原油处理系统

四号联合站采用两级热化学大罐沉降脱水、负压稳定（脱硫）、原油储罐静止沉降放底水生产工艺生产合格原油，合格原油通过新建外输管道输送至雅克拉装车末站外销。一次沉降罐计转站来油脱水泵外输泵两相分离器二次沉降罐含水＜5%脱水加热炉T=90℃净化油罐含水＜0.5%计量外输进站加热炉T=80℃负压稳定（脱硫）提升泵单井来油计量加药加药加热主工艺流程空冷器压缩机空冷器压缩机三相分离器压缩机外输橇装单井计量装置液相计量范围30～300t/d气相计量范围100～10000m³/d容器设计/操作压力：2.5MPa/0.3-0.8MPa管路设计/操作压力：2.5MPa/0.3-0.8MPa设计/操作温度：120°C/70-80°C两相分离器联合站内设Ф3000×17212油气两相分离器3台，停留时约23min。满足《油田油气集输设计规范》SY/T0004-98中7.1.2条“两相分离器的液相停留时间，当处理发泡原油时可采用5～20min”的要求。设计参数如下：外形尺寸：Ф3000×17212设计/操作压力：1.0MPa/0.3-0.8MPa设计/操作温度:90℃

/75～85℃油气进口人孔清砂口清砂口清砂口人孔人孔安全阀补气口气出口浮球口油出口连通口排污口两相分离器工作原理

当三台分离器并联运行时，液相连通，底部连通阀打开；气相控制压力相同，天然气出口管线上阀打开。

工作原理：油气混合物自油气进口进入，先经过挡流板，油气流向和流速突然改变，使油气得以初步分离。原油在重力作用下流入分离器的集液部分。集液部分容积使原油流出分离器前在集液部分有足够的停留时间，以便被原油携带的气泡上升至液面并进入汽相。在设备的分离段设有高效波纹板聚结器，加速了油水的沉降分离，提高分离效果。集液部分的含水原油由出油阀排出，出油阀采用气动调节阀，和液位变送器联锁控制。分离出的天然气经过两级TP板气液分离，最后经出气筒内捕雾器再次气液分离后，从气出口排出。为得到最大的气液界面面积，将液面控制在直径的1/2。伴生气分离器联合站内设Ф1600×7500伴生气分离器1台，用于站内伴生气分液。设计参数如下：外形尺寸：φ1600H=7500设计/操作压力：1.0MPa/0.3~0.8MPa设计/操作温度:90°/75～85℃气出口人孔安全阀气进口浮球口油出口排污口

分离器正常生产时，其天然气进口阀、天然气出口阀保持开启状态；排污阀处于关闭状态。由天然气分离器出口管线上的气动调节阀调节天然气分离器压力（稳定阀前压力0.4MPa）。凝液处理方法：为防止分离器底部的凝液冻结，冬季需启运电伴热。当底部集液液位达到1.0m左右时，打开排污阀，将凝液排放至底水罐；液位降至0.3m左右时，关闭排污阀。伴生气分离器工作原理燃料气分离器联合站内设Ф1600×7500燃料气分离器1台，用于燃料气分液。设计参数如下：外形尺寸：φ1600H=7500设计/操作压力：1.0MPa/0.2~0.8MPa设计/操作温度:90°/20～65℃气出口人孔安全阀气进口浮球口油出口排污口

分离器正常生产时，其天然气进口阀、天然气出口阀保持开启状态；排污阀处于关闭状态。天然气经过分离器除液缓冲后通过气相出口设置的自力式调压阀调压（稳定阀后压力0.2-0.4MPa），计量后供站内用燃气。凝液处理方法：为防止分离器底部的凝液冻结，冬季需启运电伴热。当底部集液液位达到1.0m左右时，打开排污阀，将凝液排放至底水罐；液位降至0.3m左右时，关闭排污阀。燃料气分离器工作原理沉降时间按30h计，选用5000m³一级沉降罐3座（其中1座兼二次沉降罐）。5000m³一级沉降罐设计参数如下：尺寸Ф23640×14300设计压力1960Pa、-490Pa设计温度90℃工作温度80℃喷油口高度3.5m排水口高度1.0m溢流出油口高度12.3m一次沉降罐原油沉降罐结构及工作原理结构胜利勘察设计研究院有限公司

原油沉降罐结构及工作原理胜利勘察设计研究院有限公司2.工作原理原油沉降罐的油水分离主要包括底部水层的水洗和上部油层中水滴的沉降两大过程，油水密度差是油水分离的主要动力。在沉降罐内，理论上主要为油、水两层，实际生产中常产生上、中、下三层。上层为原油中水滴的沉降区；中层为水中油滴的上浮区和水中机械杂质的下沉区；下层为泥砂沉积区。原油沉降罐结构及工作原理1）水洗过程油水混合物由进油管进入进液分配管，经进液分配管以喷散状流入沉降罐底部的水层，油滴的上浮和水滴的下沉过程在水层随即产生，当这一过程一直发生至油水界面处时，原油中大量的水已被脱出，习惯上将油水界面以下的油水分离过程称为水洗。水洗在油水沉降分离中的作用很重要。当油水混合物向上通过水层时，由于水的表面张力较大，这种力产生聚结水滴作用，原油中的游离水、破乳后粒径较大的水滴、盐类和亲水性固体杂质等在水洗过程中大量并入水层，水洗过程至油水界面处终止。由于大部分水从原油中分出，原油从油水界面处沿沉降罐截面上流动的流速减慢，为原油中较小粒径的水滴沉降创造了有利条件。原油沉降罐结构及工作原理

