油气储运概论第一二章矿场油气集输

4、流动不稳定 在气液两相管路中，气液两相各占一部分管路
体积，当气液输量发生变化时，各相所占管路 体积的比例也将发生变化，引起管路的不稳定 工作。在滩海油气混输管路中甚至出现严重冲 击流，影响油田生产。
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第三节 原油与天然气的加工处理
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一、油田产品质量指标
油田产品
o 出矿原油 o 天然气 o 液化石油气 o 稳定轻烃
油气集输系统油井计量站联合站合格原油合格天然气达到排放或回注标准的水或气井气体处理设施压气站输气管道系统用户管道输送系统首站中间站储存设施或用户管网油气储存与销售系统炼油厂各级储加油站汽车火车飞机轮船码头汽车火车轮船原油成品油天然气的全国输送网络形成
油气储运概论
储运与建筑工程学院 王海琴
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教材和参考书
《油气储运工程》，严大凡编，中国石化出版社，2003年； 《油气集输》，冯叔初等，石油大学出版社，1992年； 《输油管道设计与管理》杨筱蘅、张国忠编著，石油大学出
版社，1996年； 《油库设计与管理》.郭光臣等编，石油大学出版社，1991年。 《输气管设计与管理》，姚光镇编，石油大学出版社
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三、油气混输的特点（续）
2、存在相间能量交换和能量损失（续） 流速较高的气体，常常把一部分液体拖带到气
体中去，脱离液流主体时要消耗能量； 被气流吹成液滴或颗粒更小的雾滴要消耗能量； 由流速较慢的液流主体进入流速较快的气流中
的液滴或雾滴获得加速度要消耗能量，这些都 存在能量交换。
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三、油气混输的特点（续）
1、分离器类型 （1）重力分离型：常用的为卧式和立式重力
分离器。 （2）碰撞聚结型：丝网聚结、波纹板聚结 （3）旋流分离型：反向流、轴向流旋流分离
器、紧凑型分离器。 （4）旋转膨胀型
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卧式重力分离器
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卧式重力分离器
入口分流器 经过入口分流器，油
气的流向和流速突然改变， 油气得以初步分离。
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体水平流过该部分。 b、气流携带的油滴依靠
重力沉降至气－液界面。 c、该部分沉降的油滴粒径
为100微米及以上。
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卧式重力分离器
除雾器 a、未沉降至液面的、粒 径更小的液滴（10～ 100 微米）随气体流经除雾器； b、经碰撞、聚结合并成 大油滴，重力作用下流入 集液部分。 c、要求：结构简单，气 体通过的压降较小
1、从气体中分出油滴 要求：油滴沉降至气液界面的时间小于气
流把油滴带出分离器时间。 沉降时间主要与液滴直径有关，油滴直径 为10～270微米。 由上述原则设计出分离器尺寸。
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（二）分离器的工艺设计原则（续）
2、从原油中分出气泡 原油中气泡上升速度大于任一液面的下
降速度。 不起泡原油停留时间1～3分钟，起泡原
脱除油滴的气体经压力控制阀流入集气管线。 51
立式分离器
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卧式与立式分离器比较
重力沉降部分气流与液滴运动方向不同
卧式分离器：垂直
气流
液滴
气流
立式分离器：相反
液滴
卧式分离器适合处理气油比较大的流体。 气液界面：
卧式气液界面面积较大 原油含气量少。 单位处理量成本：卧式较低。 卧式易于安装、检查、保养，易制成移动式。
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卧式与立式分离器比较（续）
立式分离器适于处理含固体杂质较多的油气混 合物；
立式占地面积小。适于海洋采油。 液面容易控制。
对于普通的油气分离，特别是存在乳状液、 泡沫或高气油比时，卧式分离器较经济；
气油比低或很高的场合（如涤气器）立式较 为有效。
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波纹板型-- vane packs
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3、存在传质现象 油气混输管路中，随着管线的延长，压力越来越
低，有气体析出，此时气体的质量流量增加，密 度增加；而液体的质量流量减少，密度增加。 注蒸汽管路中，起点压力约在150～170大气压， 温度为300℃，质量含气率约70％。随着压力的 降低，散热量增加，质量含气率下降。
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三、油气混输的特点（续）
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第二章 矿场油气集输系统
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第一节 油气集输系统流程
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一、油气集输系统的工作内容
油井计量 集油、集气 油气水分离 原油脱水 原油稳定 原油储存 天然气净化 天然气凝液回收
和储存(轻烃回收) 含油污水处理
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二、油田油气集输流程
油气收集流程----油井至联合站 油气处理流程----联合站内流程 油气输送流程----联合站至原油库 流程设计的基本原则： “适用、可靠、经济、高效、注重环保”
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第一章 绪论
