矿场油气集输系统

矿场油气集输系统第一页，共一百二十八页，2022年，8月28日22023/3/28主要内容第一节油气集输系统流程第二节矿场集输管路第三节原油和天然气的加工处理第四节矿场油气计量第五节油田采出水处理第二页，共一百二十八页，2022年，8月28日32023/3/28就油田的生产全局来说：油藏勘探油田开发油气集输寻找石油资源资源勘查工程、勘查技术与工程石油工程专业地下—地上水、砂、盐等固体杂质油气储运工程专业钻井—采油原油、伴生气收集、净化处理、运输采油工程化学工程与工艺石油的炼制与加工石油加工第三页，共一百二十八页，2022年，8月28日油气集输的研究对象

油气集输研究对象是油气田内部原油、伴生天然气的收集、加工和运输。

油气集输的工作范围矿场油气集输的工作范围是以油井为起点，矿场原油库或输油输气首站为终点的矿场业务。第四页，共一百二十八页，2022年，8月28日52023/3/28★油气集输系统的工作内容气液分离原油处理原油稳定天然气净化轻烃回收含油污水处理第五页，共一百二十八页，2022年，8月28日62023/3/28油气集输流程是油、气在油田内部流向的总说明，即从生产油井井口起到外输、外运的矿场站库，油井产品经过若干个工艺环节，最后成为合格油、气产品全过程的总说明。第一节油气集输系统流程第六页，共一百二十八页，2022年，8月28日油井至联合站油气集输流程油气收集油气处理油气输送联合站站内流程联合站至原油库、输油（气）管首站流程设计的基本原则：“适用、可靠、经济、高效、环保”7第七页，共一百二十八页，2022年，8月28日82023/3/28（一）油气集输流程命名按不同加热方式不加热集油流程、井场加热集油流程、热水伴随集油流程、蒸汽伴随集油流程、掺稀油集油流程、掺热水集油流程、掺活性水集油流程、掺蒸汽集油流程。按通往油井的管线数目

单管集油流程、双管集油流程(蒸汽伴随流程－蒸汽管和油管)和三管集油流程（热水伴随流程－热水管、油管和回水管）。第八页，共一百二十八页，2022年，8月28日92023/3/28按集油管网形态：米字形管网集油流程、环形管网集油流程、树状管网集油流程和串联管网集油流程。按油气集输系统布站级数（油井和原油库之间集输站场级数）：一级布站集油流程：只有集中处理站；一级半布站集油流程：选井阀组和集中处理站；二级布站集油流程：计量站和集中处理站；三级布站集油流程：计量站、接转站（增压）和集中处理站；集输系统密闭程度：开式和密闭流程第九页，共一百二十八页，2022年，8月28日102023/3/28（三）气田集气流程集气管网分为：高压（>10MPa）中压（1.6～10MPa)低压（<1.6MPa）★井场需经两级节流降压（一级控制气井产量；二级调整气体压力以满足管线起点压力要求。）★为防止气体降压后采气管线内形成水合物，应在一级降压上游注水合物抑制剂或加热提高气体温度。采气站：气液分离、计量、调压和脱除有害气体。第十页，共一百二十八页，2022年，8月28日一、定义：从油气井到矿场原油库、长距离输油管和输气管首站、矿场地域内的所有输送工艺流体（原油和天然气）的管路统称为矿场集输管路。二、分类

◆

按管路内流动介质的相数分集输管路可分为单相、两相和多相管路。输油管和输气管属于单相管路；油气或油气水混输管路分属两相和多相管路。

第二节矿场集输管路11第十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日

◆

按管路的工作范围和性质分

出油管：与油井井口相连，输送单口油井产物；

采气管：与气井井口相连，输送单口气井产物；

集油（气）管：输送多口油气井产物；

输油管：经集中处理站处理后的合格原油输往矿场油库的输送管路；输气管：经气体处理厂净化加工为商品天然气，输往长距离输气管道首站的管路。

◆

按管路的结构分集输管路分为：简单管和复杂管；

12第十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日132023/3/28三、矿场集输管路的特点◆在较小的地域面积内集中大量直径较小的工艺管道；（胜坨：面积80Km2,工艺管道达1000Km）◆矿场集输管路中大约70％属于两相或多相混输管路；油气混输管路，或称两相流（油气）和多相流（油气水或油气水固）管路；

油田范围内主要存在油气水三相，用一条管路输送一口或多口井所产油气水的管路。第十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日142023/3/28四、采取混输管路的必要性在矿场条件下，混输管路在经济上往往优于用两条管路分别输送输量不大的原油和天然气。尤其在某些特定的环境下，混输管路更有单相管路不可比拟的优点。特别是随着滩海油气田的开发，两相或多相混输管路越来越多，混输管路的研究受到广泛重视。混输管道广泛于：

（1）沙漠油田（2）陆地上的边际油田（3）滩海油田及海上油田第十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日152023/3/28混输管路的发展趋势：从路上油气田的小直径、短距离逐步向大直径、输送距离长的方向发展。

