油气田地面工程

油气田地面工程石油大学（北京）储运工程系目录一、概述二、原油集输系统三、油气分离与计量四、原油与天然气净化五、原油稳定及轻烃回收六、油田集气系统七、注水系统一、概论油气田开发方案与油气田地面工程油气田地面工程的任务及组成油气田地面工程设计及建设的特点一、概论（1）区块开发设计方案，开发方式、规模、开采速度、井网布置、单井配产、采油方式、机型选择、稳产年限和开发规划预测。另外，气象资料、水文地质和原油物性资料等。地面工程就是根据上述条件建设的生产设施。（2）任务：利用上述生产设施按计划进行生产作业，生产合格的原油和天然气。组成：原油集输系统、集气系统、注水系统污水系统、输配电系统等。（3）设计：总体室作规划，选择流程、确定各级井站的隶属关系。工艺室根据规划室的资料进行详细的施工图设计。特点：区域广阔、设施分散、系统多。一、概论油气集输就是将分散于各井中的原油及天然气进行收集和运输。在石油生产过程中，油气集输是继油藏勘探、油田开发、采油工程之后的重要生产阶段。油、气井的产物主要是原油、天然气、水和某些杂质的混合物。原油和天然气是油矿的主要产品，在它们被外输销售之前还必须经过净化处理使之符合质量标准。在油田，从井口采油到原油和天然气外输之间所有的石油生产过程均属油气集输工作范畴。二、原油集输系统工作内容和范畴油气集输工艺（1）油气集输将分散于各矿井的原油及天然气收集、处理及运输的生产过程1、油气收集与计量2、油气的分离与净化主要生产环节矿井与石油地面生产设施的总合油气集输系统油气集输工艺（2）计量油井气液分离气体液体计量计量计量净化净化轻烃回收原油稳定污水处理外输外输外输油气集输工作过程1、根据油气田开发方案规划设计油气集输系统，主要内容有：确定集输流程、集输管网布局、各类站址选择、设备选型等；2、集输系统的工艺设计，包括计量、分离、净化、稳定等装置的流程、施工图和生产工艺过程的设计；3、对油气集输系统各种设施的日常运行管理和维护。具体工作油气集输工艺（3）油气集输流程的基本内容：1、建设规模2、能量利用（回压）3、分散、集中、密闭（压力罐，抽气）4、计量和自动化（LACT、SCADA）5、典型流程油气集输工艺（4）分散与集中来自油井分离器集油管集气管流量计图1—2单井计量、分离流程流量计图1—3集中计量、分离流程分离器集油管集气管流量计分离器井场来油油气集输工艺（4、1）压力罐密闭流程油气分离器沉降脱水器电脱水器缓冲罐脱水泵气体处理原油稳定污水处理加热炉图1—17典型的脱水流程油气集输工艺（5）图1—4单管流程井场计量站转油站去脱水站分离器分离器缓冲罐单管流程油气集输工艺（6）双管流程井场去脱水站图1—5双管流程计量转油站分离器分离缓冲罐热水炉油气集输工艺（7）•单管流程加热，不加热，掺稀油•双管流程掺活性水，掺热油（液）•三管流程蒸汽伴随•站外管网1、射状管网，2、支状管网，3、环状管网•管理模式1、二级管理（大二级，小二级），2、三级管理，3、一级半管理•管网优化（管网的形式与布局）油气集输工艺（8）射状管网三级管理二级管理油气集输工艺（9）支状管网油气集输工艺（10）一级半流程油气集输系统优化问题规模优化布局优化运行优化沙漠油田油气集输工艺（11）高效油气集输技术：1、单管，井口加药降粘2、管线保温、投球清蜡3、双管掺活性水4、简化流程，一级、一级半流程5、提高回压（回压/油压，大庆：0.4～0.5胜利：0.6）新规范，自喷井1.0MPa，抽油机井1.5MPa。油气集输工艺（12）三、油气分离与计量油气分离分离目的分离方法分离机理分离设备分离作业油气分离与计量（1）从井口采油树出来的石油主要是烃类混合物。天然气是低碳烃组分，在常温、常压下呈气态；原油是由分子量较大的高碳烃组成，在常温、常压下呈液态，在油藏的高温、高压条件下天然气溶解在原油中。当石油从地下沿井筒向上流动和沿集输管道流动的过程中，随着压力的降低，溶解在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——。分离目的油气分离与计量（2）•烃系相特征一元体系与多元体系（过冷、反凝析、反汽化）相平衡与平衡常数K平衡影响因素P、T•分子撞击与能量转换•平衡分离与机械分离，效果评价分离机理油气分离与计量（3）分离方法一次分离连续分离多级分离分离级数与压力11nnppR11npR油气分离与计量（4）分离设备卧式分离器油气分离与计量（5）分离设备立式分离器油气分离与计量（6）三级分离流程油气分离与计量（7）分离作业压力控制液位控制时间控制新式分离器双筒式离心式倾斜式预分气管式油气分离与计量（8）高效油气处理技术：1、中高压集输，多级分离2、选用高效分离器3、常（低）温沉降脱水4、一热多用5、污水回掺油气计量计量目的计量方式计量作业三、油气分离与计量油气分离与计量（9）计量目的单井计量：生产统计、油井状态监测，预测油井的生产能力和寿命。转油站、脱水站进油计量：生产单位间的产量统计。