油气集输讲课课件

采油工艺研究所二○○七年七月油气集输工艺培训一、油气集输的概念

1、什么叫油气集输？是把油、气田生产的原油和天然气收集起来，通过计量、初加工（净化、稳定）和输送的全过程。

2、工作的对象和范围油气集输研究的主要对象是油、气田生产过程中原油及天然气的收集和输送问题。工作范围是以油井井口为起点，矿场原油库或输油、输气管线首站为终点的矿场业务。3、油田生产对集输工作的要求在油田开发中，无论是新油田的开发建设，还是已开发油田的调整改造，油气集输必须适应油田生产全局的需要，必须满足以下几点要求：（1）满足油田开发和开采的要求；（2）要贯彻节约能源和保护环境的原则；（3）要贯彻方便管理和安全运行的原则；（4）要贯彻“少投入，多产出”，提高经济效益的原则。（一）输油站类型及功能输油站是长输管线的主要组成部分之一。其任务是供给油流一定的能量（包括压力能、热力能），以使油品保质保量、安全经济的输送到目的地。输油站按所处位置分为首站、中间站和末站，中间站按其功能还可分为加热站（只能提供热能）、加压站（只能提供压能）及热泵站（既提供热能又提供压能）。二、输油站工艺流程首站：是长输管线的起始站。主要任务是接收来油，经计量后，加压加热向下站输送。首站除设有输油机泵和加热装置外，还必须设置较大容积的储油罐，以满足计量及调节来油与输油间不平衡的需要。二、输油站工艺流程中间站：是长输管线沿途设置的输油站。其主要任务是对所输油品按工艺要求供给一定的能量，使油品继续流动。中间站设施比首站相对较少，特别是储油罐少，只有1～2个，起缓冲作用或事故处理。二、输油站工艺流程实例：炉-1炉-1FIQFIQ接热工部分FIQ五蛟站工艺流程图末站：是长输管线的终点站。主要任务是接收输油管线所输的全部油品，经过计量后将油储存起来或直接把油品输给用油单位，或以其它运输方式转运给用户。由于来油不平衡及转运不平衡，末站需要设有较大容量的储油罐和相应的计量、化验及运转设施。二、输油站工艺流程（二）输油站的基本组成无论首站、中间站或末站，按站内设施来分可把输油站分成生产区和生活区。生产区又分为主要生产区和辅助生产区。主要生产区：（1）输油泵房（2）加热炉（3）总阀室（4）清管器收发室（5）油罐区二、输油站工艺流程辅助生产区：（1）供电系统（2）供热系统（3）供水系统（4）排水排污系统（5）消防设施（6）材料库二、输油站工艺流程（三）平面布置及工艺流程绘制◆平面布置原则及要求：1、集中处理站平面布置设计应根据工艺流程，按不同生产功能和特点，将同类工艺设施相对集中布置在一起，使其形成原油外输区、储油罐区、原油处理区、原油装卸区、采出水处理区、变电所、供热区、辅助生产及生产管理区。2、供电、供热设施应尽量靠近负荷中心位置，且宜布置在站场边部，以利进出线。3、场区道路的布置应合理组织好人流和车流，并应满足消防要求。4、工艺管线、热力管线，供排水管线和电力通信线路，一般宜集中布置在道路一侧。各种线路布置做到纵横有序。5、站场平面布置防火间距应符合相关要求。◆常用图例

◆常用图例

液相管气相管法兰盖Y压缩空气管Z蒸汽管S上水管C大小头紧急切断阀控制油路一般阀紧急切断阀止回阀过滤器电动离心泵直通球阀安全回流阀弹簧安全阀P压力表H液位计T温度计H二次液位计一般储罐除油罐300m3调节罐300m3外输总出西区来油西区来油东区来油东区流量计标定出东区流量计标定进西区流量计标定进西区流量计标定出外输流量计标定进外输流量计标定出污油箱山二转来油山三转来气装油台净化罐1000m3提升泵到沉降罐沉降罐1000m3净化罐1000m3沉降罐1000m3东区净化油进罐缓冲罐进沉降罐倒罐进口外输出口倒罐出口外输泄压去回注井分离卸油箱卸油箱缓冲罐清水加热加热清水南梁集油站工艺流程示意图◆实例演示

