海上油氣田油氣集輸工程 PPT課件

13 04 2020 1 海上油氣集輸工程 寇杰二 一一年二月 13 04 2020 2 主要內(nèi)容海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程海上集輸流程介紹海上油氣集輸方式海上油氣集輸流程舉例 13 04 2020 3 為了滿足油氣開采和儲運的要求 將分散的油井產(chǎn)物 分別測得各單井的原油 天然氣和采出水的產(chǎn)量值后 匯集 處理成出礦原油 天然氣 液化石油氣及天然汽油 經(jīng)儲存 計量后輸送給用戶的油田生產(chǎn)過程稱為油氣集輸過程 對于海洋石油開采過程中的油氣集輸過程 主要是在海上平臺將海底開采出來的原油和天然氣 經(jīng)過采集 初步加工處理 短期儲存 再經(jīng)單點系泊等設(shè)施裝船外運或經(jīng)海底管道外輸 13 04 2020 4 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 1 海上油氣田生產(chǎn)的特點海上油氣田的生產(chǎn)就是將海底油 氣 藏中的原油或天然氣開采出來 經(jīng)過采集 油氣水初步分離與加工 短期的儲存 裝船運輸或經(jīng)海管外輸?shù)倪^程 由于海上油氣的生產(chǎn)是在海洋平臺上或其它海上生產(chǎn)設(shè)施上進行 因而海上油氣的生產(chǎn)與集輸 有其自身的特點 13 04 2020 5 1 海上生產(chǎn)設(shè)施應(yīng)適應(yīng)惡劣的海況和海洋環(huán)境的要求海上平臺要經(jīng)受各種惡劣氣候和風(fēng)浪的襲擊 經(jīng)受海水的腐蝕 經(jīng)受地震的危害 為了確保海洋平臺的安全和可靠地工作 因此 對海上生產(chǎn)設(shè)施的設(shè)計和建造提出了嚴格的要求 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 6 2 滿足安全生產(chǎn)的要求由于海上采出的油氣是易燃易爆的危險品 各種生產(chǎn)作業(yè)頻繁 發(fā)生事故的可能性很大 同時 受平臺空間的限制 油氣處理設(shè)施 電氣設(shè)施 人員住房可能集中在同一平臺上 因此對平臺的安全生產(chǎn)提出了極為嚴格的要求 要保證操作人員的安全 保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運行和維護 安全系統(tǒng)包括 火氣探測與報警 緊急關(guān)斷 消防 救生與逃生 海上生產(chǎn)設(shè)施的安全系統(tǒng)以自動為主 手動為輔 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 7 3 海上生產(chǎn)應(yīng)滿足海洋環(huán)境保護的要求油氣生產(chǎn)過程對海洋的污染 一是 正常作業(yè)情況下 油田生產(chǎn)污水以及其它污水的排放 另一是 各種海洋石油生產(chǎn)作業(yè)事故造成的原油泄漏 因此 海上油氣生產(chǎn)設(shè)施應(yīng)設(shè)置污水處理設(shè)備 使之達標排放 還應(yīng)備有原油泄漏的處理設(shè)施 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 8 4 平臺上的設(shè)備更緊湊 自動化程度更高由于平臺規(guī)模大小決定了投資的多少 因此要求平臺上的設(shè)備尺寸要小 效率高 布局要緊湊 對于某些浮式生產(chǎn)系統(tǒng)上的設(shè)備來說 還要考慮船體的搖擺對油氣處理設(shè)備的影響 另外 由于平臺上操作人員少 因而要求設(shè)備的自動化程度高 一般都設(shè)置中央控制系統(tǒng)來對海上油氣集輸和公用設(shè)施運行進行集中監(jiān)控 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 9 5 要有可靠 完善的生產(chǎn)生活供應(yīng)系統(tǒng)海上生產(chǎn)設(shè)施遠離陸地 從幾十公里到上百公里不等 因此必須建立一套完善的供應(yīng)系統(tǒng)以滿足海上平臺的生產(chǎn)和生活需求 一般情況下 陸上要建立對海上設(shè)施的供應(yīng)基地 供應(yīng)基地的大小與海上生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)模有關(guān) 供應(yīng)方式一般有兩種 一是供應(yīng)船向海上平臺提供供給 二是直升飛機向平臺運送物資和人員 供應(yīng)船是向平臺供給的主要工具 供應(yīng)船向平臺提供生產(chǎn)作業(yè)用物資 生產(chǎn) 生活用水 燃料油 備品備件以及操作人員等 