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    油田集輸技術

    2019年12月21日

       

        石油和天然氣由油井流到地面以后,又如何把它們從一口口油井上集中起來,并把油和氣分離開來,再經初步加工成為合格的原油和天然氣分別儲存起來或者輸送到煉油廠,這就是通常稱之為“油田集輸技術”和“油田地面建設工程”。油田建設內容油田的集輸技術和建設,是據不同油田的地質特點和原油性質,不同的地理氣候環境,以及油田開發進程的變化而選定、而變化的。例如,由于原油粘度大小、凝固點高低的不同,高寒與炎熱地區的差別,對原油的集輸技術就有很大的影響;又如,有的原油和天然氣中,因含硫化氫,需經脫硫后才能儲存和輸送出去,這就要有相應的脫硫技術和建設;再如,當油田開發進入中、后期,油井中既有油、氣,又有大量的水,不僅要把油、氣分離開來,而且還要把水分離出來,把油、氣處理成合格的產品,把水也要處理干凈,以免污染環境……如此等等的眾多問題所涉及的眾多技術與工程建設,都是油田建設的主要內容。原油集輸就是把油井生產的油氣收集、輸送和處理成合格原油的過程。這一過程從油井井口開始,將油井生產出來的原油和伴生的天然氣產品,在油田上進行集中和必要的處理或初加工。使之成為合格的原油后,再送往長距離輸油管線的首站外輸,或者送往礦場油庫經其它運輸方式送到煉油廠或轉運碼頭;合格的天然氣集中到輸氣管線首站,再送往石油化工廠、液化氣廠或其他用戶。概括地說油氣集輸的工作范圍是指以油井為起點,礦場原油庫或輸油、輸氣管線首站為終點的礦場業務。 一般油氣集輸系統包括:油井、計量站、接轉站、集中處理站,這叫三級布站。也有的是從計量站直接到集中處理站,這叫二級布站。集中處理、注水、污水處理及變電建在一起的叫做聯合站。油井、計量站、集中處理站是收集油氣并對油氣進行初步加工的主要場所,它們之間由油氣收集和輸送管線聯接。 油井的地面建設采油井分兩種類型:即自噴井和機械采油井。自噴井井口的設備一般有采油樹、清蠟設備(如:絞車、鋼絲、刮蠟片)、油嘴、水套加熱爐、油氣計量分離器等(井口房和值班房根據當地的氣候條件和社會因素考慮是否設置)。 機械采油井目前一般采用有深井泵(即管式泵)、水力活塞泵、電動潛油泵和射流泵四種采油方式。機械采油井場的工藝設備和輔助設備主要有:采油樹、油氣計量分離器、加熱和清蠟設備及采油機械。因為機械采油的方式不同,所以在井口的地面工程也就有所不同,水力活塞泵采油技術是現在比較先進的機械采油方式,下面就此來談井口的工程建設內容。水力活塞泵采油是用高壓液體作為井下抽油泵動力的無桿抽油泵。主要用于比較深的井、叢式井、結蠟井、稠油井以及條件較復雜的油井。水力活塞泵抽油裝置,由地面泵組、井口裝置和管線系統、水套加熱爐、沉降罐和井下水力活塞泵機組等部分組成。水力活塞泵一般用稀油作為動力液。可用本井或鄰井的原油經分離器脫氣,再經過水套加熱爐(或換熱器)加熱到60C左右,進入沉降罐然后被吸入高壓三柱塞泵,加壓后的原油(動力液),通過井口四通閥注入油管,推動井下水力活塞泵組液馬達上下往復運動,中間拉桿帶動抽油泵,抽出井內的油。在井內工作過的動力液和抽出的原油通過油管與套管的環形空間上升到地面,通過四通閥進入油氣分離器。脫氣的油再回到沉降罐,沉降后一部分再進入地面泵循環使用,另一部分進入集油干線。計量站的作用主要是計量油井油氣產量,并將一定數量(7~14口)油井的油氣匯集起來,再通過管道輸送到油氣處理站。另外,計量站還向井口加熱設備提供燃料等。 計量站的種類,按建筑結構分有:磚混結構、大板結構和列車式;按工藝流程分有:單管計量站、雙管計量站和三管計量站。計量站的設施,一般有各井來油管匯(也叫總機關)、計量分離器、加熱爐、計量儀表等。油氣集輸流程是油田地面工程的中心環節。采用什么樣的流程,主要取決于各油田地質條件、油井產量、原油的物理性質、自然條件以及國民經濟和科學技術的發展水平等。國內外油氣集輸流程的發展趨勢基本是小站計量,大站集中處理,密閉輸送,充分利用天然資源。總的有兩種流程:高凝高粘原油的加熱輸送流程

       

     

    油田集輸

    油田集輸

     