海洋油气田：某些管路起点压力高、气液比大，经管路长距离输送后，进厂压力仍较高，用于油气加工。第十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日162023/3/28★五、油气混输的特点1、流型变化多★2、存在相间能量交换和能量损失3、存在传质现象4、流动不稳定5、出现流动保障问题

第十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日172023/3/281、流型(flowpattern)变化多◆气液两相流流型的划分不能通过简单的雷诺数的大小来划分，通常通过观察气液两相在管道内的流动情况并根据压力波动特征来确定流型。

◆测定流型的方法目测法:直接观察/高速摄影；波动量测量：压力波动、探针与管壁导电率波动、X射线被吸收量的波动；射线测量：辐射线吸收量确定密度和流型。第十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日◆埃尔乌斯（Alves）流型划分法较好地说明了气液两相流动的流型变化特点。

根据气液比从小到大，水平管两相流流型分为气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、不完全环状、环状流和弥散流等八种。18第十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日192023/3/28油气混输流型——水平管流型

气泡流●含气率较低时，气体以气泡的形式集中于管道上部，以与液体相等或略低于液体的速度沿管运动。●无明显压力波动。

第十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日202023/3/28油气混输流型——水平管流型气团流（塞状流）●随着含气率增加，小气泡合并成大气团，在管道上部同液体交替流动，气团间的液体内存在一些小气泡。

第二十页，共一百二十八页，2022年，8月28日212023/3/28油气混输流型——水平管流型分层流●随着含气率增加，气体为连续相，气液间具有较光滑的界面，气液相的流速都较低。●管路无明显的压力波动。

第二十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日222023/3/28油气混输流型——水平管流型波浪流●当气体流速增高时，在气液界面吹起与流动方向相反的波浪。●气液界面不断有轻微的压力波动，频率较高。

第二十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日232023/3/28油气混输流型——水平管流型冲击流●气体流速增高，波浪加剧，波峰不时高达管顶，形成液塞，阻碍气流通过，在气体推动下液塞高速流动。●与气团流不同的是气团上方有较厚液膜。●振动和水击明显，压力波动较大，但频率较低。

第二十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日242023/3/28油气混输流型——水平管流型

不完全环状流环状流

气体流速不断增加，气体携带液滴以较高速度在紧挨管壁的环状液层的中心通过，形成环状流。第二十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日252023/3/28油气混输流型——水平管流型弥散流●特点是气速很高，把液体吹散成雾状，大量液体弥散在气相中，或者说气相中夹带着绝大部分液体，但在管道的壁部仍有一层比较厚且不均匀的液膜。

第二十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日262023/3/282、存在相间能量交换和能量损失

▲由于两相的速度常常不同，使气液相间产生能量交换和能量损失；▲液面的起伏使气体流通面积忽大忽小，气体流动方向发生变化，使得相间能量损失增加；▲流速较高的气体常把部分液体带到气流中，脱离液流主体要消耗能量；▲被气流吹成液滴或液雾需要消耗能量；▲由流速较慢的液流主体，气流吹成液滴或液雾获得加速，需要消耗能量等。第二十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日272023/3/283、存在传质现象随着管线的延长，压力越来越低，有气体析出，此时气体的质量流量增加，密度增加；而液体的质量流量减少，密度增加。4、流动不稳定当气液输量发生变化时，各相所占管路体积的比例也将发生变化，这就会引起管路的不稳定工作，甚至出现严重冲击流，影响油田生产。5、出现流动保障问题存在油水乳化、结蜡、水合物堵塞、腐蚀等流动保障问题。第二十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日282023/3/28一、油田产品及其质量指标二、气液分离三、原油净化四、原油稳定五、天然气处理与轻烃回收第三节原油与天然气的加工处理第二十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日292023/3/28三脱：

原油脱水、脱气后得商品原油

伴生气、天然气脱轻油得商品天然气三回收：污水中回收原油，回收污水，回收轻烃★油田产品

◆商品原油、商品天然气、液化石油气、稳定轻烃和净化污水一、油田产品及其质量指标第二十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日302023/3/28商品原油的质量指标1、质量含水率

合格原油含水率不大于1％，优质原油含水率不大于0.5％。对于凝析油和稠油有不同的质量含水率要求。2、饱和蒸汽压

储存温度(或60℃)下原油的饱和蒸汽压不大于当地气压。3、含盐量不大于50g/m3。第三十页，共一百二十八页，2022年，8月28日312023/3/28商品天然气的质量指标1、露点

最高输送压力下天然气的露点应低于输气管埋深处最低环境温度5℃。2、硫化氢含量：不大于20mg/m3。

3、C5＋含量：

不大于50g/m3。4、有机硫含量：不大于250mg/m3。第三十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日322023/3/28液化石油气的质量指标

