油气储运概论--矿场油气集输.pptx

油气储运概论油气储运概论教材和参考书n油气储运工程油气储运工程，严大凡编，中国石化出版社，2003年；n油气集输油气集输，冯叔初等，石油大学出版社，1992年；n输油管道设计与管理输油管道设计与管理杨筱蘅、张国忠编著，石油大学出 版社，1996年；n油库设计与管理油库设计与管理.郭光臣等编，石油大学出版社，1991年。n输气管设计与管理输气管设计与管理，姚光镇编，石油大学出版社 第一章第一章 绪论绪论一、油气储运工程的任务一、油气储运工程的任务n把油井、气井产物高效、节能地处理成合格的天把油井、气井产物高效、节能地处理成合格的天然气、原油、水和固体排放物。然气、原油、水和固体排放物。n调节油气田的生产。调节油气田的生产。n把原油和天然气安全、经济地输送到各个炼油企把原油和天然气安全、经济地输送到各个炼油企业和用户。业和用户。n实现国家的战略石油储备。实现国家的战略石油储备。n国家成品油和天然气销售系统的安全、高效运行。国家成品油和天然气销售系统的安全、高效运行。二、油气储运系统（二、油气储运系统（1）n油气集输系统油气集输系统油井油井计量站计量站联合站联合站合格原油合格原油合格天然气合格天然气达到排放或回达到排放或回注标准的水或注标准的水或砂砂气井气井气体处气体处理设施理设施压气站压气站输气管输气管道系统道系统用户用户油气储运系统（油气储运系统（2）n管道输送系统管道输送系统首站首站中间站中间站末站末站储存设施或用储存设施或用户管网户管网油气储运系统（油气储运系统（3）n油气储存与销售系统油气储存与销售系统炼油厂炼油厂各级储各级储备与分备与分配库配库加油站加油站汽车汽车火车火车飞机飞机轮船轮船码头码头汽车汽车火车火车轮船轮船三、油气储运系统发展概况三、油气储运系统发展概况n油气高效的处理方法与新型处理设备油气高效的处理方法与新型处理设备n原油、成品油、天然气的全国输送网原油、成品油、天然气的全国输送网络形成。络形成。n油气处理与输送的高效节能技术和安油气处理与输送的高效节能技术和安全输送技术。全输送技术。n储存系统安全和国家石油储备储存系统安全和国家石油储备。四、本课程内容四、本课程内容n矿场油气集输系统矿场油气集输系统n长距离输油管道系统长距离输油管道系统n长距离输气管道系统长距离输气管道系统n城市输配气工程城市输配气工程n海上油气田的油气储运海上油气田的油气储运n油气储存工艺油气储存工艺n油气储运系统安全油气储运系统安全 现代科学技术体系结构nLecture与中国大学合班上课形式基本相同，学生人数较多，主要由教授、副教授和高级讲师主讲，学生以听为主，很少提问，课时很短，很多内容变成课外作业让学生自学。这种教学方式有三个好处:其一是充分利用了教授们知识面广、对知识的认知程度高等优势，给学生以很好的引导；其二是将教授从繁重的教学任务中解脱出来，得以开展相应的科学研究；其三是为培养学生的自学能力提供了很大的空间。n与Lecture相辅相成的教学方式是Tutorial，基本上每一节Lecture课都对应着一节Tutorial课。一个大的Lecture班通常分成若干个小的Tutorial班，Tutorial的教学工作主要由助教、博士生和部分讲师完成，引导学生针对上课内容与课外指定的阅读材料展开讨论。老师与学生围坐在一起，或争论或讨论，气氛自由、活跃，老师的责任主要是倾听、引导，而不是讲解。Tutorial 课注重讨论，强调发现学习，鼓励学生拥有自己独特的见解。这种教学方式既为助教、博士生提供了一个提高、锻炼和吸收新思想的机会，又拉近了师生之间的距离，使他们能够平等、自由地交流，从而更好地激发学生的创造性思维。nSeminar 通常是由老师根据某一章的内容给定几个主题，讨论成员不限于Tutorial班，而是根据个人兴趣报名组合，每班人数在1015人之间，一般由博士生组织。由于大家的兴趣相同，小组各成员围绕一个或几个主题各抒己见，展开激烈讨论，可以充分调动学生的积极性和创造性，气氛非常热烈。Seminar课很少由教师作总结发言，但这种教学方式却可加深学生对不同主题的认识和理解。nPresentation 也是澳大利亚大学的一个特色，非常简明扼要，不像国内正规的学术报告那样系统、全面。教师一般提前一周指定必须完成的问题，上课时学生们轮流上讲台把成果向全班介绍，并留出35分钟时间由其他同学提问，最后老师作几分钟的总结。这种形式对有些课程而言效果很好，为学生提供了一个充分展示自我的机会，学生也从这种学习过程中得到了获取知识、认识未知的乐趣。