第一章油气集输概述赵显琼

油气集输濮阳油田职专—赵显琼第一节油气集输的任务一、油气集输的概念：油气集输是指油气田矿场原油和天然气的收集、处理、储存和运输。

二、油气集输的主要任务：1、通过一定的工艺过程，将分散在油田各油井产出的油、气、水等混合物集中起来；

2、经过必要的处理，使之成为符合国家或行业质量标准的原油、天然气、轻烃等产品和符合地层回注水质量标准或外排水质量标准的含油污水；

3、将原油和天然气分别输往输油首站（或矿场油库）和输气首站，将污水输往油田注水站或外排。

三、油气集输的业务范围：

以油田

为起点，中间通过采油

、

，最后以

或长距离输油、输气

以及油田

为终点之间的所有矿场业务。

计量站油井联合处理站矿场原油库首站注水站四、油气集输的具体任务：

气液分离、油气计量、原油脱水、原油稳定、天然气净化、轻烃回收、污水处理以及油、气、水的矿场储存和输送。

油气集输的工作流程框图

多相混输是指气、液、固等多相混合输送。多相混输主要发生在油井至计量站、计量站至联合站之间的管道输送上。其余的管道输送为单相输送，如联合站至首站之间的管道输送就是单相输送。在物理学中相是指一个宏观物理系统所具有的一组状态，也通称为物态。气液分离是指将气、液两相分开。原油稳定：

是指通过一系列的工艺技术，把原油中易挥发的C1～C4的轻烃比较完全地脱出来的工艺过程。原油脱水：将经过气液分离得到的油水混合物进行脱水、脱盐、脱机械杂质的净化处理过程。轻烃：

烃是指仅由碳、氢（C、H）两种元素组成的有机化合物。在烃类物质中比较轻的烃叫轻烃。将油气分离和原油稳定等环节所得到的油田伴生气，进一步进行加工，分割为以戊烷（C5H12）以上组分为主的轻质油、以丙烷和丁烷（C3H8和C4H10）为主的液化气、以甲烷和乙烷（CH4和C2H6）为主的干气的生产过程。轻烃回收：轻烃生产以戊烷（C5H12）以上组分为主的轻质油、以丙烷和丁烷（C3H8和C4H10）为主的液化气、以甲烷和乙烷（CH4和C2H6）为主的干气。轻烃产品：

甲烷含量高于95%、乙烷以上的含量低于5%、液烃含量低于100g/m的天然气称为干气。3干气：首站：

油田对外长距离输油、输气的第一站。

对油田内部来说是油气集输的终点。污水处理：一、油气处理过程中得到的产品：第二节油气性质及技术指标

原油、天然气、石油液化气、稳定轻烃。（一）原油：来源于有机物质。一般认为，生油物质主要来源于低等水生生物，如浮游生物、珊瑚、藻类、各种微生物等。高等生物，脂肪、蛋白质含量多，在油气生成过程中也占有重要的地位。随着埋藏的深度不断加大，长期保持还原环境，压力、温度也逐渐升高，促使有机质快速向石油转化。1.原油的基本性质：（1）颜色：

大部分呈黑色，少部分呈暗绿色、褐色、黄褐色或无色。原油颜色的深浅取决于：原油中胶质、沥青质的含量。（2）气味：有刺激性气味。（3）密度：

密度大多介于800kg/m～

980kg/m之间，也有的大于1020kg/m、小于710Kg/m。3333单位是kg/m。3原油的相对密度：常温常压（20°C,一个大气压）下原油密度与4°C纯水密度的比值。

天然气的相对密度：是指在一定压力和温度下，天然气的密度与标准状况（20°C和0.101MPa）下同体积干燥空气的密度之比。

原油密度大，说明原油中胶质、沥青质含量较多，原油粘度高，油稠，流动性差，油品性质较差。含重烃多的原油，相对密度大，油品性质较差；含重烃少的原油……含重烃多的天然气，相对密度也大，天然气的质量较差，甲烷含量较少；含重烃少的天然气……

