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1、第五章 油气集输与储运 工作内容包括:油气收集就是把分散在油气田各井产出的井液或天然气及其伴生气集中起来。油气处理指在处理站进行主要包括油气分离、油气计量、原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收、污水处理等工艺技术过程。初始点:各油气井,终点:处理站。收集的方式:管道、专用车辆。第1页/共43页第五章 油气集输与储运 油气储运石油和天然气的储存和运输的简称。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。第2页/共43页第五章 油气集输与储运 本章内容:原油集输与储运 天然气集输与净化 油气
2、长距离管道输送 第3页/共43页第五章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运 将油田若干口井产出的原油经管线或罐车输送到集油站的储罐或处理容器中,称为集油。油田集油系统大部分是由管线、各种储罐和处理容器组成的。一、井场集油系统 集油方式:管线集油和罐车集油。集油站(又叫转油站):是把数座计量(接转)站的来油集中在一起,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。有的转油站还包括原油脱水作业,这种站叫脱水转油站。第4页/共43页第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运一、井场集油系统管线集油:如果铺有输油管线,只需用流量表记下输走的油量,而不用
3、罐或其他地面设备,就可直接将原油输往集油站。适用于油井比较集中或各油井产量较高的油田。罐车集油:用油罐车将分散在各油井的原油运往集油站。适用于油井比较分散或各油井产量较低的油田。第5页/共43页一、井场集油系统采油井场:是油田开采原油的基础工程,由井口装置和地面工艺设施组成。它的功能为:1.控制和调节从油层采出的油(液)气量,满足油田开发的需要;2.提供完成油井井下作业的条件;3.保证将油井采出的油(液)气收集起来。第五章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运第6页/共43页第五章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运 主要进行油田生产中的“三脱”“三回收”。“
4、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。二、原油处理第7页/共43页第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运1.原油脱水从井中采出的原油一般都含有一定数量的水,在外输原油前,需进行脱水处理,使含水量达到不超过0.5%的要求。二、原油处理原油含水的危害:1)原油含水多了会给储运造成浪费,增加设备,多耗能;2)原油中的水多数含有盐类,会加速设备、容器和管线的腐蚀;3)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。第8页/共43页第七章
5、 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运 原油含水大都以游离水和乳化水的状态存在,而乳化水是脱水的主要对象。脱水的关键是破坏原油乳状液,促使油水分离。二、原油处理常见的脱水方法:热沉降脱水、热化学脱水、电脱水。热沉降脱水通过加热促使水沉降,实现油水分离。n通过加热降低或削弱油水界面膜的强度,增加水滴的碰撞、聚集的机会,破坏原油乳状液的稳定性。n通过加热增大油水密度差,加快水滴沉降速度。n通过加热降低原油黏度,加快水滴沉降。热沉降脱水的主要设备是沉降罐。第9页/共43页热化学脱水 将含水原油加热到一定温度,并向原油中加入少量的化学破乳剂,从而破坏油水乳状液的稳定性,促使水滴碰撞、聚
6、结、沉降,达到油水分离的目的。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理n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。n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。第10页/共43页电脱水 将原油乳状液置于高压直流或交流电场,在电场力的作用下,促使水滴的合并、聚结形成较大粒径的水滴,实现油水分离。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理 脱水过程中,水滴在电场中以电泳聚结、偶级聚结、振荡聚结三种方式进行聚结、合
