油气集输知识

油气集输知识
油气集输
把分散的油井所生产的石油、伴生天然气和其他产品集中起来，经过必要的处理、初加工，合格的油和天然气分别外输到炼油厂和天然气用户的工艺全过程称为油气集输。

主要包括油气分离、油气计量、原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收等工艺。

油田生产中的“三脱”“三回收”
油田生产中的“三脱”“三回收”：“三脱”是指油气收集和输送过程中的原油脱水、原油脱天然气和天然气脱轻质油；“三回收”是指污水回收、天然气回收和轻质油回收。

原油脱水
从井中采出的原油一般都含有一定数量的水，而原油含水多了会给储运造成浪费，增加设备，多耗能；原油中的水多数含有盐类，加速了设备、容器和管线的腐蚀；在石油炼制过程中，水和原油一起被加热时，水会急速汽化膨胀，压力上升，影响炼厂正常操作和产品质量，甚至会发生爆炸。

因此外输原油前，需进行脱水，使含水量要求不超过0.5%。

破乳剂
破乳剂是一种表面活性物质，它能使乳化状的液体结构破坏，以达到乳化液中各相分离开来的目的。

原油破乳是指利用破乳剂的化学作用将乳化状的油水混合液中油和水分离开来，使之达到原油脱水的目的，以保证原油外输含水标准。

原油脱气
通过油气分离器和原油稳定装置把原油中的气体态轻烃组分脱离出去的工艺过程叫原油脱气。

合格原油主要标准
国家规定在净化后的原油中含水不能超过0.5%，含盐不大于50毫克/升，每吨原油含气不超过1立方米。

油气分离器
油气分离器是把油井生产出的原油和伴生天然气分离开来的一种装置。

有时候分离器也作为油气水以及泥沙等多相的分离、缓冲、计量之用。

从外形分大体有三种形式，立式、卧式、球形。

油气计量
油气计量是指对石油和天然气流量的测定。

主要分为油井产量计量和外输流量计量两种。

油井产量计量是指对单井所生产的油量和生产气量的测定，它是进行油井管理、掌握油层动态的关键资料数据。

外输计量是对石油和天然气输送流量的测定，它是输出方和接收方进行油气交接经营管理的基本依据。

油气计量站
它主要由集油阀组(俗称总机关)和单井油气计量分离器气组成，在这里把数口油井生产的油气产品集中在一起，轮流对各单井的产油气量分别进行计量。

计量接转站
有的油气计量站因油压较低，增加了缓冲罐和输油泵等外输设备，这种油气小站叫计量接转站，既进行油气计量，还承担原油接转任务。

转油站
转油站是把数座计量(接转)站来油集中在一起，进行油气分离、油气计量、加热沉降和油气转输等作业的中型油站，又叫集油站。

有的转油站还包括原油脱水作业，这种站叫脱水转油站。

联合站
它是油气集中处理联合作业站的简称。

主要包括油气集中处理(原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收等)、油田注水、污水处理、供变电和辅助生产设施等部分。

水套加热炉
水套加热炉主要由水套、火筒、火嘴、沸腾管和走油盘管五部分组成，用在油井井场给油井产出的油气加温降粘。

采用走油盘管浸没在水套中的间接加热方法是为了防止原油结焦。

原油损耗
原油从油井产出时是油气混合状态。

在其集输、分离、计量、脱水、储存等过程中，由于污水排放和伴生天然气的携带，油罐在进出油和温度变化时的大小呼吸蒸发，以及工艺设备的跑、冒、滴、漏等，造成原油的损失称原油损耗。

一般原油损耗约占原油总产量的2%左右。

油气密闭集输
在油气集输过程中，原油所经过的整个系统(从井口经管线到油罐等)都是密闭的，即不与大气接触。

这种集输工艺称为油气密闭集输。

气储运
石油和天然气的储存和运输简称油气储运。

主要指合格的原油、天然气及其它产品，从油气田的油库、转运码头或外输首站，通过长距离油气输送管线、油罐列车或油轮等输送到炼油厂、石油化工厂等用户的过程。

管道输油的特点
管道输油的特点是：运输量大；能耗小、运费低；便于管理，易实现全面自动化，劳动生产率高；管线大部埋于地下，受地形地物限制小，能缩短运输距离；安全密闭，基本上不受恶劣气候的影响，能长期稳定、安全运行；但运输方式不灵活，钢材耗量大，辅助设备多，适于定点、量大的单向输送。

