新版油氣集輸-工藝-中國石油大學

新版油氣集輸-工藝-中國石油大學第一頁，共315頁。緒論油氣性質(zhì)和基礎理論礦場集輸管路氣液分離原油處理原油穩(wěn)定主要內(nèi)容2022/11/182第二頁，共315頁。第一章緒論油氣集輸?shù)难芯繉ο蠛驮谟吞锝ㄔO中的地位油氣集輸?shù)墓ぷ魅蝿蘸凸ぷ鲀?nèi)容油田產(chǎn)品及其質(zhì)量指標油田生產(chǎn)對集輸系統(tǒng)的要求油氣集輸流程油氣集輸設計的評價標準2022/11/183第三頁，共315頁。油藏勘探油田開發(fā)油氣集輸尋找石油資源地球資源與信息學院石油工程學院地下—地上水、砂、鹽等固體雜質(zhì)儲運與建筑工程學院鉆井—采油原油、伴生氣收集、凈化處理、運輸油氣集輸?shù)难芯繉ο蟛捎凸こ袒瘜W化工學院石油的煉制與加工石油加工2022/11/184第四頁，共315頁。油氣集輸?shù)难芯繉ο笥蜌饧斞芯繉ο笫怯蜌馓飪?nèi)部原油、伴生天然氣的收集、加工和運輸。

2022/11/185第五頁，共315頁。油氣集輸在油田建設中的地位油田的工業(yè)開采價值被確定后，在油田地面上需要建設各種生產(chǎn)設施、輔助生產(chǎn)設施和附屬設施，以滿足油氣開采和儲運的要求。油氣集輸是油田建設中的主要生產(chǎn)設施，在油田生產(chǎn)中起著主導作用，使油田生產(chǎn)平穩(wěn)，保持原油開采及銷售之間的平衡，并使原油、天然氣、液化石油氣和天然汽油等產(chǎn)品的質(zhì)量合格。采用的油氣集輸工藝流程、確定的工程建設規(guī)模及總體布局，將對油田的可靠生產(chǎn)、建設水平和生產(chǎn)效益起著關鍵性的作用。2022/11/186第六頁，共315頁。油氣集輸?shù)墓ぷ魅蝿?/p>

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的油田生產(chǎn)過程。

2022/11/187第七頁，共315頁。油氣生產(chǎn)工藝系統(tǒng)

2022/11/188第八頁，共315頁。油氣集輸?shù)墓ぷ鞣秶?/p>

油氣集輸?shù)墓ぷ鞣秶侵敢杂途疄槠瘘c，礦場原油庫或輸油、輸氣管線首站為終點的礦場業(yè)務。

2022/11/189第九頁，共315頁。油氣集輸?shù)墓ぷ鲀?nèi)容氣液分離

原油處理

原油穩(wěn)定

天然氣凈化

輕烴回收

水處理2022/11/1810第十頁，共315頁。三脫三回收三脫原油脫水原油脫氣伴生氣、天然氣脫輕油三回收

污水中回收原油

回收污水

回收輕油、液化氣

2022/11/1811第十一頁，共315頁。油田產(chǎn)品◆商品原油、天然氣、液化石油氣、穩(wěn)定輕烴和凈化污水2022/11/1812第十二頁，共315頁。商品原油的質(zhì)量指標1、質(zhì)量含水率合格原油含水率不大于1％，優(yōu)質(zhì)原油含水率不大于0.5％。對于凝析油和稠油有不同的質(zhì)量含水率要求。2、飽和蒸汽壓儲存溫度(或60℃)下原油的飽和蒸汽壓不大于當?shù)貧鈮骸?、含鹽量

不大于50g/m3。2022/11/1813第十三頁，共315頁。商品天然氣的質(zhì)量指標1、露點最高輸送壓力下天然氣的露點應低于輸氣管埋深處最低環(huán)境溫度5℃。2、硫化氫含量：不大于20mg/m3。