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一、油气储运工程的任务
把油井、气井产物高效、节能地处理成合格的天 然气、原油、水和固体排放物。
调节油气田的生产。 把原油和天然气安全、经济地输送到各个炼油企
业和用户。 实现国家的战略石油储备。 国家成品油和天然气销售系统的安全、高效运行。
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二、油气储运系统（1）
油气集输系统 油井 计量站
油停留时间5～20分钟。
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（二）分离器的工艺设计原则（续）
3、分离器总体设计要求 同时满足气中除液和液中除气的要求； 不同气液比用液位调节器进行调节； 处理量大时多台并联工作。
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（三）油气水三相分离器
液相停留时 间5～30分钟。
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（四）分离缓冲罐
对缓冲能力要求高的分离器称分离缓冲罐。 分离器最高与最低液位之间的容积称缓冲
油气高效的处理方法与新型处理设备 原油、成品油、天然气的全国输送网
络形成。 油气处理与输送的高效节能技术和安
全输送技术。 储存系统安全和国家石油储备。
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四、本课程内容
矿场油气集输系统 长距离输油管道系统 长距离输气管道系统 城市输配气工程 海上油气田的油气储运 油气储存工艺 油气储运系统安全
波纹板
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旋风分离器
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紧凑型气液分离器
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传统分离与分离新概念
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旋转膨胀型分离器
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GLCC
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（一）分离器的类型和工作要求（续）
2、对分离器工作质量的要求 气液界面大、滞留时间长；油气混合物
接近相平衡状态。 具有良好的机械分离效果，气中少带液，
液中少带气。
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（二）分离器的工艺设计原则
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一、集输管路分类
按流动介质的相数：单相、两相、多相管路。 输油管和输气管都属于单相管路。 油气或油气水混输管路分属两相或多相管路，简 称混输管路。
矿场集输管路中大约有70％属于两相或多相混输 管路；油田范围内主要存在油气水三相，用一条 管路输送一口或多口油井所产油气水的管路。
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集输管路分类（续）
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油气混输流型
气泡流
气团流
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油气混输流型
分层流
波浪流
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油气混输流型
冲击流
不完全环状流 30
油气混输流型
环状流
弥散流 31
三、油气混输的特点（续）
2、存在相间能量交换和能量损失 在气液两相流动中，由于两相的速度常常不
同，使气液相间产生能量交换和能量损失。 例如，在两相管路内液体的剧烈起伏造成相 间界面粗糙，增加了相间滑脱损失； 液面的起伏使气体的流通面积忽大忽小，气 体忽而膨胀忽而压缩，气体流动方向亦随着 液面起伏而变化，使两相流动时的相间能量 损失增加。
2、二级布站油气集输流程
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油田集油流程举例（续）
3、单管环形集油流程
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油田集油流程举例（续）
4、稠油集输流程
高温集油流程：单管加热集油流程和掺稀降粘 流程。
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油田集油流程举例（续）
掺蒸汽集油流程
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油田集油流程举例（续）
5、气田集气流程
集气管网：高压（>10MPa）、中压（1.6—10MPa )、低压 （ <1.6MPa ）
卧式重力分离器
集液部分 该部分需要一定的体积：
a、原油有足够的停留时间， 便于油中气泡升至液面 并入汽相；
b、提供缓冲容积，均衡进 出原油流量波动。
c、为使气液界面面积最大， 分离器充满二分之一液体。
集液部分的原油经液面控制器控制的出油阀流出。 49
卧式重力分离器
重力沉降部分 a、来自入口分流器的气
（4）多级分离所得天然气数量少，重组分在气体
中的比例少。
（5）多级分离大多数气体从第一级分出，这些气 体具有较高的压力，可直接依靠地层能量输送， 不建或少建输气压气站，减少能耗和输气成本。
混输管路的发展趋势 小直径、短距离逐步向大直径、输送距离长的
方向发展。
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三、油气混输的特点
1、流型变化多
气液两相流流型的划分不能通过简单的雷诺数的 大小来划分，通常通过观察气液两相在管内的流 动情况并根据压力波动特征来确定流型。
