石油集輸技術(shù)知識

1、石油集輸前面在有關(guān)油田開發(fā)部分中所述的內(nèi)容，都是圍繞如何使石油和天然氣從油氣層中順利地流向井底,又從井底流到地面來的一套地下工程技術(shù)措施。至于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(jīng)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(shù)”和“油田地面建設(shè)工程”。油田的集輸技術(shù)和建設(shè)，是據(jù)不同油田的地質(zhì)特點(diǎn)和原油性質(zhì)，不同的地理氣候環(huán)境，以及油田開發(fā)進(jìn)程的變化而選定、而變化的。例如，由于原油粘度大小、凝固點(diǎn)高低的不同，高寒與炎熱地區(qū)的差別，對原油的集輸技術(shù)就有很大的影響；又如，有的原油和天然氣中，因含硫化氫，

2、需經(jīng)脫硫后才能儲存和輸送出去，這就要有相應(yīng)的脫硫技術(shù)和建設(shè)；再如，當(dāng)油田開發(fā)進(jìn)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(chǎn)品，把水也要處理干凈，以免污染環(huán)境如此等等的眾多問題所涉及的眾多技術(shù)與工程建設(shè)，都是油田建設(shè)的主要內(nèi)容。原油集輸就是把油井生產(chǎn)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(chǎn)出來的原油和伴生的天然氣產(chǎn)品，在油田上進(jìn)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(jīng)其它運(yùn)輸方式送到煉油廠或轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭；合格的天然氣集中到輸氣管線首站，再送

3、往石油化工廠、液化氣廠或其他用戶。概括地說油氣集輸?shù)墓ぷ鞣秶侵敢杂途疄槠瘘c(diǎn)，礦場原油庫或輸油、輸氣管線首站為終點(diǎn)的礦場業(yè)務(wù)。一般油氣集輸系統(tǒng)包括：油井、計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站、集中處理站，這叫三級布站。也有的是從計(jì)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(lián)合站。油井、計(jì)量站、集中處理站是收集油氣并對油氣進(jìn)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(lián)接。（一）油井的地面建設(shè)采油井分兩種類型：即自噴井和機(jī)械采油井。自噴井井口的設(shè)備一般有采油樹、清蠟設(shè)備（如：絞車、鋼絲、刮蠟片）、油嘴、水套加熱爐、油氣計(jì)量分離器等（井口房和值班房根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和社會因素

4、考慮是否設(shè)置）。機(jī)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(jī)械采油井場的工藝設(shè)備和輔助設(shè)備主要有：采油樹、油氣計(jì)量分離器、加熱和清蠟設(shè)備及采油機(jī)械。因?yàn)闄C(jī)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(shù)是現(xiàn)在比較先進(jìn)的機(jī)械采油方式，下面就此來談井口的工程建設(shè)內(nèi)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(jié)蠟井、稠油井以及條件較復(fù)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(tǒng)、水套加熱爐、沉降罐和井下水力活塞泵機(jī)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

5、井的原油經(jīng)分離器脫氣，再經(jīng)過水套加熱爐（或換熱器）加熱到60C左右，進(jìn)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(dá)上下往復(fù)運(yùn)動，中間拉桿帶動抽油泵，抽出井內(nèi)的油。在井內(nèi)工作過的動力液和抽出的原油通過油管與套管的環(huán)形空間上升到地面，通過四通閥進(jìn)入油氣分離器。脫氣的油再回到沉降罐，沉降后一部分再進(jìn)入地面泵循環(huán)使用，另一部分進(jìn)入集油干線。（二）計(jì)量站的設(shè)置和建設(shè)計(jì)量站的作用主要是計(jì)量油井油氣產(chǎn)量，并將一定數(shù)量（714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(jì)量站還向井口加熱設(shè)備提供燃料等。計(jì)量站的種類，按建筑結(jié)構(gòu)分有：磚

