西安石油大学石油工程概论6.油气集输及储运系统
60,1,第一节 油气集输系统 第二节 原油处理工艺 第三节 海上油气集输,Chapter 6 油气集输与储运系统 （3学时）,第四节 长距离输油管道 第五节 天然气集输与外运 第六节 油气储存系统 第七节 油气管道的腐蚀与防护,60,2,“西气东输”工程西部大开发的标志性工程。 “西气东输”工程是中国迄今为止建设的距离最长、管径最大、压力最高、输气量最大、技术含量最高的输气管道工程。 “西气东输”工程以塔里木气田为主气源，陕北长庆气田为第二气源，以长江三角洲为主市场，以干线管道和重要支线及储气库为主体，连接沿线用户，形成我国横贯西东的天然气系统。 西气东输管道西起新疆塔里木盆地轮南油气田，途经10个省、自治区、直辖市（新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、浙江、上海），最终到达中国东部上海市郊区的白鹤镇。,“西气东输”工程简介,60,3,60,4,“西气东输”工程由上游气源勘探开发，中游管道工程建设，下游市场开发三部分组成。 西气东输下游市场用户主要为城市燃气用户、化工和工业用户。 西气东输管道全长4000公里，管道干线直径1016毫米，设计压力为10兆帕，设计年输气量120亿立方米，管道工程投资400多亿元，上、中、下游投资额约1400多亿元。 “西气东输”工程于2002年7月4日开工，2003年10月1日实现靖边至上海东段投产；2004年1月1日正式向上海商业供气；2004年10月1日西气东输工程全线建成投产；2004年12月30日全线投入商业运营。,“西气东输”工程简介(继),60,5,矿场油气集输 在各油（气）田上收集各井产出的原油（或天然气）及其伴生物，经分离、计量后汇集输送至处理站。 矿场油气处理 油气水的分离和净化，包括轻烃回收、原油稳定、含油污水处理、气体脱水、气体脱CO2、气体脱硫。 油气的长距离运输 给在管道中流动着的油（气）提供能量，使油（气）输送到管道终点。 各转运枢纽的储存和装卸：原油库、成品油库、半成品库 终点分配油库（或配气站）的营销 炼油厂和石化厂的油气储运,油气集输和储运：就是油和气的收集、储存与运输。,60,6,§6.1 油气集输工艺系统,一、油气集输系统的主要内容 二、油气集输工艺流程,60,7,一、油气集输系统的主要内容,矿场油气集输就是在各油（气）田上收集各油井产出的原油（或天然气）及其伴生物，经分离、计量后汇集输送至处理站。在处理站将油气水分离和净化，成为达到规定质量标准的原油和天然气（油、气田的合格商品），再集中外运。 在油田，从井口采油树出口到原油和天然气外输之间所有的油气生产过程均属油气集输范畴。 矿场油气集输是油气田地面建设的最主要内容。,60,8,油气集输工作过程示意图,60,9,油气水单井计量 各井油气水汇集送至处理站 油气水分离 含水原油脱水 原油稳定 轻烃组分C1C4脱出 原油储存：储罐 输油,天然气脱水 天然气轻烃回收 回收C2C5（液化石油化） 液烃储存：压力罐 液化石油气又称液化气（LPG，Liquefied Petroleum Gas） 天然气液和液化天然气（LNG，Liquefied Natural Gas） 输气,1.油气集输工作的主要内容(10点),60,10,油田的生产特点是油气产量随开发时间呈上升、平稳、下降的几个阶段，原油含水率则逐年升高。 反映到地面集输系统中不仅是数量（油、气、水产量）的变化，也会发生品质（如原油物性）的变化。 要考虑在一定时期内以地面生产设施少量的变动去适应油田开发不同阶段的要求。 油田油气集输工程的适用期一般为510年，按油田开发区规定的逐年产油量、产气量、油气比、含水率的变化，按10年中最大处理量确定生产规模。,2.油气集输工程规模,60,11,二、油气集输工艺流程,油气集输工艺流程是油、气等物质在集输管网中的流向和输送过程。