原油加热输送管道的轴向温降和沿程压降为输油管道工艺计算的主要内容。三、输油管路的工艺计算（一）水力计算管路输油过程中压力能的消耗包括两部分，一是用于克服地形高差所需的位能；二是克服原油沿管路流动过程中的摩擦及撞击阻力，通常称为摩阻损失，它随流速及原油物理性质等因素而变化。

=he+hξ+ΔZ压降计算公式：△Z——起点、终点高差，mp1、p2——起、终点压力，MPaρ——介质密度g——重力加速度，g=9.80665m/s2hξ—局部摩阻损失（m）he—沿程摩阻损失（m）由于hξ比he小得多，故计算常忽略此项沿程摩阻损失计算沿程摩阻损失按达西公式计算：实用计算公式，利用紊流光滑区的列宾宗公式：h——管线沿程摩阻损失，m；Q——流量，m3/h；ν——原油运动粘度，m2/s；d——管线内径，mm；L——管线长度，m；实例演示例：设西二转外输液量2100m3/d，原油含水13%，外输管线Φ133×5mm×4.2Km，原油外输西二联，排量100m3/h。计算其沿程阻力损失，为1.98MPa。水头损失计算表

压力水头差hf(m)流态系数β流态指数m流量Q(m3/h)动力粘度μ(厘泊)管径(mm)管长(m)流体密度(Kg/m3)雷诺数Re公式水力光滑管Re＞3000198.1520.02460.251006.4125420087038481.9532916.8480.02460.25256.415096008687998.643548105.90.02460.25556.41501520087317698.3811

层流区Re＜30008.34.151306.4801300850

三、输油管路的工艺计算（二）热力计算油流被加热到一定温度后，输送到下游站，在沿管道流动过程中，不断把热量散失到温度较低的管路周围介质中去，因而油流温度不断降低。管线轴向温降计算公式：L=ln

L………管线长度，mGm………油气混合物的质量流量，kg/s；c………原油比热，J/(kg·0C)，一般取c=1.884×103一2.093×103J/(kg·0C)；K………管线至周围介质的总传热系数，W/(m2·0C)D………管线外径，mt1,t2……管线起点、终点温度,0Ct0………管线环境温度,0C，（埋地管线取管线中心埋深处地温）；三、输油管路的工艺计算热力计算的目的是为了对热油管的运行工况进行有效的控制，确定热油管最优投产和重新起动方案，确定热油管安全停输时间等。通过上述管线轴向温降公式可以计算得到管线的最小起输量，也可推算出原油所需外输油温，进一步核算外输加热负荷。

最小起输量：保证管线不发生冻堵、凝管的最小安全输量实例演示例：设某站外输净化油，外输油温能达到45℃，下游进站油温21℃，外输管线Φ114×5mm×6.8Km，岩棉管保温。计算该站的安全起输量。序号管线最小起输量G（公斤/小时）总传热系数K（大卡/米2•时•℃）管线外直径D（米）管线长L(公里)管线内原油起点油温t起(℃)管线内原油终点油温t终(℃)管线埋深处土壤温度t0(℃)原油热容C（大卡/公斤•℃）公式15435.40.9460.1146.8452130.5

242597.920.15927.6652030.5344791.420.21910.3352030.544909.620.0764402030.5一般情况下：①总传热系数K取2；②管线埋深处土壤温度t0取3；③原油热容C取0.5大卡/（公斤·℃）管线最小起输量计算表四、站库设计油气集输系统所包含的站库有计量站、接转站、集中处理站、矿场原油库等。集中处理站，也称联合站，是对油井产物油、气、水集中进行综合净化处理，从而获得合格原油、天然气、稳定轻烃和可回注的处理采出水的中心站。一般包括以下生产功能：油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、轻油回收、原油储存及输送、采出水处理与回注、变配电、供热及消防等。（一）集中处理站的主要设备及功能