3、C5＋含量：不大于50g/m3。4、有機硫含量：不大于250mg/m3。2022/11/1814第十四頁，共315頁。液化石油氣的質(zhì)量指標

1、組成要求

C1＋C2含量：不大于3％(分子百分數(shù))；

C5＋含量：不大于2％(分子百分數(shù))；2、飽和蒸汽壓要求

38℃時的飽和蒸汽壓不大于15個大氣壓（絕對）；-10℃時的飽和蒸汽壓大于3個大氣壓（絕對）；3、體積含水量要求

不大于0.5%

；液化石油氣的主要成分是C3和C4

，在質(zhì)量制定中限制的是C1＋C2及C5＋的含量要求，更為合理。2022/11/1815第十五頁，共315頁。穩(wěn)定輕烴的質(zhì)量指標

項目質(zhì)量指標試驗方法1號2號飽和蒸氣壓，kPa74～200夏<74冬1〉<88GB8017－87餾程：10%蒸發(fā)溫度，℃90%蒸發(fā)溫度，℃不高于終餾點，℃不高于60℃蒸發(fā)率，%135190實測35150190GB6536－1997硫含量，%不大于0.050.1SH/T0253－92機械雜質(zhì)及水分無無目測2）銅片腐蝕不大于11GB5096－85（91）顏色，賽波特色號不小于+25GB3555－921)冬季指9月1日至第二年2月29日間；2)將油樣注入100mL的玻璃量筒中觀察，應當透明，沒有懸浮與沉淀的機械雜質(zhì)和游離水2022/11/1816第十六頁，共315頁。凈化污水標準對于凈化污水有兩個標準，分別為回注標準和排放標準，對其所含雜質(zhì)的要求不同污水排放水質(zhì)含油低于5mg/L；海上排放污水水質(zhì)要求是：渤海海域排放污水含油量小于30mg/L；南海海域為小于50mg/L；對回注的污水水質(zhì)要求是：達到本油田規(guī)定的注水水質(zhì)標準，特別關注回注污水與地層配伍性，包括懸浮物濃度大小、含油濃度及細菌含量。2022/11/1817第十七頁，共315頁。凈化污水質(zhì)量標準之排放指標序號項目排放濃度mg/L備注1PH值6～92石油類103懸浮物1004揮發(fā)酚0.55硫化物1以S2－計6化學需氧量（CODCr）100重鉻酸鉀法分析7汞及其無機化合物0.05以Hg計8鎘及其無機化合物0.1以Cd計9六價鉻化合物0.5以Cr+6計10砷及其無機化合物0.5以As計11鉛及其無機化合物1.0以Pb計2022/11/1818第十八頁，共315頁。凈化污水質(zhì)量標準之注水指標

注入層平均空氣滲透率（μm2）＜0.10.1～0.6＞0.6標準分級A1A2A3B1B2B3C1C2C3控制指標懸浮固體濃度（mg/L）≤1.0≤2.0≤3.0≤3.0≤4.0≤5.0≤5.0≤7.0≤10.0懸浮物顆粒直徑中值（μm）≤1.0≤1.5≤2.0≤2.0≤2.5≤3.0≤3.0≤3.5≤4.0含油量（mg/L）≤5.0≤6.0≤8.0≤8.0≤10.0≤15.0≤15.0≤20.0≤30.0平均腐蝕率（mm/a）＜0.076點腐蝕A1、B1、C1級：試片各面都無點腐蝕；A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕；A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕；SRB菌（個/mL）0＜10＜250＜10＜250＜10＜25鐵細菌（個/mL）n×102n×103n×104腐生菌（個/mL）n×102n×103n×1041．1＜n＜10；2．清水水質(zhì)指標中去掉含油量。2022/11/1819第十九頁，共315頁。油田生產(chǎn)對集輸系統(tǒng)的要求

1、滿足油田開發(fā)和開采的要求由地質(zhì)和油藏工程師提出合理的開發(fā)設計，由采油工程師制定開發(fā)方案，確定相應的采油措施，由此確定相應的集輸系統(tǒng)（生產(chǎn)規(guī)模、工藝流程、總體布局）以及相應的工程內(nèi)容，從而保證采輸協(xié)調(diào)、生產(chǎn)平穩(wěn)，促進油田的開發(fā)和開采。

油田生產(chǎn)的特點是連續(xù)的、又是不均衡的，主要原因在于：

a.油井數(shù)量增加，含水量上升，產(chǎn)液量增加；

b.自噴井間歇自噴或改抽；

c.個別抽油井改為注水井；

d.生產(chǎn)層系調(diào)整，油品物性發(fā)生變化。2022/11/1820第二十頁，共315頁。油田生產(chǎn)對集輸系統(tǒng)的要求

2、集輸系統(tǒng)能夠反映油田開發(fā)和開采的動態(tài)

油田開發(fā)和開采的變化，反映到地面集輸系統(tǒng)中就是：油、氣、水產(chǎn)量、出砂量、氣油比、氣液比、井的油壓和回壓、井流溫度、壓力等參數(shù)的變化。油田的這一生產(chǎn)特點要求油氣集輸系統(tǒng)的工程設施隨之作出相應的調(diào)整，要考慮能以地面設施的少量變化去適用油田開發(fā)不同時期、不同階段的要求。同時利用這些基礎信息，使油藏工作者能加深對油藏的認識，適時調(diào)整油田開發(fā)設計和各油井的生產(chǎn)制度。2022/11/1821第二十一頁，共315頁。油田生產(chǎn)對集輸系統(tǒng)的要求

