油气集输讲课

1、二二七年七月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 1、什么叫油气集输？、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、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。初加工（净化、稳定）和输送的全过程。 2 2、工作的对象和范围、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。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、输工作范围是以油井井口为起点，矿场原油库或输油、输气管

2、线首站为终点的矿场业务。气管线首站为终点的矿场业务。 3 3、油田生产对集输工作的要求、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：要，必须满足以下几点要求： （1 1）满足油田开发和开采的要求；）满足油田开发和开采的要求； （2 2）要贯彻节约能源和保护环境的原则；）要贯彻节约能源和保护环境的原则； （3 3）要贯彻方便管理和安全运行的原则；）要贯彻方便管理和安全运行的原则； （4 4）要贯彻）

3、要贯彻“少投入，多产出少投入，多产出”，提高经济效益的原，提高经济效益的原则。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。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，中间站按其功能还可分为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

4、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。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。其是长输管线沿途设置的输油站。其主要任务是对所输油

5、品按工艺要求供给一定的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。能量，使油品继续流动。 中间站设施比首站相对较少，特别是储油罐中间站设施比首站相对较少，特别是储油罐少，只有少，只有1 12 2个，起缓冲作用或事故处理。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-1FIQFIQ接热工部分FIQ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管线所输的全部油品，经过计量后将油储存起来或直接把

6、油品输给用油单位，或以其它运输方式转运给用户。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。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。生产区又分为主要油站分成生产区和生活区。生产区又分为主要生产区和生产区和辅助生产区辅助生产区。 主要生产区：主要生产区： （1 1） 输

7、油泵房输油泵房 （2 2）加热炉）加热炉 （3 3） 总阀室总阀室 （4 4）清管器收发室）清管器收发室 （5 5） 油罐区油罐区二、输油站工艺流程二、输油站工艺流程辅助生产区：辅助生产区： （1 1） 供电系统供电系统 （2 2）供热系统）供热系统 （3 3） 供水系统供水系统 （4 4）排水排污系统）排水排污系统 （5 5） 消防设施消防设施 （6 6）材料库）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 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、集中处理站平面布置设计应根据工艺

8、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、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。变电所、供热区、辅助生产及生产管理区。 2 2、供电、供热设施应尽量靠近负荷中心位置，且宜布置在站、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。场边部，以利进出线。 3 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、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。要求。 4

9、4、工艺管线、热力管线，供排水管线和电力通信线路，一般、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。宜集中布置在道路一侧。各种线路布置做到纵横有序。 5 5、站场平面布置防火间距应符合相关要求。、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压力表液位计温度计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

10、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。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包括两部分，一是用于克服地形高差所需的差所需的位能位能；二是克服原油沿管；二是克服原油沿管路流动过程中的摩擦及撞击阻力，

11、路流动过程中的摩擦及撞击阻力，通常称为通常称为摩阻损失摩阻损失，它随流速及原，它随流速及原油物理性质等因素而变化。油物理性质等因素而变化。gPP21 =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） 由于由于hh比比hehe小得多，故计算常忽略此项小得多，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： gdLh22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

12、宾宗公式： LdQh75. 425. 075. 10246. 0hh管线沿程摩阻损失，管线沿程摩阻损失，m m；QQ流量流量 ，m m3 3/h/h；原油运动粘度，原油运动粘度，m m2 2/s/s；dd管线内径，管线内径，mmmm；LL管线长度，管线长度，m m； 实例演示实例演示 例：设西二转外输液量例：设西二转外输液量2100m2100m3 3/d/d，原油含水，原油含水13%13%，外输管线，外输管线1331335mm5mm4.2Km4.2Km， 原油外输西二联，排量原油外输西二联，排量100m100m3 3/h /h 。计算其沿程。计算其沿程阻力损失，为阻力损失，为1.98MPa1.

