[教育]油气集输工艺及设备进展

（
输主油，用下泵面种的类几众种多产，品主是要用以量离最心大泵、为用二）
途最广泛的泵设备。
输
油
泵
1、几种泵举例
ZA型石油化工流程泵
适合输送清洁或含有固体颗粒、低温或高 温、中性或有腐蚀性及气液两相流液体， 尤其对于输送各种温度的液态石油化工产 品，各种温度和浓度的酸、碱、盐溶液和 其他有腐蚀性的液体尤为适用。具体结构 如图1所示，该产品技术为瑞士苏尔寿泵公 司技术。
近年来，又兴起了无机复合热管，它跟传统的热 管（如钢—水热管）技术相比，其优点是：适 用温度范围广，使工作范围扩大到材料使用的温 度极限，可在350℃以上高温环境下工作，不易 产生爆管，结构紧凑，流动阻力小，不易堵塞， 其良好的均温性能可有效地防止烟气酸温度腐蚀 ，良好的耐热性能可有效地提高其使用寿命。
• 2.生产设备、管理和维护手段：差距更大。 • 国外油田在生产上普遍采用了先进的自动化数据采集与 控制技术，对生产工艺过程的实时监控已成为惯例，如输 油管道采用SCADA （数字采集与监控系统）系统，站内 采用DCS（分布式控制系统）系统，跟生产辅助的电力、 通讯系统也实现了自动化。 • 而我国特别是东部老油田在自动化方面还限于单件的自 动化仪表的使用，除了少数生产设施外，自动化基本上处 于起步阶段；加热炉、输油泵等生产设备陈旧落后，收发 油计量误差大，能耗也较大。 • 我们认为，我国油气集输专业的技术水平与国外相比有 相当大的差距，总体管理技术水平比发达国家落后10～ 20年左右，而且差距有继续拉大的趋势
时间的停输会酿成凝管事故。
输
1.2 密闭输送工艺
长距离输油管道是从开式输送发展到密闭 输送方式的。目前常用的有两种。
“旁接油罐”运行的优点是有缓冲过程， 允许调节的时间长，对自动化水平要求低 。
“从泵到泵”的密闭输油工艺改变了中间 站进旁接罐的开式运行方式，使全线成为 一个水力系统，可以充分利用上站压力， 节约能耗，可节约中间站储油设备投资， 而且也避免了旁接油罐的油气蒸发损耗。 密闭输油工艺取决于设备的可靠性、自动
• 原油输送方式
• 输送原油的粘度和凝固点比较低，可以采用不加热直接 输送的方式； • 具有较高凝固点和粘度的原油，就需要经过加热后输送 ，或者经过改性，采用不加热的常温输送方式。 • 北美国家的输油管道多是输送低凝点、低粘度原油，所 以多为不加热输送。对于凝点和粘度较高的原油均采用加 热输送（如美国全美管道和科林加管道）。 • 随着原油流变性的研究，原油添加化学降凝剂后常温输 送技术也应用于一些原油管道运行管理中。由于实际生产 需要和常温输送的工艺优越性，促使此项技术日趋成熟。 近20年来，我国有10多条原油管道试验研究了添加化学降 凝剂输送技术，取得的技术成果和经济效益是十分明显的 。
水套炉
水套炉是火筒式加热炉，间接加热，其工作原理 是燃料在炉体下部的火筒烟管内燃烧，热量通过 火筒烟管传递给中间传热介质“水”，水再加热 内有介质流动的盘管。
水套炉单台功率小，主要用于小流量加热，优点 是使用安全，不结焦。
炉体与炉管之间用密封填料密封，松紧程度由压 盖法兰调节。炉体上焊有温度计插孔及压力表和 安全阀接头。通过水箱、漏斗和平衡管给炉内加 水。炉体放在用耐火材料砌成的炉墙上，顶上敷 绝热材料保温。
热管加热炉
热管是一个密闭的、具有一定真空度的管 件，内部装有符合温度变化范围要求的工 质。热管利用内部工质的相变传热，极大 地提高了传热效果，其当量导热系数是紫 铜的数千倍，因此热管被称为“超导热体 ”。
热管加热炉结构示意图
加热炉发展现状及发展趋势
目前，我国在余热节能领域的应用，以碳钢— 水热管为主，如锅炉的省煤器、空气预热器等， 取得了明显的经济效益。但是碳钢—水热管在 高温下容易爆裂，限制了应用范围。
1. 3 优式化，运在S行C技AD术A是系国统外中多基采本取上的都运装行有方优优化 化运行控制软件，它可在不考虑调速运 的基础上，对管道的运行方案进行优行 化，使管道在最经济的状态下运行，技 减消小除低节输流量损时失的。不匹配性，减少乃至术
SCADA（数字采集与监控系统）
输油泵机组的优化运行
油气集输生产最常用的加热炉是燃油管式 加热炉，从炉型上多为方箱式。
现场运行的加热炉示意图
•管式加热炉
管式加热炉火焰直接加热，具有单台功率高、升 温速度快、加热温度高、耗钢量小等优点。管式 炉四周是用耐火砖砌筑的炉墙和成排的炉管，炉 管分两部分，直接受炉膛火焰辐射加热的为辐射 管，受烟道气对流加热的对对流管。炉子的燃烧 器是将燃油经机械雾化或蒸汽雾化（与水蒸汽混 合），在高压下通过油嘴喷出燃烧，空气从风门 进入。管式炉种类较多，目前油田应用比较多的 是卧式管式加热炉，热负荷规格有1000kW、 2000kW、2500kW。燃料以原油为主，采用轻 型快装结构，工厂预制，现场组装。加热炉热效 率为82％～85％。
