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1、海上油气集输概述,油处理系统,主要内容:,水力旋流器,自由水分离器,1,一、概述,油气集输：在海洋石油生产中，将油气井采出的原油和天燃气汇集、处理和输送的过程称作为油气集输。,概述,原油处理工艺应根据油、水、伴生气、砂、无机盐类等混合物的物理化学性质、含水率、产量等因素，通过分析研究和经济比较确定。原油汇集、处理和计量外输是原油处理工艺的三大主要组成部分。原油汇集 为节约投资，工艺流程的设计要求适应性强，一般在可以联合开发的海域只设计一套原油处理设施，将周边油田、采油平台来液汇集后集中处理。原油处理 根据各油田油、水、伴生气的物理化学性质和砂、所含杂质、含水率、产量等的不同，所选用的工艺流程各
2、有差异。,概述,原油计量外输 经处理后的合格原油，进储油舱储存，定期外输；或经计量装置计量后通过海底管线外输至储油终端。原油处理的最终目的：分离出油水混合液中的污水，污水进污水处理系统。经处理后，油 中含水可降至外输标准；分离出油水混合液中的伴生气，伴生气进伴生气处理系统。经处理后，油中含气达到以下标准：分离质量K0.5 cm3/m3 分离程度S 0.05 m3/m3 除去油水混合液中砂等杂质。,各种脱水方法比较,自由水分离器,分离原理：重力沉降脱水 由于水滴在原油中的下沉速度很慢，通常处于层流流态，常以斯托克斯公式表示水滴在原油中的匀速沉降速度：化学破乳脱水 利用加入的化学药剂降低油水乳化物
3、界面模的强度，使其破裂从而使水更容易从乳化物中沉降下来。,衡量自由水分离器工作的好坏以分离质量和分离程度来衡量。分离质量 分离质量是指分离器出口处每标准立方米气体所带液量的多少，它反映了分离器主要分离部分即沉降分离和除雾器的工作情况，分离出的气体中带液量越少分离质量越好。分离质量用百分数K来表示。目前，V101分离出来的伴生气经过燃气沉降罐V201沉降后每天大约105000m3，而V201液位计每天涨11.5格，即每天涨50893 63617cm3。经计算可得0.24K0.36。这表明目前自由水分离器的分离质量是较好的。当然，分离质量的好坏也与消泡剂BHX-06的注入量有关。,自由水分离器,分
4、离程度 分离程度是指分离器在分离的温度、压力下，从其出液口中排出的液体所携带的游离气体积和液体体积之比值。分离用百分数S来表示。V101出液口中排出液体所携带的游离气体积可用V102中分离出来的气体体积表示，目前V102分离出气体每天约6000m3,而V101分离出液量约21000m3，经计算可得S=0.29。分离程度是反映分离器集液部分结构的完善程度。分离程度差，还将引起输油管窜气，影响容积式流量计和离心泵的正常工作。但是，过高地要求分离质量和分离程度将导致分离器结构复杂，外形尺寸增大，占用面积、空间增大，投资费用将大幅度上涨。,自由水分离器,自由水分离器类型,自由水分离器类型,自由水分离器
5、,尺寸设计基本参数：气量：105000m3/d，操作压力：0.23Mpa，操作温度：65 来液含水量：78%，原油密度：950kg/m3，水密度1000kg/m3 液体密度：分离出来的天然气粘度，相对密度，压缩因子 密度通过查表可知阻力系数,液滴在分离器中的沉降速度：由中华人民共和国油气集输规范提供的卧式三相分离器直径计算公式：代入数据得，由长径比值，可知其分离器长度为12.4m,自由水分离器,热化学处理器,分离原理：热化学分离器V102的处理原理与V101的原理差不多，仍然是依靠重力沉降和化学药剂进行脱水破乳，唯一不同的是在V102内增加了功率为3350KW的加热盘管，通过加热乳化带来增加破
6、乳程度。由Stokes公式来表示水滴在原油中的沉降速度：,热化学处理器,温度对乳状液稳定性的影响温度升高，水膨胀，界面膜变薄，机械强度降低。温度升高，原油粘度降低，有利于脱水。温度升高，油水密度差变大（油水体积膨胀系数不同，原油体积膨胀系数较大），水滴易于在油相中沉降。温度升高，水珠的布朗运动加剧，增加了互相碰撞、合并的机率。,热化学处理器,温度升高，石蜡、沥青质、胶质在原油中的溶解度增大，减弱了因这些乳化剂构成的 界面膜的机械强度。温度及界面控制：温度传感器安装高度2.4m,现场温度表安装高度1m。根据传热学知道，衡量传热快慢主要由导热系数 决定，水的导热系数一般为0.6W/m，而油类的 导
7、热系数在0.12-0.15W/m之间，因而在同样的 热量下,水的传热速度远远比油快。尽量将油水乳化带控制在加热盘管区域。,电脱水器,电脱水器是对经过一、二级三相分离后的原油作进一步的净化处理，使其含水小于等于。特别是对于重质、高粘原油，用重力沉降分离及化学破乳脱水尚达不到商品原油的含水指标时，常用电破乳法来脱水。,偶极聚结 原油乳状液中的水滴受电场的诱导而产生偶极化，正负电荷分别处于水滴的两端，两个电偶极子的相互吸引力：,电脱水器,电脱的工作电压范围一般为1235KV，电场强度为0.8kv/cm1.6kv/cm。“电分散”时的电场强度4.8kv/cm。电场强度可通过电极距和供电电压来调节，最佳