nDisscussion实际上就是答疑课。由所有与课程相关的教师在某一固定教室、固定时间内轮流值班，旨在解决学生在学习过程中尤其是做作业时遇到的难题。与国内答疑课人数较少不同，澳大利亚大学的答疑课学生一般都很多，甚至出现教室内人数较多而有不少学生在外面等候的现象。许多学习差的学生也借此机会了解别人的问题、考试内容等信息。n 澳大利亚高校课堂形式澳大利亚高校课堂形式矿场油气集输系统第二章第二章第一节第一节 油气集输系统流程油气集输系统流程一、油气集输系统的工作内容一、油气集输系统的工作内容n油井计量油井计量n集油、集气集油、集气n油气水分离油气水分离n原油脱水原油脱水n原油稳定原油稳定n原油储存原油储存n天然气净化天然气净化n天然气凝液回收天然气凝液回收和储存和储存(轻烃回收轻烃回收)n含油污水处理含油污水处理二、油田油气集输流程二、油田油气集输流程n油气收集流程油气收集流程-油井至联合站油井至联合站n油气处理流程油气处理流程-联合站内流程联合站内流程n油气输送流程油气输送流程-联合站至原油库联合站至原油库n流程设计的基本原则：流程设计的基本原则：“适用、可靠、经济、高效、注重环保适用、可靠、经济、高效、注重环保”（一）油气集输流程命名油气集输流程命名1、按不同加热方式按不同加热方式：不加热集油流程、井：不加热集油流程、井场加热集油流程、热水伴随集油流程、场加热集油流程、热水伴随集油流程、蒸汽伴随集油流程、掺稀油集油流程、蒸汽伴随集油流程、掺稀油集油流程、掺热水集油流程、掺活性水集油流程、掺热水集油流程、掺活性水集油流程、掺蒸汽集油流程。掺蒸汽集油流程。2、按通往油井的管线数目按通往油井的管线数目：单管集油流程、：单管集油流程、双管集油流程和三管集油流程。双管集油流程和三管集油流程。油气集输流程命名（续）油气集输流程命名（续）3、按集油管网形态：米字型管网、环型管网、树按集油管网形态：米字型管网、环型管网、树状管网、串联管网。状管网、串联管网。4、按油气集输系统布站级数：油井和原油库之间按油气集输系统布站级数：油井和原油库之间集输站场级数；集输站场级数；n一级布站集油流程：只有集中处理站；一级布站集油流程：只有集中处理站；n二级布站集油流程：计量站和集中处理站；二级布站集油流程：计量站和集中处理站；n三级布站集油流程：计量站、接转站（增三级布站集油流程：计量站、接转站（增压）和集中处理站；压）和集中处理站；5、集输系统密闭程度：开式和密闭流程集输系统密闭程度：开式和密闭流程（二）油田集油流程举例（二）油田集油流程举例1、双管掺活性水流程双管掺活性水流程油田集油流程举例（续）油田集油流程举例（续）2、二级布站油气集输流程二级布站油气集输流程油田集油流程举例（续）油田集油流程举例（续）3、单管环形集油流程单管环形集油流程油田集油流程举例（续）油田集油流程举例（续）4、稠油集输流程、稠油集输流程n高温集油流程：单管加热集油流程和掺稀降粘高温集油流程：单管加热集油流程和掺稀降粘流程。流程。油田集油流程举例（续）油田集油流程举例（续）n掺蒸汽集油流程掺蒸汽集油流程油田集油流程举例（续）油田集油流程举例（续）5、气田集气流程气田集气流程n集集气气管管网网：高高压压（10MPa）、中中压压（1.610MPa)、低低压（压（1.6MPa）n井场需经两级节流降压井场需经两级节流降压 一一级级用用来来控控制制气气井井质质量量，二二级级降降压压使使气气体体压压力力满满足足采采气管线起点压力要求。气管线起点压力要求。注意注意：为防止气体降压后采气管线内因降温形成水合物，应在一级降：为防止气体降压后采气管线内因降温形成水合物，应在一级降 压的上游注入水合物抑制剂（甲醇或己二醇），或加热提高气压的上游注入水合物抑制剂（甲醇或己二醇），或加热提高气 体温度。体温度。n采气站：气液分离、计量、调压和脱除有害气体。采气站：气液分离、计量、调压和脱除有害气体。油田集油流程举例（续）油田集油流程举例（续）第二节第二节 矿场集输管路矿场集输管路一、集输管路分类一、集输管路分类n按流动介质的相数：单相、两相、多相管路。按流动介质的相数：单相、两相、多相管路。输油管和输气管都属于单相管路。输油管和输气管都属于单相管路。油油气气或或油油气气水水混混输输管管路路分分属属两两相相或或多多相相管管路路，简简称混输管路。称混输管路。