6、混結(jié)構(gòu)、大板結(jié)構(gòu)和列車式；按工藝流程分有：單管計(jì)量站、雙管計(jì)量站和三管計(jì)量站。計(jì)量站的設(shè)施，一般有各井來油管匯（也叫總機(jī)關(guān)）、計(jì)量分離器、加熱爐、計(jì)量儀表等。油氣集輸流程是油田地面工程的中心環(huán)節(jié)。采用什么樣的流程，主要取決于各油田地質(zhì)條件、油井產(chǎn)量、原油的物理性質(zhì)、自然條件以及國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平等。國內(nèi)外油氣集輸流程的發(fā)展趨勢基本是小站計(jì)量，大站集中處理，密閉輸送，充分利用天然資源?？偟挠袃煞N流程：1.高凝、高粘原油的加熱輸送流程：隨著石油工業(yè)的發(fā)展，高凝、高粘原油在石油總產(chǎn)量中所占的比例日益增加。對這類原油國內(nèi)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

7、是用爐子加熱或摻熱液與井口油氣水混合加熱而進(jìn)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(yīng)等加熱方式進(jìn)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(qū)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。2.單管或雙管不加熱密閉混輸流程：在歐美國家的大多數(shù)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(jù)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。（三）集中處理站（聯(lián)合站）的工程建設(shè)集中處理站是油田油氣集輸

8、流程的重要組成部分。它所承擔(dān)的任務(wù)、建設(shè)規(guī)模和在油田的建設(shè)位置，一般由總體規(guī)劃根據(jù)開發(fā)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(tǒng)、公用工程（供電、供排水、供熱、通訊、采暖、通風(fēng)、道路、土建等）、供注水、污水處理、消防、變電以及必要的生產(chǎn)設(shè)施。集中處理站的主要設(shè)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(wěn)定塔送料泵、穩(wěn)定塔、穩(wěn)定塔加熱爐、穩(wěn)定原油儲罐、外輸泵、流量計(jì)、污水緩沖罐、污水泵等。站內(nèi)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(shè)，以便施工、維修和管理。下面著重介紹原油脫水和原油穩(wěn)定：1

9、原油脫水所有的油田都要經(jīng)歷含水開發(fā)期的，特別是采油速度大和采取注水強(qiáng)化開發(fā)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(shè)備的負(fù)荷。而且增加了升溫時的燃料消耗，甚至因?yàn)樗泻}等而引起設(shè)備和管道的結(jié)垢或腐蝕。因此，原油含水有百害無一利。但水在油田開發(fā)過程中，幾乎是原油的“永遠(yuǎn)伴生者”，尤其是在油田開發(fā)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(fā)過程中一個不可缺少的環(huán)節(jié)，一直受到人們的重視。多年的反復(fù)實(shí)踐，現(xiàn)在研究成功的多種原油脫水工藝技術(shù)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

10、分開。這也是所有原油脫水的基本過程?；瘜W(xué)破乳脫水。即利用化學(xué)藥劑，使乳化狀態(tài)的油水實(shí)行分離?；瘜W(xué)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(qiáng)度電場，有交流電，直流電、交一直流電和脈沖供電等數(shù)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(jié)破乳。在原油脫水和原油穩(wěn)定過程中，加熱有利于原油粘度的降低和提高輕質(zhì)組份的揮發(fā)程度。這也就促使了油水分離。原油脫水甚費(fèi)能源，為了充分利用能源，原油脫水裝置與原油穩(wěn)定裝置一般都放在一起。為了節(jié)約能源，降低油氣揮發(fā)損耗，通過原油穩(wěn)定回收輕質(zhì)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(diǎn)就是密閉程度高，油

11、氣無揮發(fā)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(guān)鍵環(huán)節(jié)，因?yàn)樗倪\(yùn)行溫度較高，停留時間又長，油氣容易揮發(fā)損耗。據(jù)測定，若采用不密閉流程，脫水環(huán)節(jié)的油氣損耗約占總損耗的50%。原油脫水設(shè)備則是脫水技術(shù)的體現(xiàn)，它在原油脫水過程中占有重要地位。一項(xiàng)脫水設(shè)備結(jié)構(gòu)的合理與否，直接關(guān)系到脫水的效果、效率和原油的質(zhì)量，以及生產(chǎn)運(yùn)行成本，進(jìn)而影響原油脫水生產(chǎn)的總經(jīng)濟(jì)效益。因此，人們結(jié)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(shè)備，而較普遍地采用了耐壓沉降分離設(shè)備，研制了先進(jìn)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(qiáng)，依靠電場的作用對原油進(jìn)行脫水的先進(jìn)設(shè)備

