油气集输

油气集输油(气)田开发包括(油藏工程)(钻采工程)及油(气)田地面工程.油气集输系统的功能:将分散在油田各处油井产物加以收集;分离成原油,伴生天然气和采出水;进行必要的净化,加工处理使之成为油田商品(原油,天然气,液化石油气和天然汽油)以及这些商品的储存和外输.同时油气集输系统还为油藏工程提供分析藏油动态的基础信息.油气集输系统工作内容(1)油井计量(2)集油(3)集气(4)油气水分离(5)原油处理(脱水)(6)原油稳定(7)原油储存(8)天然气净化(9)天然气凝液回收(10)凝液储存(11)采出水处理工艺流程:收集油井产出的油,气,水混合物,按一定顺序通过管道,连续地进入各种设备和装置进行处理,获得符合质量标准的产品,并将这些产品输送到指定地点的全过程.集油流程大体分三类:(1)产量特高的油井(2)计量站集油流程(3)多井串联集油流程.我国石油界按流程中最有特色部分命名集油流程:(1)按集油加热方式(2)按集油管网形态(3)按通往油井的管线数量(4)按集油系统的布站级数(5)按流程的密闭性(开式集油流程和闭式集油流程之分)加热流程适用于倾点和粘度较高的石蜡基原油.多井串联集油流程:优点:钢材耗量少,建设速度和投产见效快.缺点:①计量点,加热点多而分散,不便于操作管理和自动化的实施②各井的生产相互干扰,流程适应能力差并不便于调查和改造.选择流程依据:(1)集油流程的选择应以确定的油气储量,油藏工程和采油工程方案为基础(2)油气物性(3)油田的布井方式,驱油方式和采油方式以及开发过程中预期的井网调整及驱油方式和采油工艺的变化等(4)油田所处地理位置,气象,水文,工程地质,地震烈度等自然条件以及油田所在地的工农业发展情况,交通运输,电力通讯,居民点和配套设施分布等社会条件(5)已开发类似油田的成功经验和失败教训.选择原则:(1)满足油田开发和开采的要求(2)满足油田开发,开采设计调整的要求和适应油田生产动态变化的要求(3)贯彻节约能源原则(4)充分利用油气资源(5)贯彻”少投入,多产出”,提高经济效益原则(6)注意保护环境.在断块间一般采用(管道输送油气);断块油田一般采用(多功能油气处理设备). 气田集输系统功能:收集各气井气流,并进行必要的净化.加工处理使之成为商品天然气及气田副产品,同时还提供气藏动态基础信息.与油气集输系统不同是:(1)气藏压力一般较高,在气田开采的大部分时间内,可依靠气藏能量完成气体的集中,净化,加工,甚至通过输气管道直接送至用户(2)从气藏至用户,气体处在同一高压,密闭水力系统内,集气,加工,净化,输气,用气等环节间有密不可分的相互联系(3)在合适的条件下集气系统内会形成固态水合物堵塞管线和设备(4)气田和油田的气体处理厂有相同的业务,但气田气与油田伴生气的组成不同.集气系统主要由(气井井场)(集气站)(天然气处理厂)及其间相连的(管线)组成. 集气站主要功能是脱出气体中夹带的凝液,水和机械杂质,对各气井进行计量. 我国对出矿产品原油的品质仅控制水含量及原油蒸气压.常见计量气体体积采用的标准状态:(1)压力101.325kPa,温度20℃,是我国天然气计量的法定状态(2)英美法等西方国家,以1atm,60℉(15℃)为标准状态(3)书刊中也长年用101.325kPa,温度0℃为标准状态.原油分类:(1)按组成:石蜡基,环烷基,芳香基,沥青基(2)按气油比:死油,黑油,挥发性原油,凝析气,湿气,干气常压沸点:250~275℃和395~425℃两个关键馏分油的密度划分原油类别.