1、组成要求

C1＋C2含量：不大于3％(分子百分数)；

C5＋含量：不大于2％(分子百分数)；2、饱和蒸汽压要求

38℃时的饱和蒸汽压不大于15个大气压（绝对）；

-10℃时的饱和蒸汽压大于3个大气压（绝对）；3、体积含水量要求

不大于0.5%

。

液化石油气的主要成分是C3和C4

，在质量制定中限制的是C1＋C2及C5＋的含量要求，更为合理。第三十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日332023/3/28净化污水标准对于净化污水有两个标准，分别为回注标准和排放标准，对其所含杂质的要求不同—污水排放水质含油低于5mg/L；—海上排放污水水质要求是：渤海海域排放污水含油量小于30mg/L；南海海域为小于50mg/L；—对回注的污水水质要求是：达到本油田规定的注水水质标准，特别关注回注污水与地层配伍性，包括悬浮物浓度大小、含油浓度及细菌含量。配伍性：两种不同水源的水相互混合，混合后不出现新的悬浮固体，称这两种水具有配伍性。第三十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日342023/3/28◆地层中的石油到达井口后，沿出油管或采气管流动时，形成气液两相共存混合物；

◆根据相平衡原理，一定压力温度下具有确定的气液相组成，压力温度改变后自发达到新的平衡，称之为平衡分离；

◆为满足油气井产品计量、矿场加工、储存与管道输送的需要，必须将气液两相分开，用不同的管线输送，成为物理或机械分离。

分离类型：平衡分离（自发过程）

机械分离

二、气液分离（油气分离）第三十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日352023/3/28外形立式（占地面积小，适于处理含固体杂质较多的油气混合物）卧式（处理能力大，易于安装、检查、保养）（一）分离器的类型和工作要求第三十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日362023/3/28重力分离型

碰撞聚结型：丝网聚结、波纹板聚结分离器。

旋流分离型：反向流、轴向流旋流、紧凑型分离器。

旋转膨胀型压力真空分离器、低压分离器、中压分离器、高压分离器<0.1MPa<1.5MPa1.5MPa<6MPa>6MPa功能油、气两相分离器；油、气、水三相分离器计量分离器生产分离器涤气器（用于：高气液比中分离夹带液滴）★原理第三十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日372023/3/281.卧式分离器第三十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日卧式分离器的结构入口分流器集液部分重力沉降部分除雾器38第三十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日入口分流器:油气流向和流速突然改变，使油气得以初步分离集液区:分离与缓冲捕雾器:

聚结、合并成大油滴，在重力作用下流入集液区重力沉降部分：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捕雾器除去

分离器工作压力:气体出口管线上的控制阀控制液位:液体排出管上的控制阀控制卧式分离器工作原理39第三十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日入口分流器经过入口分流器，油气的流速和流向突然改变，油气得以快速初步分离。结构——疏流式切线式40第四十页，共一百二十八页，2022年，8月28日集液部分该部分需要一定的体积：◆原油有足够的停留时间，便于油中携带的气泡升至液面，并进入气相◆提供缓冲容积，均衡进出分离器原油流量的波动。◆气液界面可设在直径一半处。

◆集液部分的原油经液位控制的出油阀流出。41第四十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日气体通过重力沉降部分，被气流携带的油滴在此部分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捕雾器除去。重力沉降部分42第四十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日◆未沉降至液面的粒径更小的油滴随气体流经捕雾器。◆经碰撞、聚结合并成大油滴，在重力作用下流入集液部分◆脱除油滴的气体经压力控制阀流入集气管线。捕雾器43第四十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日2.立式分离器★基本结构与卧式分离器相同，与卧式分离器不同的地方是：（1）气液界面较小（2）气体流向和气体中液滴的沉降方向相反。44第四十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日分离器的基本组成入口分流器重力沉降区集液区

捕雾器压力、液位控制安全防护部件45第四十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日462023/3/284.对分离器工作质量的要求气液界面大、必要的滞留时间；油气混合物接近相平衡状态（实际60%左右）。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，使油气两相接近于平衡状态。具有良好的机械分离效果，气中少带液，液中少带气。第四十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日472023/3/281.从气体中分出油滴要求：油滴沉降至气液界面的时间小于气流把油滴带出分离器时间。沉降时间主要与液滴直径有关，油滴直径为10—270μm，选取100μm作为油滴的分割粒径。由上述原则设计出分离器尺寸。2.从原油中分出气泡原油中气泡上升速度大于任一液面的下降速度。不起泡原油停留时间1-3分钟，起泡原油停留时间5-20分钟。（二）

分离器的工艺设计原则第四十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日482023/3/283.分离器总体设计要求同时满足气中除液和液中除气的要求；不同气液比，用液位调节器进行调节；处理量大时，多台分离器并联工作。第四十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日492023/3/28液相停留时间5-30分钟

（三）油气水三相分离器第四十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日502023/3/28卧式三相分离器入口分流器水平分离板稳流装置加热器防涡罩天然气出口污水出口平行捕雾板；安全阀接口；气液隔板；溢流板出油阀挡沫板油气水混合物瀑布集液部分油室初次分离部分第五十页，共一百二十八页，2022年，8月28日◆一次分离：气液两相混合物在保持接触条件下逐渐降低压力，最后流入常压储罐，在罐内实行气液分离；◆连续分离：油气混合物随着管路压力的降低，不断地将析出的平衡气排出，直至压力将为常压，平衡气也最终排净，液相进入储罐。也称微分分离或微分气化。该方法生产中无法使用。51一次分离、连续分离、多级分离（五）一级分离与多级分离第五十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日522023/3/28◆多级分离压力降到一定数值把气体排出，压力再降到一定数值，再把气体排出，如此反复。分离器数即为分离级数。