需要根据各油田的地质特点、采油工艺、原油和天然气物性、自然条件、建设条件等制定。 1.集输工艺流程分类 计量站、接转站、集中处理站（联合站）的“三级布站”； 计量站（或计量接转站）、联合站的“二级布站”； 在各计量站只设计量阀组，数座计量阀组（包含几十口井或一个油区）共用一套计量装置的“一级半”流程；,60,12,60,13,2.油气集输系统的指标,油气集输系统的性能可以通过其能耗、处理质量、损耗等方面加以衡量。目前我国主要的油气集输系统技术指标与相关的国内外水平对比见表61。,上述指标体现了对集输系统的基本要求： （1）对油、气、水等油井产物的处理要完善、彻底，能获得最大量的油、气产品，并使各种产品达到规定的质量标准； （2）集输过程中的能耗和损失最低，能量利用率高。,60,14,3.油气集输系统的选择,（1）勘探和开发资料(5类) 地质储量和可采储量； 储油层的压力、温度、孔隙度、渗透率、饱和压力 开采方法、增产措施、平均日产量和开采寿命； 油、气及采出水的组分和物理性质； 开发不同阶段油气水产量预测。,60,15,3.油气集输系统的选择,（1）勘探和开发资料 （2）环境资料（6类） 油田面积及地理情况； 地震强度、气象条件； 水文资料（地面水、地下水、水质）； 建设条件（交通运输、供电、通讯、人文等）； 环保要求； 附近的海岸、港口资料。 （3）油气的外运资料 油气的销售对象及外运方式； 炼厂对原料的要求。,60,16,4.油气集输系统优劣的评价标准,可根据以下几个方面来评价一个油气集输系统的优劣： （1）可靠性。工艺技术和设备可靠，生产操作、维修、管理安全方便等； （2）适应性。适应产量、油气比、含水率、压力、温度、油气井产品物性的变化及分阶段开发时的扩建改建余地； （3）先进性。采取符合标准和实用的各种先进技术，组装化程度高，能量充分利用，油气损耗少等； （4）经济性。投资少、工程量小、运行费用低等。,60,17,§6.2 原油处理工艺,一、油气分离 二、原油脱水 三、原油稳定,60,18,一、油气分离,从井口采油树出来的井液主要是水和烃类混合物。 在油藏的高温、高压条件下，天然气溶解在原油中，在井液从地下沿井筒向上流动和沿集输管道流动过程中，随着压力的降低，溶解在液相中的气体不断析出，形成了气液混合物。 为了满足产品计量、处理、储存、运输和使用的需要必须将它们分开，这就是油气分离。,1.分离方式,分离方式对所得原油和天然气的数量和品质都有很大的影响，为了提高分离效果，通常采用多级分离。,60,19,多级分离是指气液两相在保持接触的条件下，压力降到某一数值时，停止降压，把析出的气体排出；液相部分继续降压，重复上述过程，如此反复直至系统压力降为常压。 每排一次气，作为一级；排几次气叫做几级分离。 下图为三级分离流程示意图：两个分离器和一个储罐串联。,60,20,2.油气分离器,油气分离器是一种能够将油气进行分离的容器。 油气分离器类型： 1.按形状分：卧式分离器，立式分离器 2.按功能分：气液两相分离器，油气水三相分离器 3.按分离方式分：离心式分离器，过滤式分离器,60,21,卧式三相分离器,60,22,立式三相分离器,60,23,水分在原油中存在的形式：游离水和油水乳状液 危害 输送和处理大量的水使设备不堪重负，增加了能量的消耗 矿物盐造成了设备结垢和腐蚀。 原油中夹带的泥砂会堵塞管道和储罐，还能使设备磨损。 因此原油必须在矿场经过脱水、净化加工才能成为符合外输要求的合格产品。 脱水处理的方法有：加热、化学破乳、电聚集、重力沉降。 为了提高脱水效果，油田上经常是这些方法的联合使用。,二. 原油脱水,60,24,1.热化学脱水 将含水原油加热到一定的温度，并加入少量的表面活性剂（称破乳剂），使油水分离。 2.重力沉降脱水 含水原油经破乳后，在沉降罐中依靠油水密度差使油水分离。 此过程在油田常被称作一段脱水。 3.电脱水 在电脱水器中原油乳状液受到高压直流或交流电场的作用，使水从原油中沉降分离出来。 