我国管道建设的几个阶段
我国管道建设大致可分为三个阶段：(1)1958～1969年是我国管道建设的初始阶段，这时期由于产油量少，对建设长距离、大口径管道缺乏技术能力及建设经验，所以不论从管道建设的数量上和输油技术方面，都还处在一个落后的阶段。

(2)1970～1980年是我国管道建设的高峰阶段，也是大量采用国内先进设备的阶段，在管道建设高速度发展的同时，管道的钢材质量、输油工艺、输油设备及输油通信手段等方面也在高速发展。

(3)1981年以后，是我国管道建设大力引进国外先进技术和提高效益的发展阶段。

这时期管道建设大量引进国外先进设备和先进技术，注重提高管道输送的经济效益，并进行大规模科研和现场实验，取得较多的科技成果，使管道输油效率大幅度提高。

原油的热处理
原油热处理是将原油加热到一定温度后，再按一定的方式和速度将其冷却到某一温度的过程。

经过热处理，可使原油中的石蜡、沥青及胶质的存在形式改变，使原油的凝固点和粘度改变。

在最佳的热处理条件下可以改善原油
的低温流动特性。

1995年年产原油790万吨。

管道的阴极保护
地处四川盆地，已有60年的历史，发现气田85个，油田12个，含油气构造55个。

在盆地内建成南部、西南部、西北部、东部4个气区。

目前生产天然气产量占全国总产量的42.2%，是我国第一大气田，1995年年产天然气
71.8亿立方米，年产原油17万吨。

强制电流保护
将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法，称为强制电流保护。

地下式油罐和半地下油罐
罐内油品的最高油位，比邻近地面的标高低0.2米的油罐称为地下式油罐；罐底埋深大于油罐本身高度的二分之一，而且油品的最高油位比邻近地面高出0.2米以下的油罐称为半地地下式油罐。

进油管不能从油罐的上部接入
若将进油管从油罐的上部接入，当流速较大的油品管线由高向低呈雾状喷出，与空气摩擦增大了摩擦面积，落下的油滴撞击液面和罐壁，致使静电荷急剧增加，其电压有时可高达几千伏或上万伏，加之油品中液面漂浮的杂质，极易产生尖端放电，引起油罐爆炸起火。

因此，进油管不能从油罐上部接入。

静电对石油储运危害
在管线、输油设备和容器某个部位集聚的静电，其电位高到与另一个没有电位或电位较低的物体之间的绝缘介质一定程度的时候，则在两物之间发生跳火现象，这种现象称为静电放电。

这种放电对含油气浓度较大的场所，易
产生爆炸、着火。

其危险性和危害性是很大的。

石油集输知识
前面在有关油田开发部分中所述的内容，都是围绕如何使石油和天然气从油气层中顺利地流向井底，又从井底流到地面来的一套地下工程技术措施。

至于石油和天然气由油井流到地面以后，又如何把它们从一口口油井上集中起来，并把油和气分离开来，再经初步加工成为合格的原油和天然气分别储存起来或者输送到炼油厂，这就是通常称之为“油田集输技术”和“油田地面建设工程”。

油田的集输技术和建设，是据不同油田的地质特点和原油性质，不同的地理气候环境，以及油田开发进程的变化而选定、而变化的。

例如，由于原油粘度大小、凝固点高低的不同，高寒与炎热地区的差别，对原油的集输技术就有很大的影响；又如，有的原油和天然气中，因含硫化氢，需经脱硫后才能储存和输送出去，这就要有相应的脱硫技术和建设；再如，当油田开发进入中、后期，油井中既有油、气，又有大量的水，不仅要把油、气分离开来，而且还要把水分离出来，把油、气处理成合格的产品，把水也要处理干净，以免污染环境……如此等等的众多问题所涉及的众多技术与工程建设，都是油田建设的主要内容。