n矿矿场场集集输输管管路路中中大大约约有有70属属于于两两相相或或多多相相混混输输管管路路；油油田田范范围围内内主主要要存存在在油油气气水水三三相相，用用一一条条管路输送一口或多口油井所产油气水的管路。管路输送一口或多口油井所产油气水的管路。集输管路分类（续）集输管路分类（续）n采用混输管路的必要性采用混输管路的必要性 在在矿矿场场的的条条件件下下，混混输输管管路路在在经经济济上上往往往往优优于于用用两两条条管管路路分分别别输输送送输输量量不不大大的的原原油油和和天天然然气气。尤尤其其在在某某些些特特定定环环境境下下，混混输输管管路路更更有有单单相相管管路路不不可可比比拟拟的的优优点点。特特别别是是随随着着滩滩海海油油气气田田的的开开发发，两两相相或或多多相相混混输输管管路路越越来来越越多多，混混输输管管路的研究受到广泛重视。路的研究受到广泛重视。二、油气混输的应用二、油气混输的应用n 混输技术广泛应用混输技术广泛应用 沙漠油田沙漠油田 陆地上的边际油田陆地上的边际油田 滩海油田及海上油田滩海油田及海上油田n 混输管路的发展趋势混输管路的发展趋势 小小直直径径、短短距距离离逐逐步步向向大大直直径径、输输送送距距离离长长的的方向发展。方向发展。三、油气混输的特点三、油气混输的特点1、流型变化多流型变化多n气气液液两两相相流流流流型型的的划划分分不不能能通通过过简简单单的的雷雷诺诺数数的的大大小小来来划划分分，通通常常通通过过观观察察气气液液两两相相在在管管内内的的流流动情况并根据压力波动特征来确定流型。动情况并根据压力波动特征来确定流型。n埃埃尔尔乌乌斯斯流流型型划划分分法法较较好好地地说说明明了了气气液液两两相相流流动动的的流流型型变变化化特特点点。埃埃尔尔乌乌斯斯把把两两相相管管路路的的流流型型分分为为气气泡泡流流、气气团团流流、分分层层流流、波波浪浪流流、冲冲击击流流、不完全环状流、环状流不完全环状流、环状流和和弥散流弥散流等八种。等八种。油气混输流型油气混输流型 气泡流气泡流 气团流气团流点击图片播放动画点击图片播放动画油气混输流型 分层流分层流 波浪流波浪流油气混输流型 冲击流冲击流 不完全环状流不完全环状流油气混输流型 环状流环状流 弥散流弥散流三、油气混输的特点三、油气混输的特点（续）（续）2、存在相间能量交换和能量损失存在相间能量交换和能量损失n在在气气液液两两相相流流动动中中，由由于于两两相相的的速速度度常常常常不不同同，使使气气液液相相间间产产生生能能量量交交换换和和能能量量损损失失。例例如如，在在两两相相管管路路内内液液体体的的剧剧烈烈起起伏伏造造成成相相间界面粗糙，增加了相间滑脱损失；间界面粗糙，增加了相间滑脱损失；n液液面面的的起起伏伏使使气气体体的的流流通通面面积积忽忽大大忽忽小小，气气体体忽忽而而膨膨胀胀忽忽而而压压缩缩，气气体体流流动动方方向向亦亦随随着着液液面面起起伏伏而而变变化化，使使两两相相流流动动时时的的相相间间能能量量损失增加。损失增加。三、油气混输的特点三、油气混输的特点（续）（续）2 2、存在相间能量交换和能量损失（续）、存在相间能量交换和能量损失（续）n流流速速较较高高的的气气体体，常常常常把把一一部部分分液液体体拖拖带带到到气气体中去，脱离液流主体时要消耗能量；体中去，脱离液流主体时要消耗能量；n被气流吹成液滴或颗粒更小的雾滴要消耗能量；被气流吹成液滴或颗粒更小的雾滴要消耗能量；n由由流流速速较较慢慢的的液液流流主主体体进进入入流流速速较较快快的的气气流流中中的的液液滴滴或或雾雾滴滴获获得得加加速速度度要要消消耗耗能能量量，这这些些都都存在能量交换。存在能量交换。三、油气混输的特点三、油气混输的特点（续）（续）3、存在传质现象存在传质现象n油油气气混混输输管管路路中中，随随着着管管线线的的延延长长，压压力力越越来来越越低低，有有气气体体析析出出，此此时时气气体体的的质质量量流流量量增增加加，密密度增加；而液体的质量流量减少，密度增加。度增加；而液体的质量流量减少，密度增加。n注注蒸蒸汽汽管管路路中中，起起点点压压力力约约在在150170大大气气压压，温温度度为为300，质质量量含含气气率率约约70。随随着着压压力力的的降低，散热量增加，质量含气率下降。降低，散热量增加，质量含气率下降。三、油气混输的特点三、油气混输的特点（续）（续）4、流动不稳定、流动不稳定n在在气气液液两两相相管管路路中中，气气液液两两相相各各占占一一部部分分管管路路体体积积，当当气气液液输输量量发发生生变变化化时时，各各相相所所占占管管路路体体积积的的比比例例也也将将发发生生变变化化，引引起起管管路路的的不不稳稳定定工工作作。