海洋油气集输毕业设计

海洋石油生产集输系统第一节概述海上油田生产集输系统海上油气田的生产就是将海底油（气）藏中的原油或天然气开采出来，经过采集、油气水初步分离与加工，短期的储存，装船运输或经海管外输的过程。由于海上油气的生产是在海洋平台上或其它海上生产设施上进行，因而海上油气的生产与集输，有其自身的特点。海上油气生产与集输的特点生产设施应适应恶劣的海况和海洋环境的要求满足安全生产的要求海上生产应满足海洋环境保护的要求平台上的设备更紧凑、自动化程度更高要有可靠、完善的生产生活供应系统独立的发电／配电系统可靠的通讯系统是海上生产和安全的保证油气的开采和汇集海上油气的开采方式与陆上基本相同，分为自喷和人工举升两种。目前国内海上常用人工举升方式为电潜泵采油。由于电潜泵井需进行检泵作业，因此平台上需设置可移动式修井机进行修井作业，或用自升式钻井船进行修井。采出的井液经采油树输送到管汇中，管汇分为生产管汇和测试管汇。测试管汇分别将每口井的产出井液输送到计量分离器中进行分离并计量。一般情况下，在计量分离器中进行气液两相分离，分出的天然气和液体分别进行计量。液相采用油水分析仪测量含水率，从而测算出单井油气水产量。生产管汇是将每口油井的液体汇集起来，并输送到油气分离系统中去。第1页（共21页）油气处理系统从生产管汇汇集的井液输送至三相分离器中，三相分离器将油、气、水进行初步分离。分离出的原油因还含有乳化水，往往需要进入电脱水器进一步破乳、脱水，才能使处理后的原油达到合格的外输要求。分离出的原油如果含盐量比较高，会对炼厂加工带来危害，影响原油的售价，因此有些油田还要增加脱盐设备进行脱盐处理。为了将原油中的轻烃组分脱离出来，降低原油在储存和运输过程中的蒸发损耗，需要进行原油稳定，海上油田原油稳定的方法采用级次分离工艺，最多级数不超过三级。处理合格的原油需要储存。储存的方法一般有两种：1.储存在平台建原油储罐。2.储存在浮式生产储油轮的油舱中。储存的合格原油经计量后可以用穿梭油轮输送走，也可以通过长距离海底管线直接输送到陆上。分离器分离出的天然气进入燃料气系统中，燃料气系统将天然气脱水后分配到各个用户。平台上燃料气系统的用户一般为：燃气透平发电机、热介质加热炉、蒸气炉等。对于某些油田来说，天然气经压缩可供注气或气举使用。低压天然气可以作为密封气使用，也可以用做仪表气。多余的天然气可通过火炬臂上的火炬头烧掉。分离器分离出的含油污水进入含油污水处理系统中进行处理。常规的含油污水处理流程为：从分离器分离出来的含油污水进入撇油罐进行油水分离，然后进入水力旋流器处理合格后的污水排海。

5注水系统注水系统按照注水的来源不同而分为三类：注海水、注地层水和污水回注。1•注海水：海水通过海水提升泵抽到平台甲板上，经粗、细过滤器过滤掉悬浮固体,再进入脱氧塔中脱去海水中的氧，脱氧后的海水经增压泵，注水泵注入到地层中去。2•注地层水：水源井注水是从采水地层，利用深井泵将地层水抽出，经粗、细过滤器滤掉悬浮颗粒达要求后，经注水泵将地层水注入到油层中。 精品论文3•污水回注：经处理后的含油污水也回注到地层中去。去火炬系统1p—[X}—£齐水处理1p—[X}—£齐水处理图1典型的原油处理流程6海上油气田生产辅助系统海上油气田生产辅助设施有别于陆上油田， 考虑到海上设施远离陆地，海上运输的困难,需要设置相应生产辅助系统。海上生产辅助系统包括：安全系统；中央控制系统；发电/配电系统；仪表风/工厂风系统；柴油、海水和淡水系统；供热、空调与通风系统；起重设备；生活住房系统；排放系统；通信系统。第二节生产主要系统1典型的原油处理流程各生产井的液流经过采油树油嘴流进生产管汇汇合后一起流进生产加热器， 然后流进-级分离器进行油、气、水三相分离，分离出的污水去撇油罐，天然气流进天然气洗涤罐，原油经原油外输泵增压，通过外输流量计计量后外输到下游终端或者储油舱。