3、節(jié)約能源、防止污染、保護環(huán)境a.充分利用自噴井、抽油井的能量，減少轉(zhuǎn)油環(huán)節(jié)，在有條件的油田提高第一級的分離壓力，減少動力消耗；

b.流程密閉，降低損耗；

c.充分收集和利用油氣資源，生產(chǎn)穩(wěn)定原油、干氣、液化石油氣、天然汽油等產(chǎn)品，減少油田生產(chǎn)的自耗氣量；

d.采用先進高效的處理設備，如高效分水設備、高效注水泵等。2022/11/1822第二十二頁，共315頁。油田生產(chǎn)對集輸系統(tǒng)的要求

3、節(jié)約能源、防止污染、保護環(huán)境在油田生產(chǎn)過程中必然要產(chǎn)生：◆廢液（含油污水、污油）；◆廢渣（含油泥砂、污垢）；◆廢氣（加熱設備排放氣、特殊情況下的放空天然氣）。如果不加以處理，隨意排放，必然對環(huán)境造成污染，甚至破壞生態(tài)平衡。因此在制定集輸方案時，應該考慮到環(huán)境保護方面，使方案附合國家環(huán)保制度的要求。2022/11/1823第二十三頁，共315頁。油田生產(chǎn)對集輸系統(tǒng)的要求

4、集輸系統(tǒng)應安全可靠，并有一定的靈活性集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)運行是連續(xù)的，無論哪一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障都會或多或少地對全局生產(chǎn)產(chǎn)生影響；另外，油田地域大，點多、面廣、線長，搶修困難，要求集輸系統(tǒng)簡單、可靠、安全。一旦發(fā)生異常情況，要有調(diào)整的余地。2022/11/1824第二十四頁，共315頁。油田生產(chǎn)對集輸系統(tǒng)的要求

5、與輔助系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，并有經(jīng)濟性集輸系統(tǒng)要滿足提高經(jīng)濟效益的原則，具有經(jīng)濟性。滿足國家標準或有關規(guī)定，并且與供排水、供電、道路、通訊、土建等密切配合，協(xié)調(diào)一致。2022/11/1825第二十五頁，共315頁。油氣集輸流程

油氣集輸流程是油、氣在油田內(nèi)部流向的總說明，即從生產(chǎn)油井井口起到外輸、外運的礦場站庫，油井產(chǎn)品經(jīng)過若干個工藝環(huán)節(jié)，最后成為合格油、氣產(chǎn)品全過程的總說明。2022/11/1826第二十六頁，共315頁。（一）油氣集輸流程命名按不同加熱方式：不加熱集油流程、井場加熱集油流程、熱水伴隨集油流程、蒸汽伴隨集油流程、摻稀油集油流程、摻熱水集油流程、摻活性水集油流程、摻蒸汽集油流程。按通往油井的管線數(shù)目：單管集油流程、雙管集油流程和三管集油流程。2022/11/1827第二十七頁，共315頁。（一）油氣集輸流程命名（續(xù)）3、按集油管網(wǎng)形態(tài)：米字型管網(wǎng)集油流程、環(huán)型管網(wǎng)集油流程、樹狀管網(wǎng)集油流程和串聯(lián)管網(wǎng)集油流程。4、按油氣集輸系統(tǒng)布站級數(shù)（指油井和原油庫之間集輸站場的級數(shù)）：一級布站集油流程：只有集中處理站；二級布站集油流程：計量站和集中處理站；三級布站集油流程：計量站、接轉(zhuǎn)站（增壓）和集中處理站；5、集輸系統(tǒng)密閉程度：開式和密閉流程2022/11/1828第二十八頁，共315頁。（二）油田集油流程舉例1、雙管摻活性水流程2022/11/1829第二十九頁，共315頁。2、三級布站單管油氣集輸流程2022/11/1830第三十頁，共315頁。3、單管環(huán)形集油流程2022/11/1831第三十一頁，共315頁。4、稠油集輸流程（1）高溫集油流程：單管加熱集油流程和摻稀降粘流程。2022/11/1832第三十二頁，共315頁。2022/11/1833第三十三頁，共315頁。（2）摻蒸汽集油流程2022/11/1834第三十四頁，共315頁。集輸系統(tǒng)的壓力