原油集输就是把油井生产的油气收集、输送和处理成合格原油的过程。

这一过程从油井井口开始，将油井生产出来的原油和伴生的天然气产品，在油田上进行集中和必要的处理或初加工。

使之成为合格的原油后，再送往长距离输油管线的首站外输，或者送往矿场油库经其它运输方式送到炼油厂或转运码头；合格的天然气集中到输气管线首站，再送往石油化工厂、液化气厂或其他用户。

概括地说油气集输的工作范围是指以油井为起点，矿场原油库或输油、输气管线首站为终点的矿场业务。

一般油气集输系统包括：油井、计量站、接转站、集中处理站，这叫三级布站。

也有的是从计量站直接到集中处理站，这叫二级布站。

集中处理、注水、污水处理及变电建在一起的叫做联合站。

油井、计量站、集中处理站是收集油气并对油气进行初步加工的主要场所，它们之间由油气收集和输送管线联接。

（一）油井的地面建设
采油井分两种类型：即自喷井和机械采油井。

自喷井井口的设备一般有采油树、清蜡设备（如：绞车、钢丝、刮蜡片）、油嘴、水套加热炉、油气计量分离器等（井口房和值班房根据当地的气候条件和社会因素考虑是否设置）。

机械采油井目前一般采用有深井泵（即管式泵）、水力活塞泵、电动潜油泵和射流泵四种采油方式。

机械采油井场的工艺设备和辅助设备主要有：采油树、油气计量分离器、加热和清蜡设备及采油机械。

因为机械采油的方式不同，所以在井口的地面工程也就有所不同，水力活塞泵采油技术是现在比较先进的机械采油方式，下面就此来谈井口的工程建设内容。

水力活塞泵采油是用高压液体作为井下抽油泵动力的无杆抽油泵。

主要用于比较深的井、丛式井、结蜡井、稠油井以及条件较复杂的油井。

水力活塞泵抽油装置，由地面泵组、井口装置和管线系统、水套加热炉、沉降罐和井下水力活塞泵机组等部分组成。

水力活塞泵一般用稀油作为动力液。

可用本井或邻井的原油经分离器脱气，再经过水套加热炉（或换热器）加热到60C左右，进入沉降罐然后被吸入高压三柱塞泵，加压后的原油（动力液），通过井口四通阀注入油管，推动井下水力活塞泵组液马达上下往复运动，中间拉杆带动抽油泵，抽出井内的油。

在井内工作过的动力液和抽出的原油通过油管与套管的环形空间上升到地面，通过四通阀进入油气分离器。

脱气的油再回到沉降罐，沉降后一部分再进入地面泵循环使用，另一部分进入集油干线。

（二）计量站的设置和建设
计量站的作用主要是计量油井油气产量，并将一定数量（7～14口）油井的油气汇集起来，再通过管道输送到油气处理站。

另外，计量站还向井口加热设备提供燃料等。

计量站的种类，按建筑结构分有：砖混结构、大板结构和列车式；按工艺流程分有：单管计量站、双管计量站和三管计量站。

计量站的设施，一般有各井来油管汇（也叫总机关）、计量分离器、加热炉、计量仪表等。

油的物理性质、自然条件以及国民经济和科学技术的发展水平等。

国内外油气集输流程的发展趋势基本是小站计量，大站集中处理，密闭输送，充分利用天然资源。

总的有两种流程：
⒈高凝、高粘原油的加热输送流程：
随着石油工业的发展，高凝、高粘原油在石油总产量中所占的比例日益增加。

对这类原油国内外一般都采用加热输送。

加热输送分直接加热输送和间接加热输送。

直接加热输送是用炉子加热或掺热液与井口油气水混合加热而进行输送；间接加热输送是采用热水伴随、蒸汽伴随或电表皮效应等加热方式进行输送。

我国有些油田，像胜利油田、江汉油田、扶余油田、辽河油田等，在部分地区是采用井口加热保温、单管出油的油气混输小站流程；也有采用双管掺液保温的油气混输小站流程；还有采用了三管热水伴随小站流程。