把常态下矿场油库储罐中的原油称为脱气原油;把高于大气压,溶有天然气的原油称为溶气原油.倾点:在规定试验仪器和试验条件下,试管内油品在5S内能流动的最低温度. 凝点:油品在倾斜45°角试管内停留1min不流动的最高温度.倾点和凝点是衡量油品流动性的条件性指标常用(雷特蒸汽压测定仪器)测定原油和其他油品的蒸气压.天然气包括(气藏气,凝析气藏气和油藏伴生气)天然气类型:(1)按相特性分类:①干气②湿气③凝析气④伴生气(2)按酸气含量分类:①酸性天然气(H2S>1%,CO2>2%)②”甜”性天然气(3)按液烃含量分类:①贫气②富气③极富气在一定温度,压力条件下,组成一定的物系,当气液两相接触时,相间将发生物质交换,直至各相的性质不再变化为止.达到这种状态时,称该物系处于气液相平衡状态.平衡常数K:表示在一定条件下,气液两相平衡时,物系总组分i在气相与液相中浓度之比.使多种组分混合物原料发生部分汽化或部分冷凝的相变,气相内浓集了原料中的易挥发组分,而液相内浓集了原料中的难挥发组分,使原料按挥发度不同实施一定程度的分离,这一工艺称蒸馏.蒸馏共有三种方式:闪蒸,简单蒸馏和精馏.闪蒸:原料以某种方式被加热和/或减压至部分汽化,进入容器空间内,在一定压力,温度下,气液两相迅即分离,得到气液相产物.平衡汽化特点:气液两相处于相同压力和温度下,并呈平衡状态.所有组分同时存在气液两相内,每个组分也处于平衡状态,故分离较为粗糙.精馏:使液体混合物依据各组分挥发度不同而达到较完善分离,产品收率较高的一种蒸馏操作.精馏过程实质上是多次平衡汽化和冷凝的过程.完整的精馏塔由(精馏段)(提馏段)和(进料段)或(进料板)组成.矿场集输管路:从油气井到矿场原油库,长距离输油管和输气管首站之间,矿场地域内的所有输送工艺流体的管路.按管路内流动介质的相数,集输管路可分为单相,两相和多相流管路(混输管路). 按管路工作范围和性质,集油管路可分为(出油管,采气管,集油,集气管,输油,输气管等).采气管指与气井井口相连,输送单口气井产物的管路.输送多口气井产物的管路称为集气管.矿场集输管路特点:①在较小的地域面积内集中大量直径较小的工艺管路②矿场集输管路中大约有70%以上属两相或多相管路.用一条管路输送一口或多口油气井所产产物的管路,只要管路内存在气液两相,都称为油气混输管路.表观流速:两相混合物中任一相单独流过管道全部流通截面A时的流速.描述管路气液含率常用三方式:气液质量体积截面含率.质量含气率:气相质量流量与混合物质量流量之比.体积含气率:管路流通界面上气相体积流量与气液混合物总体积流量之比β=Qg/Q截面含气率:气相流通面积与管路总流通面积之比,有时也指某一管段内气体所占流道体积的份额.ψ=Ag/Aψ与β关系三情况:①滑动比S=1,Wg=Wl,为均值流动,ψ=β②S>1,Wg>Wl,气相流速大于液相流速,ψ<β②S<1,Wg<Wl,只有在下倾管路内可能发生这种情况.引入折算系数的目的:把求两相管路摩擦降压梯度的问题转化为求折算系数和单相管路压降问题.测定流型方法大致三类:①目测法②测定某一参数的波动量并与流型建立某种联系③由辐射射线的吸收量确定气液混合物的密度和流型.根据管内气液比由小到大,将两相流的流型分为气泡流,气团流,分层流,波浪流,段塞流,环状流.气团流与段塞流区别:气团流的连接液相内不含小气泡,而段塞流的液塞内含有许多被液塞卷起的小气泡.气液两相流动分三种基本流型:分离流,间歇流,分散流.分相流模型:把气液两相分别按单相流处理,并计入相间作用,然后将各相的方程加以合并.这种处理两相流的方法称为分流相模型.