中華人民共和國國家標準GB50350－2005中規(guī)定：自噴井、氣舉井的回壓為工程適應期間最低油管壓力的0.4～0.5倍，但不宜低于0.4MPa(表壓)；抽油井回壓不高于1.5MPa(表壓)，而高于4.5Kg/cm2，回壓的高低會影響抽油機的工作性能和檢泵周期！

集輸系統(tǒng)的回壓是地面集輸系統(tǒng)對油氣井的背壓，也是集輸系統(tǒng)的起點壓力，是集輸系統(tǒng)強度設計的重要依據(jù)。2022/11/1835第三十五頁，共315頁。提高集輸系統(tǒng)壓力的優(yōu)勢可使伴生氣更多地溶解在原油中，減少氣量，降低原油粘度，進而減少管線的水力損失和提高油氣分離效率；可采用多級分離工藝，使原油和大部分伴生氣自壓輸送，增加分離后原油的穩(wěn)定程度并增加油、氣的采收率；為不加熱輸送創(chuàng)造條件，可減少油田的自耗燃料。2022/11/1836第三十六頁，共315頁。計量方式

集中計量

分散計量計量站接轉(zhuǎn)站聯(lián)合站2022/11/1837第三十七頁，共315頁。流程密閉的措施1、采用臥式罐代替立式常壓罐2、充分利用自噴井和抽油井的能量，減少轉(zhuǎn)油環(huán)節(jié)。這就需要考慮布站方式一級布站集中處理站一級半布站

選井閥組→集中處理站二級布站

井口→計量(計量接轉(zhuǎn))站→集中處理站→礦場油庫

三級布站

井口→計量站→接轉(zhuǎn)站→集中處理站→礦場油庫

2022/11/1838第三十八頁，共315頁。流程密閉的措施3、采用油氣混輸泵4、采用大罐抽氣，避免常壓罐中的油氣蒸發(fā)損耗2022/11/1839第三十九頁，共315頁。集輸流程設計的原則油氣集輸工藝流程應密閉，降低油氣損耗；充分收集與利用油氣井產(chǎn)物，生產(chǎn)符合產(chǎn)品標準的原油、天然氣、液化石油氣、穩(wěn)定輕烴等產(chǎn)品；合理利用油氣井流體的壓力能，適當提高集輸系統(tǒng)壓力，擴大集輸半徑，減少油氣中間接轉(zhuǎn)，降低集輸能耗；合理利用熱能，做好設備和管道保溫，降低油氣處理和輸送溫度，減少熱耗；油氣集輸工藝設計應結(jié)合實際情況簡化工藝流程，選用高效設備。2022/11/1840第四十頁，共315頁。油氣集輸流程設計的總趨勢

簡化井口和計量站、盡量采用二級布站和密閉流程、完善聯(lián)合站、減少占地、方便管理。2022/11/1841第四十一頁，共315頁。油氣集輸系統(tǒng)的組成

油田地面集輸系統(tǒng)有各種站和管線組成。管線按所輸送的介質(zhì)分為氣、油、水單相管和油氣混輸管以及油氣水混輸管。出油管線、集油管線、礦場輸油管線、集氣管線、輸氣管線。至于站，名稱不算統(tǒng)一，大致有：分井計量站、交接計量站、接轉(zhuǎn)站、原油脫水站、礦場油庫、增壓集氣站、壓氣站、集中處理站。2022/11/1842第四十二頁，共315頁。油氣集輸設計的評價標準◆可靠性

適用性◆先進性

經(jīng)濟性2022/11/1843第四十三頁，共315頁。第二章油氣性質(zhì)原油分類溶氣原油物性脫氣原油物性2022/11/1844第四十四頁，共315頁。標準狀態(tài)

國內(nèi)外計量氣體體積采用的狀態(tài)標準常不相同，常見的有三種:壓力101.325kPa、溫度20℃

壓力1atm、溫度60℉（15.6℃）

壓力101.325kPa、溫度0℃1m3(20℃)=0.985m3(15℃)=0.932m3(0℃)2022/11/1845第四十五頁，共315頁。原油

原油是一種極其復雜的烴類和非烴類的液態(tài)混合物，其中碳和氫的質(zhì)量分數(shù)分別為85%、12%，其余為硫、氮、氧和金屬化合物。原油中所含的烴類主要有：①正構(gòu)及異構(gòu)烷烴；②環(huán)烷烴；③芳香烴。原油內(nèi)C16以上的正構(gòu)烷烴稱為石蠟。原油是一種膠體溶液，常含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，還有砂、各種鹽類及金屬腐蝕產(chǎn)物等。2022/11/1846第四十六頁，共315頁。原油分類