直升飛機主要向平臺運送人員以及少量急需的物資 并向平臺人員提供緊急救助服務(wù) 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 10 為了接收和儲備生產(chǎn)物資和生活用品 海上生產(chǎn)設(shè)施要配備以下相關(guān)的設(shè)備和裝置 起吊物資和人員用的吊機 供應(yīng)船靠船件 供直升機起降用的停機坪 儲備和輸送燃料油和淡水的儲罐和輸送泵 儲藏備品備件的庫房等 一般情況下 海上生產(chǎn)輔助設(shè)施應(yīng)有7 10天的自持能力 以保證正常的生產(chǎn)運行和人員生活 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 11 6 獨立的發(fā)電 配電系統(tǒng)海上生活設(shè)施的電氣系統(tǒng)不同于陸上油田所采用的電網(wǎng)供電方式 海上油田一般采用平臺自發(fā)電集中供電的形式 一般情況下 海上平臺利用燃氣透平驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電 并通過配電盤將電源送到各個用電場所 平臺群中平臺間的供電是通過海底電纜實現(xiàn)的 發(fā)電機組的臺數(shù)和容量應(yīng)能保證其中最大容量的一臺發(fā)電機損壞或停止工作時 仍能保證對生產(chǎn)作業(yè)和生活用的電氣設(shè)備供電 除主發(fā)電機外 有些平臺還設(shè)置備用發(fā)電機組 以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 12 為確保生產(chǎn)和生活的安全 平臺上設(shè)有獨立的應(yīng)急電源 應(yīng)急電源包括 應(yīng)急發(fā)電機 蓄電池組和交流不間斷電源 UPS 應(yīng)急發(fā)電機設(shè)置的作用是 當主發(fā)電機出現(xiàn)故障或發(fā)生應(yīng)急關(guān)斷時 滿足消防 應(yīng)急照明等設(shè)備的需求 應(yīng)急發(fā)電機應(yīng)在主電源失效的情況下 確保4秒之內(nèi)自動啟動和供電 供電時間為18小時 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 13 7 可靠的通訊系統(tǒng)是海上生產(chǎn)和安全的保證通訊系統(tǒng)對于海上安全生產(chǎn)是必不可少的 它的主要任務(wù)是在油田生產(chǎn)過程中 保證平臺與外界 平臺與平臺之間以及平臺內(nèi)部能夠進行有效地 可靠地通訊聯(lián)系 使海上生產(chǎn)安全有效地運行 同時 為避免過往船只對平臺的碰撞 平臺上設(shè)置了霧笛導(dǎo)航系統(tǒng) 當海上有霧時 霧笛鳴響 當夜晚降臨時 航行燈向周圍海域平射出光束 表示出平臺的位置和大小 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 14 2 海上油氣集輸系統(tǒng)海上油氣田的集輸系統(tǒng)要根據(jù)采油方式 油品性質(zhì)以及投資回收等問題進行確定 1 油氣的開采和匯集海上油氣的開采方式與陸上基本相同 分為自噴和人工舉升兩種 目前國內(nèi)海上常用人工舉升方式為電潛泵采油 由于電潛泵井需進行檢泵作業(yè) 因此平臺上需設(shè)置可移動式修井機進行修井作業(yè) 或用自升式鉆井船進行修井 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 15 采出的井液經(jīng)采油樹輸送到管匯中 管匯分為生產(chǎn)管匯和測試管匯 測試管匯分別將每口井的產(chǎn)出井液輸送到計量分離器中進行分離并計量 一般情況下 在計量分離器中進行氣液兩相分離 分出的天然氣和液體分別進行計量 液相采用油水分析儀測量含水率 從而測算出單井油氣水產(chǎn)量 生產(chǎn)管匯是將每口油井的液體匯集起來 并輸送到油氣分離系統(tǒng)中去 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 16 2 油氣處理系統(tǒng)從生產(chǎn)管匯匯集的井液輸送至三相分離器中 三相分離器將油 氣 水進行初步分離 分離出的原油因還含有乳化水 往往需要進入電脫水器進一步破乳 脫水 才能使處理后的原油達到合格的外輸要求 分離出的原油如果含鹽量比較高 會對煉廠加工帶來危害 影響原油的售價 因此有些油田還要增加脫鹽設(shè)備進行脫鹽處理 為了將原油中的輕烴組分脫離出來 降低原油在儲存和運輸過程中的蒸發(fā)損耗 需要進行原油穩(wěn)定 海上油田原油穩(wěn)定的方法采用級次分離工藝 最多級數(shù)不超過三級 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 