第一章

油氣集輸概述油氣集輸?shù)娜蝿沼蜌饧斒侵赣吞锏V場原油和天然氣的收集、處理和運輸。主要任務是通過一定的工藝過程,把分散在油田各油井產出的油、氣、水等混合物集中起來,經過必要的處理,使之成為符合國家或行業(yè)質量標準的原油、天然氣、輕烴等產品和符合地層回注水質量標準或外排水質量標準的含油污水,并將原油和天然氣分別輸往長距離輸油管道的首站(或礦場油庫)和輸氣管道的首站,將污水送往油田注水站或外排。

1概況一點擊此處輸入相關文本內容點擊此處輸入相關文本內容整體概述概況三點擊此處輸入相關文本內容點擊此處輸入相關文本內容概況二點擊此處輸入相關文本內容點擊此處輸入相關文本內容23油氣性質及質量技術指標在油氣集輸工藝過程中,可得到的產品有原油、天然氣、液化石油氣和穩(wěn)定輕烴等。

1.原油的基本性質原油是從地下儲層中開采出來的油狀碳氫化合物可燃液體,通常也稱為天然石油。由于產地不同,原油的性質有很大差別。其顏色,大部分呈黑色,也有少部分為暗綠色、褐色、黃色或無色;其相對密度,大多介于0.8~0.98之間,也有的大于1.02或低于0.71;其常溫下的流動性差別較大。4原油大都含有一定量的硫化物,具有一定的刺激性氣味。原油主要由C和H兩種元素組成,其中含有83%~87%的C元素、11%~14%的H元素。另外,含有1%~4%的0、N、S等少量元素和Fe、Cu、P、Si等多種微量元素。原油是一種很復雜的碳氫化合物的混合物,其化合物組成可分為烴類化合物和非烴類化合物兩大類。

5油氣集輸?shù)墓に囘^程油井產出的多相混合物經單井管線(或經分隊計量后的混輸管線)混輸至集中處理站(集中處理站也稱為油氣集輸聯(lián)合站),在聯(lián)合站內首先進行氣液的分離,然后對分離后得到的液相進一步進行油水分離,通常稱原油脫水;脫水后的原油在站內再進行穩(wěn)定處理,穩(wěn)定后的原油輸至礦場油庫暫時儲存或直接輸至長輸管道的首站;6在穩(wěn)定過程中得到的石油氣送至輕烴回收裝置進一步處理;從油水混合物中脫出的含油污水及泥砂等,進入聯(lián)合站內的污水處理站進行除油、除雜質、脫氧、防腐等一系列處理,使之達到油田地層回注或環(huán)境保護要求的質量標準,再根據(jù)需要,回注地層或外排;對從氣液分離過程中得到的天然氣(通常稱為油田伴生氣或油田氣),進行干燥、脫硫等凈化處理后,再進行輕烴回收處理,將其分割為甲烷含量90%以上的干氣和液化石油氣、輕質油等輕烴產品,其中干氣輸至輸氣管道的首站,液化石油氣和輕質油等輕烴產品可直接外銷。7原油的分類目前,常用的石油分類方法有工業(yè)分類法和化學分類法兩種。(1)工業(yè)分類法工業(yè)分類法又稱為商品分類法。它主要作為石油計價依據(jù)的質量標準。常用的有按密度分類,按含硫量分類,按含蠟量分類,按膠質含量分類等。其中,按密度ρ20分類,國際上通用的指標參數(shù)是美國石油學會推薦的相對密度指數(shù),簡稱API0。8原油含蠟量小于2.5%的原油稱為低蠟原油,含蠟量等于或大于2.5%且小于10%的原油稱為含蠟原油;將含膠質量小于5%的稱為低膠原油,含膠質量等于或大于5%且小于15%的稱為含膠原油,含膠質量等于或大于15%的稱為多膠原油。我國的原油大部分屬于中質、低硫、高含蠟原油。輕質原油中質原油重質原油特稠原油API0＞3434≥API0

＞2020≥API0＞10API0≤10ρ20＜851kg/m3930kg/m3＞ρ20≥851kg/m3996kg/m3＞ρ20≥930kg/m3ρ20≥996kg/m39(2)化學分類法

化學分類法是以原油的化學組成為基礎的分類方法,常用的有特性因數(shù)分類法和關鍵餾分分類法兩種。 特性因數(shù)是由原油的沸點和相對密度組成的參數(shù),其表達式為:10按特性因數(shù)的不同,可把原油分為:①石蠟基原油：K＞12.1,該類原油的特點是含蠟量高,凝點高,密度小,含硫、氮、膠質等較少。②環(huán)烷基原油：K＜10.5,該類原油的特點是凝點低,密度大,含膠質、瀝青質較多。③混合基原油：10.5≤K≤12.1,該類原油的性質介于石蠟基和環(huán)烷基原油之間。11關鍵餾分分類法是特性因數(shù)分類法的另一種形式。其做法是,將原油在特定的簡易蒸餾設備中,按規(guī)定的條件進行蒸餾,取250~275℃和395~425℃兩個餾分段作為關鍵餾分。分別測定兩個關鍵餾分的密度,先按密度確定關鍵餾分的屬性,再由餾分的屬性確定原油的分類。

