油气集输讲课.pdf

二 七年七月二 七年七月 油气集输工艺培训油气集输工艺培训 一 油气集输的概念一 油气集输的概念 1 什么叫油气集输 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 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 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 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 多产出少投入 多产出 提高经济效益的原 则 提高经济效益的原 则 一 输油站类型及功能 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 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 中间站和末站首站 中间站和末站 中间 站按其功能还可分为 中间 站按其功能还可分为加热站加热站 只能提供热能 只能提供热能 加压站 加压站 只能提供压能 及 只能提供压能 及热泵站热泵站 既提供热能又提供压 能 既提供热能又提供压 能 二 输油站工艺流程二 输油站工艺流程 首站 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 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 输油站工艺流程二 输油站工艺流程 中间站 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 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 输油站工艺流程二 输油站工艺流程 实例 实例 炉 1 炉 1 F I Q F I Q 接 热 工 部 分 F I Q 五 蛟 站 工 艺 流 程 图五 蛟 站 工 艺 流 程 图 末站 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 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 输油站工艺流程 二 输油站的基本组成 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 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 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 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 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 输油站工艺流程二 输油站工艺流程 三 平面布置及工艺流程绘制 三 平面布置及工艺流程绘制 平面布置原则及要求 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 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 常用图例 常用图例 液相管 气相管法兰盖 压缩空气管蒸汽管上水管 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 P 液位计 P 温度计 P 二次液位计一般储罐 除油罐 300m3 调节罐 300m3 污油箱 净化罐 1000m3 沉降罐 1000m3 净化罐 1000m3 沉降罐 1000m3 卸油箱 卸油箱 缓 冲 罐 离心泵流量计 往复泵过滤器 含水仪阀门 油线 水线 加药线 气线 南梁集油站信息导向图图例南梁集油站信息导向图图例 南梁集油站工艺流程示意图南梁集油站工艺流程示意图 实例演示 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 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三 输油管路的工艺计算 一 水力计算 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 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 二是克服原油沿管 路流动过程中的摩擦及撞击阻力 通常称为摩阻损失摩阻损失 它随流速及原 油物理性质等因素而变化 它随流速及原 油物理性质等因素而变化 g PP 21 he h Z 压降计算公式 压降计算公式 Z 起点 终点高差 m p1 p2 起 终点压力 MPa 介质密度 g 重力加速度 g 9 80665m s2 h 局部摩阻损失 m he 沿程摩阻损失 m 由于h 比he小得多 故计算常忽略此项由于h 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计算 沿程摩阻损失按达西公式计算 沿程摩阻损失按达西公式计算 gd L h 2 2 实用计算公式 利用紊流光滑区的列宾宗公式 实用计算公式 利用紊流光滑区的列宾宗公式 L d Q h 75 4 25 075 1 0246 0 h h 管线沿程摩阻损失 m Q 管线沿程摩阻损失 m Q 流量 m流量 m3 3 h h 原油运动粘度 m原油运动粘度 m2 2 s d s d 管线内径 mm L 管线内径 mm L 管线长度 m 管线长度 m 实例演示实例演示 例 设西二转外输液量2100m例 设西二转外输液量2100m3 3 d 原油含水13 外输管线 133 5mm 4 2Km 原油外输西二联 排量100m d 原油含水13 外输管线 133 5mm 4 2Km 原油外输西二联 排量100m3 3 h 计算其沿程 阻力损失 为1 98MPa h 计算其沿程 阻力损失 为1 98MPa m 2 5 d LQ h mn f 水头损失计算表水头损失计算表 压力水头 差h 压力水头 差hf f m 流态系 数 流态 指数m 流量 Q m m 流态系 数 流态 指数m 流量 Q m3 3 h 动力粘度 厘泊 管径 mm 管长 m 流体密 度 Kg m h 动力粘度 厘泊 管径 mm 管长 m 流体密 度 Kg m3 3 雷诺数 Re 公式 雷诺数 Re 公式 水力 光滑 管Re 3000 198 152 0 02460 251006 41254200870 38481 95329 16 848 0 02460 25256 41509600868 7998 6 43548 105 9 0 02460 