图2典型的三相分离器结构根据生产需要，一旦某一口井需要测试时，就将该井的油流从生产管汇上切换到测试管汇，通过测试加热器，流进测试分离器进行油、气和水三相分离与计量。计量后的原油送往一级分离器，气体计量后经过压缩机压缩进入气体外输管线，生产水计量后去撇油罐。气体除雾器，防涡器，油水隔板，消波器和冲砂管以及油腔内部的加热盘管等。 精品论文来自管汇的井液进入三相分离器通过入口分流器，突然改变流动方向产生初步的test2—魅‘滋於貉3—熾弋爪緡机;4—和汐却器；m离和6—燃气加赫器图3典型的天然气处理系统气、液分离。分离器的气相经气体除雾器和单流阀送至天然气压缩机涤气罐进入下一级处理，压力控制阀把大于设定点的气体送至火炬系统。生产污水经水液位控制阀去撇油罐。原油经油水隔板流入集油室，再经油液位控制阀控制去二级分离器进行下一级处理。典型的天然气处理系统来自一级、二级分离器的伴生气进入天然气压缩机进口涤气罐，除去其中夹带的液体，液体通过液位调节阀进入闭排系统，气体则从涤气罐的顶部排出进入天然气压缩机，经过压缩机增压后进入后冷却器，经海水冷却到 45C左右后进TEG-脱水塔的进口涤气罐，对天然气进行气液分离，天然气在从脱水塔的底部进入，从顶部排出，天然气在脱水塔与贫甘醇充分接触，脱去天然气中的水，再进入换热器冷却，之后干燥的天然气经发球器输送到下游终端。第5页（共21页）精品论文典型的污水处理流程从测试分离器、一级分离器、二级分离器分离出来的含油污水汇集进入撇油罐，首先经过煤田，使小油滴变大，另外溶解在水中的溶解气在低压情况下释放出来，携带油滴上浮到污水的表面流到集油槽进入闭式排放罐。污水则进入水力旋流器进一步处理，经水力旋流器处理过后的污水含油浓度小于 30PPM,可以直接排海。如果污水含油浓度大于35PPM时，污水至闭式排放罐的关断阀则自动打开，排海关断阀关闭，污水回流到闭式排放罐。典型的注水处理流程随着油田的开发，采出量的不断增加，地层的压力将逐渐下降，为了补充亏空的地层以及更合理地开发油田以获得更高的采收率，就需要向地层注入经过处理的合格的海水来维持地层压力。从海水提升泵过来的海水先通海水有一部分供给其它用户，大部分进入细过滤器。使98直径大于或等于5微米的悬浮颗粒被除去。为了提高过滤效果，在细过滤器的入口处注入两种化学药剂：聚合物和杀虫剂。经细过滤器过滤的海水进入脱氧塔。通过真空泵使脱氧塔形成真空，海水中的游离氧在真空条件下从海水中分离出来，使海水中氧的降低于 0.01mg/l。同时，为了提高脱氧塔的脱氧效果，在脱氧塔的进口管线上注入防泡剂，在增压泵到脱氧塔的回流管线上注入脱氧剂，脱氧剂经海水稀释从脱氧塔中部均匀喷撒在塔内。经脱氧后的海水进入增压泵，被增压到3500KpaG使海水的压力满足注水泵的吸入压力。为防止海水管线腐蚀，提高注水水质，在增压泵的出口管线注入防腐剂、防垢剂、杀虫剂。最后，海水经注水泵增压至14000KpaG，进入注水管汇，通过注水井，进入地层过粗过滤器，使95直径大于或等于80微米的悬浮颗粒被祛除。经初步过滤的。

11精品论文图4典型的生产污水处理设备5化学药剂系统化学药剂注入系统是将各种化学药剂注入不同处理点， 以有效地处理原油及污水，防止生产设施腐蚀、结垢等等。化学药剂分连续注入和间歇注入，注入量多少取决于问题的轻重程度，药剂的性质好坏及药剂的类型。化学药剂注入系统包括两个橇块，油系统处理橇，注水系统处理橇 第7页（共21页）精品论文flfl图5典型的注水处理流程6安全消防系统平台根据不同的实际情况配置了安全系统， 配置的情况因平台而异，主要有可燃气体探测系统、火灾探测系统和硫化氢探测系统等，其目的是对含有爆炸、火灾、灼热、烟雾和有毒气体（含浓烟）的各种潜在危险源进行探测，减少或避免在生产作业、检修过程中，可能出现的人员伤亡，环境污染，设施破坏和财产损失。安全系统设计原则为能进行安全分析、按火区划分进行防火分隔、具有完善的火气探测/报警、紧急关断、消防、噪声监测、逃生救生。6.1火气探测系统平台上设置的火气探测系统能及时、 准确地探测早期火灾/可燃气， 通过火灾盘的逻辑分析、处理，实现报警、关断、消防，以消除事故，保护平台操作人员及生产设施的安全。