7、并。在交流电场中,以偶级聚结、振荡聚结方式为主;在直流电场中,以电泳聚结、偶级聚结方式为主。适合于处理含水量在30%左右的油包水型原油乳状液。第11页/共43页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。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理2.原油脱气油气分离 通过油气分离器和原油稳定装置把原油中的气态轻烃组分脱离出去的工艺过程。n油气分离器n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
8、式、卧式、球形。第12页/共43页第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理2.原油脱气油气分离立式两相分离器结构图 卧式两相分离器第13页/共43页 原油稳定是通过一系列工艺措施,比较完全的从原油中脱除所含的挥发性强的轻烃,降低原油的挥发,保持原油稳定,以减少原油在集输和储运过程中的挥发损耗。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运3.原油稳定与轻烃回收 原油稳定是油气分离的继续,但两者分离深度不同,目的都是减少原油集输、储存过程中的轻馏分蒸发损耗。二、原油处理第14页/共43页大罐抽气法利用原油处理站内的沉降脱水油罐,在罐顶安装抽气管线,利
9、用压缩机从罐中抽出油蒸汽,经增压、冷却、计量后输送至轻烃回收装置进行回收。闪蒸稳定法 将未稳定的原油加热到一定温度,然后减压闪蒸分离得到相应的气相和液相产物。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理3.原油稳定与轻烃回收 此法流程简单、投资省、处理量大,适合低温操作,原油黏度允许值高,能合理利用能量,但分离精度差。第15页/共43页第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理3.原油稳定与轻烃回收原油分馏稳定法 采用原油稳定塔,塔底出稳定原油,塔顶出轻组分。分离精度高,稳定原油质量好,易于自动控制。轻烃回收轻烃回收 将以气态方式存在的
10、轻烃通过不同的工艺方法以液态形式回收。常用的方法:n固体吸附法n液体吸收法n低温分离法。第16页/共43页1.污水含油。污水含油量一般为1000mg/L,污水中的含油一般以浮油、分散油、乳化油和溶解油四种形态分布于水中。2.污水中含有多种离子;3.污水中含有多种气体;4.污水中含有悬浮固体;5.水温较高;6.矿化度较高;7.含有大量的细菌;8.表面张力大,残存大量的化学药剂及其它的杂质。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理4.含油污水处理含油污水具有如下特点:含油污水的危害:腐蚀性强、易结垢、污染重第17页/共43页 目前,国内油田采油污水中目前,国内油田采
11、油污水中90%90%以上是用于注水油田以上是用于注水油田的开发。这是因为采油污水具有较高的表面张力和矿化度,的开发。这是因为采油污水具有较高的表面张力和矿化度,与地层的配伍性好,有利于石油开采。与地层的配伍性好,有利于石油开采。采油污水处理大多采用物理和化学方法相结合的技术采油污水处理大多采用物理和化学方法相结合的技术达到回注水的要求。该法在新技术、新工艺、新设备未广达到回注水的要求。该法在新技术、新工艺、新设备未广泛推广使用前,在一定时间内仍然是主要的处理方法。泛推广使用前,在一定时间内仍然是主要的处理方法。此法存在的缺陷:占地面积大、投资大、运行费用高、此法存在的缺陷:占地面积大、投资大、
12、运行费用高、易造成二次污染等。易造成二次污染等。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理4.含油污水处理第18页/共43页 传统的污水处理工艺是在沉降罐前投加化学药剂,经沉降罐自然沉降,除去浮油及颗粒大的杂质,再经过滤罐除去微小油滴及未沉降的悬浮物,从而达到注水标准。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运二、原油处理4.含油污水处理自然除油混凝沉降压力过滤流程第19页/共43页三、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、外输流量计量和接转流量计量三种。第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运