在在滩滩海海油油气气混混输输管管路路中中甚甚至至出出现现严严重重冲冲击流，影响油田生产。击流，影响油田生产。第三节第三节 原油与天然气的加工处理原油与天然气的加工处理一、油田产品质量指标一、油田产品质量指标n油田产品油田产品o出矿原油出矿原油o天然气天然气o液化石油气液化石油气o稳定轻烃稳定轻烃（一）出矿原油（一）出矿原油合格原油的质量含水率不大于合格原油的质量含水率不大于1；优质原油的质量含水率不大于优质原油的质量含水率不大于0.5；有的油田还规定原油的含盐量不大于有的油田还规定原油的含盐量不大于50毫克毫克/升；升；60 C时原油的饱和蒸气压不大于时原油的饱和蒸气压不大于1大气压（绝对）。大气压（绝对）。（二）天然气（二）天然气随原油一起从油井流出的伴生天然气，经过净化处随原油一起从油井流出的伴生天然气，经过净化处理后，要求在理后，要求在最高输送压力下的露点最高输送压力下的露点应低于环境最应低于环境最低平均温度低平均温度5 C以上。以上。一般还要求一般还要求硫化氢（硫化氢（H2S）含量不大于含量不大于10毫克毫克标米标米3。有机硫含量有机硫含量不大于不大于250毫克标米毫克标米3。C5+烃类烃类的含量的含量不大于不大于10克标米克标米3。（3）液化石油气）液化石油气液化石油气中：液化石油气中：甲烷和乙烷组分的摩尔百分数不大于甲烷和乙烷组分的摩尔百分数不大于3戊烷以上组分的摩尔百分数不大于戊烷以上组分的摩尔百分数不大于2 38 C时的饱和蒸气压不大于时的饱和蒸气压不大于15大气压（绝对）大气压（绝对）-10 C时的饱和蒸气压不小于时的饱和蒸气压不小于3大气压（绝对）大气压（绝对）体积含水率不大于体积含水率不大于0.5硫化氢含量不大于硫化氢含量不大于5毫克毫克/升升（四）稳定轻烃（四）稳定轻烃二、油气分离二、油气分离n地层中的石油到达井口后沿出油管、集油管流动，地层中的石油到达井口后沿出油管、集油管流动，形成油气共存混合物。形成油气共存混合物。n为满足油井产品计量、矿场加工、储存、长距离为满足油井产品计量、矿场加工、储存、长距离输送的需要，将混合物按液体和气体分开，成为输送的需要，将混合物按液体和气体分开，成为原油和天然气，即油气分离。原油和天然气，即油气分离。n油气分离：平衡分离（自发过程）油气分离：平衡分离（自发过程）机械分离机械分离（一）分离器的类型和工作要求（一）分离器的类型和工作要求1、分离器类型、分离器类型（1）重力分离型：常用的为卧式和立式重力重力分离型：常用的为卧式和立式重力 分离器。分离器。（2）碰撞聚结型：丝网聚结、波纹板聚结碰撞聚结型：丝网聚结、波纹板聚结 （3）旋流分离型：反向流、轴向流旋流分离旋流分离型：反向流、轴向流旋流分离 器、紧凑型分离器。器、紧凑型分离器。（4）旋转膨胀型旋转膨胀型卧式重力分离器卧式重力分离器卧式重力分离器卧式重力分离器 入口分流器入口分流器 经过入口分流器，经过入口分流器，油气的油气的流向流向和和流速流速突然改突然改变，油气得以初步分离。变，油气得以初步分离。卧式重力分离器卧式重力分离器n集液部分集液部分 该部分需要一定的体积：该部分需要一定的体积：a、原油有足够的停留时间，、原油有足够的停留时间，便于油中气泡升至液面便于油中气泡升至液面 并入汽相；并入汽相；b、提供缓冲容积，均衡进、提供缓冲容积，均衡进 出原油流量波动。出原油流量波动。c、为使气液界面面积最大，、为使气液界面面积最大，分离分离器充满二分之一液体。器充满二分之一液体。集液部分的原油经液面控制器控制的集液部分的原油经液面控制器控制的出油阀出油阀流出。流出。卧式重力分离器卧式重力分离器n重力沉降部分重力沉降部分 a、来自入口分流器的气、来自入口分流器的气 体水平流过该部分。体水平流过该部分。b、气流携带的油滴依靠、气流携带的油滴依靠 重力沉降至气液界面。重力沉降至气液界面。c、该部分沉降的油滴粒径、该部分沉降的油滴粒径 为为100微米及以上。微米及以上。卧式重力分离器卧式重力分离器n除雾器除雾器 a、未沉降至液面的、粒、未沉降至液面的、粒 径更小的液滴（径更小的液滴（10 100微米）随气体流经除雾器；微米）随气体流经除雾器；b、经碰撞、聚结合并成、经碰撞、聚结合并成大油滴，重力作用下流入大油滴，重力作用下流入集液部分。集液部分。c、要求：结构简单，气、要求：结构简单，气体通过的压降较小体通过的压降较小脱除油滴的气体经脱除油滴的气体经压力控制阀压力控制阀流入集气管线。