乳状液在活性水中上浮，由于乳状液与水层的剪切和摩擦作用，有利于W/O（油包水）型乳状液的破解，从而加速水滴的聚结和沉降。水洗的结果是，油相在沉降罐内有很短的停留时间就可达到油中含水少的效果，剩下的是水中分离出油滴，一般需要较长的停留时间，除非在罐内加装相应的填料。

原油沉降罐结构及工作原理胜利勘察设计研究院有限公司2）沉降过程水洗后的原油通过油水界面进入沉降段。这时大部分水已被分出，原油自油水界面沿罐截面向上流动的速度越来越小，原油及其携带的较小的水滴在密度差的作用下，连续相油不断上浮，分散相粒径较小的水滴不断从油中沉降下来；当原油上浮到沉降罐上部液面时，以溢流方式维持恒液面运行，含水率很小的原油进入上部的集油槽并从出油管排出；沉降罐底部分离出来的水，经集水管汇集通过调节水箱出水管排出。原油沉降罐结构及工作原理胜利勘察设计研究院有限公司3）油水界面的自动调节油水界面控制根据静水压强原理设计，由右图可列出能量平衡方程

Hwρw+Hoρo

=Hwzρw

式中:Hw—水层厚度（油水界面高度）Ho—油层厚度；Hwz—调节水箱出水口高度；ρw—操作温度下水的密度；ρo—操作温度下原油的密度。原油沉降罐结构及工作原理

根据上述关系式，HWZ

一旦确定，油、水层厚度或油水界面高度Hw

基本保持恒定。若水层高度超过Hw，平衡状态被打破，调节水箱内的水位漫过内调节筒上沿溢流到水箱外筒，放水管自动放水；若水层高度下降到低于Hw，调节水箱内的水位低于内调节筒上沿，放水管自动停止放水。由此可见，靠静水压强可使油水界面在一定的范围内波动，从而实现油水界面的自动调节。原油沉降罐结构及工作原理

在破乳、温度等生产条件均良好的条件下，油水界面的高度对出油及出水指标有关键的影响。在一定的沉降容积和一定的含水率情况下，油水界面高时，水洗的时间长，水中油滴上浮相应也有充分的时间，出水原则上完全可达到或优于指标值。但油水界面高时，油层减薄，水滴在油层中的沉降时间缩短，出油含水率相对会升高；如果油水界面较低，脱出油的含水率相对降低，但脱出水含油率有可能会增加。因此，油水界面位置是必须严加控制的一个重要参数。一般情况下，原油含水量较大时，水洗脱水效果明显，操作时应在罐内保持较高的水层；原油含水量较小时，沉降脱水效果较为明显，则应适当增加油层厚度。原油沉降罐结构及工作原理胜利勘察设计研究院有限公司原油沉降罐结构设计要点胜利勘察设计研究院有限公司1.进油管组

a)进油总管沿罐直径方向由进口内伸到罐的另一侧，呈T型分支，支管尽量靠近罐壁，以增大沉降容积，支管总长度约占所在圆周长度的1/4。原油沉降罐结构设计要点b)喷油立管高度应在水层内，高度一般距罐底3.5m左右(由工艺专业确定)，太高影响水洗作用，太低易破坏底部稳定的水层，油水会串入出水管线。

c)喷油立管数量8~9根为宜，喷油管面积之和宜为进液总管面积的1.5倍左右，喷油管直径应由支管中心向两端逐渐增大，使油水混合物分布均匀。原油沉降罐结构设计要点胜利勘察设计研究院有限公司2.集水管组原油沉降罐结构设计要点胜利勘察设计研究院有限公司a)集水汇管与进液支管对称布置，尽量靠近罐壁。

b)集水汇管采用单根管线上均布多个集水喇叭口，集水均匀，减少死水区，集水汇管直径宜略大于出水管直径，以防管内结垢影响流通面积。

c)各集水支管的面积之和应大于集水汇管；集水喇叭口底面距罐底的距离一般为1.2m，一是易保证出水指标值，二是防止底部沉积的泥沙被带出。原油沉降罐结构设计要点4.液位调节水箱调节范围确定水箱调节范围一般分为0~400mm和0~800mm两种，可根据计算出的油层厚度（既油水界面）范围选择所需的水箱调节范围。因：Hw+Ho=H，将Hw=H-Ho