13、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。该计量主要在油气计量站中完成。油气计量站主要由集油阀组(俗称总机关)和单井油气计量分离器组成,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。第20页/共43页三、油气计量第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运接转流量计量:在油气计量接转站中的计量。外输流量计量: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。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
14、承担原油接转任务。第21页/共43页四、原油储存第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运 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;常用地下式油罐和半地下油罐储存。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。第22页/共43页五、原油运输第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运 输送工具:密闭管道、油罐列车、油轮、油罐汽车等。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。输送方式:密闭输送。即在油气集
15、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。第23页/共43页五、原油运输第七章 油气集输与储运 7.1 原油集输与储运原油集输与储运管道输油的特点是:1)运输量大;能耗小、运费低;2)便于管理,易实现全面自动化,劳动生产率高;3)管线大部埋于地下,受地形地物限制小,能缩短运输距离;4)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;5)缺点是:运输方式不灵活,钢材耗量大,辅助设备多,仅适用于定点、量大的单向输送。第24页/共43页一、集气系统专门的设备主要功用:1)1)处理天然气,实现安全和稳定地流动。7.2 天然
16、气集输与净化天然气集输与净化第七章 油气集输与储运 将若干口气井产出的天然气经管线输送到集气站,称为集气。由专门的设备构成的实现天然气收集、处理和输送的系统,称为集气系统。2)2)控制、测量和记录它通过管线的流动情况(如天然气的流量、压力等)。第25页/共43页油田气的集输流程第七章 油气集输与储运 7.2 天然气集输与净化天然气集输与净化第26页/共43页二、天然气处理与加工7.2 天然气集输与净化天然气集输与净化第七章 油气集输与储运 相(三相、两相)分离、脱水、脱硫、硫磺回收和尾气处理的工艺过程。l天然气处理与加工示意图第27页/共43页 从地层采出的天然气,通常处于被水饱和的状态。天然
17、气中液从地层采出的天然气,通常处于被水饱和的状态。天然气中液相水的存在,在一定条件下会形成水合物,堵塞管路、设备、影响相水的存在,在一定条件下会形成水合物,堵塞管路、设备、影响集输生产的正常运行。集输生产的正常运行。对于含有对于含有CO2、H2S等酸性气体的天然气,由于液相水的存在,等酸性气体的天然气,由于液相水的存在,会造成设备、管道的腐蚀。会造成设备、管道的腐蚀。三、天然气的脱水天然气脱水的方法:天然气脱水的方法:(1)低温冷凝法低温冷凝法 由于多组分气体中各组分的冷凝温度不同,在冷凝过程中由于多组分气体中各组分的冷凝温度不同,在冷凝过程中高沸点组分先凝结出来,这样可使组分得到一定程度的分
18、离。高沸点组分先凝结出来,这样可使组分得到一定程度的分离。冷却温度越低,分离程度越高。冷却温度越低,分离程度越高。这种方法流程简单,成本低廉,特别适用于高压气体。这种方法流程简单,成本低廉,特别适用于高压气体。第七章 油气集输与储运 7.2 天然气集输与净化天然气集输与净化第28页/共43页(2)溶剂吸收脱水法溶剂吸收脱水法 采用适当的液体吸附剂处理气体混合物以除去其中的一种或多采用适当的液体吸附剂处理气体混合物以除去其中的一种或多种组分的操作方法。如用液态烃吸收气态烃,用水吸收二氧化碳,种组分的操作方法。如用液态烃吸收气态烃,用水吸收二氧化碳,用甘醇脱水或用多乙二醇甲醚脱硫,用碱液吸收二氧化