8、电场强度随应用而变化。振荡聚结 水滴中常带有酸、碱、盐的各种离子，在50Hz工频交流电场中，不断地做周期性往复运动，使水滴界面膜不断地受到冲击，界面膜机械强度降低，甚至破裂，水滴聚结，从原油中沉降下来，这一过程称为振荡聚结。电泳聚结 在直流电场的作用下，水滴将向与自身带相反电荷电性的方向的电极运动，这种现象称为电泳。,电脱水器,电脱水器,目前，电脱用的是22KV档，船头相对较弱的电场中，两电极之间距离为77.5cm,由公式可得 由船头逐渐向船尾过渡，电场强度逐渐增大，两电极偏心距为7.5cm，在电脱水器中部上半部分，两电极之间距离为60cm,同理可得:而在电脱水器中部下半部分，两电极之间距离为
9、75cm，同理可得,电脱水器,在电脱水器的船尾部分，电极最强，两电极偏心距为14.5cm,在电脱水器中部上半部分，两电极之间距离为48cm，同理可得 而在电脱水器的中部下半部分，两电极之间距离为77cm,同理可得 从以上数据来看，电脱的电场强度不是很大。当电脱水效果不是很好时，可以适当增大电脱电压，从而提高电场强度来增强脱水能力，但实际上，据电气人员说，尽管目前使用的是最低电压档，由于电极的绝缘强度不是很好，因而提高电压值仍然不切实际。唯一可行的是找合适的时间对其里面的电极进行更换。如果更换不行，就只有提高进入电脱的原油温度，同时适当地增大破乳剂的注入量来提高脱水效果。,交直流电场脱水效果对比
10、,各分离器油、水滞流时间,基本参数：直径：4m，有效长度：16.5m FT-7161A/B=5670/3500m3/dFT-7171A/B=2200/2470m3/d，平台来液量：21500m3左右，综合含水：78%,V-101日常操作气液界面：3m，油水界面:1.4m，V-101outlet BS&W=24%,V-102日常操作气液界面：3.3m，油水界面:1.1m，V-102outlet BS&W=13%报表中流量计读数：4730m3 现在按理想状态来分别计算各分离器目前油相、水相的滞流时间，忽略分离器两边浮头的体积。V-102：平台来液量：电脱回流量：,各分离器油、水滞流时间,回流原油的
11、含水率：V-102日处理原油体积：V-102日处理液体体积：V-102日处理水体积V-102单系列每小时原油处理量,各分离器油、水滞流时间,V-102每小时水处理量分离器水相容积：分离器油相容积：水相停留时间：油相停留时间：,V-101：V-101日处理原油体积：V-101日处理水体积：V-101单系列每小时原油处理量：V-101单系列每小时水处理量：,各分离器油、水滞流时间,各分离器油、水滞流时间,分离器水相容积：分离器油相容积：水相停留时间：油相停留时间：V-103：V-103日处理量：由于其为满罐操作，故其停留时间为：,电动态脱盐技术,电脱水和脱盐合二为一技术也称电动态脱盐技术，该技术以
12、双电场技术为基础。当淡化水进入电脱水和脱盐装置，并且使淡化水与原油成逆向流动，在高强电场作用下，淡化水被碎裂成许多统一细小颗粒与逆向而来的原油混合（淡化水“冲洗”作用），使淡化水与盐水多层次接触，在电场减弱时细小颗粒又会较易结合在一起，并且不断增大最后发生沉降，达到脱水和脱盐的目的，脱水和脱盐在同一装置内完成。电动态脱盐技术主要包括电场强度控制技术、强静电混合技术和淡化水与原油的逆向流动技术等四个方面。,电动态脱盐技术,水力旋流器,与重力分离设备相比，水力旋流器的优点为：结构紧凑、体积小、重量轻。易于设计、安装。静态水力旋流器可以模块化单元的方式进行设计、组装，当料液处理量增加或减小时，可以随
13、时增减旋流器的个数，而且由于旋流器的体积小、重量轻，在海洋平台上可以很方便地吊装；快速启动、迅速稳定。由于料液在水力旋流器内的平均停留时间很短，所以在开始启动时以及当进料中油水两相呈现“断塞流”状态后，旋流器分离系统可以在几秒内就恢复至正常操作状态；由于静态水力旋流器中没有运动部件，需要的系统配件少；维修费用低。通常只需维护循环油泵，其次是旋流器被冲刷磨蚀与腐蚀后的维护；,水力旋流器的基本结构,水力旋流器的工作原理,旋流器分为动态水力旋流器和静态水力旋流器。静态水力旋流器又可以分为预分水力旋流器、脱油水力旋流器和脱水水力旋流器。预分是从含水率超过50的采出液中将原油或凝析油中所含的大部分水脱掉
14、，这是一种处理连续相为水的水力旋流器，排出流的质量是处理条件和液体性质的函数，溢流和底流需要进一步处理。脱水是从含水率低于50的采出液中将原油或凝析油中所含的水脱掉，这是一种处理连续相为油流的水力旋流器，经处理后的原油或凝析油达到或接近商品的质量要求。脱油是从含油浓度不超过2的含油污水中将大部分油脱掉，这是一种处理连续相为水流的水力旋流器，处理后的污水含油量达到环境法规对排放污水含油的要求。,粗粒化脱水方法,原理：是利用油水对固体物质亲和状况（即润湿性）的不同来进行乳化液粗粒化脱水的方法。常用亲水憎油的固体物质制成各种脱水装置。用于油水分离的固体物质应满足下列基本要求：具有良好的润湿性，由于这种润湿性，油水混合物流经固体表面时，水滴附在固体表 面上，在流体的剪切作用下，水滴界面膜破裂，水滴聚结；固体物质能长期使用，并对油、水不发 生化学反应，对油、水性质无有害影响；固体物质货源充足，价格低廉。,关于流程的一些探讨,H的换热问题！V-102入口的药剂注入问题！电脱的进液量分配问题！QHD-331的投产问题！,The End!,