流入集气管线。立式分离器立式分离器卧式与立式分离器比较卧式与立式分离器比较n重力沉降部分气流与液滴运动方向不同重力沉降部分气流与液滴运动方向不同 卧式分离器：垂直卧式分离器：垂直 立式分离器：相反立式分离器：相反 卧式分离器适合处理气油比较大的流体。卧式分离器适合处理气油比较大的流体。n气液界面：气液界面：卧式气液界面面积较大卧式气液界面面积较大 原油含气量少。原油含气量少。n单位处理量成本：卧式较低。单位处理量成本：卧式较低。n卧式易于安装、检查、保养，易制成移动式。卧式易于安装、检查、保养，易制成移动式。气流气流液滴液滴气流气流液滴液滴卧式与立式分离器比较（续）卧式与立式分离器比较（续）n立式分离器适于处理含固体杂质较多的油气混立式分离器适于处理含固体杂质较多的油气混合物；合物；n立式占地面积小。适于海洋采油。立式占地面积小。适于海洋采油。n液面容易控制。液面容易控制。对于普通的油气分离，特别是存在乳状液、对于普通的油气分离，特别是存在乳状液、泡沫或高气油比时，卧式分离器较经济；泡沫或高气油比时，卧式分离器较经济；气油比低或很高的场合（如涤气器）立式气油比低或很高的场合（如涤气器）立式较为有效。较为有效。波纹板型波纹板型-vane packs波纹板旋风分离器旋风分离器紧凑型气液分离器紧凑型气液分离器传统分离与分离新概念传统分离与分离新概念旋转膨胀型分离器旋转膨胀型分离器GLCC（一）分离器的类型和工作要求（续）（一）分离器的类型和工作要求（续）2、对分离器工作质量的要求对分离器工作质量的要求n气液界面大、滞留时间长；油气混合物气液界面大、滞留时间长；油气混合物接近相平衡状态。接近相平衡状态。n具有良好的机械分离效果，气中少带液，具有良好的机械分离效果，气中少带液，液中少带气。液中少带气。（二）分离器的工艺设计原则（二）分离器的工艺设计原则1、从气体中分出油滴从气体中分出油滴n要求：油滴沉降至气液界面的时间小于气要求：油滴沉降至气液界面的时间小于气 流把油滴带出分离器时间。流把油滴带出分离器时间。n沉降时间主要与液滴直径有关，油滴直径沉降时间主要与液滴直径有关，油滴直径 为为10270微米。微米。n由上述原则设计出分离器尺寸。由上述原则设计出分离器尺寸。（二）分离器的工艺设计原则（续）（二）分离器的工艺设计原则（续）2、从原油中分出气泡、从原油中分出气泡n原油中气泡上升速度大于任一液面的下原油中气泡上升速度大于任一液面的下 降速度。降速度。n不起泡原油停留时间不起泡原油停留时间13分钟，起泡原分钟，起泡原 油停留时间油停留时间520分钟。分钟。（二）分离器的工艺设计原则（续）（二）分离器的工艺设计原则（续）3、分离器总体设计要求分离器总体设计要求n同时满足气中除液和液中除气的要求；同时满足气中除液和液中除气的要求；n不同气液比用液位调节器进行调节；不同气液比用液位调节器进行调节；n处理量大时多台并联工作。处理量大时多台并联工作。（三）油气水三相分离器（三）油气水三相分离器n液相停留时液相停留时间间530分钟。分钟。（四）分离缓冲罐（四）分离缓冲罐n对缓冲能力要求高的分离器称分离缓冲罐。对缓冲能力要求高的分离器称分离缓冲罐。n分离器最高与最低液位之间的容积称缓冲分离器最高与最低液位之间的容积称缓冲 容积，相应的充满时间为缓冲时间（容积，相应的充满时间为缓冲时间（15 30分钟）。分钟）。一次分离、连续分离和多级分离一次分离、连续分离和多级分离（1）一次分离）一次分离 一一次次分分离离是是油油气气混混合合物物的的油油气气两两相相一一直直在在保保持持接接触触的的条条件件下下逐逐渐渐降降低低压压力力，最最后后流流入入常常压压储罐，在罐中一次把油气分开。储罐，在罐中一次把油气分开。（五）一次分离与多级分离（五）一次分离与多级分离（2）连续分离）连续分离n连续分离是指气液混合物在管道中压力连续分离是指气液混合物在管道中压力不断降低，并且不断将逸出的天然气排不断降低，并且不断将逸出的天然气排出，直到压力降为常压。出，直到压力降为常压。n该方法生产中无法使用。该方法生产中无法使用。（3）多级分离）多级分离n压力降到一定数值把气体排出，压力再降到一压力降到一定数值把气体排出，压力再降到一定数值，在把气体排出，如此反复。定数值，在把气体排出，如此反复。n一个分离器和一个储罐为二级分离；二个分离一个分离器和一个储罐为二级分离；二个分离器和一个储罐为三级分离。器和一个储罐为三级分离。