12原油的質量技術要求出礦原油是指經集輸工藝處理后，達到外輸質量要求的原油。13天然氣

天然氣的分類與組成天然氣一般可分為氣田氣和油田伴生氣兩類。氣田氣是指從氣田開采出來的天然氣,其甲烷

(CH4)的體積含量達90%以上。油田伴生氣是指從油田中隨原油一起開采出來的可燃氣體,其甲烷的含量比氣田氣低,一般在80%~90%之間。14將甲烷含量高于90%,天然汽油(戊烷以上的組分)含量低于10mL/m3的天然氣,稱為干氣或貧氣。甲烷含量低于90%,天然汽油含量高于10mL/m3的天然氣,稱為濕氣或富氣。氣田氣一般為干氣,油田伴生氣大都為濕氣。天然氣中除含有甲烷、乙烷、丙烷等烴類組分外,還常含有C02、H2S、N2

以及水蒸氣等多種非烴類化合物組分。

15液化石油氣液化石油氣是輕烴回收的產品之一,其主要成分是丙烷和丁烷。根據(jù)組成的不同,液化石油氣可分為商品丙烷,商品丁烷

,商品丙、丁烷混合物三類,其中商品丙、丁烷混合物又可分為通用、冬用、夏用三種。16穩(wěn)定輕烴穩(wěn)定輕烴是輕烴回收的另一產品,俗稱輕質油,其成分以戊烷為主。按蒸汽壓的不同,穩(wěn)定輕烴可分為1號和2號兩種牌號。1號產品主要用作石油化工原料,2號產品可作車用汽油調和原料或石油化工原料。

17油氣集輸流程

油氣集輸流程的分類1.按布站級數(shù)劃分(1)一級布站流程油井產物經單井管線直接混輸至集中處理站進行分離、計量等處理。該流程適用于離集中處理站較近的油井。

18(2)二級布站流程油井產物先經單井管線混輸至計量站,在計量站分井計量后,再分站(隊)混輸至集中處理站進行處理。

19(3)三級布站流程油井產物在計量站分井計量后,先分站(隊)混輸至接轉站,在接轉站進行氣液分離,其中液相經加壓后輸至集中處理站進行后續(xù)處理,氣相由油井壓力輸至集中處理站或天然氣處理廠進行處理。該流程適用于離集中處理站較遠,靠油井壓力不能將油井產物混輸至集中處理站的油區(qū)。2021按降粘方式劃分(1)加熱集輸流程油井產物經井口加熱爐加熱后,進計量站分離計量,再經計量站加熱爐加熱后,混輸至接轉站或集中處理站。加熱集輸流程是目前我國油田應用較普遍的一種集輸流程。

2223(2)伴熱集輸流程伴熱集輸流程是一種用熱介質對集輸管線進行伴熱的集輸流程。常用的拌熱介質有蒸汽和熱水。通過設在接轉站內的蒸汽鍋爐產生蒸汽,用一條蒸汽管線對井口與計量站間的混輸管線進行伴熱。242526摻和集輸流程

摻和集輸流程是將具有降粘作用的介質摻入井口出油管線中,以達到降低油品粘度,實現(xiàn)安全輸送的目的。常用作降粘介質的有蒸汽、熱稀油、熱水和活性水等。

稀油經加壓、加熱后從井口摻入油井的出油管線中,使原油在集輸過程中的粘度降低。

該流程適用于地層滲透率低、產液量少、原油粘度高的油井,但設備較多,流程復雜,需要有適合于摻和的稀油。2728摻活性水集輸流程通過一條專用管線將熱活性水從井口摻入油井的出油管線中,使原油形成水包油型的乳狀液,這樣原來油與油、油與管壁間的摩擦變?yōu)樗c水、水與管壁間的摩擦,以達到降低油品粘度的目的。該流程適用于高粘度原油的集輸,但流程復雜,管線、設備易結垢,后端需要有增加破乳、脫水等設施。

2930井口不加熱集輸流程

井口不加熱集輸流程，是隨著油田開采進入中、后期,油井產液中含水量的不斷增加而采用的一種集輸方法。由于油井產液中含水量的增高,一方面使采出液的溫度有所提高,另一方面使采出液可能形成水包油型乳狀液,從而使得輸送阻力大為減小,為井口不加熱,油井產物在井口溫度和壓力下直接混輸至計量站創(chuàng)造了條件。3132按布管形式劃分