13、98MPa。m25 dLQhmnf水头损失计算表水头损失计算表压力水头压力水头差差h hf f(m)(m)流态系流态系数数流态流态指数指数m m流量流量Q(mQ(m3 3/h)/h)动力粘度动力粘度(厘泊厘泊) )管径管径(mm)(mm)管长管长(m)(m)流体密流体密度度(Kg/m(Kg/m3 3) )雷诺数雷诺数ReRe公式公式水力光滑管Re3000198.152 0.02460.251006.4125420087038481.9532916.848 0.02460.25256.415096008687998.643548105.9 0.02460.25556.41501520087317

14、698.3811层流区 Re30008.3 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，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。因而油流温度不断降低。管线轴向温降计算公式：管线轴向温降计算公式：DKcGm0201tttt 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/(kg0C)，一般 取c=1.884103

15、一2.093103 J/(kg0C)； K管线至周围介质的总传热系数，W/(m20C) 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，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。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

16、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，进一步核算外输加热负荷。核算外输加热负荷。 CttttDLKG00ln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，外输油温能达到例：设某站外输净化油，外输油温能达到4545，下游进站油温，下游进站油温2121，外输管线外输管线1141145mm5mm6.8Km6.8Km，岩棉管保温。计算该站的安全起输量。，岩棉管保温。计算该站的安全起输量。序序号号管线最小管线最小起输量起输量G G（公斤（公斤/ /小小时）时）总传热总传热系数系数K K

17、（大卡（大卡/ /米米2 2 时时）管线外管线外直径直径D D（米）（米）管线管线长长L(L(公公里里) )管线内原管线内原油起点油油起点油温温t t起起()()管线内原管线内原油终点油油终点油温温t t终终()()管线埋深管线埋深处土壤温处土壤温度度t t0()0()原油热容原油热容C C （大卡（大卡/ /公公斤斤）公式公式15435.4 0.9460.1146.8452130.5242597.9 20.15927.6652030.5344791.4 20.21910.3352030.544909.6 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；

18、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CttttDLKG00ln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

19、水、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。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 序序号号设备名称设备名称功功 能能设计及运行参数设计及运行参数备备 注注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LL150、LL100、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

20、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95110成品油在储存的最高温度下,9稳定塔分离C1C4,降低原油蒸汽压进口温度95105,塔顶温度4050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

21、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：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（联合站平均日输量（m m3 3/d/d） KK油罐容积系数，金属油罐取油罐容积系数，金属油罐取0.850.85 假设某处理站外输油量假设某处理站外输油量504m504m3 3/d/d，则，则V=5V=55045040.85=29650.85=2965（m m3 3），），则考虑各区来油采用热化学沉

22、降脱水并兼顾远期产量增长等因素，可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，可选用选用1000m1000m3 3拱顶油罐拱顶油罐4 4具。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（大卡热化学沉降脱水用热负荷（大卡/ /时），按各区块来油量经过时），按各区块来油量经过换热器考虑液量；换热器考虑液量； Q Q2 2原油外输加热负荷（大卡原油外输加热负荷（大卡/ /时）；时）； Q Q3 3

23、油罐保温热负荷（大卡油罐保温热负荷（大卡/ /时）；时）； Q Q4 4污水处理装置负荷（大卡污水处理装置负荷（大卡/ /时）；时）； Q Q5 5建筑物采暖热负荷（大卡建筑物采暖热负荷（大卡/ /时）。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=GCt=GCt=GC（t t1 1-t-t2 2） t t1 1原油热化学沉降脱水温度（原油热化学沉降脱水温度（），一般），一般4050 4050 ； t t2 2各区块来油温度（各区块来油温度（ ），一般取）

24、，一般取20 20 ； GG每小时的处理液量（公斤每小时的处理液量（公斤/ /小时）。小时）。 原油外输热负荷：原油外输热负荷： Q Q2 2=GC=GCt=GCt=GC（t 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=KFt=KFt=KF（t t1 1-t-t2 2） KK油罐总传热系数（大卡油罐总传热系数（大卡/ /时时. .米米. . ） ； FF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（油罐内原油温度（）；）； t 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，算出主要热负荷分别由供水专业、采暖专业提供后，算出主要热负荷Q Q总总，假，假设为设为160.35160.35万大卡万大卡/ /时。时。 按每吨蒸汽产生按每吨蒸汽产生606010104 4大卡大卡/ /时热量计算，选用时热量计算，选用2 2吨吨/ /时锅炉时锅炉2 2台。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：计算步骤：1 1、根据、根据Q=GCQ=GCt