油气集输概论1~4章

（二）油田集油流程举例
1、双管掺活性水流程
2、二级布站油气集输流程
3、单管环形集油流程
4、稠油集输流程
（1）高温集油流程：单管加热集油流程和掺稀 降粘流程。
（2）掺蒸汽集油流程
5、气田集气流程
高压（>10MPa）、中压（1.6—10MPa )、 低压（ <1.6MPa ） 两级降压 采气站：气液分离、计量、调压和脱除 有害气体。
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。 在某些特定环境下，混输管路更有单 相路不可比拟的优点。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。
一、油气混输的应用
混输技术广泛于： ⑴沙漠油田 ⑵陆地上的边际油田 ⑶滩海油田及海上油田 目前混输管路也象长距离输油管路一样， 从过去的小直径、短距离逐步向大直径、输 送距离长的方向发展。位于北海英国与挪威 海域交界处的弗列格（Frigg）大气田至苏格 兰萨恩格弗古斯（Saint Fergus）的管径32英 寸、管长 365 公里的输送天然气－凝析液的 混输管路便是一例。
（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。
（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。 该方法生产中无法使用。
卧式重力分离器
立式分离器
波纹板型-- vane packs
波纹板
旋风分离 器
紧凑型气液分离器
传统分离与分离新概念
旋转膨胀型分离器
GLCC
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。
（二）分离器的工艺设计原则
第三章 矿场集输管路
按管路内流动介质的相数，集输管路可分 为单相、两相和多相管路。 输油管和输气管都属于单相管路，而 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。
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
油气混输流型
冲击流
不完全环状流
油气混输流型
环状流
弥散流
油气混输的特点
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，这些 都使两相流动时的相间能量损失增加。
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。
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，起泡原油 停留时间5-20分钟。
二、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。
（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。
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。
油气集输概论
储运与建筑工程学院 王海琴
教材和主要参考资料
1、《油气集输》，冯叔初等，石油大学 出版社，1992年； 2、《油田油气集输设计技术手册》，石 油工业出版社，1994； 3、《油气水的收集与处理》，Г.С.卢托 什金编，石油工业出版社。 4、《油气田地面处理工艺》，肯.阿诺得 编，石油工业出版社
气井 气体处 理设施 压气站 输气管 道系统 用户
四、油气集输系统的主要工艺环节
油气分离：实现原油与伴生气的分离 原油净化：原油脱水、脱砂 原油稳定：减少原有的蒸发损耗，增加 原油的收率。 天然气净化：脱除H2O，CO2，H2S 轻烃回收：扩大石油化工的原料来源
三、油气储运系统发展概况
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。
油田：油田内部的原油及其伴生气的 收集、加工和输送
三、油气集输系统的工作范围（任务）
就油田的生产全局来讲，油气集输是继 油藏勘探、油田开发、采油工程之后的重 要生产阶段。
该阶段是的任务就是把分散的原料集中、 处理使之成为油田产品的过程。
合格原油 油井 计量站 联合站 合格天然气
达到排放或回 注标准的水或 砂
第二章 矿场油气集输系统
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 天然气脱水 天然气凝液回 收和储存 含油污水处理
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”
（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，从而减少能耗和输气成本。
课程的主要内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 油气集输流程 油气混输管路 油气分离 原油净化 原油稳定 天然气净化 轻烃回收
第一章 绪论
油气集输在油田建设中的地位 油气集输系统的研究对象 油气集输系统的工作范围 油气集输系统的主要工艺环节 油田主要产品及其质量指标
一、油气集输在油田建设中的地位
油田的工业开采价值被确定以后，在油田地 面上需建设各种生产设施、辅助生产设施和附 属设施，以满足油气开采和储运的要求。 油气集输与处理系统：
１、是油田建设中的主要生产设施
地面工程的“龙头”，地面工艺技术的“核 心”，建设工程量和投资一般占整个地面工程 的40％ ～50％。
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。
（三）油气水三相分离器
液相停留时 间5-30分钟
（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 冲容积，相应的充满时间为缓冲时间 （15-30分钟）。
２、在油田生产中起着主导作用 保持油气开采与销售之间的平衡 油田平稳生产
使原油、天然气、液化石油气、天然汽油产 品质量合格
采用的油气集输工艺流程、确定的工程建设 规模及总体布局，将对油田的可靠生产、建设 水平、生产效益起着关键性的作用。
二、油气集输系统的研究对象
油气集输系统的研究的主要对象就是 油、气田生产过程中原油及天然气的收 集和输送问题。
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， 这就会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。
第四章 原油与天然气的分离
二、油气分离
（一）分离器的类型和工作要 求
1、分离器类型 （1）重力分离型：常用的Βιβλιοθήκη Baidu卧式和立式 重力分离器。 （2）碰撞聚结型：丝网聚结、波纹板 聚结分离器。 （3）旋流分离型：反向流、轴向流旋 流分离器、紧凑型气液分离器。 （4）旋转膨胀型。
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。
油气混输的特点
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。
（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。
（一）油气集输流程命名（续）
3、按集油管网形态：米字型管网集油流程、环型 管网集油流程、树状管网集油流程和串联管网 集油流程。 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