二级分离流程第五十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日532023/3/28（1）多级分离所得的储罐原油收率高。（2）多级分离所得的原油密度小，有利于提高原油的质量。（3）储罐原油的蒸汽压低，蒸发损耗少。（4）多级分离所得天然气数量少，重组分在气体中的比例少。（5）多级分离大多数气体从第一级分出，这些气体具有较高的压力，可直接依靠地层能量输送，不建或少建输气压气站，从而减少能耗和输气成本。多级分离的优点第五十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日分离级数的选择原则根据油气比的高低来选择，油气比高应增多分离级数；根据井口压力进行选择，井口压力高的应增多级数；根据原油的相对密度进行选择，随着相对密度的降低，应适当增加级数。54第五十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日推荐分离级数参考条件选用分离级数井口压力原油密度油气比低高低二级中中中三级高低高四级55第五十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日562023/3/28三、原油处理（净化、脱水）

目前全国各油田绝大部分开发井都采用注水开发方式开采石油。从油井产出的油气混合物内含有大量的采出水和泥砂等机械杂质。世界上所产原油的90%以上需进行脱水。

对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂质，使之成为合格商品原油的过程称原油处理，国内常称原油脱水或净化。第五十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日572023/3/28◆满足商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准

商品原油含水要求：我国：0.5％～2.0％国际上：0.1％～3.0％，多数为0.2％

原油允许含水量与原油密度有关：密度大、脱水难度高的原油，允许水含量略高。

含盐量的要求：我国绝大部分油田原油含盐量不高，商品原油含盐量无明确要求，一般不进行专门的脱盐处理。1、原油处理的目的第五十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日582023/3/28◆商品原油交易的需要

交易时要扣除原油含水量，原油密度则按含水原油密度。原油密度是原油质量和售价的的重要依据，原油含水增大了原油密度，原油售价降低，不利于卖方。1、原油处理的目的◆降低集输过程的动力损耗

粘度增加，增加摩阻损失，管路曲线变陡；破坏了泵的吸入性能，使离心泵的性能变坏，使泵的轴功率增加；总液量增加。第五十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日592023/3/28◆减少集输过程燃料损耗，降低原油生产成本

水的比热>油的比热1、原油处理的目的◆降低设备管道的腐蚀、结垢和磨损，提高其使用寿命原油内的含盐水引起金属管路和运输设备的结垢和腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路、其它设备机械磨损，降低管路和设备的使用寿命。第五十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日602023/3/28◆保证原油加工正常进行单位质量的水汽化后体积远大于油气化后体积加大塔内气体线速度，冲塔，影响蒸馏产品的质量；设备内压突升，超压爆炸；1、原油处理的目的◆增加储油容器的利用率

第六十页，共一百二十八页，2022年，8月28日612023/3/282、原油中的含水★游离水常温下用静止沉降法短时间内能从油中分离的水，常在沉降罐和三相分离器中脱除。★乳化水用沉降法很难脱除的水，与原油的混合物称为油水乳状液（原油乳状液）。脱除游离水后，原油密度越大，乳化水含量越高。第六十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日622023/3/28乳状液两种或两种以上不互溶或微量互溶的液体，其中一种以极小的液滴分散于另一种液体中，这种分散物系称为乳状液，乳状液都有一定的稳定性。3、原油乳状液第六十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日632023/3/28乳状液生成条件◆系统中必须存在两种或两种以上互不相溶（或微量互溶）的液体;◆要有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小液滴分散于另一种液体中;◆要有乳化剂存在，使微小液滴能稳定地存在于另一种液体中。第六十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日642023/3/28原油乳状液的形成条件◆原油中含水：原油和水是两种微量相溶的液体在工业上认为是互不相溶;◆强烈的搅动：井筒和地面集输系统内的压力骤、伴生气析出、泵加压、清管、油气混输、管件阀门等对油水产生破碎和搅动。

◆原油中含有天然乳化剂：

胶质、沥青质、环烷酸、脂肪酸、氮和硫的有机物、蜡晶、粘土、砂粒、铁锈、钻井修井液等。另外，原油生产中使用的缓蚀剂、杀菌剂、润湿剂和强化采油的化学药剂都是生成乳状液的乳化剂。第六十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日652023/3/28★油包水型（W/O）：水以极微小颗粒分散在原油中，水是分散相（内相），油是连续相（外相）。油田最常见的原油乳状液。★水包油型（O/W）：油以极小颗粒分散在水中，油是内相、水是外相。在采出水中常存在，原油处理中很少见。又称反相乳状液。原油乳状液的类型第六十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日662023/3/28