（1）多级分离所得的储罐原油收率高；）多级分离所得的储罐原油收率高；（2）多多级级分分离离所所得得的的原原油油密密度度小小，有有利利于于提提高高原原油的质量。油的质量。（3）储罐原油的蒸汽压低，蒸发损耗少。）储罐原油的蒸汽压低，蒸发损耗少。（4）多多级级分分离离所所得得天天然然气气数数量量少少，重重组组分分在在气气体体中的比例少。中的比例少。（5）多多级级分分离离大大多多数数气气体体从从第第一一级级分分出出，这这些些气气体体具具有有较较高高的的压压力力，可可直直接接依依靠靠地地层层能能量量输输送送，不建或少建输气压气站，减少能耗和输气成本。不建或少建输气压气站，减少能耗和输气成本。多级分离的特点多级分离的特点三、三、原油净化原油净化原油净化的目的原油净化的目的n油井产物油井产物：原油、天然气、水、盐、泥砂等。：原油、天然气、水、盐、泥砂等。n危害危害水水增增大大了了油油井井采采出出液液的的体体积积，降降低低了了设设备备和和管管道道的有效利用率的有效利用率 增大了管道输送中的动力和热力消耗增大了管道输送中的动力和热力消耗 引起金属管道和设备的结垢与腐蚀引起金属管道和设备的结垢与腐蚀 对炼油加工过程产生影响对炼油加工过程产生影响 原油中水的种类原油中水的种类n游离水游离水 常温下可以沉降分离出常温下可以沉降分离出n乳化水乳化水 很难用沉降法分出。很难用沉降法分出。n乳化水与原油的混合物称油水乳状液或原油乳乳化水与原油的混合物称油水乳状液或原油乳状液。状液。（一）原油乳状液（一）原油乳状液n油包水型乳状液油包水型乳状液W/O 水以极微小颗粒分散在原油中，水是分散相水以极微小颗粒分散在原油中，水是分散相（内相），油是连续相（外相）（内相），油是连续相（外相）。n水包油型乳状液水包油型乳状液O/W 油以极小颗粒分散在水中，油是内相、水是外相。油以极小颗粒分散在水中，油是内相、水是外相。n形成条件为：剧烈混合、乳化剂（天然乳化剂）形成条件为：剧烈混合、乳化剂（天然乳化剂）存在。存在。（二）原油脱水方法（二）原油脱水方法n脱游离水和脱乳化水，主要解决脱乳化水问题。脱游离水和脱乳化水，主要解决脱乳化水问题。n乳状液的破坏称破乳。乳状液的破坏称破乳。n破乳过程：分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破乳过程：分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破裂、水滴合并、沉降分离。破裂、水滴合并、沉降分离。n原油脱水方法原油脱水方法 注入化学破乳剂、重力沉降脱水、利用亲水表注入化学破乳剂、重力沉降脱水、利用亲水表面使乳化水粗粒化脱水、离心力脱水、电脱水面使乳化水粗粒化脱水、离心力脱水、电脱水等。等。（三）原油热化学脱水（三）原油热化学脱水n将含水原油加热到一定温度，并在原油将含水原油加热到一定温度，并在原油中加入适量的破乳剂。中加入适量的破乳剂。n目的目的 改变油水界面张力和乳状液类型，破坏改变油水界面张力和乳状液类型，破坏乳状液稳定性，达到油水分离的目的。乳状液稳定性，达到油水分离的目的。1、破乳剂的分类和筛选、破乳剂的分类和筛选n按分子结构：离子型和非离子型按分子结构：离子型和非离子型n离子型离子型 溶于水时能电离形成离子溶于水时能电离形成离子n非离子型非离子型 在水溶液中不能电离。在水溶液中不能电离。水溶性、油溶性和部分溶于油的混合溶性三类。水溶性、油溶性和部分溶于油的混合溶性三类。n针对性强，使用时必须进行筛选。针对性强，使用时必须进行筛选。2、热化学脱水流程、热化学脱水流程n必须有破乳剂加入地点和油水分离容器。必须有破乳剂加入地点和油水分离容器。（四）原油电脱水（四）原油电脱水n若热化学脱水达不到商品原油含水率指若热化学脱水达不到商品原油含水率指标时，可采用电脱水。标时，可采用电脱水。1、电脱水机理、电脱水机理n适用于处理含水率小于适用于处理含水率小于30%油包水型乳状液。油包水型乳状液。n将原油置于高压直流或交流电场中，由于电场将原油置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞，使水滴聚结成粒径较大的水滴，进水滴的碰撞，使水滴聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来。在原油中沉降分离出来。n聚结方式：电泳聚结、偶极聚结、震荡聚结。聚结方式：电泳聚结、偶极聚结、震荡聚结。