原油密度小，说明原油中胶质、沥青质含量较少，原油粘度低，流动性好，油品性质较好。（4）流动性：

表示流动性的物理量为粘度。

粘度有动力粘度和运动粘度之分。一般说的粘度指的都是动力粘度。

粘度是指流体在流动时，其内部分子间产生的摩擦阻力。通常情况下原油的动力粘度一般小于10000mPa·s。动力粘度也被称为动态粘度、绝对粘度或简单粘度，定义为应力与应变速率之比，其数值上等于流体在1㎡的面积，相距1m的两平板之间，以1m/s的速度流动，此时流体内部分子间互相作用所产生的内摩擦力。动力粘度的单位：mPa·s或Pa·s

运动粘度即流体的动力粘度与同温度下该流体密度（ρ）之比。

运动粘度的单位为㎡/s

或m㎡/s

。原油粘度高，说明含重烃（如胶质、蜡）、沥青质较高，其密度较大，油品性质较差，流动性差。天然气粘度高，说明含重烃较高，其密度较大，天然气中甲烷含量较少。

常温下原油的流动性差别较大，如50˚C时的运动粘度有的只有1.46m㎡/s，有的却高达20392m㎡/s

。天然气粘度变化特点：

天然气在接近常压条件下，粘度与压力无关，但随温度增加而增大。一般情况下原油随温度升高，其粘度会减小。

主要由碳（C）、氢（H）两种元素组成，碳、氢两种元素的含量一般为96%以上。（1）原油中的元素组成：原油中碳元素的含量：含碳（C）元素一般为83%～

87%。2、原油的组成：

含氧（O）、氮（N)、硫（S）等少量元素

，另外还含有微量的铁（Fe）、铜（Cu）、磷（P）等。原油中其它少量元素的含量：一般小于1%

原油是一种很复杂的以碳氢化合物为主的混合物，其主要化合物组成有烃类化合物，其次有非烃类化合物。

烃类化合物：以烷烃、环烷烃、芳香烃等饱和烃为主，同时含有少量的烯烃和炔烃等不饱和烃，另外还含有一定量的石蜡（C16～C42）等。

（2）原油中的化合物组成：

非烃类化合物：含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、胶质、沥青质等。

属于饱和烃，是只含有碳碳单键（C-C）和碳氢键（C-H）的链烃，是最简单的一类有机化合物。烷烃分子里的碳原子之间以碳碳单键结合，成链状（直链或含支链），烷烃分子中，氢原子的数目达到最大值。烷烃:属于饱和烃，分子中含有碳碳单键（C-C）和碳氢键（C-H）两种共价健。碳原子和碳原子之间以碳碳单键（C-C）相连，成环状，碳环上也可以有若干个支链。环烷烃：

简称“芳烃”，通常指分子中含有苯环结构的碳氢化合物。这类化合物多有芳香味道，所以称这些烃类物质为芳香烃，例如苯、萘等。芳香烃：

分子中碳碳双键（C=C）的烃，属于不饱烃，分为链烯烃与环烯烃。烯烃：

分子中含有碳碳三键（C≡C）的烃，属于不饱和烃。炔烃:胶质：

①含有胶质的动物食物有：猪蹄、猪皮、鲍鱼、海参等。

②含有胶质的植物食物有：木耳、海带、山药、菇类等。是各种不同高分子化合物的混合物，通常为褐色的粘稠液体，流动性差，受热时熔融。③石油中的胶质：轻质原油（ρ<

851kg/m

)3中质原油（851kg/m

ρ

930kg/m

)33

特稠原油（ρ≥996kg/m

)3重质原油（930kg/m

ρ

996kg/m

)33202020203、原油的分类：①按密度分：（1）工业分类法：

我国的原油大部分属于中质原油。

中原油田的原油属于轻质原油。②按含蜡量分（C16

～C42)含蜡原油（10%＞含蜡量>2.5%）高含蜡原油（含蜡量>10%）低蜡原油（含蜡量<2.5%）

我国的原油大部分属于高含蜡原油。

中原油田的原油也属于高含蜡原油。中胶原油（5%<含胶质<15%）③按含胶质的量分：低胶原油（含胶质<5%）多胶原油（含胶质>15%）

我国的原油大部分属于中胶及多胶原油。

中原油田的原油属于轻质、高含蜡、中胶原油。环烷基原油（K<

10.5）混合基原油（10.5≤K≤12.1）按特性因数分石蜡基原油（K>

12.1）原油的特性因数（K）：由原油的沸点和相对密度组成的参数。K=1.216√T/d315.615.6K-原油的特性因数T-原油的沸点，单位为K（开氏温度）d-原油在15.6°C时的相对密度15.615.6（2）化学分类法：4、出矿原油的质量技术要求