25556 415015200873 17698 3811 层流 区 Re 3000 8 3 4 151306 4801300850 三 输油管路的工艺计算三 输油管路的工艺计算 二 热力计算 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 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 DK cGm 02 01 tt tt L ln L 管线长度 m Gm 油气混合物的质量流量 kg s c 原油比热 J kg 0C 一般 取c 1 884 103一2 093 103 J kg 0C K 管线至周围介质的总传热系数 W m2 0C D 管线外径 m t1 t2 管线起点 终点温度 0C t0 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 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 最小起输量最小起输量 也可推算出原油所需 也可推算出原油所需外输油温外输油温 进一步 核算外输加热负荷 进一步 核算外输加热负荷 C tt tt DLK G 0 0 ln 终 起 最小起输量 保证管线不发生冻堵 凝管的最小安全输量最小起输量 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 114 5mm 6 8Km 岩棉管保温 计算该站的安全 起输量 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 114 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 序 号 管线最小 起输量G 公斤 小 时 总传热 系数K 大卡 米2 2 时 时 管线外 直径D 米 管线 长 L 公 里 管线内原 油起点油 温t 管线外 直径D 米 管线 长 L 公 里 管线内原 油起点油 温t起 起 管线内原 油终点油 温t 管线内原 油终点油 温t终 终 管线埋深 处土壤温 度t 管线埋深 处土壤温 度t0 0 原油热容C 大卡 公 斤 原油热容C 大卡 公 斤 公式 公式 15435 4 0 9460 1146 8452130 5 242597 9 20 15927 6652030 5 344791 4 20 21910 3352030 5 44909 6 20 0764402030 5 一般情况下 总传热系数K取2 管线埋深处土壤温度t0 取3 原油热容C取0 5大卡 公斤 管线最小起输量计算表管线最小起输量计算表 C tt tt DLK G 0 0 ln 终 起 四 站库设计四 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 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 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 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 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 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 KV 5Q K Q Q 联合站平均日输量 m联合站平均日输量 m3 3 d K d K 油罐容积系数 金属油罐取0 85油罐容积系数 金属油罐取0 85 假设某处理站外输油量504m假设某处理站外输油量504m3 3 d 则V 5 504 0 85 2965 m d 则V 5 504 0 85 2965 m3 3 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1000m 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 3拱顶油罐4具 拱顶油罐4具 二 集中处理站设计规模及相关计算 二 集中处理站设计规模及相关计算 油罐 油罐 原油加热总负荷 原油加热总负荷 Q Q总 总 Q Q1 1 Q Q2 2 Q Q3 3 Q Q4 4 Q Q5 5 Q Q1 1 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 Q 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 2 原油外输加热负荷 大卡 时 Q 原油外输加热负荷 大卡 时 Q3 3 油罐保温热负荷 大卡 时 Q 油罐保温热负荷 大卡 时 Q4 4 污水处理装置负荷 大卡 时 Q 污水处理装置负荷 大卡 时 Q5 5 建筑物采暖热负荷 大卡 时 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 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 站内热负荷及锅炉选型 其中 原油脱水热负荷 其中 原油脱水热负荷 Q Q1 1 GC t GC t GC t GC t1 1 t t2 2 t t1 1 原油热化学沉降脱水温度 一般40原油热化学沉降脱水温度 一般40 50 t 50 t2 2 各区块来油温度 一般取20 G 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 每小时的处理液量 公斤 小时 原油外输热负荷 Q Q2 2 GC t GC t GC t GC t起 起 t t脱 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 站内热负荷及锅炉选型 油罐保温热负荷 油罐保温热负荷 Q Q3 3 KF t KF t KF t KF t1 1 t t2 2 K K 油罐总传热系数 大卡 时 米 F 油罐总传热系数 大卡 时 米 F 油罐总传热面积 米油罐总传热面积 米2 2 t t1 1 油罐内原油温度 t 油罐内原油温度 t2 2 大气温度 大气温度 Q Q4 4 Q Q5 5 分别由供水专业 采暖专业提供后 算出主要热负荷Q分别由供水专业 采暖专业提供后 算出主要热负荷Q总 总 假 设为160 35万大卡 时 按每吨蒸汽产生60 10 假 设为160 35万大卡 时 按每吨蒸汽产生60 104 4大卡 时热量计算 选用2吨 时锅炉2台 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 站内热负荷及锅炉选型 计算步骤 1 根据Q GC t