17 處理合格的原油需要儲存 儲存的方法一般有兩種 一是在平臺建原油儲罐 另一種是在浮式生產(chǎn)儲油輪的油艙中儲存 一般情況下 海上原油的儲存周期為7 10天 儲存的合格原油經(jīng)計量后可以用穿梭油輪輸送走 也可以建長距離海底管線直接輸送到陸上 分離器分離出的天然氣進入燃料氣系統(tǒng)中 燃料氣系統(tǒng)將天然氣脫水后分配到各個用戶 平臺上的用戶一般為 燃氣透平發(fā)電機 熱介質(zhì)加熱爐 蒸氣爐等 對于某些油田來說 天然氣經(jīng)壓縮可供注氣或氣舉使用 低壓天然氣可以作為密封氣使用 也可以用做儀表氣 多余的天然氣可通過火炬臂上的火炬頭燒掉 分離器分離出的含油污水進入含油污水處理系統(tǒng)中進行處理 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 18 3 水處理系統(tǒng)水處理系統(tǒng)包括含油污水處理系統(tǒng)和注水系統(tǒng) 常規(guī)的含油污水處理流程為 從分離器分離出來的含油污水首先進入斜板隔油器中進行油水分離 然后進入氣浮選器進行分離 如果二級處理后仍達不到規(guī)定的含油指標時 可增設(shè)砂濾器進行三級處理 處理合格后的污水排海 近年來發(fā)展了水力旋流器處理含油污水 水力旋流器處理量大 占地面積小而得到廣泛使用 但對于高密度稠油油田的含油污水處理效果不好 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 19 注水系統(tǒng)從注水的來源不同而分為三類 注海水 注地層水和污水回注 海水注水系統(tǒng)是海洋石油生產(chǎn)的一大特色 海水通過海水提升泵抽到平臺甲板上 經(jīng)粗 細過濾器過濾掉懸浮固體 再進入脫氧塔中脫去海水中的氧 脫氧后的海水經(jīng)增壓泵 注水泵注入到地層中去 近年來由于環(huán)境保護的要求 經(jīng)處理后的含油污水也回注到地層中去 水源井注水是從采水地層 利用深井泵將地層水抽出 經(jīng)粗 細過濾器濾掉懸浮顆粒達要求后 經(jīng)注水泵將地層水注入到油層中 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 20 3 油氣集輸工程內(nèi)容在平臺上油氣集輸工藝流程比較集中 儀表自動化控制系統(tǒng)比較復(fù)雜 但是它的工藝流程歸納起來包括以下幾個過程 1 集油 集氣井口采出的油氣水混合物匯集送到油氣水分離站場 或?qū)⒑?天然氣匯集分別送到原油脫水及天然氣集氣站場 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 21 2 油氣水的計量測試每口井采出的油氣水混合流體 都將按規(guī)定的時間間隔要求 輪流經(jīng)測試管匯輸往計量分離器進行計量測試 在計量分離器中 氣 液二相分離 液相中的油和水也部分分離 在分離器出口管道中裝有計量儀表 分別對油 氣 水三相進行計量 因為油中還含有部分乳化水 所以管道中還有含水分析儀以檢測出油中含水量 將其積算到水量中 三相計量通常由控制盤控制 并由電腦自動積算和打印報表 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 22 3 油氣水分離各井的混合流體 包括單井計量之后又混合的流體 通過生產(chǎn)管匯再先后進入高壓 中壓 低壓生產(chǎn)分離器進行多級分離 采用多級分離的目的是提高分離效果 并起到穩(wěn)定原油的作用 高 中壓分離器分離出的天然氣經(jīng)脫水后 一部分可供平臺上燃氣輪機和加熱爐等作為燃料 另一部分經(jīng)三級加壓后可供注氣或氣舉使用 注氣是一種提高采收率的方法 氣舉是一種采油手段 多余的天然氣送往平臺左右兩舷伸出的火炬燃燒臂燒掉 低壓分離器分離出的氣體因壓力不夠 往往只能作為密封用氣或直接送往火炬燒掉 火炬燃燒臂處有時還有兩個緊急放空頭 以備突然停止用氣時 天然氣因無出路而造成系統(tǒng)壓力升高引起危險 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 23 4 原油脫水分離出來的原油因還含有乳化水 一般需再將乳化原油破乳 沉降 分離 使原油含水率符合出礦原油標準 5 原油穩(wěn)定將原油中的易揮發(fā)組分脫出 使原油飽和蒸汽壓符合出礦原油標準 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 24 6 原油儲存原油還需經(jīng)緩沖罐或油罐暫時儲存 緩沖罐比油罐容積小得多 因此在平臺上僅占不大的空間 經(jīng)濟上較為合理 但容積小就是緩沖量小 如果外輸采用通過管道將油泵送至岸上的方法 因管道工作穩(wěn)定 對儲存量無嚴格要求 因此可使用緩沖罐 但若是采用油輪來外輸原油的采油平臺 