n交流电场中，偶极聚结、震荡聚结为主；直流交流电场中，偶极聚结、震荡聚结为主；直流电场中电泳聚结为主，偶极聚结为辅。电场中电泳聚结为主，偶极聚结为辅。（1）电泳聚结）电泳聚结n把原油乳状液置于通电的两个平行电极把原油乳状液置于通电的两个平行电极中，水中，水 滴将向同自身所带电荷极性相滴将向同自身所带电荷极性相反的电极运动，即带负电荷的水滴向正反的电极运动，即带负电荷的水滴向正电极运动，带正电荷的水滴向负极运动，电极运动，带正电荷的水滴向负极运动，这种现象称为电泳。这种现象称为电泳。n因水滴的大小不等、带电量不同，运动因水滴的大小不等、带电量不同，运动速度也不同，水滴会发生碰撞聚结。速度也不同，水滴会发生碰撞聚结。（2）偶极聚结）偶极聚结n水滴受电场的极化和静电感应，水滴两端水滴受电场的极化和静电感应，水滴两端带上不同极性的电荷，形成诱导偶极。带上不同极性的电荷，形成诱导偶极。n受电场作用，水滴变形，界面膜强度降低。受电场作用，水滴变形，界面膜强度降低。n多个水滴形成水链，相互吸引，碰撞合并多个水滴形成水链，相互吸引，碰撞合并成大水滴。成大水滴。（3）振荡聚结）振荡聚结n交流电场中电场方向不断改变，水滴内交流电场中电场方向不断改变，水滴内的各种正负离子不断做周期性往复运动，的各种正负离子不断做周期性往复运动，使水滴两端的电荷极性发生变化，界面使水滴两端的电荷极性发生变化，界面膜受到冲击，强度降低，水滴聚结沉降。膜受到冲击，强度降低，水滴聚结沉降。2、电脱水器、电脱水器四、四、原原油油稳稳定定1、原油在集输、原油在集输过程中的蒸发损失过程中的蒸发损失n 原原油油中中含含有有C1C4的的挥挥发发性性很很强强的的轻轻组组分分，储储存存时时 会产生蒸发损失会产生蒸发损失n将将原原油油中中挥挥发发性性强强的的轻轻组组分分脱脱出出，降降低低原原油油蒸蒸汽汽压压，这一工艺过程称原油稳定。这一工艺过程称原油稳定。n一一般般降降到到最最高高储储存存温温度度下下饱饱和和蒸蒸汽汽压压为为当当地地大大气气压压力的力的0.7倍。倍。n稳定脱出气体变成天然气、液化石油气和轻烃。稳定脱出气体变成天然气、液化石油气和轻烃。n原油稳定方法；负压闪蒸、正压闪蒸和分馏。原油稳定方法；负压闪蒸、正压闪蒸和分馏。2、负压闪蒸负压闪蒸 原原油油稳稳定定的的闪闪蒸蒸压压力力（绝绝对对压压力力）比比当当地地大大气气压压低低即即在在负负压压条条件件下下闪闪蒸蒸，以以脱脱除除其其中中易易挥挥发发的的轻轻烃烃组组分分，这这种种方方法法称称为为原原油油负负压压稳稳定定法法，又又称称为为负负压压闪闪蒸法。蒸法。负负压压稳稳定定的的操操作作压压力力一一般般比比当当地地大大气气压压低低0.030.030.05PMa0.05PMa；操操作作温温度度一一般般为为50508080。该该法法适适用用于于含含轻轻烃烃较较少少的的原原油油，当当每每吨吨原原油油的的预预测测脱脱气气量量在在5m5m3 3左左右时，适合采用此法。右时，适合采用此法。负压负压闪蒸闪蒸的典型工艺流程示意图的典型工艺流程示意图1电脱水器；电脱水器；2原油稳定塔；原油稳定塔；3真空压缩机；真空压缩机；4冷凝器；冷凝器；5三相分离器；三相分离器；6轻油泵；轻油泵；7稳定原油罐；稳定原油罐；8原油外输泵原油外输泵图图 负压稳定工艺流程示意图负压稳定工艺流程示意图3、微正压闪蒸微正压闪蒸n微微正正压压稳稳定定法法又又称称加加热热闪闪蒸蒸稳稳定定法法，这这种种方方法法的的闪闪蒸蒸温温度度一一般般要要比比负负压压闪闪蒸蒸法法高高，需需要要在在原原油油脱脱水水温温度度（或或热热处处理理温温度度）的的基基础础上上，再再进进行行加加热热（或或换换热热）升升温温才才能能满满足足闪闪蒸蒸温温度度要要求求。由由于于稳稳定定原原油油温温度度较较高高，应应考考虑虑与与出出塔塔合合格格原原油换热以回收一部分热量。油换热以回收一部分热量。n正正 压压 闪闪 蒸蒸 稳稳 定定 的的 操操 作作 压压 力力 一一 般般 在在 0.120.120.40MPa 0.40MPa 内内，操操作作温温度度则则根根据据操操作作压压力力和和未未稳稳定定原原油油的的性性质质确确定定，一一般般为为8080120120，特特殊殊情况在情况在130130以上。以上。正压闪蒸稳定工艺流程正压闪蒸稳定工艺流程1 1脱脱水水原原油油换换热热器器；2 2脱脱水水原原油油加加热热器器；3 3稳稳定定塔塔；4 4塔塔顶顶冷冷凝凝器器；5 5冷冷凝凝液液分分离离器器；6 6稳稳定定气气压压缩缩机机；7 7液液烃烃泵泵；8 8塔塔4、分馏法稳定、分馏法稳定 分分馏馏法法稳稳定定，就就是是根根据据精精馏馏原原理理脱脱除除原原油油中中的的易易挥挥发发组组分分。