火气探测系统是全自动系统， 能自动完成从探测到消防的全过程， 并有现场及中精品论文控室的手动按钮，操作人员可在自动系统未动作的情况下， 手动实现系统功能。火气探测系统采用表决逻辑方式判断现场探测器探测到的报警信号， 可以准确地辨别出平台实际情况，避免由于个别探测头误动作造成的停产，从而保证系统的高度可靠。类型杵用金飪屈总血严生一层保护瓏，农曲甕于憎蚀”阳来紙少注人水中浴解的TU从丽威少氯聘卜设帚用來乐死橱水中城鴨盐和Ufffl陥•嗥护油藏免于由于人:量徹奄物擊怕限塞聚耗制/黑合恸恢海虑中小颗林枭成人颍粒肪止挪水产生7电，熠强關水处理般果可燃气体探测系统可燃气体探测系统用于探测平台某一区域的可燃气浓度，发出存在可燃气体泄漏的警报信号，启动自动装置消除危险。天然气探测由可燃气体探测器进行，这些探测器的预报警值为最低爆炸浓度下

限（LEL）的20%，危险值为最低爆炸浓度下限的 60%。传感器的设计是探测在爆炸下限0-100%范围内的可燃气体。火焰探测系统火焰探测系统由四种不同类型的探测器进行探测，即紫外线探测器、烟雾探测器、感温探测器和易熔塞。3•紫外线探测器能有效地探测出火焰而又不受可见光和红外线辐射的影响， 特别适用于火灾初期不产生烟雾的场所；4•烟雾探测器是一种离子型探测器，对可见和不可见的燃烧产物产生反应；5.感温探测器用于探测在空气中散发热量的上升速度；6•易熔塞也用于探测环境温度。6.2消防系统平台上的消防设施具体配置因平台不同而不同，主要根据平台各区域火灾危险类别来配置。主要有以下几类：生产区域的消防水/泡沫自动喷淋灭火系统，电气设施房间内的二氧化碳自动灭火系统或 FM200自动灭火系统生活楼厨房内的湿式化学药剂自动灭火系统，手动消防炮、消防软管站及各种类型的手提式灭火器。6.3救生逃生系统平台为了保障操作人员的人身安全，设计了海上救生逃生系统，以合理的布局、有效的逃生通道及充足的救生设施为平台操作人员提供逃避危险、安全撤离的手段。逃生方式平台一般有以下几种逃生方式：借助直升飞机／借助救生艇、救生筏／借助救援船只／借助辅助救生设备。其中，救生艇是最基本的逃生工具，平台上的逃生路线的方向都是通向救生艇附近的集合区。在接到紧急状况的报警后，人员首先到救生艇集合区集合待命逃生路线和逃生设备逃生路线是为平台操作人员设计的一条能迅速脱离危险区域，到达安全区域的通道，在平台上的任何一点，都可以从两个不同方向沿逃生路线到达安全救生设备。逃生通道分为主逃生通道及辅助逃生通道。主逃生通道沿平台外围形成环路，并连接平台各主要区域，辅助逃生通道从设备操作地点通向主逃生通道。逃生设备分为主要和辅助逃生设备主要逃生设备救生艇、救生筏辅助救生设备包括救生圈、救生衣、抛绳设备、遇险信号、急救设施和逃生用具等7中央控制系统随着海洋采油平台开采规模的扩大，海上平台的结构也越来越庞大，所有的油气生产、处理和人员起居都集中在一个平台结构上，要求生产和管理的自动化程度较高，趋势是应用分布式过程控制系统。在生产过程中主要采集和控制的参数有：压力、流量、温度、界面、泵状态、泵精品论文的启／停、阀门开度、阀门开关等。海上油田中央控制系统主要有以下系统组成：过程控制系统 PLC、集散控制系统DCS、应急关断ESD、系统现场控制盘过程控制系统（PLC）PLC系统通常被设计成分布式控制系统，在此系统中控制和管理功能分布在整个系统中；PLC系统具有过程监视和控制能力，还可以对实际过程和自身的硬件与软件进行错误诊断和故障查找。PLC的功能概括为：A、顺序／控制、逻辑、定时、记数；B、模拟控制功能，PID;C、算术运算、信息处理、计算机接口。PLC的应用：原油生产过程监视与控制；天然气初加工过程监视与控制；注水系统过程监视和控制；公用系统监视和控制；火气探测和安全系统等。PLC的组成一般由中央处理单元、输入输出模块、操作站、通讯模块、报警系统、人机接口等组成集散控制系统（DCS）DCS系统具有人机界面好，便于集中操作、监视和管理大型现代化工业生产设施，能与计算机及常规仪表相兼容，系统构成方便灵活，不仅易于扩展，且维护简单等优点。