因受氣侯等因素干擾 油輪很可能不能按計劃到達和開航 為了保證不至于頻繁關(guān)井和保持正常生產(chǎn) 必須有7 15天的安全儲存容積 就是說在海上必須有儲存用油輪或油罐 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 25 7 天然氣脫水分離出的天然氣中含有水蒸氣 有些油田其中還含有硫化氫 二氧化碳等 酸性氣體會使管線和設(shè)備腐蝕 而且也不合乎輸送作為燃料和化工原料的要求 因此必須脫除天然氣中的飽和水 使其在管線輸送或冷卻時不生成水合物 對含硫化氫和二氧化碳的天然氣可減緩對管線及容器的腐蝕 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 26 8 天然氣輕烴回收脫除天然氣中烴液 使其在管線輸送時烴液不被析出 或?qū)ｉT回收天然氣中烴液后再進一步分離成單一或混合組分作為產(chǎn)品 9 烴液儲存將液化石油氣 天然汽油分別盛裝在壓力油罐中 保持烴液生產(chǎn)與銷售平衡 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 27 10 含油污水處理分離器的脫水器分離出的含油污水 除氣后進行二級污水處理 第一級靠重力進行分離 第二級用氣體浮選的辦法 二級分離后的污水中如果含油量減少符合國家規(guī)定的排放標準 則可排放到海中 如果達不到標準則需重復(fù)處理 在水質(zhì)條件較差或要求較高的場合 往往還需要進行過濾處理 過濾后的水可外排 也可重新回注到油層之中 注水和注氣一樣 也是提高采收率的一種方法 二級污水處理中浮上的污油 自流或用泵打到污油罐 進一步沉降后 面上的浮油用泵打到低壓分離器重新處理 污水處理過程中往往也需加入絮凝劑 浮選劑等化學(xué)藥品 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 28 11 注水用水的處理準備注水的油田 雖可用污水處理后回注 但從經(jīng)濟上考慮 實際生產(chǎn)中大量使用的方法還是直接抽取海水 經(jīng)過濾 脫氧 殺菌等處理后 用高壓注水泵注向油層 所以對于抽取用于注入地層的海水 還需進行過濾 脫氧和殺菌等處理 12 輸油輸氣將處理過的原油 天然氣 液化石油氣 天然汽油經(jīng)計量后用管線配送給用戶 海上油氣集輸?shù)娜蝿?wù)和生產(chǎn)流程 13 04 2020 29 1 原油處理工藝 1 原油處理的目的和技術(shù)要求將開采出的原油在海上采油平臺或生產(chǎn)油輪進行油 氣 水的分離 凈化 計量和外輸 伴生氣經(jīng)除液后利用或送到火炬系統(tǒng)燒掉 污水進污水處理系統(tǒng)處理符合排放標準后排放入海 原油進一步處理后得到合格的商品又儲存或外輸 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 30 一般的處理工藝流程見右圖所示 13 04 2020 31 海洋石油開發(fā)是高投入 高風(fēng)險 高產(chǎn)出的行業(yè) 對原油處理系統(tǒng)的技術(shù)要求高 均采用國內(nèi)外較先進的設(shè)備 主要技術(shù)要求如下 根據(jù)該油田油氣性質(zhì) 儲量和該海域的海況 環(huán)境 采取合適的工藝措施 最大限度地滿足油田高速 經(jīng)濟合理開發(fā) 要有一定的儲備能力 以保證每次銷售油輪到來前維持正常生產(chǎn) 流程密閉 防火 防爆 防污染 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 32 安全可靠性好 保險系數(shù)大 運行效率高 儀控自動化程度高 便于操作管理 適應(yīng)性強 能適應(yīng)油田較高速開發(fā)和滾動開發(fā)周邊油田的生產(chǎn)要求 適應(yīng)油田生產(chǎn)過程中的調(diào)整和改造 工藝布局緊湊合理 結(jié)構(gòu)牢固 適于防臺 防凍和耐腐蝕 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 33 2 原油處理主要工藝和設(shè)施原油處理工藝應(yīng)根據(jù)油 水 伴生氣 砂 無機鹽類等混合物的物理化學(xué)性質(zhì) 含水率 產(chǎn)量等因素 通過分析研究和經(jīng)濟比較確定 原油匯集 處理和計量外輸是原油處理工藝的三大主要組成部分 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 34 原油匯集為節(jié)約投資 工藝流程的設(shè)計要求適應(yīng)性強 一般在可以聯(lián)合開發(fā)的海域只設(shè)計一套原油處理設(shè)施 將周邊油田 采油平臺來液匯集后集中處理 