常用的原油分類方法有：按組成分類按氣油比分類按收縮性分類按相對密度和粘度分類按硫含量分量2022/11/1847第四十七頁，共315頁。按組成分類

根據(jù)幾種烴類在原油中的比例劃分原油種類，Sachanen分類法:

石蠟基原油烷烴大于75%

環(huán)烷基原油環(huán)烷烴大于75%

芳香基原油芳香烴大于50%

瀝青基原油瀝青質(zhì)大于50%2022/11/1848第四十八頁，共315頁。按氣油比分類

按氣油比將油氣井井流產(chǎn)物分成：

死油氣油比為零

黑油

氣油比小于356m3/m3

揮發(fā)性原油

氣油比356~588m3/m3

凝析氣

氣油比588~8905m3/m3

濕氣

氣油比大于8905m3/m3

干氣

不含液體的天然氣2022/11/1849第四十九頁，共315頁。按收縮性分類

“收縮”指油藏原油在地面脫氣后體積的縮小。收縮系數(shù)的定義是單位體積油藏原油在地面脫氣后的體積數(shù)，用來描述原油收縮性的大小。根據(jù)收縮系數(shù)的大小劃分原油種類:

低收縮原油

low-shrinkagecrudeoil收縮系數(shù)大于0.5

高收縮原油

high-shrinkagecrudeoil收縮系數(shù)小于0.52022/11/1850第五十頁，共315頁。按相對密度和粘度分類

Dowd等人根據(jù)原油相對密度和粘度劃分原油種類:類型相對密度粘度/(Pa·s)普通原油<0.934<10重質(zhì)原油0.934~1.000<10特重原油>1.000天然瀝青>102022/11/1851第五十一頁，共315頁。按硫含量分類

把硫含量高的原油稱為酸性原油，但沒有統(tǒng)一標準。一種說法，H2S體積濃度超過3700mg/L西方管道界，硫含量超過0.5%（質(zhì)量）2022/11/1852第五十二頁，共315頁。我國原油分類

是以常壓沸點250~275℃和395~425℃兩個關鍵餾分油的密度劃分原油類別。首先對關鍵組分分類，見表：組分分類第一關鍵組分20℃密度g·cm-3第二關鍵組分20℃密度g·cm-3石蠟基<0.8207<0.8721混合基0.8560~0.82070.9302~0.8721環(huán)烷基>0.8560>0.93022022/11/1853第五十三頁，共315頁。我國原油分類原油分類第一關鍵組分分類第二關鍵組分分類石蠟基石蠟基石蠟基石蠟－混合基石蠟基混合基混合－石蠟基混合基石蠟基混合基混合基混合基混合－環(huán)烷基混合基環(huán)烷基環(huán)烷－混合基環(huán)烷基混合基環(huán)烷基環(huán)烷基環(huán)烷基2022/11/1854第五十四頁，共315頁。溶氣原油物性原油和天然氣是兩種互溶的流體，在一定壓力和溫度條件下，天然氣會全部和部分溶解在原油中，溶氣原油的溶氣量、密度、粘度等物性隨壓力、溫度條件而改變。這里主要介紹適用于壓力、溫度較高的油藏及油氣兩相流動條件下的溶氣原油物性的經(jīng)驗計算方法，稱為黑油模型。2022/11/1855第五十五頁，共315頁。美國石油協(xié)會相對密度

在描述石油及石油產(chǎn)品時，西方國家常用°API相對密度，數(shù)值在0~100，與我國慣用的相對密度的關系：Δo—15℃下原油對同溫度水的相對密度。

2022/11/1856第五十六頁，共315頁。溶解度常壓儲罐中的原油稱為脫氣原油；高于大氣壓溶有天然氣的原油稱為溶氣原油。單位體積脫氣原油在某一壓力、溫度下能溶解的天然氣體積數(shù)（折算成標準狀態(tài)下的體積）稱天然氣溶解度，或稱溶解氣油比Rs，m3/m3。2022/11/1857第五十七頁，共315頁。Lasater相關式Δo—脫氣原油相對密度；Mo—脫氣原油相對分子質(zhì)量；yg—天然氣摩爾分數(shù)，由下式計算：2022/11/1858第五十八頁，共315頁。氣體摩爾分數(shù)計算式P——絕對壓力，MPa；T——溫度，K；Δg——天然氣相對密度；2022/11/1859第五十九頁，共315頁。結(jié)論壓力愈高，溶解氣油比愈大；溫度愈低，溶解氣油比愈大；油、氣是相對密度愈接近，原油溶解天然氣的能力愈強。相關式是Laster在實驗數(shù)據(jù)的基礎上給出來的。可見，天然氣在原油中溶解度與壓力、溫度和油氣組成有關。2022/11/1860第六十頁，共315頁。Standing相關式Chierici等人建議：

