设计的各点，流程设备简单。加压送至流程中设计的各点，流程设备简单。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 回注污水来源于油田伴生水，经污水处理回注污水来源于油田伴生水，经污水处理系统处理后达到国家规定排放标准的工业废水。系统处理后达到国家规定排放标准的工业废水。 当这种污水符合油田回注水标准时，不需当这种污水符合油田回注水标准时，不需再增设深度处理的流程和设备，否则，就需增再增设深度处理的流程和设备，否

50、则，就需增设深度污水处理设施，对经污水处理系统处理设深度污水处理设施，对经污水处理系统处理后的污水进行再处理，以满足回注水水质要求。后的污水进行再处理，以满足回注水水质要求。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 （2）污水回注）污水回注第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 污水回注流程示意图污水回注流程示意图密封气呼吸阀来自污水处理系统的污水化学药 剂注入排放动力液系统密封气净化水缓冲罐注入管汇增压泵注水泵第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备污水处理流程来水首先进入净化水缓冲罐，污水处理流程来水首先进入净化水缓冲罐，缓冲罐上部有天然

51、气注入口。设计注入天然气，缓冲罐上部有天然气注入口。设计注入天然气，是为了防止氧气进入；顶部设有呼吸阀；增压是为了防止氧气进入；顶部设有呼吸阀；增压泵将污水提取供给注水回路、动力液用水系统泵将污水提取供给注水回路、动力液用水系统及排海；来自注水回路的污水经注水泵增压至及排海；来自注水回路的污水经注水泵增压至10MPa通过注水管刻汇分至各注水井。通过注水管刻汇分至各注水井。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 地下水的水质来源及水质地下水的水质来源及水质 海上油田的地下水，采取于所在油田区域海上油田的地下水，采取于所在油田区域内浅层水，这取决于

52、油田所在位置是否存在足内浅层水，这取决于油田所在位置是否存在足够量的可采浅层水。够量的可采浅层水。 例如渤海海域内由于馆陶组层系发育普遍，例如渤海海域内由于馆陶组层系发育普遍，具有较厚地层和储量较大的浅层水，所以一般具有较厚地层和储量较大的浅层水，所以一般都有足够的水源。都有足够的水源。 采于地层的水作为注入水水源，其水质一采于地层的水作为注入水水源，其水质一般都具有矿化度较高，含有一定量的铁、锰等般都具有矿化度较高，含有一定量的铁、锰等离子，以及带有一定量的悬浮固体颗粒等。不离子，以及带有一定量的悬浮固体颗粒等。不同地域，不同层系，其对作为注入水的各种有同地域，不同层系，其对作为注入水的各种

53、有害物质含量不同。害物质含量不同。4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 （3）注地下水）注地下水第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 气浮法气浮法 气浮法就是向污水中通入或在污气浮法就是向污水中通入或在污水中产生微细气泡，使污水中的乳化油或细小水中产生微细气泡，使污水中的乳化油或细小的固体颗粒附在空气泡上，随气泡一起上浮到的固体颗粒附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，然后采用机械的方法撇除，达到油水分水面，然后采用机械的方法撇除，达到油水分离的目的。离的目的。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 地下水处理方法地下水处理方法 地下

54、水的处理方法，取决于水源中所存在地下水的处理方法，取决于水源中所存在的有害于注水流程及油层等物质的存在，处理的有害于注水流程及油层等物质的存在，处理目的是除去这些有害物质。目的是除去这些有害物质。 针对地层水中含有一定量的固体悬浮颗粒，针对地层水中含有一定量的固体悬浮颗粒，设置了除砂、粗滤器、细滤器，进行逐级过滤设置了除砂、粗滤器、细滤器，进行逐级过滤的方式。的方式。 由于过滤装置的构造和原理与海水处理系由于过滤装置的构造和原理与海水处理系统基本相同，所以这里不再重复叙述。统基本相同，所以这里不再重复叙述。 4.44.4海海上上水水处处理理系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备