埃尔乌斯流型划分法较好地说明了气液两相流动 的流型变化特点。埃尔乌斯把两相管路的流型分 为气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、 不完全环状流、环状流和弥散流等八种。
4、按油气集输系统布站级数：油井和原油库之间 集输站场级数； 一级布站集油流程：只有集中处理站； 二级布站集油流程：计量站和集中处理站； 三级布站集油流程：计量站、接转站（增 压）和集中处理站；
5、集输系统密闭程度：开式和密闭流程
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（二）油田集油流程举例
1、双管掺活性水流程
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油田集油流程举例（续）
井场需经两级节流降压 一级用来控制气井质量，二级降压使气体压力满足采气
管线起点压力要求。
注意：为防止气体降压后采气管线内因降温形成水合物，应在一级降 压的上游注入水合物抑制剂（甲醇或己二醇），或加热提高气 体温度。
采气站：气液分离、计量、调压和脱除有害气体。
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油田集油流程举例（续）
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第二节 矿场集输管路
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Hale Waihona Puke Baidu
（一）出矿原油
合格原油的质量含水率不大于1％； 优质原油的质量含水率不大于0.5％； 有的油田还规定原油的含盐量不大于50毫克/升； 60C时原油的饱和蒸气压不大于1大气压（绝对）。
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（二）天然气
随原油一起从油井流出的伴生天然气，经过净化处 理后，要求在最高输送压力下的露点应低于环境最 低平均温度5C以上。
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（一）油气集输流程命名
1、按不同加热方式：不加热集油流程、井 场加热集油流程、热水伴随集油流程、 蒸汽伴随集油流程、掺稀油集油流程、 掺热水集油流程、掺活性水集油流程、 掺蒸汽集油流程。
2、按通往油井的管线数目：单管集油流程、 双管集油流程和三管集油流程。
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油气集输流程命名（续）
3、按集油管网形态：米字型管网、环型管网、树 状管网、串联管网。
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（四）稳定轻烃
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二、油气分离
地层中的石油到达井口后沿出油管、集油管流动， 形成油气共存混合物。
为满足油井产品计量、矿场加工、储存、长距离 输送的需要，将混合物按液体和气体分开，成为 原油和天然气，即油气分离。
油气分离：平衡分离（自发过程） 机械分离
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（一）分离器的类型和工作要求
容积，相应的充满时间为缓冲时间（15～ 30分钟）。
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（五）一次分离与多级分离
一次分离、连续分离和多级分离 （1）一次分离
一次分离是油气混合物的油气两相一直在保 持接触的条件下逐渐降低压力，最后流入常压 储罐，在罐中一次把油气分开。
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（2）连续分离
连续分离是指气液混合物在管道中压力 不断降低，并且不断将逸出的天然气排 出，直到压力降为常压。
联合站
合格原油
合格天然气
达到排放或回 注标准的水或 砂
气井
气体处 理设施
压气站 输气管 用户 道系统
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油气储运系统（2）
管道输送系统
首站
中间站
末站
储存设施或用 户管网
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油气储运系统（3）
油气储存与销售系统
炼油厂
汽车 火车 轮船
各级储 备与分 配库
加油站 码头
汽车 火车 飞机 轮船
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三、油气储运系统发展概况
采用混输管路的必要性 在矿场的条件下，混输管路在经济上往往优于 用两条管路分别输送输量不大的原油和天然气。 尤其在某些特定环境下，混输管路更有单相管 路不可比拟的优点。特别是随着滩海油气田的 开发，两相或多相混输管路越来越多，混输管 路的研究受到广泛重视。
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二、油气混输的应用
混输技术广泛应用 ⑴ 沙漠油田 ⑵ 陆地上的边际油田 ⑶ 滩海油田及海上油田
该方法生产中无法使用。
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（3）多级分离
压力降到一定数值把气体排出，压力再降到一 定数值，在把气体排出，如此反复。
一个分离器和一个储罐为二级分离；二个分离 器和一个储罐为三级分离。
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多级分离的特点
（1）多级分离所得的储罐原油收率高；
（2）多级分离所得的原油密度小，有利于提高原 油的质量。 （3）储罐原油的蒸汽压低，蒸发损耗少。
一般还要求硫化氢（H2S）含量不大于10毫克 ／标米3。
有机硫含量不大于250毫克／标米3。 C5+烃类的含量不大于10克／标米3。
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（3）液化石油气
液化石油气中： •甲烷和乙烷组分的摩尔百分数不大于3％ •戊烷以上组分的摩尔百分数不大于2％ • 38 C时的饱和蒸气压不大于15大气压（绝对） •-10 C时的饱和蒸气压不小于3大气压（绝对） •体积含水率不大于0.5％ •硫化氢含量不大于5毫克/升