原油相對密度大于0.966時用Lasater相關式原油相對密度小于0.966時用Standing相關式式中

t——溫度，℃2022/11/1861第六十一頁，共315頁。原油體積系數(shù)

單位體積脫氣原油溶入天然氣后具有的體積數(shù)稱為原油體積系數(shù)。

天然氣溶入原油使得原油的體積增大，所以原油體積系數(shù)總是大于1。2022/11/1862第六十二頁，共315頁。原油體積系數(shù)相關式可見，原油體積系數(shù)與溫度、油氣組成以及天然氣在原油中的溶解度有關：溫度愈高，原油體積系數(shù)愈大；油、氣相對密度愈接近，原油體積系數(shù)愈大；溶解氣油比愈大，原油體積系數(shù)愈大。2022/11/1863第六十三頁，共315頁。溶氣原油密度

溶氣原油的密度稱為視密度，或表觀密度。脫氣原油中溶入天然氣后，其密度和相對密度都下降。2022/11/1864第六十四頁，共315頁。溶解天然氣相對密度相關式

可見，溶解天然氣的相對密度與溶解氣油比和脫氣原油的相對密度有關：溶解度愈小，溶解天然氣的相對密度愈大，說明天然氣中的重組分更易溶入原油；脫氣原油的相對密度愈大，溶解天然氣的相對密度愈小，這是因為伴隨重質(zhì)原油開采出的天然氣較輕（C1+C2），而伴隨輕質(zhì)原油開采出的天然氣較重（C5+）。2022/11/1865第六十五頁，共315頁。粘度

原油溶入天然氣后粘度減小?？捎孟率接嬎悖?022/11/1866第六十六頁，共315頁。未溶解天然氣密度天然氣中溶于原油的都是較重組分，因此未溶解天然氣密度減小。2022/11/1867第六十七頁，共315頁。表面張力和界面張力溶氣原油的表面張力可以用儀器測定，也可用相關式估算。

常壓下脫氣原油表面張力的表達式：界面張力的計算：2022/11/1868第六十八頁，共315頁。脫氣原油物性在工藝計算中常常需要確定脫氣原油的物性，最可靠的方法是實驗測定，在缺少實驗條件的情況下可以利用一些關系式計算。2022/11/1869第六十九頁，共315頁。傾點和凝點傾點和凝點是衡量油品流動性的指標，是在規(guī)定的試驗儀器和試驗條件下測定的。傾點是油品在試管中5秒內(nèi)能流動的最低溫度。凝點是油品在傾斜45°角試管內(nèi)停留1分鐘不流動的最高溫度。同一原油的傾點比凝固點約高2.5～3℃。2022/11/1870第七十頁，共315頁。密度在0~50℃范圍內(nèi)

kg/m3

kg/(m3·℃)在20~120℃范圍內(nèi)2022/11/1871第七十一頁，共315頁。粘度在缺少實驗數(shù)據(jù)條件下，可根據(jù)相對密度和溫度估算原油的動力粘度：

mPa·s

Δo——15℃原油的相對密度2022/11/1872第七十二頁，共315頁。比熱容

溫度高于析蠟溫度t1時，石蠟全部溶于原油內(nèi)，比熱容隨溫度的升高而緩慢上升；當溫度在析蠟溫度t1與最高比熱容對應的溫度t2之間時，由于隨油溫下降，單位溫降的析蠟量逐漸增多，蠟相態(tài)變化放出的潛熱也增多，c隨溫度降低而增大；溫度小于最大比熱容對應的溫度t2時，單位溫降析出的蠟量逐步減小，比熱容c隨溫度降低而減小。2022/11/1873第七十三頁，共315頁。比熱容在原油析蠟溫度以上時在原油析蠟溫度以下時2022/11/1874第七十四頁，共315頁。蒸氣壓

目前，還沒有用于測定原油蒸氣壓的專用測定器，原油蒸氣壓的獲得仍要利用雷特蒸氣壓。雷特蒸氣壓測定器原來是為測定汽油的蒸氣壓而設計的。它有兩個上下連通的室：燃料室（容積為125亳升）和空氣室（容積為500毫升），容積比為1:4。將油品裝入燃料室，劇烈搖動后在38℃恒溫水浴中所測得的油品蒸氣的最大壓力，即為雷特蒸氣壓。

2022/11/1875第七十五頁，共315頁。第三章礦場集輸管路氣液兩相管流的參數(shù)和術(shù)語

混輸管路的特點和處理方法兩相流壓降計算式

段塞流、清管與磨蝕多相泵

2022/11/1876第七十六頁，共315頁。礦場集輸管路的定義與分類從油氣井到礦場原油庫、長距離輸油管和輸氣管首站、礦場地域內(nèi)的所有輸送工藝流體（原油和天然氣）的管路統(tǒng)稱為礦場集輸管路。分類：