⒉单管或双管不加热密闭混输流程：
在欧美国家的大多数油田采用的都是这种流程。

其原因是原油的物性好，或油田自然条件好，油井出油温度高。

我国的有些油田，根据原油物性和油田自然条件的可能，也采用了井口不加热流程，但有的仍不能采用这种流程。

（三）集中处理站（联合站）的工程建设
集中处理站是油田油气集输流程的重要组成部分。

它所承担的任务、建设规模和在油田的建设位置，一般由总体规划根据开发部门提供的资料综合对比后确定。

集中处理站包括：油气工艺系统、公用工程（供电、供排水、供热、通讯、采暖、通风、道路、土建等）、供注水、污水处理、消防、变电以及必要的生产设施。

集中处理站的主要设备有：分离器、含水油缓冲罐、脱水泵、脱水加热炉、脱水器、原油缓冲罐、稳定塔送料泵、稳定塔、稳定塔加热炉、稳定原油储罐、外输泵、流量计、污水缓冲罐、污水泵等。

站内管线尽可能在地面以上架空（电缆、仪表线等可同架），这样既便于维修和管理，又不易腐蚀。

站外管线尽可能沿路敷设，以便施工、维修和管理。

下面着重介绍原油脱水和原油稳定：
所有的油田都要经历含水开发期的，特别是采油速度大和采取注水强化开发的油田，无水采油期一般都较短，油井见水早，原油含水率增长快。

原油含水不仅增加了储存、输送、炼制过程中设备的负荷。

而且增加了升温时的燃料消耗，甚至因为水中含盐等而引起设备和管道的结垢或腐蚀。

因此，原油含水有百害无一利。

但水在油田开发过程中，几乎是原油的“永远伴生者”，尤其是在油田开发的中后期，油井不采水，也就没有了油。

所以原油脱水就成为油田开发过程中一个不可缺少的环节，一直受到人们的重视。

多年的反复实践，现在研究成功的多种原油脱水工艺技术有：
沉降分离脱水。

这是利用水重油轻的原理，在原油通过一个特定的装置时，使水下沉，油、水分开。

这也是所有原油脱水的基本过程。

化学破乳脱水。

即利用化学药剂，使乳化状态的油水实行分离。

化学破乳是原油脱水中普遍采用的一种破乳手段。

电破乳脱水。

用于电破乳的高强度电场，有交流电，直流电、交一直流电和脉冲供电等数种。

其基本原理是通过电离子的作用，促使油、水离子的分离。

润湿聚结破乳。

在原油脱水和原油稳定过程中，加热有利于原油粘度的降低和提高轻质组份的挥发程度。

这也就促使了油水分离。

原油脱水甚费能源，为了充分利用能源，原油脱水装置与原油稳定装置一般都放在一起。

为了节约能源，降低油气挥发损耗，通过原油稳定回收轻质烃类，油田原油脱水工艺流程已趋向于“无罐密闭化”。

无罐流程的显著特点就是密闭程度高，油气无挥发损耗。

在流程密闭过程中，原油脱水工艺流程的密闭是一个关键环节，因为它的运行温度较高，停留时间又长，油气容易挥发损耗。

据测定，若采用不密闭流程，脱水环节的油气损耗约占总损耗的50％。

原油脱水设备则是脱水技术的体现，它在原油脱水过程中占有重要地位。

一项脱水设备结构的合理与否，直接关系到脱水的效果、效率和原油的质量，以及生产运行成本，进而影响原油脱水生产的总经济效益。

因此，人们结合油气集输与处理工艺流程逐渐走向“无罐化”，即不再使用储罐式沉降分离设备，而较普遍地采用了耐压沉降分离设备，研制了先进的大型的脱水耐压容器。

电脱水器是至今效率最高，处理能力最强，依靠电场的作用对原油进行脱水的先进设备。

电脱水器的形式有好多种，如：管道式、储罐式、立式园筒形、球形等。

随着石油工
业的发展，经过不断地实践与总结，趋向于大批采用卧式园筒形电脱水器。

它的处理规模与生产质量均已达到较高水平，每台设备每小时的处理能力就能达到设备容积的好几倍，净化油含水率可降到0.03％以下。

为了加快油田建设速度，提高脱水设备的施工予制化程度，将卧式电脱水器、油气分离器、火筒加热炉、沉降脱水器等四种设备有机的组合为一体，这种四合一设备，不仅结构紧
凑，而且节约了大量的管线、阀门、动力设备，特别是油田规模多变的情况下，这种合一设备可以根据生产规模的需要增加或减少设置台数，所以说它具有较大的机动灵活性。