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 35 下圖為潿西南油田群聯(lián)合開發(fā)示意圖 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 36 右圖是潿11 4油田原油處理工藝流程示意圖 13 04 2020 37 潿11 4油田由W11 4PUQ W11 4WHPB W11 4WHPC三個采油平臺組成 分別有17口 12口 4口油井 只在W11 4PUQ 中心平臺 上設(shè)置一套原油處理設(shè)施 三個平臺油井出來的流體進入管匯匯集 到中心平臺集中處理 潿10 3油田油井采出液則通過17km的海底管線輸送到W11 4PUQ 與潿11 4油田原油一起處理 在臺風(fēng)停產(chǎn)掃線期間 潿10 3 潿11 4和潿12 1三個油田油液則集輸?shù)綕萁K端集中處理 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 38 原油處理圖中b部分為WHPA工藝流程圖 由于投產(chǎn)初期A B C三平臺油井產(chǎn)液溫度低 不利于原油處理 因此匯集的油井產(chǎn)液首先經(jīng)加熱器5加熱到一定的溫度 50 70 后進分離器6進行油 氣 水三相分離 伴生氣經(jīng)滌氣罐除液后到火炬燒掉 污水進污水處理系統(tǒng) 原油進入靜電脫水器8進一步處理 當某口井需進行測試時 可將這口井的流體從生產(chǎn)管匯切換到測試管匯進入質(zhì)量流量計3進行油 水計量 以掌握單井的生產(chǎn)情況 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 39 下圖是渤中34 2 4E油田的原油處理工藝流程示意圖 井口平臺不設(shè)處理設(shè)施 處理設(shè)施安裝在浮式生產(chǎn)儲油裝置的主甲板上 來自2EP和4EP平臺油井產(chǎn)液經(jīng)過單點系泊裝置上的旋轉(zhuǎn)接頭及跨接軟管輸送到浮式生產(chǎn)儲油裝置上進行處理 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 40 根據(jù)各油田油 水 伴生氣的物理化學(xué)性質(zhì)和砂含量 其他雜質(zhì) 含水率 產(chǎn)量等的不同 所選用的工藝流程各有差異 如潿11 4油田的原油處理 只經(jīng)過生產(chǎn)分離器和電脫水器的處理即可達到處理要求 渤中34 2 4E油田的原油處理經(jīng)過一級 二級分離器和電脫水器的處理達到處理要求 埕北油田油氣處理所示 經(jīng)過一級 二級分離器和電脫水器處理后還經(jīng)過電脫鹽器進一步脫鹽凈化 BZ28 1油田的原油處理流程在高壓分離器前增加一高高壓分離器 以分離大部分的伴生氣 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 41 13 04 2020 42 13 04 2020 43 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 44 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 45 原油處理主要設(shè)施有分離器 加熱器 測試設(shè)備 泵類設(shè)備 儀電設(shè)備 檢測和安全保護設(shè)備等 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 46 原油計量外輸經(jīng)處理后的合格原油 進儲油艙儲存 或經(jīng)原油外輸泵增壓 計量裝置計量后通過海底管線外輸至儲油終端 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 47 2 天然氣處理工藝 1 天然氣處理工作內(nèi)容及主要設(shè)備對天然氣的處理 主要視產(chǎn)出天然氣的流量 組分 溫度 壓力以及客戶要求的天然氣質(zhì)量指標而定 同時也要考慮便于管道傳輸?shù)膯栴} 一般的天然氣處理工作主要包含以下內(nèi)容 相分離 甜化處理 即脫硫 脫二氧化碳 水露點控制 即脫水 烴露點控制 即去除天然氣中的重質(zhì)成分 溫度控制 冷卻 加熱 壓力控制 減壓 壓縮升壓 天然氣的傳輸 計量等 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 48 天然氣處理中常用的主要設(shè)備包括 井口裝置 測試分離器 生產(chǎn)分離器 接觸塔 低溫分離器 熱交換器 加熱器 壓縮機 集輸管道 計量裝置等 下圖給出了天然氣處理的一般工藝流程 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 49 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 50 崖13 1氣田海上平臺生產(chǎn)處理流程簡介 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 51 崖13 1氣田位于中國海南島以南100km處 整個生產(chǎn)系統(tǒng)為一座井口平臺 一座綜合生產(chǎn)平臺 南山終端和香港終端組成 從平臺輸至海南的管線為兩相混輸?shù)?55 6mm 14in 管線 輸至香港的管線為單相干氣輸送管線711 2mm 28in 海上平臺的生產(chǎn)流程經(jīng)過了天然氣常溫分離 脫水 低溫分離和壓縮外輸?shù)?