◆按管路內(nèi)流動介質(zhì)的相數(shù)分◆按管路的工作范圍和性質(zhì)分

◆按管路的結(jié)構(gòu)分2022/11/1877第七十七頁，共315頁。混輸管路的應用☆沙漠油田

☆陸地上的邊際油田

☆灘海及海上油田

2022/11/1878第七十八頁，共315頁。氣液兩相管流的參數(shù)和術(shù)語

◆流量

流速◆氣液相對流速參數(shù)

氣液含率◆質(zhì)量含氣率表示的各種流速

兩相混合物的密度◆摩擦壓降的折算系數(shù)2022/11/1879第七十九頁，共315頁。流量質(zhì)量流量（Kg/s）

體積流量

（m3/s）

2022/11/1880第八十頁，共315頁。流速氣、液相流速

氣、液相表觀流速氣液混合物流速2022/11/1881第八十一頁，共315頁。氣液相質(zhì)量流速氣相質(zhì)量流速：液相質(zhì)量流速：混合物質(zhì)量流速：2022/11/1882第八十二頁，共315頁。氣液相對流速參數(shù)

滑移速度

滑動比漂移速度2022/11/1883第八十三頁，共315頁。氣液含率

質(zhì)量含氣率與質(zhì)量含液率體積含氣率和體積含液率

截面含氣率和截面含液率2022/11/1884第八十四頁，共315頁。三種含氣率之間的關系

★質(zhì)量含氣率與體積含氣率之間的關系

★體積含氣率與截面含氣率之間的關系

★質(zhì)量含氣率與截面含氣率之間的關系

2022/11/1885第八十五頁，共315頁。兩相混合物的密度

流動密度真實密度2022/11/1886第八十六頁，共315頁。摩擦壓降的折算系數(shù)

▲全液相折算系數(shù)▲分液相折算系數(shù)

▲分氣相折算系數(shù)

2022/11/1887第八十七頁，共315頁。Lockhart-Martinelli參數(shù)

2022/11/1888第八十八頁，共315頁。氣液混輸管路的特點

1、流型變化多（埃爾烏斯流型）

2022/11/1889第八十九頁，共315頁。Taitel和Dukler流型2022/11/1890第九十頁，共315頁。垂直管流型(a)-氣泡流(b)-段塞流(彈狀流)(c)-乳沫狀流(攪拌流)(d)-環(huán)狀流2022/11/1891第九十一頁，共315頁。流型的測定目測法測定某一參數(shù)的波動量并與流型建立某種聯(lián)系由輻射射線的吸收量確定氣液混合物的密度和流型

2022/11/1892第九十二頁，共315頁。經(jīng)驗流型圖－Baker流型圖2022/11/1893第九十三頁，共315頁。經(jīng)驗流型圖－Mandhane流型圖2022/11/1894第九十四頁，共315頁。經(jīng)驗流型圖－Taitel－Dukler流型圖2022/11/1895第九十五頁，共315頁。氣液混輸管路的特點2、存在相間能量交換和能量損失

3、存在傳質(zhì)現(xiàn)象

4、流動不穩(wěn)定5、存在作用力6、存在非牛頓流體和水合物2022/11/1896第九十六頁，共315頁。氣液兩相管路的處理方法

均相流模型

分相流模型

流型模型

2022/11/1897第九十七頁，共315頁。DukelerI壓降計算式

2022/11/1898第九十八頁，共315頁。DukelerII壓降計算式2022/11/1899第九十九頁，共315頁。杜克勒II法的計算步驟假設HL，求兩相混合物密度求雷諾數(shù)查圖(下頁)，如果由RL查圖（下隔一頁）得c，然后求2022/11/18100第一百頁，共315頁。2022/11/18101第一百零一頁，共315頁。2022/11/18102第一百零二頁，共315頁。杜克勒II法的適應范圍

截面含液率為0.01～1.0，體積含液率為0.001～1.0管經(jīng)不大于英寸兩相雷諾數(shù)為600～200000

2022/11/18103第一百零三頁，共315頁。貝格斯—布里爾相關式假設：○流量為常數(shù)，即流動是穩(wěn)定的

○等溫

2022/11/18104第一百零四頁，共315頁。貝格斯—布里爾相關式

★管路總壓降梯度為單位管長動能、位能變化和摩擦損失項之和。2022/11/18105第一百零五頁，共315頁。貝格斯—布里爾相關式2022/11/18106第一百零六頁，共315頁。截面含液率實驗的結(jié)論