集散型过程控制系统多采用ROSEMOUNTSYSTEM。系统包括硬件和软件，真正突出了危险分散化，可以自由地配置系统，以适应油田生产过程的需要。该系统具有多种故障自诊断功能，并可在线修理和随时更换故障电路板，从而大大减少故障造成的停机情况。7.3应急关断（ESD）系统设置应急关断（ESD）系统是为了保护人员安全、保护平台工艺设备和防止环境污染。ESD系统控制安全关断阀、井下安全阀、地面安全阀和放空阀在不超过工艺管线操作极限的状态下，实施平台的安全关断。ESD系统主要由三部分组成：PLC系统；声光报警盘；与PLC系统或DCS系统的通讯。ESD系统的关断等级海上油田ESD系统关断等级总体可归纳为以下四种：一级关断是海上油田的最高等级的关断，实施此级关断，必须是在平台上工艺区发生火灾或大量可燃气体泄漏，以及发生不可抗拒的自然灾害等最恶劣危险的情况下；二级关断二级关断为火灾关断，主要由火气探测系统探测到的可燃气体泄漏、发生火灾或一些重要公用系统发生故障（如仪表风压力低低或电力系统故障）时出现。三级关断又称作生产关断，三级关断由下列信号引起：手动按钮； /仪表风故障/火炬系统故障/闭式排放罐液位高高/主发电机故障/分离器液位高高等。根据信号来源不同，三级关断又分为3A级别、3B级别和3C级别（台风状态）。四级关断又称作单元关断，由单个设备上的异常信号。如压力低低、高高，液位低低、高高等引起的单个设备的关断，7.4现场控制盘在海上平台油气生产集输系统，包含有多个子系统，如注水系统、分子筛干燥再生系统、热油炉供热系统、丙烷制冷系统、三甘醇脱水及再生系统等。这些子系统规模较小，控制简单且相对独立，这些子系统的控制因此也常常采用现场控制PLC来实现子系统的控制，子控制系统PLC经过通讯方式与主控制系统相连，把它的数据信息传递给主控制系统，主控制系统又可将ESD信号通过硬线送到就地控制盘，实精品论文施对就地盘的关断，从而实现整个控制系统的集中管理与监视。也实现了平台控制系统的控制分散和危险分散的概念。第三节生产辅助系统1发电/配电系统电力系统是海洋石油平台的心脏，它发出的电能供全船用电设备使用，是平台安全和正常生产的前提和基础。海上采油平台都配备有主电源和应急电源主电源在正常生产时为平台所有用电设备提供电能，选用功率较大的燃气轮机发电机组或柴油发电机组应急电源只是在平台黑启动时为透平附机提供电源和应急状态下为一些安全设备提供电源，一般都选用启动迅速的柴油发电机组。应急机的负荷分为两部分：一部分是在平台应急状态下所有应急设备的负荷，包括有关消防的负荷、应急灯等。

另一部分是在正常运行时的负荷，如平台黑启动时，第一台燃气轮机发电机组因此，应急发电机的功率选择必启动的所有辅机的负荷，必须由应急发电机提供。须满足这两种工况的要求。因此，应急发电机的功率选择必2仪表风/工厂风系统1系统组成由空气压缩机组、后冷却器、过滤分离器、压缩空气储罐、前过滤器、干燥器、后过滤器、仪表风储罐及配气管网。2系统工作流程空气经入口过滤器进入压缩机经过压缩之后再经冷却器和过滤分离器后进入空气储罐，分出两路，一路去公用系统用气分配系统，另一路经前过滤器进入干燥器干燥再经后过滤器进入仪表风罐，然后去仪表风分配系统。精品论文图6仪表风精品论文图6仪表风/工厂风系统第13页（共21页）3柴油系统1系统主要用户以柴油作燃料的发电机组、热锅炉、柴油动力吊机、应急柴油发电机、修井机、以柴油作燃料的发电机组、热锅炉、柴油动力吊机、应急柴油发电机、修井机、柴油消防泵、化学药剂系统。2系统组成柴油定期由供应船从陆地送到平台，通过供油软管输入到系统内的柴油储罐,再由柴油输送泵送到各个用户柴油系统一般由柴油储罐（或者平台桩腿、浮式平台柴油舱）、柴油发电机日用罐、应急发电机日用罐、柴油输送泵、过滤器及加油软管组成。