⒉原油稳定
原油稳定就是把油田上密闭集输起来的原油经过密闭处理，从原油中把轻质烃类如：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等分离出来并加以回收利用。

这样，原油就相对的减少了挥发作用，也降低了蒸发造成的损耗，使之稳定。

原油稳定是减少蒸发损耗的治本办法。

但是，经过稳定的原油在储运中还需采取必要的措施，如：密闭输送、浮顶罐储存等。

原油稳定具有较高的经济效益，可以回收大量轻烃作化工原料，同时，可使原油安全储运，并减少了对环境的污染。

原油稳定的方法很多，目前国内外采用的大致有以下四种：
一是，负压分离稳定法。

原油经油气分离和脱水之后，再进入原油稳定塔，在负压条件下进行一次闪蒸脱除挥发性轻烃，从而使原油达到稳定。

负压分离稳定法主要用于含轻烃较少的原油。

二是，加热闪蒸稳定法。

这种稳定方法是先把油气分离和脱水后的原油加热，然后在微正压下闪蒸分离，使之达到闪蒸稳定。

三是，分馏稳定法。

经过油气分离、脱水后的原油通过分馏塔，以不同的温度，多次气化、冷凝，使轻重组分分离。

这个轻重组分分离的过程称为分馏稳定法。

这种方法稳定的原油质量比其它几种方法都好。

此种稳定方法主要适用于含轻烃较多的原油（每吨原油脱气量达10立方米或更高时使用此法更好）。

四是，多级分离稳定法。

此稳定法运用高压下开采的油田。

一般采用3～4级分离，最多分离级达6～7级。

分离的级数多，投资就大。

稳定方法的选择是根据具体条件综合考虑，需要时也可将两种方法结合在一起使用。

（四）原油库的建设
用来接收、储存和发放原油的场所叫原油库。

原油库具有储存油品单一、收发量大、周转频繁等特点，它是油田正常生产和原油外运（或外输）的一个重要衔接部分。

根据不同的原油外运方式，原油库可分以下几种。

铁路外运原油库：油库内建有专用铁路线及有关装油设备。

如大庆油田在六十年代，其原油主要就是靠铁路外运，油罐列车每天象长龙一样，从油库将原油源源不断的运向全国有关炼油厂。

如华北油田就没有原油库。

华北的原油往北送往石楼，往南送往沧州和石家庄炼油厂都是用管线输送。

根据输送距离和油量等因素，输送管线途中还应设有加热和加压站。

联合外运原油库：利用铁路槽车和管线，将原油输送给用油单位。

如胜利油田的原油以前是管输到辛店，从辛店站又用铁路槽车往外运，后来又建了东营至黄岛的输油管线来外输原油。

靠近海或江河的油田，也可考虑用船来将原油送给用油单位。

另外对边远的一些面积小、产油量少的油田，或者新建的油田还没形成系统时，也可用汽车拉油外运。

如二连的阿尔善油田，在开发初期即是以汽车来外运原油的。

还有冀中油田的有些区块，建设原则就是先建站、后建线，先拉油、后输油。

原油库一般由收油、储存、发放设备及公用工程、生产和生活设施等部分组成。

收油设备主要是指收油用的阀组。

储存原油的设备主要是储罐。

油田上的原油储罐主要是立式园柱型金属油罐。

常用的有无力矩罐、拱顶罐和浮顶罐。

从降低原油的蒸发损耗来看，浮顶罐比其它结构形式的罐都优越。

发放设备是指将原油外运或外输所需要的设备。

采用铁路外运时，需要建铁路专用线、装油鹤管、栈桥、装油泵和计量设备等。

采用管线外输时，需要安装外输泵、外输阀组、加热设备和计量设备等。

联合外运（输）油库的发放设备，则是以上两种油库发放设备的综合。

在可能的条件下，应充分利用地形高差来装车，以节省能源。

油库的公用工程与原油处理站的公用工程基本一致。

要强调的是油库的安全和消防。

原油库一旦发生火灾和爆炸，后果是不堪设想的。