2025年油氣集輸期末考試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于油氣集輸系統(tǒng)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.核心任務(wù)是將分散的油井產(chǎn)物高效匯集、處理并外輸B.集輸流程設(shè)計(jì)需綜合考慮油藏特性、流體性質(zhì)及地面條件C.多相混輸技術(shù)可降低管道數(shù)量，但對(duì)輸送壓力要求更高D.原油脫水后含水率需控制在0.5%以下才能外輸答案：D（注：外輸原油含水率通常要求≤0.5%，但部分高含硫或特殊油品標(biāo)準(zhǔn)可能放寬至1%，需結(jié)合具體標(biāo)準(zhǔn)判斷，此題設(shè)定D為錯(cuò)誤）2.油氣分離過程中，三級(jí)分離相較于一級(jí)分離的主要優(yōu)勢(shì)是（）A.降低分離設(shè)備投資成本B.提高輕烴回收率，減少原油蒸發(fā)損耗C.簡(jiǎn)化流程，便于自動(dòng)化控制D.適用于高含砂油氣混合物答案：B3.多相管流中，環(huán)狀流的典型特征是（）A.氣相呈連續(xù)相，液相以液滴形式分散在氣相中B.液相呈連續(xù)相，氣相以氣泡形式分散在液相中C.氣液兩相分層流動(dòng)，界面清晰D.液相在管壁形成液膜，氣相在中心高速流動(dòng)答案：D4.埋地輸油管道溫降計(jì)算中，蘇霍夫公式的適用條件是（）A.原油粘度≤50mPa·s，且流動(dòng)處于層流狀態(tài)B.管道長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于管徑，且傳熱為穩(wěn)定態(tài)C.輸送過程中原油相變顯著（如析蠟）D.環(huán)境溫度隨時(shí)間波動(dòng)幅度超過10℃答案：B5.原油乳化液中，“油包水（W/O）”型乳化液的主要穩(wěn)定因素是（）A.水中溶解的鹽類降低界面張力B.原油中天然乳化劑（如瀝青質(zhì)）吸附在油水界面C.強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌促進(jìn)液滴分散D.水相體積分?jǐn)?shù)超過70%答案：B6.下列管道防腐措施中，屬于“陰極保護(hù)”范疇的是（）A.采用3PE防腐層B.向管道內(nèi)注入緩蝕劑C.安裝鎂合金犧牲陽(yáng)極D.定期清管去除管內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物答案：C7.油氣集輸系統(tǒng)能耗的主要來(lái)源是（）A.加熱爐燃料消耗B.泵與壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗C.脫水脫鹽裝置的電力消耗D.自動(dòng)化控制系統(tǒng)的能耗答案：B8.清管器在輸氣管道中的主要作用不包括（）A.清除管內(nèi)積液、粉塵及腐蝕產(chǎn)物B.檢測(cè)管道內(nèi)壁缺陷（如腐蝕坑）C.隔離不同批次的輸送介質(zhì)D.提高管道輸送壓力答案：D9.天然氣脫水工藝中，三甘醇（TEG）吸收法的優(yōu)點(diǎn)是（）A.適用于高壓、大流量天然氣B.脫水深度高（露點(diǎn)可降至-80℃以下）C.設(shè)備投資低，操作簡(jiǎn)單D.無(wú)需再生，一次性使用答案：A10.氣液混輸泵相較于傳統(tǒng)分輸工藝的核心優(yōu)勢(shì)是（）A.可直接輸送未分離的氣液混合物，減少分離設(shè)備B.對(duì)介質(zhì)含氣率（GVF）適應(yīng)范圍窄，需嚴(yán)格控制C.能耗更低，適合長(zhǎng)距離輸送D.維修頻率低，運(yùn)行可靠性高答案：A二、填空題（每空1分，共20分）1.油氣集輸系統(tǒng)主要由______、______、______、______四部分組成。