代入：Hwρw+Hoρo=Hwzρw

得出：（H–Ho）ρw

+Hoρo

=Hwzρw

由此推导出油层厚度计算公式：

Ho=（H-Hwz）ρw

/（ρw-ρo

）式中：H—溢油槽上沿距罐底高度。原油沉降罐结构设计要点胜利勘察设计研究院有限公司

最高Hwz的确定可根据原油密度或油水密度差事先假定，再根据计算出的油层厚度范围最终确定。

一般原油密度<0.9g/cm3或油水密度差>0.1时，最高Hwz可低于溢油槽200mm，否则可与溢油槽口齐平。集水立管与水箱连接口高度，应根据不同水箱的结构尺寸确定。原油沉降罐结构设计要点胜利勘察设计研究院有限公司示例：5000m3原油一次沉降罐工艺给定的设计参数：原油进油高度：0.6m，喷油口高度：3.5m

调节水箱高度：9.1m，溢流槽高度：12.3m

出水喇叭口距离罐底板的高度：1m

混合油密度（20℃）：0.9505g/cm3

地层水密度：1.141g/cm3

原油含水：6%~41%原油沉降罐结构设计要点胜利勘察设计研究院有限公司

假定水箱调节范围为0~800mm，最高溢流出水口低于溢油槽200mm，可算出油层厚度范围为：

Ho

最小=（H-Hwz）ρw

/（ρw-ρo）

=（12.3-12.1）x1.141/（1.141-0.9505）=1.2mHo

最大=（12.3-11.3）x1.141/（1.141-0.9505）=6.0m由此可得：最高油水界面距罐底12.3-1.2=11.1m

最低油水界面距罐底12.3-6.0=6.3m实际油水界面

=喷油口高度3.5m+水洗段厚度（一般约为3~4m）=6.5m

该油水界面在6.3~11.1m范围之内。因此，水箱可选0~800mm调节范围。原油沉降罐结构设计要点选用5000m³二级沉降罐1座，用于一次沉降罐来液缓冲，沉降后原油含水＜5%。设5000m³二次沉降罐设计参数如下：尺寸Ф23640×12518设计压力1960Pa、-490Pa设计温度90℃工作温度80℃出油高度6.5m浮动出油口0.7-10.5m进油高度1.7m二次沉降罐脱水泵二次沉降罐含水＜5%二次罐液位变频调节脱水泵联合站内设3台双螺杆脱水泵2用1备。形式：双螺杆泵流量：250m3/h排压：0.8MPa防爆节能电机功率：132kW循环泵联合站内设1台双螺杆循环泵用于站内循环、倒罐等工况使用形式：双螺杆泵流量：250m3/h排压：0.8MPa防爆节能电机功率：132kW脱水、循环泵联合站内设10000m3净化油储罐4座，二级沉降罐出口含水5%原油经脱水泵提升，加热炉加热至90℃进入净化油罐静止沉降，沉降时间约24h，沉降后原油含水≤0.5%。10000m3浮顶净化油罐的结构尺寸：φ=28500mm、H=19130mm。净化油罐原油外输泵联合站内设双螺杆外输泵4台3用1备。形式：双螺杆泵流量：150m3/h排压：5.0MPa防爆节能电机功率：355kW刮板流量计净化油罐含水＜0.5%计量外输外输泵外输流量计变频调节加热炉四号联合站内主要的用热负荷：进站加热：含水油进站温度由50℃升温至80℃，计算热负荷9815kW；脱水加热：温度由70℃升温至90℃（含水5％），计算热负荷3977kW；循环加热：所需负荷约1340kW；单井加热：所需负荷约266kW；污油池、油罐伴热：所需负荷约2300kW；站内采暖用负荷：600kW；加热炉计算热负荷为17998kW。选用4500kW分体相变加热炉4台。加热炉A:进站（计量）加热炉热负荷：4500kW进站盘管热负荷：4200kW进站盘管管程设计压力/温度：4.0MPa/150℃进站盘管管程工作压力/温度：0.3~1.0MPa/80℃计量盘管热负荷：300kW计量盘管管程设计压力/温度：4.0MPa/150℃计量盘管管程工作压力/温度：0.3~1.0MPa/80℃壳程设计压力：0.4MPaB:进站（热水）加热炉热负荷：4500kW进站盘管热负荷：3000kW进站盘管管程设计压力/温度：4.0MPa/150℃进站盘管管程工作压力/温度：0.3~1.0MPa/80℃热水盘管热负荷：1500kW热水盘管管程设计压力/温度：1.6MPa/150℃热水盘管管程工作压力/温度：0.4MPa/80℃壳程设计压力：0.4MPa加热炉C:进站（热水/循环）加热炉（兼脱水加热炉）热负荷：4500kW进站盘管热负荷：3000kW进站盘管管程设计压力/温度：4.0MPa/150℃进站盘管管程工作压力/温度：0.3~1.0MPa/80℃循环盘管热负荷：700kW循环盘管管程设计压力/温度：2.5MPa/15