海洋石油装备概论-第4章..ppt

贾光政贾光政 第四章 海洋油气集输装备 东北石油大学东北石油大学 机械科学与工程学院机械科学与工程学院 2015年6月 海洋石油装备概论 4.1 海上油气集输简介 4.2 海上原油处理系统 4.3 海上天然气处理系统 4.4 海上水处理系统 4.5 海上储运系统 主 要 内 容 海上油气集输系统是指把海上油井生产出来 的原油、伴生气进行集中、计量、处理、初加 工，最后将合格的油、气外输给用户的整个生 产流程，以及为上述生产流程提供的生产设备 、工程设施的总称 4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 油井产出物 油气分离 气 体计 量净化处理轻质油回收外 输 储 油液 体计 量净化处理外 输 平台燃料 放空 海上油气集输流程： 海上油气集输包括了整个油田生产设备及其 工程设施这些工程设施有井口平台、处理平 台、储油平台、储油轮、储油罐、单点系泊、 输油码头、运输船舶、海底管线等 根据所开发油田的生产能力、油田面积、地 理位置、工程技术水平及投资条件，可分别组 成不同的油气集输系统 4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 把全部的集输设施放在陆上的生产系统叫 全陆式集输系统 海上油田开发初期，是在离岸不远的地方 修筑人工岛，建木质或混凝土井口保护架（平 台）打井采油。

油井的产出物靠油井的压力经出油管线上 岸集油、分离、计量、处理、储存及外输 4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 1、全陆式集输系统 全陆式集输系统的海上工程设施一般为： （1）井口保护架（平台）通过海底出油管 上岸； （2）井口保护架（平台）通过栈桥与陆地 相连； （3）人工岛通过路堤与陆地相连； 全陆式生产系统在海上只设井口保护架（ 平台）和出油管线，大大减少了海上工程量， 便于生产管理但受限于井口压力，所以只能 用于近岸油田 4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 半海半陆式指集输系统的部分工艺设施在 海上、部分在陆地上 一般是采集、分离、计量、脱水等在海上 原油经过海底管线运送到陆地上进行稳定、 储存、中转等 该集输方式适应性较强，不论远海、近海 都可以采用但该方式必须铺设海底管线，对 海底地形复杂，或原油性质不适于管输的情况 ，不宜采用这种方式 4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 2、半海半陆式集输系统 全海式指原油从采出到外输的所有集输过 程全在海上进行 它适宜位于远海、深海的油田 由于该方式多数采用浮式设施，费用相应 较低，因此一些离岸较远的低产油田，边际油 田也采用这种方式。

4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 3、全海式集输系统 4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 原油处理和储油轮 半潜式钻采平台 海岸线 底盘 装油码头和油轮 水下采油树 全海式 原油管线 钻采平台 注水平台 生活平台 半海半陆式 全陆式 油气混输管线 井口平台 （或水下采油树） 处理站 处理站 三种海上油气集输方式 与陆上大体相同不同之处是海上处理设备 放得很集中、很紧凑、自动化程度高、设备重 量轻；用于浮式生产装置上的处理设备，还要 在晃动状态下能保持正常工作而在陆地上便 没有这些特殊的要求 海上油气生产流程包括油气水分离、原油处 理、天然气处理、污水处理等主要生产项目 海上原油处理包括油气计量、油气分离、原 油脱水及原油稳定几部分 海上油气集输处理工艺 4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 平台油气生产流程示意图 4.1 海 上 油 气 集 输 简 介 气 油层注气 天然气压缩液化 销售外输 天然气排放 天然气处理 脱水、脱盐 气 油、气、水生产分离 油井气举 凝析油回收 井口管汇 储油层 原油处理 脱水、脱盐 注入系统提升 处理泵入 储油输送 油 污水污水 水 油 油 装船或管输 排放入海 海上或 地层水 注水井 油气井 注气井 水 注水 污水处理浮油 隔选过滤 气 天然气压缩液化 销售外输 气 井口管汇 储油层 污水污水 水 油 排放入海 注水井 油气井 注气井 水 火炬燃烧 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 原油和天然气都是碳氢化合物。

