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1、二七年七月,油气集输工艺培训,一、油气集输的概念,1,、什么叫油气集输？,是把油、气田生产的原油和天然气收集起来，通过计量、,初加工（净化、稳定）和输送的全过程。,2,、工作的对象和范围,油气集输研究的主要对象是油、气田生产过程中原油及,天然气的收集和输送问题。,工作范围是以油井井口为起点，矿场原油库或输油、输,气管线首站为终点的矿场业务。,3,、油田生产对集输工作的要求,在油田开发中，无论是新油田的开发建设，还是已开,发油田的调整改造，油气集输必须适应油田生产全局的需,要，必须满足以下几点要求：,（,1,）满足油田开发和开采的要求；,（,2,）要贯彻节约能源和保护环境的原则；,（,3,）要贯
2、彻方便管理和安全运行的原则；,（,4,）要贯彻“少投入，多产出”，提高经济效益的原,则。,（一）输油站类型及功能,输油站是长输管线的主要组成部分之一。其任务是,供给油流一定的能量（包括压力能、热力能），以使油,品保质保量、安全经济的输送到目的地。,输油站按所处位置分为,首站、中间站和末站,，中间,站按其功能还可分为,加热站,（只能提供热能）、,加压站,（只能提供压能）及,热泵站,（既提供热能又提供压能）。,二、输油站工艺流程,首站：,是长输管线的起始站。主要任务是接,收来油，经计量后，加压加热向下站输送。首,站除设有输油机泵和加热装置外，还必须设置,较大容积的储油罐，以满足计量及调节来油与,输
3、油间不平衡的需要。,二、输油站工艺流程,中间站：,是长输管线沿途设置的输油站。其,主要任务是对所输油品按工艺要求供给一定的,能量，使油品继续流动。,中间站设施比首站相对较少，特别是储油罐,少，只有,1,2,个，起缓冲作用或事故处理。,二、输油站工艺流程,实例：,炉,-1,炉,-1,F,I,Q,F,I,Q,接,热,工,部,分,F,I,Q,五,蛟,站,工,艺,流,程,图,末站：,是长输管线的终点站。主要任务是接收输油,管线所输的全部油品，经过计量后将油储存起来或直接,把油品输给用油单位，或以其它运输方式转运给用户。,由于来油不平衡及转运不平衡，末站需要设有较大,容量的储油罐和相应的计量、化验及运转
4、设施。,二、输油站工艺流程,（二）输油站的基本组成,无论首站、中间站或末站，按站内设施来分可把输,油站分成生产区和生活区。生产区又分为主要,生产区和,辅助生产区,。,主要生产区：,（,1,）,输油泵房,（,2,）加热炉,（,3,）,总阀室,（,4,）清管器收发室,（,5,）,油罐区,二、输油站工艺流程,辅助生产区：,（,1,）,供电系统,（,2,）供热系统,（,3,）,供水系统,（,4,）排水排污系统,（,5,）,消防设施,（,6,）材料库,二、输油站工艺流程,（三）平面布置及工艺流程绘制,平面布置原则及要求：,1,、集中处理站平面布置设计应根据工艺流程，按不同生产功,能和特点，将同类工艺设施
5、相对集中布置在一起，使其形成原油,外输区、储油罐区、原油处理区、原油装卸区、采出水处理区、,变电所、供热区、辅助生产及生产管理区。,2,、供电、供热设施应尽量靠近负荷中心位置，且宜布置在站,场边部，以利进出线。,3,、场区道路的布置应合理组织好人流和车流，并应满足消防,要求。,4,、工艺管线、热力管线，供排水管线和电力通信线路，一般,宜集中布置在道路一侧。各种线路布置做到纵横有序。,5,、站场平面布置防火间距应符合相关要求。,常用图例,常用图例,液相管,气相管,法兰盖,压缩空气管,蒸汽管,上水管,大小头,紧急切断阀控制,油路,一般阀,紧急切断阀,止回阀,过滤器,电动离心泵,直通球阀,安全回流阀
6、,弹簧安全阀,P,压力表,P,液位计,P,温度计,P,二次液位计,一般储罐,除油罐,300m,3,调节罐,300m,3,污油箱,净化罐,1000m,3,沉降罐,1000m,3,净化罐,1000m,3,沉降罐,1000m,3,卸油箱,卸油箱,缓,冲,罐,?,D,?,?,?,?,?,?,?,1,y,?,?,?,o,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,o,?,?,?,D,?,?,?,?,?,?,y,南梁集油站工艺流程示意图,实例演示,原油加热输送管道的轴向温降和沿程压降为输油,管道工艺计算的主要内容。,三、输油管路的工艺计算,（一）
7、水力计算,管路输油过程中压力能的消耗,包括两部分，一是用于克服地形高,差所需的,位能,；二是克服原油沿管,路流动过程中的摩擦及撞击阻力，,通常称为,摩阻损失,，它随流速及原,油物理性质等因素而变化。,g,P,P,?,?,?,2,1,=,h,e,+h,+,Z,压降计算公式：,Z,起点、终点高差，,m,p1,、,p2,起、终点压力，,MPa,介质密度,g,重力加速度，,g=9.80665m/s2,h,局部摩阻损失（,m,）,he,沿程摩阻损失（,m,）,由于h比,he,小得多，故计算常忽略此项,沿程摩阻损失计算,沿程摩阻损失按达西公式计算：,g,d,L,h,2,2,?,?,?,实用计算公式，利用紊