12、。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(yè)的發(fā)展，經(jīng)過不斷地實(shí)踐與總結(jié)，趨向于大批采用臥式園筒形電脫水器。它的處理規(guī)模與生產(chǎn)質(zhì)量均已達(dá)到較高水平，每臺設(shè)備每小時的處理能力就能達(dá)到設(shè)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(shè)速度，提高脫水設(shè)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(shè)備有機(jī)的組合為一體，這種四合一設(shè)備，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且節(jié)約了大量的管線、閥門、動力設(shè)備，特別是油田規(guī)模多變的情況下，這種合一設(shè)備可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的需要增加或減少設(shè)置臺數(shù)，所以說它具有較大的機(jī)動靈活性。2.原油穩(wěn)定原油穩(wěn)定就是

13、把油田上密閉集輸起來的原油經(jīng)過密閉處理，從原油中把輕質(zhì)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(fā)作用，也降低了蒸發(fā)造成的損耗，使之穩(wěn)定。原油穩(wěn)定是減少蒸發(fā)損耗的治本辦法。但是，經(jīng)過穩(wěn)定的原油在儲運(yùn)中還需采取必要的措施，如：密閉輸送、浮頂罐儲存等。原油穩(wěn)定具有較高的經(jīng)濟(jì)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(yùn)，并減少了對環(huán)境的污染。原油穩(wěn)定的方法很多，目前國內(nèi)外采用的大致有以下四種：一是，負(fù)壓分離穩(wěn)定法。原油經(jīng)油氣分離和脫水之后，再進(jìn)入原油穩(wěn)定塔，在負(fù)壓條件下進(jìn)行一次閃蒸脫除揮發(fā)性輕烴，從而使原油達(dá)到穩(wěn)定。負(fù)壓分離穩(wěn)定法主要用于含輕烴較少

14、的原油。二是，加熱閃蒸穩(wěn)定法。這種穩(wěn)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(dá)到閃蒸穩(wěn)定。三是，分餾穩(wěn)定法。經(jīng)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(wěn)定法。這種方法穩(wěn)定的原油質(zhì)量比其它幾種方法都好。此種穩(wěn)定方法主要適用于含輕烴較多的原油（每噸原油脫氣量達(dá)10立方米或更高時使用此法更好）。四是，多級分離穩(wěn)定法。此穩(wěn)定法運(yùn)用高壓下開采的油田。一般采用34級分離，最多分離級達(dá)67級。分離的級數(shù)多，投資就大。穩(wěn)定方法的選擇是根據(jù)具體條件綜合考慮，需要時也可將兩種方法結(jié)合在一起使用。（四）原油庫的建設(shè)用

15、來接收、儲存和發(fā)放原油的場所叫原油庫。原油庫具有儲存油品單一、收發(fā)量大、周轉(zhuǎn)頻繁等特點(diǎn)，它是油田正常生產(chǎn)和原油外運(yùn)（或外輸）的一個重要銜接部分。根據(jù)不同的原油外運(yùn)方式，原油庫可分以下幾種。鐵路外運(yùn)原油庫：油庫內(nèi)建有專用鐵路線及有關(guān)裝油設(shè)備。如大慶油田在六十年代，其原油主要就是靠鐵路外運(yùn)，油罐列車每天象長龍一樣，從油庫將原油源源不斷的運(yùn)向全國有關(guān)煉油廠。管線外輸原油庫：是利用管線將原油外輸?shù)礁饔糜蛦挝弧５?，利用管線外輸?shù)挠吞铮植灰欢ǘ加性蛶?，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(jù)輸送距離和油量等因素，輸送管線途中還應(yīng)設(shè)有加熱和加壓站。聯(lián)合外運(yùn)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?shù)叫恋辏瑥男恋暾居钟描F路槽車往外運(yùn)，后來又建了東營至黃島的輸油管線來外輸原油?？拷；蚪拥挠吞?，也可考慮用船來將原油送給用油單位。另外對邊遠(yuǎn)的一些面積小、產(chǎn)油量少的油田，或者新建的油田還沒形成系統(tǒng)時，也可用汽車?yán)屯膺\(yùn)。如二連的阿爾善油田，在開發(fā)初期即是以汽車來外運(yùn)原油的。還有冀中油田的有些區(qū)塊，建設(shè)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(fā)放設(shè)備及公用工程、生產(chǎn)和生活設(shè)施等部分組成。收油設(shè)備主要是指收油用的閥組。儲存原油的設(shè)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