1)降低或消弱油水界面膜的强度；

2)增加水滴的碰撞，加快其聚结速度；

3)增大油水密度差，降低外相原油的粘度，增加水滴的沉降速度。关键是破坏油水界面膜，促使水滴聚结，沉降通过不同的方法，采取不同的工艺措施，从而达到破乳脱水的目的4、原油脱水的基本原理第六十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日672023/3/285、原油脱水的基本方法第六十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日682023/3/28原油含水低——W/O乳状液含水高游离水W/OO/W/O型复合乳状液重力沉降化学破乳剂利用电场力破乳脱水高压电场破坏内相水滴界面膜，促使水滴碰撞、聚结、沉降，使油水分离

电脱水常作为原油乳状液脱水工艺的最后环节，原油电脱水器也成为油田最常用的设备之一第六十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日破乳剂一般都是人工合成的大分子、高分子或超高分子的表面活性剂。破乳过程中破乳剂的作用1、降低乳化水滴的界面张力和界面膜强度；2、消除水滴间的静电斥力，使水滴絮凝；3、有聚结作用；4、能润湿固体，防止固体粉末乳化剂构成的界面膜阻碍水滴聚结。5-1破乳剂脱水69第六十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日破乳剂类型（1）离子型破乳剂溶于水时，能电离生成离子。按其在水溶液中具有表面活性作用的离子电性来说，有阳离子、阴离子和两性离子等类别。（2）非离子型破乳剂凡在水溶液中不能电离的，称为非离子型破乳剂。油田广泛使用70第七十页，共一百二十八页，2022年，8月28日非离子型破乳剂的优点用量少

不产生沉淀脱出水中含油少脱水成本低71破乳剂的针对性很强（不同油田、区块、开采时期），使用时必须进行筛选。破乳剂的协同效应或复配效应

非离子型破乳剂的类型水溶性：可配制成任意浓度的水溶液油溶性：净化油的能力比水溶性的高，脱出水含油高混合型：能增加使用的灵活性第七十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日游离水脱除器5-2重力沉降脱水72主要用于从高含水油水混合物内脱出游离水，减小后续原油脱水设备的负荷。常作为初级脱水设备★与三相分离器的主要区别：根据油水混合物内的水量来确定大小。★设置在加热炉的上游，用来减少高含水原油的含水量，以减少加热炉的热负荷和所耗燃料，降低加热炉的结垢速度。第七十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日■沉降罐脱水◆沉降罐分立式和卧式两种；立式用于开式流程，卧式用于闭式流程；◆含水原油经破乳后，需把原油同游离水、杂质等分开。◆在沉降罐中主要依靠油水密度差产生的下部水层的清洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分离，此过程在油田常被称作一段脱水。73第七十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日■沉降罐脱水74◆沉降罐分立式和卧式两种；立式用于开式流程，卧式用于闭式流程；1-油水混合物入口；2-辐射状配液管；3-中心集油槽；4-出油管；5-排水管；6-虹吸上行管；7-虹吸下行管；8-液力阀杆；9-液力阀柱塞；10-排空管；11、12-油水界面和油面浮子；13-配液管中心汇管；14-配液管支架◆原理：水洗、沉降；第七十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日◆脱水原理：提高加剂油水混合物的温度，加速乳状液破乳和油水分离。◆加热脱水的原则（1）尽可能降低加热脱水温度；（2）加热前尽可能脱除游离水，减少无效热能消耗；（3）有废热可利用场合，优先利用废热加热乳状液；（4）尽可能一热多用，节省燃料。5-3加热脱水75第七十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日762023/3/28（1）电脱水机理将原油置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞，使水滴聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来。水滴在电场中的聚结方式：电泳聚结、偶极聚结、震荡聚结。5-4原油静电脱水第七十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日电泳：把原油乳状液置于通电的两个平行电极中，水滴将向同自身所带电荷极性相反的电极运动，即带负电荷的水滴向正电极运动，带正电荷的水滴向负极运动。电泳聚结：因水滴的大小不等、带电量不同，运动速度也不同，水滴在电泳过程中会发生碰撞聚结。电泳聚结主要发生在高压直流电场中。A.电泳聚结77第七十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日诱导偶极：在高压直流或交流电场中，原油乳状液中的水滴受电场的极化和静电感应，使水滴两端带上不同极性的电荷，形成诱导偶极。偶极聚结：受电场作用，水滴变形，界面膜强度降低；电的吸引力及水滴在电场内的振动，使水滴相互碰撞，合并成大水滴，从原油中沉降分离出来。B.偶极聚结78第七十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日792023/3/28C.振荡聚结交流电场中电场方向不断改变，水滴内的各种正负离子不断做周期性往复运动，使水滴两端的电荷极性发生变化，界面膜受到冲击，强度降低，水滴聚结沉降。第七十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日静电脱水综述◆交流电场中破乳作用在整个电场范围内进行，直流电场中破乳主要在电极区附近进行。◆交流电场内水滴以偶极聚结、振荡聚结为主；直流电场内水滴主要在电极附近区域进行，以电泳聚结为主，偶极聚结为辅。