個主要步驟 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 52 海上天然氣處理的特點由于海上平臺空間有限 一般選用小型 高效的設(shè)備 設(shè)備的布局緊湊 例如崖13 1氣田海上平臺的設(shè)計都采用美國API標準 氣田的發(fā)電和外輸壓縮機的驅(qū)動都采用了燃氣透平機 低溫分離器的換熱器采用了高機械集成度的迷宮通道式換熱器 其體積只是同換熱量的管殼式換熱器的1 6 低溫分離器采用了JT閥 而沒有采用高效的 體積龐大的膨脹機橇塊 三甘醇接觸采用填料式的 而不是采用塔盤式接觸塔 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 53 由于平臺容納人員數(shù)量的限制 設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)集成度高 自動化程度較高 如崖13 1氣田海上平臺的控制采用了帶冗余系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng) DCS控制系統(tǒng) 只需三個到五個操作員便可操作整個平臺 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 54 氣田的壓力高 危險性大 設(shè)備在耐壓 可靠性方面要求較高 例如崖13 1氣田海上平臺井口管線的設(shè)計耐壓值達34 475MPa 在設(shè)備安全可靠性方面 采用了 三重故障仍保證設(shè)備安全 的準則 也就是在控制上故障失效時有限位開關(guān)保證設(shè)備安全 當限位開關(guān)也故障失效時由第一釋放閥保證設(shè)備安全 當?shù)谝会尫砰y也故障失效時由第二釋放閥保證設(shè)備安全 設(shè)備安全系統(tǒng)采用了獨立的帶冗余程控器的控制系統(tǒng) 它的工作不受任何其它系統(tǒng)的制約 另外 火警 煙霧 漏氣 緊急按鈕和消防系統(tǒng)都采用了獨立的帶冗余程控器的控制系統(tǒng) 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 55 設(shè)備要具備抗海洋大氣腐蝕的性能 保證全天候工作 根據(jù)下游用戶的供氣要求 有的地方可能還要具備從陸上對海上平臺遙控操作的能力 以便在臺風(fēng)期間人員撤離后 仍然可以保持繼續(xù)生產(chǎn) 例如崖13 1氣田的海上平臺 在臺風(fēng)期間人員撤離后 如果沒有嚴重的設(shè)備故障 操作員就可以通過設(shè)在南山終端的遙控操作臺對平臺實施遙控操作 保持生產(chǎn) 對工藝流程的設(shè)計要求在保證產(chǎn)品合格的基礎(chǔ)上從簡 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 56 2 伴生氣處理由油氣分離系統(tǒng)分離出來的天然氣 伴生氣 不同程度地攜帶著液體 油和水 會使管道或設(shè)備造成故障 尤其在冬季 水結(jié)冰會阻塞管道 除去液體后的干燥天然氣 可以用作燃料氣 封缸氣 吹掃氣 或壓縮外輸 多余的送入火炬系統(tǒng)燒掉 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 57 伴生氣處理實例 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 58 潿11 4中心平臺伴生氣處理系統(tǒng)工藝圖 系統(tǒng)由清管球接收器 段塞流捕捉器 燃氣洗滌器 壓縮機 空氣冷卻器 燃氣分離器及燃氣加熱器組成 氣源來自潿10 3A平臺 在潿11 4中心平臺經(jīng)處理達到要求后供透平機作燃料使用 從潿10 3A平臺來的伴生氣經(jīng)清管球接收器旁通進入段塞流捕捉器 氣體在海底管線流動過程中 由于壓力下降 將有凝析油析出 因此需進入洗滌器洗滌 為防止燃氣在輸送過程中再次積液 需將燃氣加熱 當透平機發(fā)生故障停止用氣時 系統(tǒng)全部放空至火炬系統(tǒng)燒掉 