（井口裝置、集輸管網(wǎng)、處理站、外輸系統(tǒng)）2.油氣分離壓力的選擇需綜合考慮______、______和______。（輕烴回收率、設(shè)備投資、后續(xù)處理工藝要求）3.斯托克斯公式（計(jì)算液滴沉降速度）的適用條件是______、______、______。（液滴為剛性球體、流動(dòng)處于層流狀態(tài)、液滴間無(wú)相互作用）4.等溫輸送工藝適用于______、______的原油。（低凝點(diǎn)、低粘度）5.天然氣水合物提供的必要條件是______、______和______。（高壓、低溫、存在液態(tài)水）6.乳狀液的穩(wěn)定性主要取決于______、______和______。（界面膜強(qiáng)度、分散相液滴大小、外相粘度）7.犧牲陽(yáng)極法常用的陽(yáng)極材料有______、______和______。（鎂合金、鋅合金、鋁合金）8.加熱爐熱效率計(jì)算需測(cè)量______、______和______。（燃料消耗量、煙氣出口溫度、燃料低位發(fā)熱量）9.SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）主要由______、______和______組成。（主站系統(tǒng)、遠(yuǎn)程終端單元RTU、通信網(wǎng)絡(luò)）10.氣液混輸管道的“持液率”是指______。（單位管長(zhǎng)內(nèi)液相體積與管道總體積的比值）三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述油氣集輸系統(tǒng)的功能及陸上油田與海上油田典型流程的主要差異。答案：功能：匯集分散油井產(chǎn)物，進(jìn)行氣液分離、原油脫水脫鹽、天然氣凈化等處理，最終外輸合格油、氣、水。陸上油田流程：多采用“井場(chǎng)→計(jì)量站→接轉(zhuǎn)站→聯(lián)合站”分級(jí)集輸，依托地面設(shè)施，可建設(shè)大型處理裝置；海上油田流程：受平臺(tái)空間限制，優(yōu)先采用緊湊式設(shè)備（如高效分離器、集成處理模塊），常采用多相混輸減少管道數(shù)量，需考慮海管溫降、腐蝕及水合物防治，外輸多通過FPSO（浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船）或海底管線至陸上終端。2.油氣分離過程中，“三段分離”相較于“兩段分離”的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪些方面？答案：三段分離指在不同壓力級(jí)次（高壓、中壓、低壓）下分步分離，優(yōu)勢(shì)：①提高輕烴回收率：高壓分離可減少原油中溶解氣，中低壓分離進(jìn)一步回收溶解氣，降低原油在儲(chǔ)罐中的蒸發(fā)損耗；②降低儲(chǔ)罐壓力：最終低壓分離后的原油進(jìn)入常壓儲(chǔ)罐，減少安全風(fēng)險(xiǎn)；③優(yōu)化設(shè)備負(fù)荷：分級(jí)分離降低單級(jí)分離器處理量，設(shè)備尺寸更小，投資更低；④改善分離效果：不同壓力下氣相流量差異大，分級(jí)可匹配分離器最佳操作范圍，提高分離效率。3.多相管流中，影響壓降的主要因素有哪些？工程中可采取哪些措施降低壓降？答案：影響因素：①氣液流量比（含氣率）：含氣率越高，氣相流速越快，摩擦壓降增大；②流體物性：原油粘度越高，液相流動(dòng)阻力越大；③管道參數(shù)：管徑越小、長(zhǎng)度越長(zhǎng)，壓降越大；④流型：段塞流因液相聚集會(huì)產(chǎn)生周期性高壓降；⑤溫度：溫度降低可能導(dǎo)致原油粘度升高或水合物提供，增加流動(dòng)阻力。