80第八十页，共一百二十八页，2022年，8月28日◆适用于处理含水率小于30%油包水型乳状液。“击穿现象”“二段脱水”1.电法脱水只适宜于油包水型乳状液。

原油的导电率很小，乳状液通过极间空间时，电极间电流很小，能建立起脱水所需的电场强度。水包油型乳状液通过极间空间时，由于带有酸碱盐等离子的水是良导体，导致极间电压下降，电流猛增，产生电击穿现象。2.一般进入电脱水器的原油含水率低于30％。

含水率较高的油包水型乳状液，电法脱水也易产生电击穿现象。第八十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日822023/3/28◆使净化原油中的溶解天然气组分汽化，与原油分离，较彻底地脱除原油中蒸气压高的溶解天然气组分，降低常温常压下原油蒸气压的过程称原油稳定。四、原油稳定◆原油稳定通常是原油矿场加工的最后工序，经稳定后的原油成为合格的商品原油。第八十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日（一）原油稳定的目的和要求1.原油稳定目的◆降低原油蒸气压，满足原油储存、管输、铁路、公路、水运的安全和环保规定；◆从原油内分出对人类有害的溶解杂质气体，如H2S气体和挥发性硫化物；◆使原油体积最多、密度最小，追求最大商业利润。

我国现行规范将原油稳定目的阐述为“降低原油蒸发损耗、合理利用油气资源、保护环境、提高原油在储运过程中的安全性”。832023/3/28第八十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日842023/3/282.原油稳定的要求一般将原油在最高储存温度下的饱和蒸汽压降到当地大气压力的0.7倍。采用铁路或水路运输原油时，稳定原油的蒸气压还应略低一些。如未稳定原油中C1~C4的质量含量低于0.5％，一般不必进行稳定处理。油田内部原油蒸发损耗率低于0.2%时，不宜再进行原油稳定处理。进装置的未稳定原油是经过脱水的原油。第八十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日852023/3/28（二）原油稳定的原理★原油稳定的核心问题是：如何降低原油的蒸气压。★

蒸气压：

◆某温度时，密闭容器中单位时间内蒸发出的分子数和由气相返回到液体内的分子数相等，气液两相处于平衡状态时的蒸气所具有的压力叫该液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。）

◆一定温度下的蒸气压可表征液体的挥发度，蒸气压大的容易挥发，蒸气压小的不容易挥发。

◆蒸气压与液体的本性及温度有关。第八十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日★原油的蒸气压

◆同一种原油的蒸气压随温度的升高而增大；◆在相同温度下，轻烃含量高的原油蒸气压高。★降低原油蒸气压的方法：

降低原油温度；减少原油中轻烃。受整个处理工艺系统的限制，降低温度不现实。切实可行的方法是：减少原油中的轻组分含量，尽可能地脱除C1~C4组分。862023/3/28第八十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日★闪蒸法

负压闪蒸

正压闪蒸★分馏法★

多级分离872023/3/28（三）原油稳定的方法◆根据蒸馏原理，可采用闪蒸法和分馏法脱除原油中的轻组分使其稳定。◆多级分离也是一种原油稳定的方法，多级分离实质上是利用若干次减压闪蒸使原油达到一定程度的稳定。◆闪蒸稳定利用平衡蒸馏（闪蒸）原理使原油蒸气压降低，称闪蒸稳定。第八十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日

闪蒸稳定原理

通过对原油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，这种方法称闪蒸稳定。闪蒸时，原料中各种组分同时存在于气液两相中，气相中轻组分C1～C4的纯度不高，液相中也得不到纯度很高的重组分，轻重组分的分离轻粗糙，油气分离器内进行的过程就属于闪蒸过程。882023/3/28第八十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日892023/3/281、负压闪蒸

原油稳定的闪蒸压力（绝对压力）比当地大气压低即在负压条件下闪蒸，以脱除其中易挥发的轻烃组分，这种方法称为原油负压稳定法，又称为负压闪蒸法。负压稳定的操作压力一般比当地大气压低0.03～0.05MPa；操作温度一般为50～80℃。负压闪蒸适应条件负压闪蒸适于密度大、含轻组分少的原油，否则将因气化量大、压缩机功耗过大而不经济。第八十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日902023/3/28负压稳定塔

负压稳定塔是原油稳定工艺中的关键设备，塔内气液的分离属平衡汽化过程，塔的结构应有利于促进液相在塔内接近或达到平衡状态，这就要求塔内应有足够的蒸发面积和闪蒸时间.