     隨著石油工業的發展,高凝、高粘原油在石油總產量中所占的比例日益增加。對這類原油國內外一般都采用加熱輸送。     加熱輸送分直接加熱輸送和間接加熱輸送。直接加熱輸送是用爐子加熱或摻熱液與井口油氣水混合加熱而進行輸送;間接加熱輸送是采用熱水伴隨、蒸汽伴隨或電表皮效應等加熱方式進行輸送。我國有些油田,像勝利油田、江漢油田、扶余油田、遼河油田等,在部分地區是采用井口加熱保溫、單管出油的油氣混輸小站流程;也有采用雙管摻液保溫的油氣混輸小站流程;還有采用了三管熱水伴隨小站流程。

    單管或雙管不加熱密閉混輸流程

        在歐美國家的大多數油田采用的都是這種流程。其原因是原油的物性好,或油田自然條件好,油井出油溫度高。我國的有些油田,根據原油物性和油田自然條件的可能,也采用了井口不加熱流程,但有的仍不能采用這種流程。

        集中處理站是油田油氣集輸流程的重要組成部分。它所承擔的任務、建設規模和在油田的建設位置,一般由總體規劃根據開發部門提供的資料綜合對比后確定。集中處理站包括:油氣工藝系統、公用工程(供電、供排水、供熱、通訊、采暖、通風、道路、土建等)、供注水、污水處理、消防、變電以及必要的生產設施。     集中處理站的主要設備有:分離器、含水油緩沖罐、脫水泵、脫水加熱爐、脫水器、原油緩沖罐、穩定塔送料泵、穩定塔、穩定塔加熱爐、穩定原油儲罐、外輸泵、流量計、污水緩沖罐、污水泵等。     站內管線盡可能在地面以上架空(電纜、儀表線等可同架),這樣既便于維修和管理,又不易腐蝕。站外管線盡可能沿路敷設,以便施工、維修和管理。下面著重介紹原油脫水和原油穩定:

    原油脫水

        所有的油田都要經歷含水開發期的,特別是采油速度大和采取注水強化開發的油田,無水采油期一般都較短,油井見水早,原油含水率增長快。原油含水不僅增加了儲存、輸送、煉制過程中設備的負荷。而且增加了升溫時的燃料消耗,甚至因為水中含鹽等而引起設備和管道的結垢或腐蝕。因此,原油含水有百害無一利。但水在油田開發過程中,幾乎是原油的“永遠伴生者”,尤其是在油田開發的中后期,油井不采水,也就沒有了油。所以原油脫水就成為油田開發過程中一個不可缺少的環節,一直受到人們的重視。

    原油脫水工藝

        多年的反復實踐,現在研究成功的多種原油脫水工藝技術有:沉降分離脫水。這是利用水重油輕的原理,在原油通過一個特定的裝置時,使水下沉,油、水分開。這也是所有原油脫水的基本過程。化學破乳脫水。即利用化學藥劑,使乳化狀態的油水實行分離。化學破乳是原油脫水中普遍采用的一種破乳手段。電破乳脫水。用于電破乳的高強度電場,有交流電,直流電、交一直流電和脈沖供電等數種。其基本原理是通過電離子的作用,促使油、水離子的分離。潤濕聚結破乳。在原油脫水和原油穩定過程中,加熱有利于原油粘度的降低和提高輕質組份的揮發程度。這也就促使了油水分離。原油脫水甚費能源,為了充分利用能源,原油脫水裝置與原油穩定裝置一般都放在一起。為了節約能源,降低油氣揮發損耗,通過原油穩定回收輕質烴類,油田原油脫水工藝流程已趨向于“無罐密閉化”。無罐流程的顯著特點就是密閉程度高,油氣無揮發損耗。在流程密閉過程中,原油脫水工藝流程的密閉是一個關鍵環節,因為它的運行溫度較高,停留時間又長,油氣容易揮發損耗。據測定,若采用不密閉流程,脫水環節的油氣損耗約占總損耗的50%。 原油脫水設備則是脫水技術的體現,它在原油脫水過程中占有重要地位。一項脫水設備結構的合理與否,直接關系到脫水的效果、效率和原油的質量,以及生產運行成本,進而影響原油脫水生產的總經濟效益。因此,人們結合油氣集輸與處理工藝流程逐漸走向“無罐化”,即不再使用儲罐式沉降分離設備,而較普遍地采用了耐壓沉降分離設備,研制了先進的大型的脫水耐壓容器。電脫水器是至今效率最高,處理能力最強,依靠電場的作用對原油進行脫水的先進設備。電脫水器的形式有好多種,如:管道式、儲罐式、立式園筒形、球形等。隨著石油工業的發展,經過不斷地實踐與總結,趨向于大批采用臥式園筒形電脫水器。它的處理規模與生產質量均已達到較高水平,每臺設備每小時的處理能力就能達到設備容積的好幾倍,凈化油含水率可降到0.03%以下。為了加快油田建設速度,提高脫水設備的施工予制化程度,將臥式電脫水器、油氣分離器、火筒加熱爐、沉降脫水器等四種設備有機的組合為一體,這種四合一設備,不僅結構緊     湊,而且節約了大量的管線、閥門、動力設備,特別是油田規模多變的情況下,這種合一設備可以根據生產規模的需要增加或減少設置臺數,所以說它具有較大的機動靈活性。