55、 海上油气的储存与运输海上油气的储存与运输在整个海上油田开在整个海上油田开发工程系统中是一个独立的项目，它包括发工程系统中是一个独立的项目，它包括海底海底管线管线、海上储油和装油系统海上储油和装油系统。 据北海油田统计，储运设施的投资约占油据北海油田统计，储运设施的投资约占油田总投资的田总投资的23%。 海上油气储存和运输有各种不同的组合分海上油气储存和运输有各种不同的组合分式，其主要区别在于原油是在陆上储存还是海式，其主要区别在于原油是在陆上储存还是海上储存，是管线输送还是船舶运输。上储存，是管线输送还是船舶运输。 4.54.5海海上上储储运运系系统统 第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装

56、备装备 从海上原油输送的安全和管理角度看，从海上原油输送的安全和管理角度看，海海底管线输送是最理想的方式底管线输送是最理想的方式，而且也是海上油，而且也是海上油田开发必不可少的手段。田开发必不可少的手段。 虽然海上油田开发方式正向全海式和浮式虽然海上油田开发方式正向全海式和浮式生产系统发展，但还需要生产系统发展，但还需要海底出油管线海底出油管线、集油集油管线管线、输油管线输油管线、注水管线注水管线、注气管线注气管线、海上海上立管立管等，所以海底管线是海上油田开发必不可等，所以海底管线是海上油田开发必不可少的工程设施。少的工程设施。 4.54.5海海上上储储运运系系统统 1. 海底管线海底管线第

57、二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 对一些不具备铺设输油管线的油田，就得对一些不具备铺设输油管线的油田，就得在海上设原油储存设施。在海上设原油储存设施。 目前普遍采用的储油方式有：目前普遍采用的储油方式有：平台储油平台储油、油轮储油油轮储油、海底油罐储油海底油罐储油及及装油、系泊、储油装油、系泊、储油的联合装置储油的联合装置储油。 4.54.5海海上上储储运运系系统统 2. 海上储油设施海上储油设施第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 对油田产量小、离岸远或浅水海区，铺设对油田产量小、离岸远或浅水海区，铺设海底管线不经济，或者油田虽大，离岸也不太海底管线不经济，或者油田虽大，离

58、岸也不太远，但处于开发初期，海底管线尚未铺设，这远，但处于开发初期，海底管线尚未铺设，这时就需要在平台上设储油罐临时储油，然后再时就需要在平台上设储油罐临时储油，然后再用油船装运上岸或直接运到用户。用油船装运上岸或直接运到用户。 根据墨西哥湾的经验，平台储罐容量一般根据墨西哥湾的经验，平台储罐容量一般不超过不超过1370m3。我国渤海埕北油田就采用这。我国渤海埕北油田就采用这种储油方式。种储油方式。 这种方式储油受固定平台甲板面积和承载这种方式储油受固定平台甲板面积和承载能力的限制，容量小，建支承平台要增加投资，能力的限制，容量小，建支承平台要增加投资，不经济，同时受风浪影响较大，不安全，故目

59、不经济，同时受风浪影响较大，不安全，故目前采用较少。前采用较少。4.54.5海海上上储储运运系系统统 （1）平台储油）平台储油第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 油轮储油容量大，不受水深条件限制，可油轮储油容量大，不受水深条件限制，可停泊在平台附近，亦可用单点系泊或多点系泊停泊在平台附近，亦可用单点系泊或多点系泊锚底，随着海上油田开发向深海发展以及浮式锚底，随着海上油田开发向深海发展以及浮式生产技术的应用，油轮不仅作为储油设施，而生产技术的应用，油轮不仅作为储油设施，而且可作为油田的生产设施，如将油田的油气处且可作为油田的生产设施，如将油田的油气处理设施安装在油轮的甲板上，使其发展成

60、为生理设施安装在油轮的甲板上，使其发展成为生产储油轮。产储油轮。 这种方法可广泛应用于海上油田开发。它这种方法可广泛应用于海上油田开发。它的缺点是受环境影响大，在恶劣的气候条件下的缺点是受环境影响大，在恶劣的气候条件下不能连续生产。目前我国已能自己设计建造生不能连续生产。目前我国已能自己设计建造生产储油轮，已有多艘投入使用。产储油轮，已有多艘投入使用。 4.54.5海海上上储储运运系系统统 （2）油轮储油）油轮储油第二章第二章海洋石海洋石油钻井油钻井装备装备 生产储油轮要接收油田各油井开采出来的生产储油轮要接收油田各油井开采出来的油井液，并进行油气计量、油气分离，使原油油井液，并进行油气计量、