□-enrpsii>-DdQrpsiiQHSOfl—inHHSOfl—inH柴汕过A□-enrpsii>-DdQrpsiiQHSOfl—inHHSOfl—inH柴汕过A精品论文图7柴油系统4海水供应系统1系统组成一般由海水提升泵、海水粗过滤器和次氯酸钠发生装置（或电解铜离子处理装置）组成。2系统工作流程海水提升泵将海水提升到平台，在泵出口处加入具有扼杀海洋微生物作用的次氯酸钠溶液，经粗过滤器进行过滤后再送到各用户。多余的海水经系统中的压力控制阀调节排回海中。占修井机JII&P-P-210A21AP-P-21QUPP-210C11 ―Z2Ii|厲护-夫負用海水协杞站KJII&P-P-210A21AP-P-21QUPP-210C11 ―Z2Ii|厲护-夫負用海水协杞站K— KQ L卫金用海木步囲惱匸线举址剋薔枕wp山它■特却水 丑二A去初木两比冀州去公用海水好配怡妻会用辉水苕 ~百£金用晦水舟配站?L~~1 夬黑屈黠水分h国i3L -n~C讣£胳木・ 壮处用辉木射配站|* -»]——厂力处川曲水分紀站債—

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图9淡水系统一是电加热电加热一般都用于电器设备的空间加热器和一些管线的伴热等，很少以电加热作为平台的公用热源。二是水蒸气锅炉加热 传统的水蒸气锅炉因受各方面的条件限制，已很难适应海上平台的需要。三是热介质炉加热热介质锅炉供热系统具备操作方便、 安全可靠、无腐蚀性、维护量少、经济性好等优势成为石油化工行业的首选供热系统。空调系统一般分为两部分：为平台生活楼提供独立的中央空调系统：戏它生产辅助房间一般采用分敬设置的柜式空调机组或分体空调，一败为水冷柜式和风冷分体式.由于南北方气倏基杲，北方海域平台空调一般为冷暧型，"U南方海域平台空调一般只冇制冷型。3）通风系统简介通风系统的进风口均设于V台的II危险区域，在冇正压通风要求的区域，装冇龙压开关及调节阀，以持续保持室内正压。通风糸统的作用为空调区域提供充足的新鲜空气。 O排除房内余热、余温及生产设施产生的有毎、有害气体。为女全区域提供微正压通风机，以防冇害气体伎入在进风口设置探头、监拧易燃易爆气依，在失火怙况卜，关闭通风系统以皿合消防系统工作7起重设备轻小型起重设备起重设备桥式类型起重设备千斤顶J 手拉葫芦电动葫芦 »樂式起重机借架式起重设备＞固定旋转起重机轻小型起重设备起重设备桥式类型起重设备千斤顶J 手拉葫芦电动葫芦 »樂式起重机借架式起重设备＞固定旋转起重机Z机械传动电力传动液压传动由于平台自身的特点,决定了平台匕使用最多的是固定旋转式起取机（即吊机〉,它是平台丄要设备z—,比要是用來搬运器材或人员上船或离船。在众多的起巫设备中，适合于海上平台作业的起暇设备分类如卜：千斤顶是一种用人力操纵『柄控制刚性承币件顶举屯物的起逼工眞，它的起巫呆人，M大可达750T,但起升高度小,一般为400mm以卜，主要特点是结构紧凑、携带方便、操作简单、维修容易，可以单独也町组合使用，因而在维修和安装设备过程中广泛应用.电动葫芦 口是由电动机、减谏机构、卷场机构纽成一体的起重机械,可以单独便用•也可在直的、弯曲的、环行匸字梁轨道上作起升利运输之用。通常与电动单梁、电动悬梁、龙门、悬肖起重机配合使用，主要特点是结构紧凑，口重轻，效率髙，操作方便，可m独使用，也可制作电葫芦专用小车，故在设备昂装中被广泛应用。桥式类型起重设备桥式类型起朿设备在平台上一般只冇梁式起頂机，它的主梁多由工字梁或钢板合成简单截面梁.起审小彳常由于拉曲芦、电动胡芦和葫芦小车组成・I•作速度低，起重量小（一般不超过101）,在海上平台主要安装于大型设备顶部，用于设备的女装打拆卸作业，固定旋转式起重机作为平台上重要的设备z—,卅机是半台与外界及半台内部货物搬运的主要丄具。探担负着在平台应急时人员撤离平台的任务，所以平台吊机除正常T•作电源外，应备冇UPS（不间断电源）电源，一口•平台出现应急惜况而电力系统斯电时，还能保证卅机正笊便用——即能将人员女全撤离半台转移到拖轮上8排放系统m放系统分为开式排放系统和闭式扌n放系统1）开式排放系统