    原油穩定

        原油穩定就是把油田上密閉集輸起來的原油經過密閉處理,從原油中把輕質烴類如:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等分離出來并加以回收利用。這樣,原油就相對的減少了揮發作用,也降低了蒸發造成的損耗,使之穩定。原油穩定是減少蒸發損耗的治本辦法。但是,經過穩定的原油在儲運中還需采取必要的措施,如:密閉輸送、浮頂罐儲存等。     原油穩定具有較高的經濟效益,可以回收大量輕烴作化工原料,同時,可使原油安全儲運,并減少了對環境的污染。

    原油穩定的方法

        很多,目前國內外采用的大致有以下四種:一是,負壓分離穩定法。原油經油氣分離和脫水之后,再進入原油穩定塔,在負壓條件下進行一次閃蒸脫除揮發性輕烴,從而使原油達到穩定。負壓分離穩定法主要用于含輕烴較少的原油。二是,加熱閃蒸穩定法。這種穩定方法是先把油氣分離和脫水后的原油加熱,然后在微正壓下閃蒸分離,使之達到閃蒸穩定。三是,分餾穩定法。經過油氣分離、脫水后的原油通過分餾塔,以不同的溫度,多次氣化、冷凝,使輕重組分分離。這個輕重組分分離的過程稱為分餾穩定法。這種方法穩定的原油質量比其它幾種方法都好。此種穩定方法主要適用于含輕烴較多的原油(每噸原油脫氣量達10立方米或更高時使用此法更好)。 四是,多級分離穩定法。此穩定法運用高壓下開采的油田。一般采用3~4級分離,最多分離級達6~7級。分離的級數多,投資就大。穩定方法的選擇是根據具體條件綜合考慮,需要時也可將兩種方法結合在一起使用。

        用來接收、儲存和發放原油的場所叫原油庫。原油庫具有儲存油品單一、收發量大、周轉頻繁等特點,它是油田正常生產和原油外運(或外輸)的一個重要銜接部分。根據不同的原油外運方式,原油庫可分以下幾種。

    鐵路外運原油庫

        油庫內建有專用鐵路線及有關裝油設備。如大慶油田在六十年代,其原油主要就是靠鐵路外運,油罐列車每天象長龍一樣,從油庫將原油源源不斷的運向全國有關煉油廠。

    管線外輸原油庫

        是利用管線將原油外輸到各用油單位。但是,利用管線外輸的油田,又不一定都有原油庫,如華北油田就沒有原油庫。華北的原油往北送往石樓,往南送往滄州和石家莊煉油廠都是用管線輸送。根據輸送距離和油量等因素,輸送管線途中還應設有加熱和加壓站。

    聯合外運原油庫

        利用鐵路槽車和管線,將原油輸送給用油單位。如勝利油田的原油以前是管輸到辛店,從辛店站又用鐵路槽車往外運,后來又建了東營至黃島的輸油管線來外輸原油。靠近海或江河的油田,也可考慮用船來將原油送給用油單位。另外對邊遠的一些面積小、產油量少的油田,或者新建的油田還沒形成系統時,也可用汽車拉油外運。如二連的阿爾善油田,在開發初期即是以汽車來外運原油的。還有冀中油田的有些區塊,建設原則就是先建站、后建線,先拉油、后輸油。 原油庫一般由收油、儲存、發放設備及公用工程、生產和生活設施等部分組成。收油設備主要是指收油用的閥組。儲存原油的設備主要是儲罐。油田上的原油儲罐主要是立式園柱型金屬油罐。常用的有無力矩罐、拱頂罐和浮頂罐。從降低原油的蒸發損耗來看,浮頂罐比其它結構形式的罐都優越。發放設備是指將原油外運或外輸所需要的設備。采用鐵路外運時,需要建鐵路專用線、裝油鶴管、棧橋、裝油泵和計量設備等。采用管線外輸時,需要安裝外輸泵、外輸閥組、加熱設備和計量設備等。聯合外運(輸)油庫的發放設備,則是以上兩種油庫發放設備的綜合。在可能的條件下,應充分利用地形高差來裝車,以節省能源。油庫的公用工程與原油處理站的公用工程基本一致。要強調的是油庫的安全和消防。原油庫一旦發生火災和爆炸,后果是不堪設想的。

    來源:杭州飛科電氣有限公司

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