工程措施：①優(yōu)化管徑設(shè)計(jì)，避免“小管道高流速”或“大管道低流速”；②采用多相混輸泵提高介質(zhì)壓力，抵消沿程壓降；③加熱輸送（如電伴熱）降低原油粘度；④注入減阻劑或防蠟劑改善流體流動(dòng)性；⑤通過分離部分氣相（如設(shè)置中間分離器）降低多相流含氣率；⑥調(diào)整管道走向（如減少?gòu)濐^數(shù)量）降低局部阻力。4.簡(jiǎn)述原油乳狀液的形成條件及破乳方法的選擇依據(jù)。答案：形成條件：①油水兩相共存；②存在乳化劑（如原油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)，或地層中的粘土顆粒），吸附在油水界面形成穩(wěn)定界面膜；③機(jī)械剪切作用（如油井生產(chǎn)、管流中的湍流）使液滴分散。破乳方法選擇依據(jù)：①乳狀液類型（W/O或O/W）：W/O型常用化學(xué)破乳劑（如非離子型表面活性劑）破壞界面膜，O/W型需調(diào)整pH或添加電解質(zhì)；②乳化程度：強(qiáng)乳化液需結(jié)合加熱（降低粘度）、電場(chǎng)（電破乳）等強(qiáng)化破乳；③處理規(guī)模：小型站場(chǎng)可采用化學(xué)破乳，大型聯(lián)合站常聯(lián)合加熱+電破乳提高效率；④經(jīng)濟(jì)性：化學(xué)破乳劑成本需與處理效果平衡，電破乳能耗高但適用于高含水原油。5.集輸管道防腐與保溫的協(xié)同設(shè)計(jì)需考慮哪些要點(diǎn)？答案：①材料兼容性：保溫層（如聚氨酯泡沫）需與防腐層（如3PE）粘結(jié)良好，避免界面剝離導(dǎo)致水滲入；②溫度影響：高溫輸送時(shí)，防腐層需耐溫（如熔結(jié)環(huán)氧粉末FBE耐溫120℃），保溫層需選擇低導(dǎo)熱系數(shù)且耐高溫材料；③腐蝕環(huán)境：埋地管道需考慮土壤電阻率（影響陰極保護(hù)效果），保溫層需防水（避免水滲透引發(fā)電化學(xué)腐蝕）；④施工順序：通常先做防腐層，再做保溫層，需確保保溫層施工不損傷防腐層；⑤維護(hù)便捷性：保溫層需設(shè)置檢查口，便于定期檢測(cè)防腐層完整性（如陰極保護(hù)電位測(cè)試）；⑥經(jīng)濟(jì)性：厚保溫層可減少熱損失但增加成本，需平衡保溫厚度與防腐壽命（如保溫層過厚可能導(dǎo)致管道底部積水，加速腐蝕）。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某埋地輸油管道設(shè)計(jì)輸量為2000m3/d，原油密度850kg/m3，比熱容2.1kJ/(kg·℃)，管道內(nèi)徑0.3m，總傳熱系數(shù)K=15W/(m2·℃)，環(huán)境溫度T0=10℃，起點(diǎn)溫度T1=50℃，管道長(zhǎng)度L=30km。試計(jì)算終點(diǎn)溫度T2（提示：蘇霍夫公式：T2=T0+(T1-T0)·exp(-KπDL/(Gcp))，其中G為質(zhì)量流量，cp為比熱容）。解：①計(jì)算質(zhì)量流量G：G=2000m3/d×850kg/m3=1,700,000kg/d=1,700,000/86400≈19.676kg/s②計(jì)算管道截面積周長(zhǎng)：πD=3.14×0.3=0.942m③計(jì)算指數(shù)項(xiàng)：KπDL/(Gcp)=15×0.942×30000/(19.676×2100)=(15×0.942×30000)/(19.676×2100)=423900/41319.6≈10.26④終點(diǎn)溫度：T2=10+(50-10)×exp(-10.26)=10+40×3.6×10^-5≈10.00144℃（注：實(shí)際中若溫降過大，需考慮加熱輸送，此題僅為公式應(yīng)用）2.某三相分離器處理含氣原油，已知液相（原油+水）流量為500m3/h，氣相流量為10×10?m3/d（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），操作壓力0.8MPa（對(duì)應(yīng)氣相密度18kg/m3），操作溫度50℃。