常用类型悬挂式筛板折流式塔板负压稳定塔的关键参数是操作压力、温度和汽化率。第九十页，共一百二十八页，2022年，8月28日912023/3/28悬挂式筛板折流式塔板进油管中心开孔升气孔减少闪蒸气上升阻力环形空隙增加原油淋降面积闪蒸气通道原油分布均匀形成很薄的油层，增大闪蒸面积除雾器第九十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日922023/3/282、微正压闪蒸微正压稳定法又称加热闪蒸稳定法，这种方法的闪蒸温度一般要比负压闪蒸法高，需要在原油脱水温度（或热处理温度）的基础上，再进行加热（或换热）升温才能满足闪蒸温度要求。由于稳定原油温度较高，应考虑与出塔合格原油换热以回收一部分热量。正压闪蒸稳定的操作压力一般在0.2MPa左右。脱水后原油的剩余压力。操作温度则根据操作压力和未稳定原油的性质确定，一般为80～120℃，特殊情况在130℃以上。负压闪蒸温度:50-80℃第九十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日932023/3/283、分馏法稳定原油中轻组分蒸汽压高、沸点低、易于汽化，重组分的蒸汽压低、沸点高不易汽化。按照轻重组分挥发度不同这一特点，利用精馏原理对净化原油进行稳定处理的过程称分馏稳定。在符合稳定原油蒸气压要求的前提下，分馏稳定所得的稳定原油密度小、数量多。第九十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日942023/3/28根据操作压力不同，分馏法可分为常压分馏和压力分馏。常压分馏的操作压力为常压～50kPa（表压），需设塔顶气压缩机和塔底泵，适用于密度较大的原油。压力分馏的操作压力在50～100kPa（表压）之间，一般可以不设塔顶气压缩机和塔底泵，适用于密度较小的原油。第九十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日

分馏稳定的分类

分馏塔通常有两段，进料口以上部分称为精馏段，进料口以下部分称为提馏段，这样的塔，称为完全塔；只有其中一段的塔称为不完全塔。根据精馏塔的结构和回流方式的不同，分馏法又可分为提馏稳定法、精馏稳定法和全塔分馏稳定法等三种。

2023/3/2895第九十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日962023/3/281、天然气来源与分类

按矿藏特点的不同可将天然气分为气井气（gaswellgas）、凝析井气（condensategas）和油田气（oilfieldgas）。前两者合称非伴生气（unassociatedgas），后者也称为油田伴生气（associatedgas）。五、天然气处理与轻烃回收

气井气：即纯气田天然气，气藏中的天然气以气相存在，通过气井开采出来，其中甲烷含量高。

凝析井气：即凝析气田天然气，气藏中以气体状态存在，是具有高含量可回收烃液的气田气，其凝析液主要为凝析油，其次可能还有部分被凝析的水，这类气田的井口流出物除含有甲烷、乙烷外，还含有一定量的丙烷、丁烷及C5+以上的烃类。第九十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日972023/3/28

油田气：即油田伴生气，它是伴随原油共生，是在油藏中与原油呈相平衡接触的气体，包括游离气（气层气）和溶解在原油中的溶解气，从组成上亦认为属于湿气。在油井开采情况中，借助气层气来保持井压，而溶解气则伴随原油采出。油田气采出的特点是：组成和气油比（gas-oilratio，GOR，一般为20～500m3气/t原油）因产层和开采条件不同而异，不能人为地控制，一般富含丁烷以上组分。与此同时，为了降低原油的饱和蒸气压，防止原油在储运过程中的挥发损耗，油田上往往采用各种原油稳定工艺回收原油中C1～C5组分，回收回来的气体，称为原油稳定气，简称原稳气。

天然气来源与分类第九十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日982023/3/282、天然气处理与加工的范畴天然气是在岩石圈中生成的，必须通过油气井开采出来。

所谓天然气处理与加工就是指从井口到输气管网的全部过程。一般经过采气管线、井场分离、集气管线、净化处理、轻烃回收、输气管网等过程。处理水饱和的、未加工的、酸性的富气的步骤可以用下图大概表示出来。

第九十八页，共一百二十八页，2022年，8月28日992023/3/284、天然气净化内容伴生气内除烃类外，一般还含有水蒸气及相当数量的H2S、CO2等酸性气体。水蒸汽：减少管道输送能力和气体热值；工艺条件变化引起水蒸汽凝析后，形成水、冰或水合物，增加阻力损失、堵塞管道；液态水的存在加速酸性气体对管道设备的腐蚀。所谓天然气净化就是脱出水蒸气、硫化氢和二氧化碳等有害气体。第九十九页，共一百二十八页，2022年，8月28日1002023/3/285、天然气脱水方法冷冻法固体吸收法液体吸收法第一百页，共一百二十八页，2022年，8月28日1012023/3/28（1）冷冻法

将含水天然气降温，使气中所含水分凝析出来排出。常用的降温手段为：1、氨制冷：液氨气化时要吸收大量的热量，利用氨气化吸取天然气热量，使其温度下降到-5到-10ºC。2、节流膨胀：天然气经节流阀节流降压后，管内天然气在近似绝热条件下膨胀，致使天然气自身温度降低。3、加压后冷却：天然气在温度不变的条件下，含水量随压力的增高而减少，因而可以先对天然气加压然后冷却除去水分。第一百零一页，共一百二十八页，2022年，8月28日1022023/3/28（2）液体吸收法采用吸湿性较强的液体与天然气接触，气中含水被吸收，吸收了水分的液体经处理再生后重复使用。吸湿液主要是甘醇（三甘醇、二甘醇），使用较多的为三甘醇。三甘醇优点：再生效果好；分解温度高，蒸发损耗小；再生设备简单；操作费用和投资低于二甘醇。第一百零二页，共一百二十八页，2022年，8月28日1032023/3/28（3）固体吸收法采用内部孔隙很多、内部比面积很大的固体物质与含水天然气接触，气中的水被吸附于固体物质的空隙中。被水饱和了的固体物质经加热再生后重复使用。常用固体吸附物有：硅胶、分子筛、活性铁矾土、活性氧化铝等。第一百零三页，共一百二十八页，2022年，8月28日1042023/3/287、酸性气体脱除目的：脱除天然气中硫化氢、二氧化碳和有机硫化物。常用方法：干法和湿法；干法分为：分子筛法和海绵铁法（固体床氧化铁法）湿法分为：化学吸收法、物理吸收法和直接氧化法；第一百零四页，共一百二十八页，2022年，8月28日1052023/3/288、