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 59 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 60 潿12 1油田伴生氣處理工藝流程圖 系統(tǒng)由段塞流捕捉器 氣洗滌器 一級壓縮機 一級冷卻器 氣分離器 二級壓縮機 二級冷卻器 進口洗滌器 三甘醇接觸塔 三甘醇再生器和換熱器組成 伴生氣來源于潿10 3油田和潿12 1油田原油處理系統(tǒng) 在潿12 1平臺經(jīng)處理達到要求后部分供給透平機作燃料使用 大部分外輸至潿州終端 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 61 3 閉式排放將生產(chǎn)和公用系統(tǒng)中閉式排放的污油 污水收集進行處理 污油返回原油處理流程 合格污水排海 所收集的污油 污水來自以下設(shè)備 生產(chǎn)管匯 測試管匯 測試和生產(chǎn)加熱器 測試和生產(chǎn)分離器 原油電脫水器 原油緩沖罐 外輸泵 海底管線清管器發(fā)送裝置 火炬分液罐以及開式排放罐等 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 62 閉式排放系統(tǒng)是平臺油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的一個輔助系統(tǒng) 其作用如下 接收生產(chǎn)管線 容器等設(shè)備在異常狀態(tài)下安全卸壓排出的原油或混合物 接收油氣生產(chǎn)設(shè)備停運后在壓力下排放油氣混合物 將接收的混合液進行氣液分離 氣送至火炬燒掉 油回收至原油處理系統(tǒng)重新處理 閉式排放系統(tǒng)主要由閉式排放罐和閉式排放泵組成 罐內(nèi)液位的高低控制泵的停啟 因此 閉式排放泵為間歇運行 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 63 下圖為為潿11 4油田上的閉式排放系統(tǒng)流程圖 其它各海上油田的閉式排放系統(tǒng)與此類似 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 64 閉式排放罐為一臥式兩相分離器 外部主要有 液位計 壓力表 液位開關(guān) 排污口 放空口 沖砂口 內(nèi)部主要有 油液進口分流器 油液出口防渦板 氣體出口捕霧器 沖砂器 排污砂槽 熱介質(zhì)盤管等 閉式排放系統(tǒng)是間歇操作的系統(tǒng) 各處排放的混合液經(jīng)8in的管匯匯集 然后從罐頂?shù)娜肟谶M入罐體 頂部有一氣體的排放口 油氣分離出來的氣體從罐頂氣管排出到火炬系統(tǒng) 分離出來的混合液從罐底部的出口由回收泵打回處理流程 正常運行時 當液位升到設(shè)定的高液位值時 泵自動開啟 將罐內(nèi)混合液泵出 當液位降到設(shè)定的低液位值時 自動停泵 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 65 罐內(nèi)正常的操作溫度為50 用熱介質(zhì)加熱盤管加熱維持正常的操作溫度 當罐內(nèi)溫度低于50 時 熱介質(zhì)加熱管溫度控制閥自動打開 熱介質(zhì)的熱量傳給罐內(nèi)混合液 給罐內(nèi)混合液加熱 罐內(nèi)混合液溫度逐漸升高 當罐內(nèi)溫度高于50 時 熱介質(zhì)加熱管溫度控制閥自動關(guān)閉 即溫度過高 控制熱介質(zhì)流量減小 反之則加大熱介質(zhì)流量 從而自動控制罐內(nèi)溫度 將罐內(nèi)的溫度控制在設(shè)定的范圍內(nèi) 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 66 4 輔助設(shè)施 1 換熱設(shè)備換熱設(shè)備的作用是實現(xiàn)熱量的傳遞 使熱量由高溫流體傳給低溫流體 輸油軟管的清蠟 原油的脫水 脫水艙內(nèi)原油的升溫等工序都要借助換熱輔助設(shè)備 基本要求根據(jù)工藝過程或熱量回收用途的不同 換熱設(shè)備可以是加熱器 冷卻器 蒸發(fā)器 再沸器 冷凝器 余熱鍋爐等 完善的換熱設(shè)備在設(shè)計或選型時應(yīng)滿足以下各項基本要求 合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件 安全可靠 有利于安裝 操作與維修 經(jīng)濟合理 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 67 分類按傳熱方式的不同 換熱設(shè)備可分為三類 混合式 蓄熱式和間壁式 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 68 