8、流光滑区的列宾宗公式：,L,d,Q,h,75,.,4,25,.,0,75,.,1,0246,.,0,?,?,h,管线沿程摩阻损失，,m,；,Q,流量,，,m,3,/h,；,原油运动粘度，,m,2,/s,；,d,管线内径，,mm,；,L,管线长度，,m,；,实例演示,例：设西二转外输液量,2100m,3,/d,，原油含水,13%,，外输管线,133,5mm,4.2Km,，,原油外输西二联，排量,100m,3,/h,。计算其沿程,阻力损失，为,1.98MPa,。,m,2,5,?,?,?,d,L,Q,h,m,n,f,?,?,水头损失计算表,压力水头,差,h,f,(m),流态系,数,流态,指数,m,流
9、量,Q(m,3,/h),动力粘度,(,厘泊,),管径,(mm),管长,(m),流体密,度,(Kg/m,3,),雷诺数,Re,公式,水力,光滑,管,Re,3000,198.152,0.0246,0.25,100,6.4,125,4200,870,38481.,95329,16.848,0.0246,0.25,25,6.4,150,9600,868,7998.6,43548,105.9,0.0246,0.25,55,6.4,150,15200,873,17698.,3811,层流,区,Re,3000,8.3,4.15,1,30,6.4,80,1300,850,三、输油管路的工艺计算,（二）热力计算
10、,油流被加热到一定温度后，输送到下游站，在沿管道流,动过程中，不断把热量散失到温度较低的管路周围介质中去，,因而油流温度不断降低。,管线轴向温降计算公式：,D,K,c,G,m,?,0,2,0,1,t,t,t,t,?,?,L=,ln,L,管线长度，,m,Gm,油气混合物的质量流量，,kg/s,；,c,原油比热，,J/(kg,0,C),，一般,取,c=1.884,10,3,一,2.093,10,3,J/(kg,0,C),；,K,管线至周围介质的总传热系数，,W/(m2,0C),D,管线外径，,m,t1,t2,管线起点、终点温度,0,C,t0,管线环境温度,0,C,，,（埋地管线取管线中心埋深处地温
11、）；,三、输油管路的工艺计算,热力计算的目的是为了对热油管的运行工况进行,有效的控制，确定热油管最优投产和重新起动方案，,确定热油管安全停输时间等。,通过上述管线轴向温降公式可以计算得到管线的,最小起输量,，也可推算出原油所需,外输油温,，进一步,核算外输加热负荷。,C,t,t,t,t,DL,K,G,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,0,0,ln,终,起,?,最小起输量：保证管线不发生冻堵、凝管的最小安全输量,实例演示,例：设某站外输净化油，外输油温能达到45，下游进站油温21，,外输管线114,5mm,6.8Km,，岩棉管保温。计算该站的安全起输量。,序,号,管线最小,起输量,G,（公
12、斤,/,小,时）,总传热,系数,K,（大卡,/,米,2,?,时,?,）,管线外,直径,D,（米）,管线,长,L(,公,里,),管线内原,油起点油,温,t,起,(),管线内原,油终点油,温,t,终,(),管线埋深,处土壤温,度,t,0(),原油热容,C,（大卡,/,公,斤,?,）,公式,1,5435.4,0.946,0.114,6.8,45,21,3,0.5,2,42597.9,2,0.159,27.6,65,20,3,0.5,3,44791.4,2,0.219,10.3,35,20,3,0.5,4,4909.6,2,0.076,4,40,20,3,0.5,一般情况下：总传热系数,K,取,2,；
13、管线埋深处土壤温度,t,0,取,3,；原油热容,C,取,0.5,大卡,/,（公斤,）,管线最小起输量计算表,C,t,t,t,t,DL,K,G,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,0,0,ln,终,起,?,四、站库设计,油气集输系统所包含的站库有计量站、接转站、集中处,理站、矿场原油库等。集中处理站，也称联合站，是对油井产,物油、气、水集中进行综合净化处理，从而获得合格原油、天,然气、稳定轻烃和可回注的处理采出水的中心站。一般包括以,下生产功能：油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、,轻油回收、原油储存及输送、采出水处理与回注、变配电、供,热及消防等。,（一）集中处理站的主要设备及功能