轻

烃

回

收第一百零五页，共一百二十八页，2022年，8月28日1062023/3/28（1）轻烃回收原理

轻烃(天然气凝液-NGL)——丙烷以上的烃类轻烃回收——气态形式存在，液态形式回收轻烃回收工艺有三类：油吸收法；吸附法；冷凝法。当前，普遍采用冷凝分离法实现轻烃回收。第一百零六页，共一百二十八页，2022年，8月28日1072023/3/28冷凝分离法原理：利用原料气中各组分沸点不同，冷凝温度不同的特点，在逐步降温过程中，将沸点较高的烃类冷凝分离出来。该法的特点是需要提供足够的冷量使气体降温。根据所提供冷量的级位可将其分为浅冷和深冷。冷量可有两种冷源产生，即外加冷源，和膨胀机自身制冷，或者联合应用两种制冷工艺。第一百零七页，共一百二十八页，2022年，8月28日1082023/3/28（2）冷源

外加冷源：一般采用氨制冷循环，丙烷制冷循环或氟里昂制冷循环，若单独采用外冷源时一般为浅冷工艺。膨胀机制冷：采用膨胀机制冷的装置，靠膨胀机出口低温气体作为主要冷源，一般用于深冷工艺。膨胀机制冷与外加冷源相结合：以补充膨胀机冷量供给不足，降低高压气体的冷凝温度。

第一百零八页，共一百二十八页，2022年，8月28日1092023/3/28（3）工艺流程的七个环节原料气预处理---除油、游离水和泥砂；原料气增压净化冷凝分离制冷凝液的稳定与切割产品储罐第一百零九页，共一百二十八页，2022年，8月28日1102023/3/28井口至油气外输分三级计量：井口计量、交接计量和外输计量。井口计量：生产井产油量、产水量和产气量；注水(蒸汽)井注水(蒸汽)量。交接计量：接转站至联合站、联合站至油库之间的油气计量。外输计量：面向用户，计量精度要求最高。第四节矿场油气计量第一百一十页，共一百二十八页，2022年，8月28日1112023/3/28一、井口计量（一）生产井计量属于多相计量分离法计量和多相流量计计量。根据油井产量的高低分单井计量和多井计量（通常8-12口油井）。计量参数：各油井的油、气、水量。第一百一十一页，共一百二十八页，2022年，8月28日1122023/3/281、分离法计量利用分离器把井流产物分成油气水三相，分别计量。有定体积法和连续计量法。（1）定体积法液相流量:通过流入容器内固定体积的时间确定；天然气量:采用涡轮流量计、涡街流量计或孔板流量计计量；（与产气量变化范围有关）原油含水量：采用电容、射频和放射线法测量。第一百一十二页，共一百二十八页，2022年，8月28日1132023/3/28（2）连续计量法利用两相或三相分离器，借助压力或界面的调节系统使其稳定工作，然后分别计量天然气、液体的流量。第一百一十三页，共一百二十八页，2022年，8月28日1142023/3/28（二）注水井计量注水系统：水源、水质处理、注水站、配水间及注水井。计量压力和流量（孔板或涡街流量计）。第一百一十四页，共一百二十八页，2022年，8月28日1152023/3/28二、外输计量误差要求在0.35%以内。第一百一十五页，共一百二十八页，2022年，8月28日1162023/3/28一、污水来源油田综合含水率达90%。含油污水（也称原水）：油水净化分离后污水。洗井水：注水井反冲洗产生的污水。（污染较小，可就近排放，自然蒸发和渗透）第五节油田采出水处理废液、废渣、废气－－污染环境；

油田含油污水：数量多、处理工艺复杂、地面工程占较大份额、受到普遍关注。

第一百一十六页，共一百二十八页，2022年，8月28日1172023/3/28二、净化采出水的回注与排放（一）净化采出水回注目的是保持油藏压力。注水开采的优点：含有表面活性剂，有洗油功能，提高采收率；注入的含盐净化采出水与油层的泥土接触时，泥土颗粒不膨胀，油层渗透性不降低。含盐回注水密度1.1~1.28g/cm3,提高井底压力较高温度的净化采出水有利于洗油过程；防止地表污染。第一百一十七页，共一百二十八页，2022年，8月28日1182023/3/28回注油层的净化采出水的要求化学性质稳定，不形成悬浮物；（渗透率不降低）严格控制机械杂质和含油；（避免底层堵塞，保持注水