原油密度820kg/m3，水密度1000kg/m3，油滴在水中的沉降速度需滿足0.005m/s（斯托克斯公式：v=gd2(ρ水-ρ油)/(18μ)，假設(shè)水相粘度μ=1mPa·s，g=9.81m/s2）。若分離器液相停留時(shí)間需≥5min，試計(jì)算：（1）液相分離空間的體積；（2）若要求油滴直徑≥80μm時(shí)能被分離，驗(yàn)證當(dāng)前沉降速度是否滿足要求。解：（1）液相體積流量Q液=500m3/h=500/60≈8.333m3/min停留時(shí)間t=5min，液相分離空間體積V=Q液×t=8.333×5≈41.67m3（2）油滴直徑d=80μm=8×10^-5m計(jì)算沉降速度v=9.81×(8×10^-5)2×(1000-820)/(18×1×10^-3)=9.81×6.4×10^-9×180/(0.018)=9.81×6.4×10^-9×10000=9.81×6.4×10^-5≈6.28×10^-4m/s題目要求沉降速度≥0.005m/s（5×10^-3m/s），而計(jì)算得6.28×10^-4m/s＜5×10^-3m/s，不滿足要求，需調(diào)整分離器結(jié)構(gòu)（如增加分離空間高度或采用聚結(jié)板）以提高分離效率。五、綜合分析題（20分）某海上邊際油田（儲(chǔ)量約500×10?t），油井分布在3個(gè)平臺(tái)（A、B、C），單井產(chǎn)量50-100m3/d，原油密度880kg/m3（50℃），粘度30mPa·s（50℃），含氣率（GOR）80m3/t，海水深度80m，環(huán)境溫度25℃，海底土壤溫度10℃。需設(shè)計(jì)集輸方案，要求：（1）對(duì)比“衛(wèi)星井串接→中心平臺(tái)處理→外輸”與“全海管多相混輸→陸上終端處理”兩種流程的優(yōu)缺點(diǎn)；（2）提出優(yōu)化建議（需考慮經(jīng)濟(jì)性、操作性及風(fēng)險(xiǎn)控制）。答案：（1）流程對(duì)比：①衛(wèi)星井串接→中心平臺(tái)處理：優(yōu)點(diǎn)：中心平臺(tái)可集中設(shè)置分離、脫水、原油儲(chǔ)存（如FPSO）等設(shè)備，便于維護(hù)；各衛(wèi)星井通過海底管線串接至中心平臺(tái)，減少管道數(shù)量；平臺(tái)上可設(shè)置應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)，風(fēng)險(xiǎn)集中可控。缺點(diǎn)：中心平臺(tái)投資高（需建設(shè)處理模塊、動(dòng)力系統(tǒng)）；邊際油田儲(chǔ)量小，平臺(tái)利用率低，單位成本高；若中心平臺(tái)故障，所有井需停產(chǎn)，可靠性較低。②全海管多相混輸→陸上終端處理：優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需海上處理平臺(tái)，僅需建設(shè)海底混輸管線，投資大幅降低；陸上終端可依托現(xiàn)有設(shè)施（如已有處理廠），提高資源利用率；海上無(wú)固定處理設(shè)施，維護(hù)成本低。缺點(diǎn)：長(zhǎng)距離多相混輸需考慮溫降（海底溫度低，原油粘度升高）、水合物提供（高壓低溫條件）、段塞流（可能導(dǎo)致陸上終端分離器超壓）；混輸管線需加強(qiáng)防腐（海水環(huán)境）和保溫（如采用雙層保溫管），管道成本高；若陸上終端距離遠(yuǎn)（如＞50km），壓降可能超過混輸泵能力，需設(shè)置中間增壓站，增加復(fù)雜度。（2）優(yōu)化建議：①采用“部分混輸+小型海上處理平臺(tái)”折中方案：對(duì)距離中心較近的A、B平臺(tái)采用混輸，C平臺(tái)因距離遠(yuǎn)（假設(shè)＞30km）設(shè)置小型海上分離器，分離出部分氣相（降低混輸含氣率），液相與A、B平臺(tái)混輸