油气藏工程之油气集输 石油储运工程

2010-12-07 07:47:00

    矿场油气集输是指把各分散油井所生产的石油及其产品集中起来,经过必要的初加工处理,使之成为合格的原油和天然气,然后分别送往长距离输油管线首站(或矿场原油库)或输气管线首站外输的全部工艺过程。

    1.油气集输系统

     在油田,从井口到原油和天然气外输之间所有的油气生产过程均属油气集输范畴。油气集输生产过程及相应关系以集输管网及各种生产设施构成的庞大系统覆盖着整个油田。由于各油田、各油层所产石油的物性、产量不同,井口的参数(温度、压力等)不一,地貌气候的差异,不同生产阶段油井产物的变化等,要求油气集输系统要根据这些客观条件,利用其有利因素,使地面管网规划、设备选择及生产流程设计与之相适应,从而达到优化的目的,这就使得各油田的集输系统之间存在着诸多差异。

     1)油气集输工作的主要内容

    ①油气计量,包括单井产物油、气、水的计量以及油气在处理过程中、外输至用户前的计量。因单井产量值是监测油藏开发的依据,所以需要对各油井进行单独计量。各井的油气经分离和分别计量后又汇集在一起,用一条管路混输至处理站,或用两条管路(单井产量大时)分别输往处理站。以往在各油气田上均为单井分别计量油气而专设油气分离装置,20世纪90年代以来,随着多相计量技术的发展国内外已有一些油气田采用无需分离而计量出各井产出的油、气、水产量的多相流量计,省掉了计量分离装置,大大简化了集输流程,节约了地面建设投资。

    ②集油、集气,即将分井计量后的油气水混合物汇集送到处理站(联合站),或将含水原油、天然气分别汇集送至原油处理及天然气集气站场。

     ③油气水分离,即将油气水混合物分离成液体和气体,将液体分离成含水原油及含油污水,必要时分理处固体杂质。

     ④原油脱水,即将含水原油破乳、沉降、分离、使原油含水率符合标准。

     ⑤原油稳定,即将原油中的C1~C4等轻组分脱出,使原油饱和蒸汽压符合标准。

     ⑥原油储存,即将合格原油储存在油罐中,维持原油生产与销售平衡。

     ⑦天然气脱水,即脱出天然气中的水分,保证其输送和冷却时的安全。

     ⑧天然气轻烃回收,即根据需要,脱出天然气中部分C2C3C4C5组分,保证其在管线输送时不析出液烃。

     ⑨液烃储存。将液化石油气(LPG)、天然气液(NGL)分别装在压力罐中,维持液烃生产与销售的平衡。

     ⑩输油、输气。将原油、天然气、液化石油气和天然气经计量后外输,或在油田配送给用户。

     2)油气集输工程的规模

    油田的生产特点是油气产量随开发时间呈上升、平稳、下降几个阶段,原油含水率则逐年升高,反映到地面集输系统中不仅是数量(油、气、水产量)的变化,也会发生质(如原油物性)的变化,所以要考虑在一定时间内以地面生产设施少量的变动去适应油田开发不同阶段的需求。油田油气集输工程的适用期一般为5-10年,按油田开发区规定的逐年产油量、产气量、油气比、含水率的变化,按10年中最大处理量确定生产规模。

    2.油气集输工艺流程

     油气集输流程是油气在油气田内部流向的总的说明,它包括以油气井井口为起点到以矿场原油库或输油、输气管线首站为终点的全部的工艺流程。油气集输流程是根据各油田的地质特点、采油工艺、原油和天然气物性、自然条件、建设条件等制定的。

    油气集输流程有多种分类方法。在油井的井口和集中处理站之间有不同的布站技级数,按油气集输系统布站技级数可命名为:一级布站集输流程(只有集中处理站)、一级半布站集输流程(有计量阀组和集中处理站)、二级布站集输流程(有计量站和集中处理站)、三级布站集输流程(有计量站、接转战和集中处理站);按集输流程加热方式命名为:不加热集输流程,井场加热集输流程、掺热水集输流程等;按通往油井管线的数目命名为:单管集输流程(在各井口设加热炉加热油气)、双管集输流程(一管集输油气,一管输送热液掺入井口以保证必要的温度)和三管集输流程(一管集输油气,一管输送热水,一管是热回水管,对油气管线拌热保温);按油气集输系统密闭程度命名为:开式流程和密闭流程等等。

    3.油气分离

     从井口出来的井液主要是水和烃类混合物。在油藏的高温、高压条件下天然气溶解在原油中,在井液从地下沿井筒向上流动和沿集输管道流动过程中,随着压力的降低,溶解在液相中的气体不断析出,形成了气液混合物,为了满足产品计量、处理、储存、运输和使用的需要必须将它们分开,这就是油气分离。

     1)气液分离工艺

     ①分离方式

     在生产中采用多级分离方式。多级分离是指气液两相在保持接触的条件下,挡压力降到某一数值时,把析出的气体排出,液相部分继续降压,重复上述过程,如此反复直至系统压力降为常压。每排一次气,作为一级,排几次气叫做几级分离。由于储罐的压力总低于管道的压力,在储罐内总有气体排出,常把储罐作为多级分离的最后一级。

     ②分离级数

     从理论上讲,分离级数愈多,液相收率愈高,但实际上随着分离级数的增加,液相收率的增量迅速下降,设备投资和经营费用却大幅上升。实践证明:对于一般油田,采用三级或四级分离经济效益较好;对于油气产量比较低的油田,一般采用二级分离经济效益较好。

     2)油气分离器

    油气分离是在油气分离器内进行的。油田上使用的分离器,按外形分,主要有卧式和立式两种类型;按功能分,有气液两相分离器和油气水三相分离器;按分离方式分,有离心式分离器和过滤式分离器。卧式分离器可分为卧式两相和三相分离器,它们在生产实际中均得到了广泛的应用。

     4.原油脱水

油井产物中大多含有水、砂等杂质,水中还溶解了一些矿物盐(尤其是开采后期)。输送和处理大量的水会使设备不堪重负,增加了能量的消耗,同时矿物盐还造成了设备结垢和腐蚀,原油中夹带的泥沙会堵塞管道和储罐,还能使设备磨损,因此原油必须在矿场经过脱水、净化加工才能成为符合外输要求的合格产品。(石油知识编辑部)

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