(1)單管集輸流程單管集輸流程是指井口與計量站之間只有一條油井產物混輸管線。(2)雙管集輸流程雙管集輸流程是指井口與計量站之間有兩條管線,一條輸送油井產物,另一條輸送熱介質,實現(xiàn)降粘輸送。33(3)三管集輸流程三管集輸流程是指井口與計量站之間有三條管線,一條輸送油井產物,另外兩條實現(xiàn)熱介質在計量站與井口之間的循環(huán)。(4)環(huán)形管網集輸流程環(huán)形管網集輸流程,是用一條通往接轉站或集中處理站的環(huán)形管道將油區(qū)各油井串聯(lián)起來,實現(xiàn)二級或一級布站。該流程多用于油田外圍油區(qū)的集輸。3435按集輸系統(tǒng)的密閉程度劃分

(1)開式集輸流程開式集輸流程是指油井產物從井口到外輸之間的所有工藝環(huán)節(jié)當中,至少有一處與大氣相通,這種流程運行管理的自動化水平要求不高,參數(shù)容易調節(jié),但油氣蒸發(fā)損耗大,能耗大。3637(2)密閉集輸流程密閉集輸流程是指油井產物從井口到外輸之間的所有工藝環(huán)節(jié)都是密閉的。

這種流程減少了油氣蒸發(fā)損耗,降低了能耗,但由于整個系統(tǒng)是密閉的,若局部出現(xiàn)參數(shù)波動,將會影響到整個系統(tǒng),因而要求運行管理的自動化水平較高。3839氣田集輸流程根據(jù)集氣管網的配管形式,目前常用的集氣流程有枝狀管網、環(huán)狀管網和放射狀管網三種類型。 根據(jù)集氣壓力的不同,集氣管網又可分為高壓(大于1OMPa)、中壓(1.6~1OMPa）和低壓(小于1.6MPa)三種類型。 氣體流至地面后,在井場一般需經兩級節(jié)流降壓,第一級用以控制氣井壓力,第二級使氣體壓力滿足采氣管線起點壓力的要求。 采氣站收集來自各氣井的氣體,進行氣液分離、計量、調壓后,將氣、液分別輸至集中處理站,進行加工處理,從而得到相應的氣田產品。404142氣田井場流程

比較典型的井場裝置流程，也是目前現(xiàn)場通常采用的有兩種類型。一種是加熱天然氣防止生成水合物的流程；另一種是向天然氣中注入抑制劑防止生成水合物的流程，如圖3—1

和3—2

所示。

43圖3—1加熱防凍的井場裝置原理流程圖

1——氣井；2——采氣樹針形閥；3——加熱爐；4——氣井產量調控節(jié)流閥；5——加熱爐；6——氣體輸壓調控節(jié)流閥

44氣田井場流程

圖3—1

所示，天然氣從針形閥出來后進入井場裝置，首先通過加熱爐3進行加熱升溫，然后經過第一級節(jié)流閥(氣井產量調控節(jié)流閥)4進行氣量調控和降壓，天然氣再次通過加熱器5進行加熱升溫，和第二級節(jié)流閥(氣體輸壓調控節(jié)流閥)6進行降壓以滿足采氣管線起點壓力的要求。

45圖3—2注抑制劑防凍的井場裝置原理流程圖1——抑制劑注入器；

46氣田井場流程

圖3—2

所示，流程圖中的抑制劑注入器1替換了圖3—1中的加熱爐3和5

，流經注入器的天然氣與抑制劑相混合，一部分飽和水汽被吸收下來，天然氣的水露點隨之降低。經過第一級節(jié)流閥(氣井產量調控閥)進行氣量控制和降壓。再經第二級節(jié)流閥(氣體輸壓調控閥)進行降壓以滿足采氣管線起點壓力的要求。

47氣田集輸站場工藝流程四、氣田集輸站場工藝流程氣田集輸站場工藝流程是表達各種站場的工藝方法和工藝過程。所表達的內容包括物料平衡量、設備種類和生產能力、操作參數(shù)，以及控制操作條件的方法和儀表設備等。1、常溫分離集氣站常溫分離集氣站的功能是收集氣井的天然氣；對收集的天然氣在站內進行氣液分離處理；對處理后的天然氣進行壓力控制，使之滿足集氣管線輸壓要求；計量。我國目前常用的常溫分離集氣站流程有以下幾種：(1)常溫分離單井集氣站流程