19、碳等。在操用甘醇脱水或用多乙二醇甲醚脱硫,用碱液吸收二氧化碳等。在操作过程中,对吸收后的溶液可进行再生,使溶剂得到循环利用,因作过程中,对吸收后的溶液可进行再生,使溶剂得到循环利用,因此成本较低,在现场得到广泛应用。此成本较低,在现场得到广泛应用。(3)固体吸附脱水法固体吸附脱水法 利用油田气中的不同组分在固体吸附剂表面上积聚特性不同的利用油田气中的不同组分在固体吸附剂表面上积聚特性不同的原理,使某些组分虚浮在固体吸附剂表面,进行脱除的方法。原理,使某些组分虚浮在固体吸附剂表面,进行脱除的方法。这样的固体物质有硅胶、活性氧化铝,分子筛等。固体吸附剂这样的固体物质有硅胶、活性氧化铝,分子筛等。固
20、体吸附剂被水饱和后,容易再生,经过热吹脱附后可多次循环使用。因此常被水饱和后,容易再生,经过热吹脱附后可多次循环使用。因此常被用于天然气深度脱水。被用于天然气深度脱水。第七章 油气集输与储运 7.2 天然气集输与净化天然气集输与净化三、天然气的脱水第29页/共43页 从气井中开采出来的天然气中或多或少含有从气井中开采出来的天然气中或多或少含有硫化氢(硫化氢(H H2 2S S)、)、二氧化碳(二氧化碳(COCO2 2)和有机硫化合物)和有机硫化合物等酸性气体。在天然气中的有机等酸性气体。在天然气中的有机硫化合物主要有二硫化碳(硫化合物主要有二硫化碳(CSCS2 2)、羰基硫()、羰基硫(COS
21、COS)、硫醇()、硫醇(RSHRSH)、)、硫醚(硫醚(RSRRSR)及二硫醚()及二硫醚(RSSRRSSR)等。其中这些酸性气体中尤以硫化)等。其中这些酸性气体中尤以硫化氢的危害最大,因此需将之脱除。氢的危害最大,因此需将之脱除。依据天然气中酸性气体的含量又把天然气分为以下四类:依据天然气中酸性气体的含量又把天然气分为以下四类:(1)无硫或微含硫气,在这种天然气中,H2S和CO2的含量很微小,不需要净化即能达到管输天然气的质量标准。(2)低含硫天然气,H2S含量约为0.01%0.5%(体)(3)中含硫天然气,H2S含量约为1.0%1.5%(体)(4)高含硫天然气,H2S含量在4%7%(体)
22、之间。四、天然气的脱硫第七章 油气集输与储运 7.2 天然气集输与净化天然气集输与净化第30页/共43页 天然气酸性组分的脱除,其目的是按不同用途把天然气中天然气酸性组分的脱除,其目的是按不同用途把天然气中的酸性气体脱除到要求的范围内。目前,国内外报道过的脱硫的酸性气体脱除到要求的范围内。目前,国内外报道过的脱硫方法有近百种。就其过程的物态特征而言,可分为方法有近百种。就其过程的物态特征而言,可分为干法干法和和湿法湿法两大类;在习惯上将采用溶液或溶剂作脱硫剂的方法统称为湿两大类;在习惯上将采用溶液或溶剂作脱硫剂的方法统称为湿法,将采用固体作脱硫剂的脱硫方法统称为干法。就其作用机法,将采用固体作
23、脱硫剂的脱硫方法统称为干法。就其作用机理而言,可分为理而言,可分为化学溶剂吸收法、物理溶剂吸收法、物理化学溶剂吸收法、物理溶剂吸收法、物理化化学吸收法、直接氧化法、固体吸收学吸收法、直接氧化法、固体吸收/吸附法吸附法及及膜分离法膜分离法等。等。国家标准一般要求净化天然气中国家标准一般要求净化天然气中H H2 2S S含含6 620 mg/Nm20 mg/Nm3 3。总总硫含量硫含量视具体情况而定,常在视具体情况而定,常在2424460mg/Nm460mg/Nm3 3的范围内。在生的范围内。在生产场所的工作区域内,空气中硫化氢的极限浓度为产场所的工作区域内,空气中硫化氢的极限浓度为10mg/Nm
24、10mg/Nm3 3。第七章 油气集输与储运 7.2 天然气集输与净化天然气集输与净化四、天然气的脱硫第31页/共43页 从天然气中脱硫装置出来的酸气主要含有从天然气中脱硫装置出来的酸气主要含有H H2 2S S、COCO2 2和和H H2 2O O以及少以及少量量CHCH4 4等烃类。用硫磺回收装置生产硫磺,使资源得到充分利用,同等烃类。用硫磺回收装置生产硫磺,使资源得到充分利用,同时又防止了大气污染,从而化害为利,变废为宝。因此,硫磺回收时又防止了大气污染,从而化害为利,变废为宝。因此,硫磺回收具有十分重要的意义。具有十分重要的意义。酸气生产单质硫普遍采用氧化催化制硫法,通常称之为酸气生产
25、单质硫普遍采用氧化催化制硫法,通常称之为克劳斯克劳斯(Clous)(Clous)法法。在天然气工业中随酸性气体的组成不同,又有不同的。在天然气工业中随酸性气体的组成不同,又有不同的制硫方案制硫方案,即所谓即所谓单流法单流法、分流法分流法硫磺回收工艺。硫磺回收工艺。单流法单流法(直通法直通法)工艺流程工艺流程五、硫磺回收第七章 油气集输与储运 7.2 天然气集输与净化天然气集输与净化第32页/共43页过滤分离过滤分离脱脱 硫硫脱脱 水水硫磺成型硫磺成型尾气灼烧尾气灼烧原料天然气原料天然气游离水游离水酸气酸气污水处理污水处理产品气产品气成品硫成品硫磺磺硫回收硫回收湿净化气湿净化气烟气烟气排放排放污