天燃气主要 由甲烷和含碳小于5个的烷烃类组成，在常温下 是气态原油是由重烃类组成，在常温下是液 态在油层里由于高温高压的作用，天然气溶 解于油中在原油生产和处理过程中，随着压 力降低，天然气不断分离出来，油气就是根据 这一原理进行分离的通过多次平衡闪蒸，以 达到最大限度回收油气资源 1、油、气分离原理及油、气计量 （1）油、气分离原理及流程 气 采油树 计量分离器 油气分离器 油气分离器 油气分离器 管汇 气气 天然气处理 去原油处理 油油油 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 油、气计量及油、气分离示意图 一般来说分离压力越高，级间压降越小， 最终液体回收率就越高因此，确定分离工艺 的压力和级数是取得气、液最大收率的关键因 素一般分为3～4级为宜 各油井生产的井液汇集到管汇，通过管汇 控制分别计量各口油井的油、气产量，计量后 的油、气重新混合流到油气生产分离器，进 行油、气、水的生产分离，分离后的油、气分 别进行油、气处理 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 油气分离器是油井液气分离的机械设备 要求从油气分离器分离出来的油中不含气，气 中不含油分离器一般分为 两相分离器和三 相分离器两类。

两相分离器是将混合物分为气 和液体；三相分离器是将含游离水的油气混合 物分成油、气、水三相，按外形分为立式和卧 式两种 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 （2）油气分离器 油气在分离器中分离主要依靠重力沉降作 用油气混合物从分离器上部沿进口切向进入 ，并沿着圆筒旋转在重力作用下，使油气分 离，气向上，油向下由于离心力作用，油沿 着器壁向下流，气集中在中心向上在分离器 上部装有油滴捕集器挡板，当气体经过捕集器 挡板时，可除去夹带的雾状油滴分离出的气 从上部出口流入输气管线，分离出的原油从下 部出油阀流入输油管线 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 ① 立式分离器液面容易控制；沙子等杂 质容易清除，可处理含沙的油气；液体重新雾 化可能性小；占地面积小缺点是制作费用高 ，维修与撬装困难 ② 卧式分离器在处理等量的原油时，所 需要的直径小，耗材少，且具有可处理起泡原 油、可撬装、易搬运、易维修的优点缺点是 占地面积大，清沙困难 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 捕集器 天然气出口 油气进口 分离伞 加热器进口 加热器出口 排污口 出油阀 压力表 安全门 出油口 立式油气分离器 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 油气入口 分离头分离隔板分离筒天然气出口 出油阀 原油出口 加热器出口 加热器进口 卧式油气分离器 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 因为油气是混在一起采出来的，所以要用 油气分离器将油气分离以后再分别计量。

我国油田都采用计量分离器进行计量计 量分离器和生产分离器工作原理完全一样，前 者只是分离以后原油用玻璃管进行量油除上 述计量方法外，还可用涡轮流量计量油 天然气的计量一般是在计量分离器顶部出 气管上设孔板流量计或波纹管压差计进行计量 （3）计量分离器 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 原油净化处理主要指的是原油脱水、除沙 和脱盐 油井开采出来的原油一般含水，除有地层 水，还有因采油过程中注水增补地层能量使原 油含水量加大，尤其是油田开发后期，原油含 水量有时高达90%以上 水在油中存在的形式除大滴的游离状态外 ，还有“油包水”型乳化液，即水以微小的球状 悬浮在油中乳化液的形式主要是在采油过程 中，油水以很大的压力强行通过油嘴高速喷射 而雾化，以及在输送过程中由于油泵及机械的 强烈搅拌而形成的 2、原油净化处理 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 对于游离状态的水滴靠水油重力差，采用 静置沉降就可以分离开来，而油包水乳化状态 的微小水滴就不易分离开来 对于乳化剂状态的水，油田广泛采用化学 脱水法、电脱水法和电化学联合脱水法来解决 （1）脱水的原理 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 油和水本来是不相容的，也就是相互不溶 解的，但由于微小雾状的水颗粒外面包了一层 沥青胶质油膜，影响水滴之间的接近，而以乳 化状态稳定地存在油中。