在一定外界条件下，液体中的液态分子会蒸发为气态分子，同时气态分子也会撞击液面回归液态,一定时间后，即可达到平衡。平衡时，气态分子含量达到最大值，这时气态分子对液体产生的压强称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。

饱和蒸汽压：(二）、天然气：1、天然气的基本性质：

呈气态，无色，无味、无毒，易燃、易爆。

甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等。非烃类化合物：2、天然气的组成二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、硫化氢（H2S）以及水蒸气等。烃类：

主要由碳（C）、氢（H）两种元素组成。（1）天然气中的元素组成：（2）天然气中的化合物组成：主要成分是甲烷。（CH4）

天然气主要是以碳氢化合物为主的多种气体的混合气体。

3、天然气的分类：①根据产地和开采方法的不同分为：气田气：

从油田中随原油一起开采出来的天然气，一般甲烷（CH4）在80%-90%之间，一般为湿气。气田气、油田伴生气。

从气田开采出来的天然气，其甲烷（CH4）含量达95%以上，一般为干气。油田伴生气：

②按甲烷、乙烷以及液烃含量分为：

甲烷含量高于95%，乙烷以上的重烃含量低于5%、液烃含量小于100g/m的天然气称为干气。3干气、湿气湿气：3干气：

甲烷含量低于95%，乙烷以上的重烃含量高于5%、液烃含量大于100g/m的天然气称为干气。4、天然气的质量技术指标

我国国家标准规定空气中每立方米含硫化氢高于时为有毒气体。10mg/m34、天然气的质量技术指标

在一定压力条件下，气体中的气相开始凝结成液相时的最高温度称为露点温度，简称水露点。

水露点：4、天然气的质量技术指标注意：（1）气体体积的标准参比条件是常温常压；（2）天然气输送管道，在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气中应无游离水。游离水：也叫自由水。特点有：(1)游离在物质的间隙中，具有流动性。(2)可作为溶剂。(3)会因加热而蒸发流失。(4)微生物生长繁殖可以利用之水。(5)会结冰。游离水是可以通过机械设备在短时间内能分离出来的水。

在一定压力条件下，单位体积的石油所溶解的天然气量。天然气在石油中的溶解度：原始气油比：是指在地层原始状况下，单位质量（或体积）的原油所溶解的天然气量。

单位体积原油在等温条件下，压力改变0.101MPa(一个大气压)时体积的变化率，单位为MPa

。原油的压缩系数：-1

地层原油在压力降低到开始脱气时的压力。

原油的饱和压力：

单位体积的天然气在等温条件下，压力改变0.101MPa时体积的变化率，单位为MPa

。-1天然气的压缩系数：（3）与气体的性质有关；一定质量的气体，当压力改变时，气体的体积变化量与那些因素有关？（1）与压力的变化值有关；（2）与原始气体体积的大小有关；……是指一定质量的天然气在油层条件下所占的体积与在标准状况下（20°C，0.101MPa）下所占的体积之比。

地层条件下，单位体积原油与地面条件下脱气后的体积之比。

原油的体积系数：天然气的体积系数：（三）、液化石油气：1、液化石油气的主要性质：

无色、无味、无毒，易燃、易爆，常温常压下呈气态，加压条件下呈液态。2、液化石油气的主要成分：丙烷和丁烷。3、液化石油气分类（按组成）：商品丙烷，商品丁烷，商品丙、丁烷混合物。