交油计量：贸易结算。油气分离与计量（10）计量方式单井计量、单井分离这种情况是指计量和分离作业都在井场上进行。分离后气液分别进入各自的管线，见图1—2。此种流程最为分散。集中计量、集中分离这是将几口井的产物集中到计量站上利用阀组轮流计量、分离或在计量站上计量后再送到分离站上分离，见图1—3。这种流程集中程度最高。单井计量、集中分离计量作业在井场上进行，然后将气液混输至集中分离站。这种流程的分散程度居前两者之间。油气分离与计量（11）来自油井分离器集油管集气管流量计图1—2单井计量、分离流程油气分离与计量（12）流量计图1—3集中计量、分离流程分离器集油管集气管流量计分离器井场来油油气分离与计量（13）计量作业单井计量：连续作业。多井计量：轮换作业。自动化计量装置：LACT系统（SCADA系统）。新式计量仪表：超声波、伽玛射线、差压、电容、电导等。四、原油与天然气净化原油乳化液天然气净化天然气脱硫原油脱水天然气脱水原油净化原油与天然气净化（1）原油乳化液•原油含水形式：游离水、乳化水•乳状液：两种（或更多）不相溶液体的混合物•乳状液类型：O/W、W/O、O/W/O、W/O/W•乳化液性质：分散度，粘度原油脱水•化学破乳：“井口加药、管内破乳”•重力沉降：适当加热，初级脱水（脱出游离水）•电脱水：偶极聚结、震荡聚结、电泳聚结深度脱水（脱出乳化水）原油与天然气净化（2）原油脱水原油与天然气净化（3）油气分离器沉降脱水器电脱水器缓冲罐脱水泵气体处理原油稳定污水处理加热炉图1—17典型的脱水流程天然气脱水•溶剂吸收法：三干醇吸收法•固体吸附法：固体表面的分子和吸附物之间普遍存在范德华力（分子间的引力），吸附物能凝聚在吸附剂上。气体与固体之间的范德华力较弱，而且气体分子动能大不易被吸附，液体容易被吸附。原油与天然气净化（4）三干醇脱水流程原油与天然气净化（5）天然气脱硫•化学吸收法：醇胺法（碱性溶液中和反应）•物理吸收法：多乙二醇醚法（Selexol）、砜胺法（Sulfinol）等。•分子筛法。原油与天然气净化（6）原油与天然气净化（7）天然气脱硫五、原油稳定及轻烃回收原理轻烃回收精琉法流程冷却法原油稳定原油稳定与轻烃回收（2）原油稳定的目的原油是复杂烃类混合物，其中低碳烃（C1～C4）在常温、常压下是气体。这些轻烃从原油中挥发出来时会带走大量戊烷、己烷等组分，造成原油在储运过程中损失，并污染环境。脱出原油中的轻组分，降低原油的蒸汽压，减少原油的蒸发损耗。原油稳定与轻烃回收（3）原油稳定的原理利用原油中轻重组分挥发程度不同，从原油中分离出C1～C4组分，从而达到降低原油蒸汽压的目的。实现的方法主要有闪蒸法和分馏法。负压闪蒸适用于密度大的原油，因其轻组分少；轻组分多的原油宜采用加热闪蒸，此时汽化量大，若采用负压闪蒸会使压缩机功耗过高。原油稳定与轻烃回收（4）负压闪蒸流程原油稳定与轻烃回收（5）加热闪蒸流程原油稳定与轻烃回收（6）原油稳定与轻烃回收（7）目的轻烃回收的在天然气中含有大量的C2～C7组分，在油田称之为轻烃，它们是石油化工的宝贵原料。含有轻烃的天然气叫湿天然气，湿天然气在管道输送过程中会析出液态烃，形成气液两相的流动，给管道的运行管理带来困难。因此，需要把轻烃从天然气中分离出来。原油稳定与轻烃回收（8）工艺轻烃回收的1、吸附法2、油吸收法3、冷凝分离法在以上几种方法中，冷凝分离法因其对原料气适应性强、投资低、效率高、操作方便等突出优点被广泛采用，其它方法应用较少。原油稳定与轻烃回收（9）原油稳定与轻烃回收（10）六、集气系统系统管网。一般多与油系统同沟敷设，起点多在转油站。气体处理厂多建在联合站上，个别情况单独建站。油田的气网分中压气网和低压气网和反输气网，需要在规划时考虑。气体的处理。净化、轻烃回收。单独建站时可作为独立系统考虑，多数情况下与集油系统统筹考虑。（1）反盗油是现阶段的重点。盗油的信号相对比较容易监测到。（2）我国的管道在技术上相对比较落后，许多管道没有泄漏监测系统，增加泄漏监测系统受到SCADA系统的限制。（3）我国地域广阔、气候复杂，原油物性变化大，输油管道的运行参数差异明显，管道上的输油设备种类多，技术水平参差不齐。通用的监测系统不易推广。四、捡漏技术与中国国情七、注水系统水源及水处理注水方法管网及配水目的注水系统目的大多数油田天然能量不足，油井自喷时间短，产量下降快，采油速度低。采用注水方式补充地层能量，保持油田产量。（1）边缘注水。注水井分布在油区的边缘，油井在边缘的内测。有分缘上注水、缘内注水和缘外注水。（2）内部切割注水。对大面积油田，利用注水井排将油藏切割成几个区块，每个区块作为独立的单元开发。（3）面积注水。将注水井和生产井按不同的几何形态和比例布置在油田上，提高油层底水的压力。注水方法水源及水处理水源。地面水、地下水、海水、油层水，一般不混注避免产生沉淀或絮凝物堵塞油层。水处理。沉淀、过滤（粗滤、细滤）、杀菌、脱氧。排放要达标COD含量，油含量。管网及配水