40年代中期以后，开始敷设出油管线，用蒸汽管伴热，在 选油站进行油气分离、油罐计量原油和储存，油田气经计 量后，部分通过供气管线，作为工业和民用燃料，部分就 地放空。
50年代以后，随着新油田的不断出现，集输管网、油井产 物计量、分离、接转，原油脱水和原油储存等工艺技术亦 相应发展。
70年代，集输工艺不断完善，不加热（常温）集输、油罐 烃蒸气回收、原油稳定、油田气处理和外输油气计量等技 术都有所发展。
直接加热炉大部分是七十年代建设的，在新建加 热炉时已被淘汰，这类加热炉体积庞大，炉管易 结焦，热效率较低。效率低的主要原因是排烟温 度偏高，炉膛为负压，漏风多，体积大，炉体保 温性差，导致散热损失很大。方箱式加热炉不仅 效率低，另一个突出缺点是安全性差，炉管（特 别是处于底部的炉管）易发生腐蚀穿孔，炉内高 温火焰接触还容易造成油管高温强度降低而破裂 ，造成原油泄漏而极易引起火灾、爆炸事故。
高
凝
点
我国生产的原油多属高含蜡、高凝固点、、 高 油粘来度说原，油输。送对工于艺凝可固分点为、两粘种度类较型高：的一原是高 加热输送，另一是常温输送。我们在加热粘
输送高凝、高粘原油方面积累了丰富的经原 验 到热，力但条加件热的输制送约有，其二弱是点一，旦一发是生低事输故量停受油
输，必须立即抢修，及时恢复运行，较长的
对输油泵机组本身进行改造，可用拆级、 车削叶轮、改变泵转速、更新高效泵
大小泵搭配，即选配合适的不同规格的输 油泵
是合理确定输油量，使输量和泵额定输量 尽可能一致，减少节流损失，最大限度地 提高泵的运行效率
1.
4
改用先炉后泵流程
节
改造输油设备，提高运行效率
能
选用高效输油设备
改
输油泵调速
近年来，国内还研究了利用热管技术来改造传统加热 炉的结构，如辽河油田设计院设计了热管加热炉，即 运用“火筒壁—热管、盘管壁—热管”的复式传热 ，强化了传热，提高了炉效，减小了炉体体积。以 700Kw的regr 加热炉为例，与同负荷的常规水套炉 相比，热效率提高10%，达到85%以上，节约钢材 40%，降低造价21%，减少占地面积30%，节约投 资2万多元。
造
1.
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油气集输公司气井上使用的加热炉多为50KW的 水套炉，以生产的天然气为燃料。
水套炉结构示意图
热媒加热炉
热媒加热炉采用间接加热方式，即燃油先 加热一种载热介质—导热油，导热油再加 热原油。
由主炉体和换热器以及连接管路组成，主 炉体可以是卧式或立式圆筒式加热炉，加 热热媒，换热器是热媒与被加热介质换热 的装置。
胜利油田滨南采油厂二首站4台加热炉、稠油末站2 台加热炉全部燃用重油，采用蒸汽雾化燃烧方式，冬 季也由外来蒸汽加热和雾化原油。加热炉排烟温度为 260℃左右，采用无机导热热管回收余热后，排烟温 度降低到170℃左右。回收加热炉余热产生的蒸汽满 足了燃油加热和取暖需要，节约了能量，取得了显著 的经济效益和社会效益。
（二）油田集油流程举例
1、双管掺活性水流程
2、三级布站单管油气集输流程
3、单管环形集油流程
4、稠油集输流程
（1）高温集油流程：单管加热集油流程和掺稀 降粘流程。
（2）掺蒸汽集油流程
二.国内外油气集输技术差距
•1.生产工艺方面：原油管道输送方面的差距最大， 自50年代以来，世界上发达国家的输油管道基本上 普及了密闭输送工艺流程，而我国输油工艺还普遍 采用开式流程运行和加热输送工艺，能耗大。天然 气和油田气处理工艺相差不大。油田伴生气的回收 ，则靠管道将联合站进行原油处理生产的伴生气汇 集起来，由压缩机加压，然后进行轻烃回收。轻烃 回收一般采取辅助浅冷和高压膨胀制冷凝液分馏生 产工艺。天然气地面生产工艺比较简单，流程是： 天然气经井口采气树后，首先进加热炉加热、然后 由气嘴进行配产和节流降压、进集气站分离器分离 出水、砂、油等杂质，最后经计量后外输。
三.输油工艺及进展
• 1. 概述
• 长距离输油管道通常是指距离长、管径大、输 量高的原油管道，输送压力高而且平稳。由输油 站和管路两部分组成，输油站分为首站、若干中 间加压站、若干中间加热站及末站； • 其任务是供给油流一定的压力能和热能，将原 油安全、经济地输送给用户； • 管路上每隔一定距离设有为减少事故危害、便 于抢修，可紧急关闭的若干截断阀室以及阴极保 护站。
的SCADA系统。对于今后建设的长输管道， SCADA系统将成为必不可少的组成部分。
四.输油设备进展
加热炉 输油泵
(一)加热炉
加热炉是将燃料燃烧产生的热量传递给被 加热介质而使其温度升高的一种加热设备 。在油气集输系统中，它的作用是将原油 、天然气等加热至工艺所要求的温度，以 便进行加工和输送。