精精馏馏是是将将由由挥挥发发度度不不同同的的组组分分所所组组成成的的混混合合液液，在在精精馏馏塔塔中中同同时时多多次次地地进进行行部部分分气气化化和和部部分分冷冷凝凝，使使其其分分离离成成几几乎乎纯纯组组分分的的过过程程。根根据据操操作作压压力力不不同同，分分馏馏法法可可分分为为常常压压分分馏馏和和压压力力分分馏馏。前前者者的的操操作作压压力力为为常常压压50kPa（表表压压），需需设设塔塔顶顶气气压压缩缩机机和和塔塔底底泵泵，适适用用于于密密度度较较大大的的原原油油。压压力力分分馏馏的的操操作作压压力力在在50100kPa（表表压压）之之间间，一一般般可可以以不不设设塔塔顶顶气气压压缩缩机机和和塔塔底底泵泵，适适用用于于密密度度较较小小的的原原油油。根根据据精精馏馏塔塔的的结结构构和和回回流流方方式式的的不不同同，分分馏馏法法又又可可分分为为提提馏馏稳稳定定法法、精精馏馏稳稳定定法法和和全全塔塔分分馏馏稳稳定定法法等等三三种种。工工程程上上常常见见提提馏馏稳稳定定法法和全塔分馏稳定法两种。和全塔分馏稳定法两种。（1）提馏稳定法提馏稳定法 稳定塔内只设提馏段。原油从稳定塔的顶部进稳定塔内只设提馏段。原油从稳定塔的顶部进塔后随即在塔顶闪蒸。闪蒸后的原油在沿着各层塔塔后随即在塔顶闪蒸。闪蒸后的原油在沿着各层塔板流向塔底的过程中，通过与上升油气的多次接触，板流向塔底的过程中，通过与上升油气的多次接触，进行相间传质传热，使其中易挥发组分不断转入气进行相间传质传热，使其中易挥发组分不断转入气相，将油气中的重组分不断冷凝下来，最后从塔底相，将油气中的重组分不断冷凝下来，最后从塔底获得稳定原油。故此法用于稳定原油质量要求高、获得稳定原油。故此法用于稳定原油质量要求高、对拔出气体纯度没有要求的原油稳定。对拔出气体纯度没有要求的原油稳定。提馏法原油稳定流程示意图提馏法原油稳定流程示意图1换换热热器器；2稳稳定定塔塔；3压压缩缩机机；4冷冷凝凝器器；5三三相相分分离离器器；6轻油泵；轻油泵；7塔底油泵；塔底油泵；8重沸油泵；重沸油泵；9加热炉（器）加热炉（器）（2 2）全塔分馏稳定法全塔分馏稳定法 全全塔塔分分馏馏法法工工艺艺流流程程如如下下图图所所示示。该该稳稳定定塔塔内内既既有有精精馏馏段段，亦亦有有提提馏馏段段，塔塔顶顶有有回回流流，塔塔底底有有再再沸沸系系统统，亦亦称称为为完完全全精精馏馏塔塔。原原油油经经换换热热和和加加热热后后进进入入稳稳定定塔塔中中部部，闪闪蒸蒸出出来来的的油油气气穿穿过过精精馏馏段段的的各各层层塔塔板板从从塔塔顶顶逸逸出出，闪闪蒸蒸后后的的原原油油沿沿着着提提馏馏段段的的各各层层塔塔板板流流到到塔塔底底。出出塔塔油油气气和和塔塔底底原原油油的的走走向向，分分别别与与精精馏馏法法和和提提馏馏法法相相同同。这这种种工工艺艺虽虽然然复复杂杂，能能耗耗高高，但但分分离离效效率率最最高高，稳稳定定后后的的原原油油质质量量最最好好。全全塔塔分分馏馏法法适适用用于于含含轻轻烃烃较较多多的的原原油油，特特别别是是凝凝析析油油，当当每每吨吨原原油油预预测脱气量在测脱气量在10m3以上时，宜采用此法。以上时，宜采用此法。全塔分馏法原油稳定流程全塔分馏法原油稳定流程1换换热热器器；2热热介介质质换换热热器器；3稳稳定定塔塔；4压压缩缩机机；5冷冷凝凝器器；6分分离离器器；7轻轻油油泵泵；8塔塔底底油油泵泵；9重重沸沸油油泵泵；10重沸加热炉（器）重沸加热炉（器）5、稳定方法选择、稳定方法选择 原原油油中中，若若含含C4以以下下烃烃在在5.5，则则适适合合于于分分馏馏稳稳定定法法，而而轻轻组组分分含含量量低低的的原原油油（C4以以下下烃烃含含量量在在2.24的的原原油油），宜宜采采用用闪闪蒸蒸分分离离。我我国国大大部部分分原原油油的的C1C4烃烃含含量量为为0.82，因因此此多多采采用用闪蒸分离稳定。闪蒸分离稳定。6、原油稳定的其它方法原油稳定的其它方法n多级分离稳定多级分离稳定大罐抽气大罐抽气五、五、天然气处理天然气处理 与轻烃回收与轻烃回收1、天然气来源与分类、天然气来源与分类 按按矿矿藏藏特特点点的的不不同同可可将将天天然然气气分分为为气气井井气气（gas well gas）、凝凝析析井井气气（condensate gas）和和油油田田气气（oil field ga