序号设备名称功能设计及运行参数备注1流量计各区块来油计量根据产液量配,常用腰轮流量计如LL－150、LL－100、LL-80等2换热器对进沉降罐的原油加热,利于原油脱水沉降由来液量定(常用45m2、65m3等),一趟来液用一具或几具。换热器出口温度应在40℃以上。3毛油罐单量、事故处理用根据产液量配建4沉降罐含水油在此水洗、脱水、沉降,出净化原油根据来液量及沉降时间定。运行参数:水层控制4-6m,罐温35℃。各加药端点要保证100mg/l的破乳剂加药浓度及输油温度5倒罐泵用于站内各油罐储量的周转根据产液量配套建设6净化油罐储存沉降罐溢流出的净化原油,也可作为油品交接罐。根据产液量配套建设7输油泵净化油需经输油泵输送至高效炉根据产液量配套建设8高效炉加热净化原油,便于闪蒸稳定进口压力0.2-1.5MPa,出口温度95－110℃成品油在储存的最高温度下,9稳定塔分离C1－C4,降低原油蒸汽压进口温度95－105℃,塔顶温度40－50℃饱和蒸汽压等于或略低于当10稳定净化油罐储存稳定后的原油即成品原油根据产液量配建地的大气压（一）集中处理站的主要设备及功能

按照油气田地面建设规划设计技术规定，油田自管外输首站储罐容量不超过五天，则储罐容量为：

V=5Q/KQ——联合站平均日输量（m3/d）K——油罐容积系数，金属油罐取0.85假设某处理站外输油量504m3/d，则V=5×504／0.85=2965（m3），则考虑各区来油采用热化学沉降脱水并兼顾远期产量增长等因素，可选用1000m3拱顶油罐4具。（二）集中处理站设计规模及相关计算◆油罐原油加热总负荷：

Q总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5Q1—热化学沉降脱水用热负荷（大卡/时），按各区块来油量经过换热器考虑液量；Q2——原油外输加热负荷（大卡/时）；Q3——油罐保温热负荷（大卡/时）；Q4——污水处理装置负荷（大卡/时）；Q5——建筑物采暖热负荷（大卡/时）。（二）集中处理站设计规模及相关计算◆站内热负荷及锅炉选型其中，原油脱水热负荷：Q1=GC△t=GC（t1-t2）t1—原油热化学沉降脱水温度（℃），一般40—50℃；t2——各区块来油温度（℃），一般取20℃；G——每小时的处理液量（公斤/小时）。原油外输热负荷：

Q2=GC△t=GC（t起-t脱）脱水温度联合站输油起点温度联合站脱水后原油外输量◆站内热负荷及锅炉选型油罐保温热负荷：Q3=KF△t=KF（t1-t2）K—油罐总传热系数（大卡/时.米.）；F——油罐总传热面积（米2）；t1——油罐内原油温度（℃）；t2——大气温度（℃）。

Q4、Q5分别由供水专业、采暖专业提供后，算出主要热负荷Q总，假设为160.35万大卡/时。

按每吨蒸汽产生60×104大卡/时热量计算，选用2吨/时锅炉2台。

◆站内热负荷及锅炉选型计算步骤：1、根据Q=GC△t，算出来油加温或原油外输所需热负荷；2、确定换热器的换热面积：

F=Q/K/△t平K—冷热流体间的总传热系数，参照《油气集输储运设计手册》，取150大卡/米2.时.℃；Q—来油升温或原油外输所需热量（大卡/时）；△t平—平均温差，计算公式：◆来油、外输换热器选型ln△t平=1、根据给定的集输量或输油量，以及选定的经济流速，选择合理的管径。计算公式：式中：d——管线