混合式 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 69 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 70 間壁式 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 71 2 管線保溫保冷與伴熱保溫保冷設(shè)備和管線的保溫或保冷是原油處理工藝不可缺少的內(nèi)容 一般在下列情況下需要保溫或保冷 在某些生產(chǎn)操作過程中 設(shè)備或管線內(nèi)的介質(zhì)溫度要求維持穩(wěn)定或為了防止管內(nèi)流體凍結(jié) 必須在管外保溫或保冷 當操作溫度高于室溫時 為了防止熱量損失造成蒸汽或動力消耗 操作溫度低于室溫時為了防止外部熱量傳入使設(shè)備增加負荷 都必須在管外加以保溫或保冷 為了防止管線內(nèi)輸送的氣體因冷凝而產(chǎn)生液體腐蝕管壁 為改善操作條件 防止高溫管線燙傷操作人員以及為防止著火 管線都必須保溫 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 72 管線的保溫或保冷結(jié)構(gòu)主要由下列幾層組成 防腐層 在保溫時 管外壁刷防腐油或紅丹底漆二遍 保冷時 可以涂冷底子油 4號瀝青與汽油 保溫或保冷層 根據(jù)介質(zhì)溫度選擇材料及厚度 防潮層 保冷層外要有防潮層 當保溫管線是用玻璃布做外保護層時 也要有防潮層 防潮層有三種 用瀝青玻璃布纏繞 用一層粗格玻璃布和一層瀝青涂層 用一層油氈紙和二層瀝青涂層 外保護層 可以用0 5mm 鍍鋅鐵皮或黑鐵皮 也可以用細格玻璃布 為了防腐 在鍍鋅鐵皮和玻璃布外表面再涂二層醇酸磁漆 在用黑鐵皮時 需要先在黑鐵皮內(nèi)外表面刷紅丹漆二遍 再在外表面涂醇酸磁漆二遍 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 73 材料選用作為保溫材料 首先應(yīng)具有低導(dǎo)熱性能 即導(dǎo)熱系數(shù)小 其次相對密度小以免增加管路支撐負荷 不侵害金屬表面 不引起細菌繁殖 價格便宜 容易制得 國內(nèi)常用的保溫材料有玻璃棉 礦渣棉 石棉 蛭石 硅藻土 膨脹珍珠巖 多孔混凝土 泡沫塑料等 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 74 保溫層越厚保溫效果越好 但管道的支撐與費用增加 保溫層厚度不夠 保溫效果差 故保溫層厚度與操作溫度 管徑 保溫材料性能及環(huán)境溫度等因素有關(guān) 通常情況可按有關(guān)規(guī)定選定 在選用蒸汽伴熱管的保溫層時 若介質(zhì)溫度低于蒸汽溫度 則按蒸汽溫度選定 當介質(zhì)溫度高于蒸汽溫度時 則按介質(zhì)溫度選用 此時 保溫層的規(guī)格可按工藝管徑加大一級選用 并留出足夠的伴熱管空間 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 75 伴熱對于輸送易凝或易結(jié)晶的流體 如原油中臘含量高時 溫度降低 粘度增加 易凝結(jié)析出 管線必須伴熱輸送 以保持原油的粘度 從而降低輸送中沿程壓力損失 減小動力消耗 對于輸送含水液化氣 因壓力下降而產(chǎn)生自冷結(jié)冰現(xiàn)象 也必須采用伴熱或保溫 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 76 電伴熱系統(tǒng)電伴熱系統(tǒng)是為了防止油管線 排污管線 水管線和部分放空管線以及容器的凝結(jié)而提供的電加熱系統(tǒng) 它與一般電加熱器的區(qū)別在于它可以根據(jù)管線和容器溫度的變化自動接通和斷開電源 并始終保持上述管線設(shè)備的溫度在指定的范圍內(nèi) 如美國瑞侃公司提供的電伴熱裝置可以在80h內(nèi)把原油管線的溫度從 15 加熱到30 且可以連續(xù)工作 始終保持管線的溫度在45 和49 之間 電伴熱系統(tǒng)是由電伴熱變壓器 電伴熱控制盤及電伴熱帶及各種接頭 線盒和附件等電工設(shè)備組成 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 77 蒸汽伴熱系統(tǒng)敷設(shè)蒸汽伴熱管是最常用的伴熱方法 根據(jù)工藝管線的公稱直徑及介質(zhì)所需維持的溫度來選定伴熱管的尺寸及耗汽量 蒸汽夾套管伴熱 是在被伴熱管外套以同心套管 在此套管內(nèi)通以蒸汽 這種結(jié)構(gòu)伴熱效果好 但施工復(fù)雜 耗鋼材 不宜大量采用 一般外套管比內(nèi)管大1 2級 長度由內(nèi)管自然長度定 一般為6 9m 海上集輸系統(tǒng)介紹 13 04 2020 78 1 海上油氣集輸方式海上油氣集輸方式是