多相流计算特点:①流型变化多②存在相间能量消耗③存在相间传质④流动不稳定⑤非牛顿流体和水合物.地形起伏对压降影响:管路沿线存在起伏时,不仅影响两相管路流型,而且液相集聚在低洼和上坡管段内,使气体流通面积减小,流速增大,造成较大的摩擦损失和滑移损失.在上坡侧,由于重力的影响使液相流速减慢,液体所占的流通面积增大,平均截面含液率Hl增加;浮力的作用使气体流速增加,流通面积减小,平均截面含气率ψ减小.若管路上坡高度为Z,上坡侧举升气液混合物消耗的压能为(ρlHl+ρgψ)gZ.在下坡侧,由于重力和浮力的作用,使Hl减小,ψ增大.由于ρl>>ρg,使下坡侧回收的流体压能不能完全补偿上坡侧举升流体所消耗的能量.故管路沿线地形起伏时,管路的压降除克服沿程摩阻外,还包括上坡段举升流体所消耗的,在下坡段不能完全回收的压能损失,这是两相管路不同于气液单相管路的重要特征.段塞流分为三种:水动力段塞流,地形起伏诱发段塞流,强烈段塞流.强烈段塞流定义:液塞长度大于立管高度的一种段塞流,其特征是气液流量和出油管压力有周期性的强烈波动.强烈段塞流的四个过程:①立管底部堵塞②立管排液③液塞加速④立管排气. 出油管向下倾斜,管内气体流量很小,气液呈分层流动是产生强烈段塞流的前提.强烈段塞流抑制方法:①减小立管直径,增加出油管压力和立管内的气液流速②立管底部注气,减小立管内气液混合物柱的静压,使气体带液能力增强③采用海底气液分离器或海底液塞捕集器④在海底或平台利用多相泵增压⑤立管顶部节流等.清管目的:①定期清管是提高管路输送效率的有效措施②在管路竣工阶段,可清除管内的杂质③可为管路内壁涂树脂类防腐层④对湿天然气管路,投产前需用清管器和干燥剂对管路进行干燥,防止残留水与天然气生成水合物.管路干燥方法:①用液氮干燥管路②用露点低于-60℃,极干燥的空气推动清管器③用甲醇吸管内水分.多相泵:为气液混合物增压的水力机械.多相泵优点:①减少边缘井井口回压,增加油井产量,延长油井寿命②对于储量和产量不大的边缘油田,能降低生产成本,使边缘油田得以经济的开采③占地面积小,生产流程简单,流程的密闭性好.对多相泵的要求:①能适应气液体积流量和气液比大幅变化的能力②有较强的抗磨,抗蚀能力③能适应不同环境的要求.平衡分离:根据相平衡原理,组成一定的石油,在某一压力和温度下,就有确定的气液相组成和数量,压力温度改变时,气液相组成和数量也随之而变.机械分离:为满足油气井产品计量,矿场加工,储存和管道输送的需要,必须已形成的气液两相分开,用不同的管线输送.分离器功能:油气两相分离器,油气水三相分离器,计量分离器和生产分离器. 按实现气液分离利用能量分为：重力式，离心式，混合式。

分离器基本组成：1 入口分离器 2 重力沉降区 3 集液区 4 捕雾器 5 压力液位控制 6 安全防护部件卧式与立式分离器比较：1 卧式尺寸较小，制造成本低；2 立式适合于处理含固体杂质较少的油气混合物。

分离器内油气接近平衡状态的程度可用原油脱气程度和天然气通过分离器后质量增加的百分数表示。

影响分离过程因素：1 油气最大，最小和平均流量 2 分离压力和温度 3 油气混合物进入分离器时形成段塞流的倾向 4 油气物性 5 原油发泡倾向 6 砂，铁锈等固体杂质含量 7 油气混合物的腐蚀性油滴沉降速度推导假设：1 油滴为球形，在沉降过程中既不破碎也不与其他油滴合并 2 油滴与油滴，油滴与分离器壁以及其他内部构件间无作用力 3 气体在分离器重力沉降区流动是稳定的，任一点流速不随时间而变化 4 当作用在油滴上各种力的合力为零时，油滴以不变的速度沉降。