4、液化石油气的质量技术指标：见书P6铜片腐蚀级别：

分为1a、1b，2a、2b、2c、2d、2e，3a、3b，4a、4b、4c。

1a级腐蚀最小。（四）、稳定轻烃（俗称轻质油）以戊烷为主。常温、常压下呈液态，易燃、易爆、易挥发。1、稳定轻烃的性质：2、稳定轻烃的主要成分：3、稳定轻烃的分类（按饱和蒸气压不同）：1号（饱和蒸气压为74kPa～200kPa)2号（饱和蒸气压夏季小于74kPa，冬季小于88kPa)主要用作石油化工原料。1号轻质油的用途：

可用于汽油调和原料或石油化工原料。2号轻质油的用途：塞波特比色计4、稳定轻烃的质量技术指标：见书P6第一章第三节油气集输流程1、什么叫油气集输？2、油气集输的具体任务是什么？3、油气集输的起点和终点是哪里？中间经过哪里？油气集输：油气集输的具体任务：油气集输起点是

，中间经过

，终点是

。井口首站或矿场原油库、油田注水站采油计量站、联合站是指矿场原油、天然气的收集、处理、储存和运输。气液分离、油气计量、原油脱水、原油稳定、天然气净化、轻烃回收、污水处理以及油、气、水的矿场储存和输送。

一、油气集输流程的概念：

为完成油气集输任务所进行的矿场原油、天然气、水等混合物的收集、处理、储存和运输的工艺过程。采油计量站输油首站天然气集中处理厂天然气原油集中处理站混输主要任务：气液分离、计量（分井计量）等。主要任务：气液分离、油气计量、原油脱水、原油稳定等。输气首站原油天然气主要任务：天然气计量、天然气脱水、天然气净化、轻烃回收等。抽油井自喷井混输原油集输流程图天然气集输流程（油气集输流程中的一种）气井井口集气计量站天然气集中处理站（厂）输气首站主要任务：分井计量、天然气脱水、轻烃回收等。主要任务：天然气计量、天然气脱水、天然气净化、轻烃回收等。二、油气集输流程的分类：1、按布站级数划分:一级布站流程二级布站流程三级布站流程油井产物集中处理站(联合站）一级布站流程图：

油井产物经单井管线直接混输至集中处理站进行气液分离、计量、原油脱水、原油稳定等处理的流程。(1)一级布站流程：一级布站流程适用于：离集中处理站比较近的油井。(2)二级布站流程：

油井产物先经单井管线混输至计量站，在计量站对每口井简单进行气液分离计量（分井计量）后，再分站（队）混输至集中处理站进行处理的流程。二级布站流程图：油井产物气体计量液体计量计量站分离器气液分离集中处理站进站阀组油井较多且相对集中、离集中处理站不太近（较远）、靠油井压力能将油井产物直接混输至集中处理站的油区。二级布站流程适用于：(3)三级布站流程：

油井产物在计量站分井计量后，再分站（队）输至接转站，在接转站进行气液分离、计量，其中液相经加压后输至集中处理站进行后续处理，气相由油井压力输至天然气处理厂进行处理的流程。三级布站流程图：气体

液体计量加压接转站油井产物计量原油集中处理站计量站

气体集中处理站气液分离

油井比较集中

，离集中处理站很远、靠油井自身压力不能将油井产物混输至集中处理站的油区。三级布站流程适用于：混输混输单相输送2、按降粘方式划分：加热集输流程伴热集输流程掺和集输流程井口不加热集输流程（1）井口加热集输流程：

油井产物经井口加热炉加热后，经计量站进行简单油气分离、计量后，混输至接转站或集中处理站进行处理的流程。井口加热集输流程图集中处理站抽油机输油管线加热炉输油管线（2）伴热集输流程：

用热介质对集输管线进行伴热的集输流程。常用的伴热介质有：蒸汽、热水等。油气混输油气混输集中处理站伴热集输流程图抽油机井场热水或热蒸汽天然气原油分离器加热炉计量站（3）掺和集输流程：

将具有降粘作用的介质掺入井口出油管线中，以达到降低油品粘度，实现安全输送的目的的流程。常用的降粘介质有：蒸汽、热稀油、热水或活性水。掺和集输流程图加药泵自喷井热水泵热水活性热水天然气原油油气混输油气混输（4）井口不加热流程：油井产物在井口温度和压力下可直接混输至计量站和集中处理站的流程。随着油田开采进入中、后期，由于油井产液中含水量的增高，一方面由于采出液的温度有所提高，另一方面是因为采出液可能形成水包油型乳状液，从而使得输送阻力大大减小。井口不加热的条件：井口不加热流程：井口不加热流程图井场采油计量站抽油机油气混输加热炉分离器天然气原油油气混输联合处理站单管集输流程双管集输流程三管集输流程3、按布管形式划分环形管网输流程（1）单管集输流程：