26、水污水污水污水其它污水其它污水污水达标外排污水达标外排Clause Clause 工艺示意图工艺示意图 2 H2S+SO2=3S+2H20第七章 油气集输与储运 第33页/共43页 用克劳斯法从酸气中回收硫磺时,由于该反应是可逆的,用克劳斯法从酸气中回收硫磺时,由于该反应是可逆的,受到平衡条件的限制,即使采用四级转化器,硫磺回收率也受到平衡条件的限制,即使采用四级转化器,硫磺回收率也只能达到只能达到939395%95%,尾气中尚有,尾气中尚有H H2 2S S、SOSO2 2、COSCOS、CSCS2 2和和硫蒸汽硫蒸汽等含硫化合物,含量约为等含硫化合物,含量约为100001000040000
27、ppm40000ppm(体体)。现今,全球对环境保护要求越来越高,如上述的总硫含现今,全球对环境保护要求越来越高,如上述的总硫含量,即使采用极高的烟囱来排放经灼烧过的尾气。也很难符量,即使采用极高的烟囱来排放经灼烧过的尾气。也很难符合排放要求,其结果促进了脱除痕量硫化物方法的研究。合排放要求,其结果促进了脱除痕量硫化物方法的研究。到目前为止,不下数十种处理法,归纳起来可分为三大到目前为止,不下数十种处理法,归纳起来可分为三大类:类:设计成使克劳斯法反应进行完全的尾气处理法;设计成使克劳斯法反应进行完全的尾气处理法;SOSO2 2回收法;回收法;将硫转化为将硫转化为H H2 2S S的方法。的方
28、法。六、尾气处理第七章 油气集输与储运 7.2 天然气集输与净化天然气集输与净化第34页/共43页1.长距离输油管道的组成输油站:给油品加压、加热。分为首站、中间站和末站。线路:管道、沿线阀室、穿越障碍物的构筑物等。辅助配套设施:通信、监控、阴极保护、清管器收发、沿线工作人员生活设施等。7.3 油气长距离管道输送油气长距离管道输送第七章 油气集输与储运 一、长输管道组成第35页/共43页2.长距离输气管道组成首站:对进入管线的天然气进行分离、调压和计量。中间站:分为接收站、分输站、压气站末站:接收管道来气、分离、调压、计量、向用户转输。干线管道辅助设施7.3 油气长距离管道输送油气长距离管道输
29、送第七章 油气集输与储运 一、长输管道组成第36页/共43页我国管道建设大致可分为三个阶段:(1)19581969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。7.3 油气长距离管道输送油气长距离管道输送第七章 油气集输与储运 一、我国管道建设的几个阶段(2)19701980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。第37页/共43页(3)1981年以后,是我国管道建
30、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。7.3 油气长距离管道输送油气长距离管道输送第七章 油气集输与储运 一、我国管道建设的几个阶段 第38页/共43页 我国自行设计、建设的第一条世界级天然气管道工程,西气东输一线 120 亿立方米输气能力正在进行 50 亿立方米的增输工作。7.3 油气长距离管道输送油气长距离管道输送第七章 油气集输与储运 一、我国管道建设的几个阶段 西气东输二线主供气源来自土库曼斯坦,西起新疆霍城县的霍尔果斯首站,南达香港
31、末站,包括 1 条干线和 8 条支线,总长 9102 公里(其中主干线长 4978 公里),途径新疆、湖北、江西、浙江、上海、广西等 14 个省区市和香港特别行政区,年设计输气 300 亿立方米。第39页/共43页陆上三大油气进口管道成型中俄原油管道全长 1030 公里,规划年输油量 1500 万吨。中哈原油管道全长 2798 公里,规划年输油量 2000 万吨。中哈天然气管道全长 1300 公里,规划年输气量 300 亿立方米。中缅油气管道原油管道全长 1100 公里,规划年输油量 2200 万吨;天然气管道全长 2806 公里,规划年输气量 120 亿立方米。7.3 油气长距离管道输送油气长距离管道输送第七章 油气集输与储运 一、我国管道建设的几个阶段 第40页/共43页西气东输三线、四线正在规划,二线为三线作施工预留。川气东送已建成通气。7.3 油气长距离管道输送油气长距离管道输送第七章 油气集输与储运 一、我国管道建设的几个阶段 第41页/共43页本章思考题 第42页/共43页感谢您的观看!第43页/共43页
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