电脱水是对低含水原油彻底脱水的最好方法。,各方法的主要作用原理如下：,60,25,目前，油田上多采用“二段脱水”（热化学脱水及电化学脱水）达到脱水合格。 一段脱水含水率应降到30左右，二段脱水含水率应低于0.5。,60,26,三、原油稳定,1.原油稳定的作用 将不稳定原油中的轻组分(C1C4烃类)脱出，降低其蒸汽压，减少蒸发损耗，不稳定原油变成稳定原油的过程，称为原油稳定。 2.原油稳定工艺 闪蒸法 闪蒸法是在一定温度下降低系统压力，利用在同样温度下各种组分汽化率不同的特性，使大量的C1C4轻烃蒸发，达到将其从原油中分离出来的目的。 分馏法 分馏法是使气液两相经过多次平衡分离，将易挥发的轻组分尽可能转移到气相，而重组分保留在原油中。,60,27,§6.3 海上油气集输,一、海上油气集输的特点,海上油气田的生产设施的布置和集输系统设计具有的特点： 集输系统要有较高的适应性：所在海域的海洋条件 设备便于维护：海上油气田一般远离岸上基地，还要加强防腐措施 在平台的甲板上，空间有限，应布置紧凑 海上深水油气田的开发设计、施工、维修的技术要求更高 “高速开采、高速回收”的原则，要求：油气处理工艺流程和集输系统要具有较长的连续运行周期。 海上油气田的生产、生活条件远比陆地苛刻，其施工和生产费用也高于陆上油气田。,60,28,§6.3 海上油气集输,二、海上油气生产和集输系统,1.海上油气集输生产和集输系统的模式（3种） 全陆式集输模式 油气分离、处理、储存全在陆上进行；用于近海油气田。 半海半陆式集输模式 由海上平台、海底管线和陆上终端构成。海上计量、分离、脱水（或陆上脱水）。 全海式集输模式 油气的生产、集输、处理、储存外运均是在海上进行。它能用于各种海上油田，尤其是深海和远海油气田。,60,29,§6.3 海上油气集输,2海上平台 海上油气田的生产作业多在平台上进行，按功能划分为：井口、生产、生活、储存、注水等区。 3污水处理 平台产出的含油污水不像陆上油田那样回注油层，产出水经过处理达到环保标准后外排入海。 海上油田注水通常都是注入经处理后的海水。,60,30,二、海底输送管道,在海上油田，井口平台至生产平台以及生产平台至单点系泊的油气集输管道是必不可少的。 在近海油田或高产油田，也常用油气管道将油田产物输送到陆上终端。 优点：可以连续输送，几乎不受环境条件的影响，不会因海上储油设备容量限制或油轮接运不及时而迫使油田减产或停产。 缺点：管线处于海底，多数又需要埋在海底土中一定深度，检查、维修困难； 世界各海域累计铺设了约100000千米的海底管线。海底管线的铺设水深接近1500米，最大管径42英寸。,60,31,§6.4 长距离输油管道,一、原油的外运方式 二、输油管道的分类 三、长距离输油管道的组成 四、长距离输油管道输送特点 五、长输油管道的运行与控制 六、成田油的管道顺序输送,60,32,一、原油的外运方式 铁路、公路油槽车、油轮或长距离输油管道运输，根据运量、运距及地理条件的不同而选择经济的运输方式。 油田外输原油的终点是炼油厂的原油库或其它转运枢纽。 二、输油管道的分类 按照长度和经营方式分为两大类：一类是企业内部的输油管道，不是独立的经营系统；另一类是长距离输油管道，也称干线输油管道，例如将油田的合格原油输送至炼油厂、码头或铁路转运站的管道，是独立经营的系统。 按照所输送油品的种类分为：原油管道和成品油管道 长距离输油管道长度可达数千千米，目前原油管道最大直径达1220毫米。西气东输管道全长4000公里，管道干线直径1016毫米。,60,33,三、长距离输油管道的组成,长距离输油管道由输油站与线路两大部分组成。,60,34,四. 长距离输油管道输送特点,优点,运输量大; 运费低，能耗少 输油管道一般埋在地下，安全可靠，油品损耗率低； 建设投资小，占地面积少,缺点,主要适用于大量、单向、定点运输，不如车、船运输灵活多样。 对一定直径的管道，有一经济合理的输送量范围,1.优缺点,