井口与计量站之间只有一条油井产物混输管线的流程。单管集输流程图井场采油计量站抽油机油气混输加热炉分离器天然气原油油气混输联合处理站（2）双管集输流程：

井口与计量站之间有两条管线，一条输送油井产物，另一条输送热介质，实现降粘输送的流程。双管集输流程图加药泵自喷井热水泵热水活性热水天然气原油油气混输油气混输（3）三管集输流程：

井口与计量站之间有三条管线，一条输送油井产物，另两条实现热介质在计量站与井口之间循环的流程。油气混输油气混输集中处理站三管集输流程图抽油机井场热水或热蒸汽天然气原油分离器加热炉计量站（4）环形管网集输流程：

用一条通往接转站或集中处理站的环形管道，将油井串联起来，实现二级或一级布站的流程。环形管网集输流程图4、按集输系统的密闭程度划分：开式集输流程、密闭集输流程（1）开式集输流程：

指油井产物从井口到外输之间的所有工艺环节中，至少有一处与大气相通的集输流程。开式集输流程图

油罐处与大气相通，流程运行管理的自动化水平要求不高，参数容易调节。油罐处与大气相通，油气蒸发损耗大，能耗大。机械呼吸阀：是为了满足储罐通气的要求，保持罐内气体的压力在一定范围内，减少油品蒸发损耗，保证油罐安全运行的阀门。优点：缺点：结构：由压力阀和真空阀两部分组成。机械呼吸阀的安装位置：装设在油罐的顶板上。机械呼吸阀的检查周期：每月不少于2次；气温低于0°C时，每月不少于4次，每周不少于1次。

是控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用的阀门。液压安全阀和机械呼吸阀都属于自动阀类。液压安全阀：液压安全阀的压力和真空度比机械呼吸阀高10%。是沸点高（夏天不易挥发、蒸发慢）、凝固点低（冬天不易凝固）的油品，如透平油、轻柴油等。液压安全阀内的封液：液压安全阀的安装位置：装设在油罐的顶板上。液压安全阀的检查周期：每季度检查1次，重点检查封液下部是否存水，并清洁保护网，添加封液；每年秋末应放出封液，清洁阀内部1次。（2）密闭式集输流程：优点：由于整个流程是密闭的，减少了蒸发损耗，降低了能耗。缺点：由于整个流程是密闭的，若局部出现参数波动，将会影响到整个集输系统，因而要求运行管理的自动化水平较高。

油井产物从井口到外输之间的所有工艺环节都是密闭的集输流程。密闭式集输流程图5、稠油集输流程掺活性水集输流程掺稀油集输流程掺蒸汽集输流程高温集输流程裂化降粘集输流程（1）掺蒸汽集输流程（适合于油层较浅，中高黏度的稠油开采）：可分四个阶段。①注蒸汽阶段：将一定量的高温高压（350°C，17.5MPa）蒸汽，通过热注管线从井口注入油层中，并关井一定时间进行热交换，使地层稠油加热降粘。注蒸汽后的开井初期，油井产物温度一般可达150°C～180°C，需进行降温后才能进入正常的集输系统。②高温生产阶段：③正常生产阶段：④低温生产期：随着开采与集输过程的进行，温度逐渐降低，当井口温度降到无法维持正常集输过程时，再通过注汽管线掺蒸汽生产。油井产物降至90°C左右时，进入正常的集输系统进行处理。

为了解决井口与计量站间的管线集输问题，可在井口掺蒸汽。为了解决稠油脱水问题，可在进站时掺蒸汽。为了改善井筒的油流状况，可向井下掺蒸汽。（2）稠油高温集输流程：注蒸汽开井后的高温油井产物利用自身的压力和温度直接混输至计量站或接转站进行