14、,序,号,设备名称,功,能,设计及运行参数,备,注,1,流量计,各区块来油计量,根据产液量配,常用腰轮流量计如,LL,150,、,LL,100,、,LL-80,等,2,换热器,对进沉降罐的原油加热,利,于原油脱水沉降,由来液量定,(,常用,45m,2,、,65m,3,等,),一趟来,液用一具或几具。换热器出口温度应在,40,以上。,3,毛油罐,单量、事故处理用,根据产液量配建,4,沉降罐,含水油在此水洗、脱水、,沉降,出净化原油,根据来液量及沉降时间定。运行参数,:,水,层控制,4-6m,罐温,35,。,各加药端点要保证,100mg/l,的,破乳剂加药浓度及输油温度,5,倒罐泵,用于站内各油罐
15、储量的周,转,根据产液量配套建设,6,净化油罐,储存沉降罐溢流出的净化,原油,也可作为油品交接罐。,根据产液量配套建设,7,输油泵,净化油需经输油泵输送至,高效炉,根据产液量配套建设,8,高效炉,加热净化原油,便于闪蒸稳,定,进口压力,0.2-1.5MPa,出口温度,95,110,成品油在储存的最高温度下,9,稳定塔,分离,C,1,C,4,降低原油蒸汽,压,进口温度,95,105,塔顶温度,40,50,饱和蒸汽压等于或略低于当,10,稳定净化,油罐,储存稳定后的原油即成品,原油,根据产液量配建,地的大气压,（一）集中处理站的主要设备及功能,按照油气田地面建设规划设计技术规定，油田自管外输首站储
16、罐,容量不超过五天，则储罐容量为：,V=5Q/K,Q,联合站平均日输量（,m,3,/d,）,K,油罐容积系数，金属油罐取,0.85,假设某处理站外输油量,504m,3,/d,，则,V=5,504,0.85=2965,（,m,3,），,则考虑各区来油采用热化学沉降脱水并兼顾远期产量增长等因素，可,选用,1000m,3,拱顶油罐,4,具。,（二）集中处理站设计规模及相关计算,油罐,原油加热总负荷：,Q,总,=Q,1,+Q,2,+Q,3,+Q,4,+Q,5,Q,1,热化学沉降脱水用热负荷（大卡,/,时），按各区块来油量经过,换热器考虑液量；,Q,2,原油外输加热负荷（大卡,/,时）；,Q,3,油罐保
17、温热负荷（大卡,/,时）；,Q,4,污水处理装置负荷（大卡,/,时）；,Q,5,建筑物采暖热负荷（大卡,/,时）。,（二）集中处理站设计规模及相关计算,站内热负荷及锅炉选型,其中，原油脱水热负荷：,Q,1,=GC,t=GC,（,t,1,-t,2,）,t,1,原油热化学沉降脱水温度（），一般,40,50；,t,2,各区块来油温度（,），一般取20；,G,每小时的处理液量（公斤,/,小时）。,原油外输热负荷：,Q,2,=GC,t=GC,（,t,起,-t,脱,）,脱水温度,联合站输油起点温度,联合站脱水后原油外输量,站内热负荷及锅炉选型,油罐保温热负荷：,Q,3,=KF,t=KF,（,t,1,-t,
18、2,）,K,油罐总传热系数（大卡,/,时,.,米,.,）,；,F,油罐总传热面积（米,2,）；,t,1,油罐内原油温度（）；,t,2,大气温度（）。,Q,4,、,Q,5,分别由供水专业、采暖专业提供后，算出主要热负荷,Q,总,，假,设为,160.35,万大卡,/,时。,按每吨蒸汽产生,60,10,4,大卡,/,时热量计算，选用,2,吨,/,时锅炉,2,台。,站内热负荷及锅炉选型,计算步骤：,1,、根据,Q=GC,t,，算出来油加温或原油外输所需热负荷；,2,、确定换热器的换热面积：,F=Q/K/,t,平,K,冷热流体间的总传热系数，参照油气集输储运设计手册，取,150,大卡,/,米,2,.,时
19、.；,Q,来油升温或原油外输所需热量（大卡,/,时）；,t,平,平均温差，计算公式：,来油、外输换热器选型,D,K,c,G,m,?,0,2,0,1,t,t,t,t,?,?,ln,t,平,=,1,、根据给定的集输量或输油量，以及选定的经济流速，,选择合理的管径。计算公式：,?,Q,d,4,?,式中：,d,管线内径，,m,；,Q,给定的流量，,m,3,/s,，若给定的输油任务为,t/a,，,换算时每年按,350,天计；,经济流速，,m/s,（一般取,1-2 m/s,）。,2,、计算出的,d,需调整为标准管径。,假设求出,d,为,0.086m,，,则初选管径为,114,5mm,。,外输管线选定,1,、根据输油管径、原油粘度、比重、输量，进行水力计算，,公式：,输油泵选定,g,P,P,?,?,?,2,1,=,h,e,+h,+,Z,沿程摩阻损失，计算公式：,L,d,Q,h,75,.,4,25,.,0,75,.,1,0246,.,0,?,?,局部阻力损失，可按,10m,考虑。,高程差,终点余压，可按,15m,考虑。,2,、根据以上计算的总压降和要求的输油量，来选择输油泵,（排量、扬程）。,