48圖3—3常溫分離單井集氣站原理流程圖(一)1——從井場裝置來的采氣管線；2—天然氣進站截斷閥；3—天然氣加熱爐；4——分離器壓力調控節(jié)流閥;5——氣、油、水三相分離器；6——天然氣孔板計量裝置；7——天然氣出站截斷閥;8——集氣管線；9——液烴(或水)液位控制自動放液閥；10——液烴(或水)的流量計;11——液烴(或水)出站截斷閥；12——放液烴管線；13——水液位控制自動放液閥；14——水流量計；15——水出站截斷閥；16——放水管線。

49圖3—4常溫分離單井集氣站原理流程圖(二)1——從井場裝置來的采氣管線；2——天然氣進站截斷閥；3——天然氣加熱爐；4——分離器壓力調控節(jié)流閥;5——氣、油、水三相分離器；6——天然氣孔板計量裝置；7——天然氣出站截斷閥;8——集氣管線；9——液烴或水的液位控制自動排放閥；10——液烴或水的流量計；11——液烴或水出站截斷閥；12——放液烴或放水管線。50氣田集輸站場工藝流程

常溫分離單井集氣站分離出來的液烴或水，根據(jù)量的多少，采用車運或管輸方式，送至液烴加工廠或氣田水處理廠進行統(tǒng)一處理。常溫分離單井集氣站通常是設置在氣井井場。兩種流程不同之處在于分離設備的選型不同，前者為三相分離器，后者為氣液分離器，因此其使用條件各不相同。前者適用于天然氣中液烴和水含量均較高的氣井，后者適用于天然氣中只含水或液烴較多和微量水的氣井。(2)常溫分離多井集氣站流程51圖3—5常溫分離多井集氣站原理流程圖(一)52圖3—6常溫分離多井集氣站原理流程圖(二)53氣田集輸站場工藝流程常溫分離多井集氣站一般有兩種類型，如圖3—5和圖3—6所示。兩種流程的不同點在于前者的分離設備是三相分離器，后者的分離設備是氣液分離器。兩者的適用條件不同。前者適用于天然氣中油和水的含量均較高的氣田，后者適用于天然氣中只有較多的水或較多的液烴的氣田。

圖3—5和圖3—6所示僅為兩口氣井的常溫分離多井集氣站。多井集氣站的井數(shù)取決于氣田井網布置的密度，一般采氣管線的長度不超過5km，井數(shù)不受限制。以集氣站為中心，5km為半徑的面積內，所有氣井的天然氣處理均可集于集氣站內。

圖3—5中管線和設備與圖3—3相同，圖3—6中管線和設備與圖3—4相同。54氣田集輸站場工藝流程2、低溫分離集氣站流程低溫分離集氣站的功能有四個：(1)收集氣井的天然氣；(2)對收集的天然氣在站內進行低溫分離以回收液烴；(3)對處理后的天然氣進行壓力調控以滿足集氣管線輸壓要求；(4)計量。55氣田集輸站場工藝流程所謂低溫分離，即分離器的操作溫度在0℃以下，通常為-4～-20℃。天然氣通過低溫分離可回收更多的液烴。為了要取得分離器的低溫操作條件，同時又要防止在大差壓節(jié)流降壓過程中天然氣生成水合物，因此不能采用加熱防凍法，而必須采用注抑制劑防凍法以防止生成水合物。天然氣在進入抑制劑注入器之前，先使其通過一個脫液分離器(因在高壓條件下操作，又稱高壓分離器)，使存在于天然氣中的游離水先行分離出去。56氣田集輸站場工藝流程

為了使分離器的操作溫度達到更低的程度，故使天然氣在大差壓節(jié)流降壓前進行預冷，預冷的方法是將低溫分離器頂部出來的低溫天然氣通過換熱器，與分離器的進料天然氣換熱，使進料天然氣的溫度先行下降。因閃蒸分離器頂部出來的氣體中，帶有一部分較重烴類，故使之隨低溫進料天然氣進入低溫分離器，使這一部分重烴能得到回收。

57氣田集輸站場工藝流程

比較典型的兩種低溫分離集氣站流程分別如圖3—7和圖3—8

所示。圖3—7流程圖的特點：是低溫分離器底部出來的液烴和抑制劑富液混合物在站內未進行分離。圖3—8流程圖的特點：是低溫分離器底部出來的混合液在站內進行分離。前者是以混合液直接送到液烴穩(wěn)定裝置去處理，后者是將液烴和抑制劑富液分別送到液烴穩(wěn)定裝置和富液再生裝置去處理。

58圖3—7低溫分離集氣站原理流程圖(一)1——采氣管線2——進站截斷閥3——節(jié)流閥4——高壓分離器5——孔板計量裝置6——裝置截斷閥7—抑制劑注入器8——氣一氣換熱器9——低溫分離器10——孔板計量裝置11——液位調節(jié)閥