加化学处理剂的作用就是破乳，具体说就 是降低水颗粒表面油膜的表面张力，而使水粒 可以从油膜中释放出来 选用适当的破乳剂可以得到很好的脱水效 果这种脱水方法流程很简单，不需设置复杂 的设备，便于管理，但效率低，静沉降时间一 般需要8～12小时，仅为电脱水效率的1/4左右 ，还需要两个大罐，占用平台面积大，增加平 台建造费用，而且脱水质量难以控制 ① 化学脱水工作原理 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 电脱水可分为高压交流电脱水和高压直流 电脱水两种 在交流电场作用下，由于正负极每秒改变 50次方向，使水颗粒两端的电荷不断改变，这 样大大地削弱了水颗粒表面油膜的强度，使其 易于接触融合并成大水滴，从油中分离出来 在直流电场中，由于正负极固定不变，油 中带电荷的水颗粒互相吸引，在电场中定向排 列成水涟，在移动过程中大小不同的水颗粒因 速度不同而发生碰撞，聚集成更大的水滴，在 重力作用下从油中沉降下来 两种电脱水方法相比较，直流电脱水效果 较好 ② 电脱水原理 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 水 水水 电极电极 直流电场对水滴用示意图 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 卧式电脱水器的容器上部电场间有许多悬挂 的电极组成，自上而下电极间距逐层减小，电 场强度逐层增强。

含水原油自中下部入口进入 脱水器，在电场中自下而上流动，受电场作用 ，水滴相继脱出，脱出的原油自脱水器上部溢 出；脱出的水经容器下部沉降分离后放入污水 处理系统 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 放水口 甲相电乙相电 脱水油出口 含水原油进口 卧式原油电脱水器 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 此方法是当含水的原油在进入加热器前加 入破乳剂，然后进入电脱水器脱水，可以提高 脱水效果，其原理是上述两种脱水原理的综合 ③ 电化学脱水 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 这种脱水方式不受含水量多少的限制，目 前主要用于含水量大于30%以上原油的脱水处 理此方法是在含水原油中加入脱乳剂，通过 脱乳剂的破乳作用使原油脱水，托出水经过一 段时间静置沉降即可分离为了增强脱水效果 ，脱水前需将原油加热至60～70℃，所以叫热 化学沉降脱水 （2）脱水工艺流程 ① 化学沉降脱水流程 油气分离器 分离出的油 加热器加热 至60～70℃ 沉降罐 沉 降 泵油外输 含油污水去污水处理系统 向含水油加入破乳剂 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 电脱水流程用于含水量小于30%的原油 ② 电脱水流程 油气分离器 分离出的油 泵 加热器加 热至70℃ 电脱水 器脱水 缓冲罐 储油罐 脱水 泵 外输 含油污水去污水处理系统 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 原油中所含的盐一般是溶于水的，脱水的 同时盐也脱出。

含盐量高的原油，在温度压力 变化的情况下可能出现结晶，此时可采用热的 淡水和其他化学溶液洗涤的方法脱盐（包括脱 硫） （3）脱盐 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 随原油从井中带出的泥沙需要清除 此时需采用加热原油降低粘度的方法，使 沙在油罐中沉降下来 经过处理的原油要求含水量＜0.5%，含盐 量＜50mg/L，以达到商品原油的标准 （4）除沙 4.2 海 上 原 油 处 理 系 统 原油稳定是为了降低油气在集输过程中的 蒸发损耗，而将原油中易挥发的轻烃尽可能脱 除，使原油在常温、常压下的蒸气压降低 3、原油稳定 原油稳定的工作原理是利用原油组分在同 一温度、同一压力下蒸气压大的轻组分容易 挥发，蒸气压小的重组分不易挥发的物性， 把原油中C1～C4组分分离出来 降低蒸气压的方法常用的有闪蒸法和分。