管段傾角大于3°時，實驗中未發(fā)現(xiàn)分層流型

管路上傾時，有一最大的截面含液率；管路下傾時，有一最小的截面含液率2022/11/18107第一百零七頁，共315頁。截面含液率的求解方法2022/11/18108第一百零八頁，共315頁。兩相水力摩阻系數(shù)

2022/11/18109第一百零九頁，共315頁。管路起伏對兩相管流的影響

對流型的影響

管路上坡舉升氣液混合物所消耗的能量在下坡時得不到全部回收

2022/11/18110第一百一十頁，共315頁。弗萊尼根的結(jié)論

管路下坡段所回收的壓能比上坡段舉升流體所消耗的壓能小得多，可以忽略

上坡段由高差所消耗的壓能與兩相管路的氣相表觀流速呈相反關系，表觀流速趨于零時，高程附加壓力損失最大

由爬坡所引起的高程附加壓力損失與線路爬坡高度的總和成正比，和管路爬坡的傾角、起終點高差的關系不大

2022/11/18111第一百一十一頁，共315頁。弗萊尼根關系式■起伏管路的總壓降為水平管路壓降與起伏附加壓降之和2022/11/18112第一百一十二頁，共315頁。組合模型近30年來，各國學者提出的兩相流計算模型不下數(shù)十個。這些模型一般包括：流型劃分、持液率計算、摩阻壓降、高程壓降、加速壓降計算等幾部分。把各模型計算精度較高的部分組合在一起，構(gòu)成組合模型。2022/11/18113第一百一十三頁，共315頁。段塞流分類水動力段塞流地形起伏誘發(fā)的段塞流強烈段塞流

2022/11/18114第一百一十四頁，共315頁。水動力段塞流

2022/11/18115第一百一十五頁，共315頁。地形起伏誘發(fā)的段塞流

1—在管路低洼處積液；2—液體間歇地流至下游的低洼處；3—上坡段部分液體倒流，與上游來的液體形成液塞2022/11/18116第一百一十六頁，共315頁。強烈段塞流形成機理立管底部堵塞立管排液液塞加速立管排氣

2022/11/18117第一百一十七頁，共315頁。強烈段塞流的判斷準則2022/11/18118第一百一十八頁，共315頁。強烈段塞流的抑制設計減小立管直徑增加附加設備立管底部注氣采用海底氣液分離器或海底液塞捕集器在海底或平臺利用多相泵增壓立管頂部節(jié)流2022/11/18119第一百一十九頁，共315頁。立管頂部節(jié)流法2022/11/18120第一百二十頁，共315頁。清管

清管頻率

清管器運行速度

管路干燥用液氮干燥管路用干空氣干燥管路用甲醇干燥管路2022/11/18121第一百二十一頁，共315頁。磨蝕2022/11/18122第一百二十二頁，共315頁。多相泵減少井口回壓，增加油井產(chǎn)量，延長油井壽命降低投資和運行成本生產(chǎn)流程簡單、流程的密閉性好2022/11/18123第一百二十三頁，共315頁。多相泵的性能要求多相泵同時起泵和壓縮機的作用，對氣液混合物進行增壓能適應氣液體積流量和氣液比大幅變化的能力有較強的抗磨、抗蝕能力能適應不同環(huán)境的要求2022/11/18124第一百二十四頁，共315頁。第四章氣液分離分離方式和操作條件的選擇油氣兩相分離器油氣水三相分離器特殊分離器2022/11/18125第一百二十五頁，共315頁。氣液分離的內(nèi)容☆平衡分離

☆機械分離

2022/11/18126第一百二十六頁，共315頁。分離方式一次分離連續(xù)分離

多級分離2022/11/18127第一百二十七頁，共315頁。油氣分離效果的衡量標準儲罐中原油的收率

原油密度儲罐中原油的組成是否合理分出天然氣的組成天然氣的運輸和加工問題2022/11/18128第一百二十八頁，共315頁。儲罐一次分離（L＝0.397，V＝0.6026)分離條件：P＝0.1MPa，T＝49℃

2022/11/18129第一百二十九頁，共315頁。二級分離分離條件：P1＝3.4MPa，P2＝0.1MPa，T＝49℃

2022/11/18130第一百三十頁，共315頁。多級分離與一次分離的比較

多級分離所得的儲罐原油收率高多級分離所得的原油密度小原油組成合理，蒸汽壓低，蒸發(fā)損耗少，效果好多級分離所得天然氣數(shù)量少，重組分在氣體中的比例少多級分離能充分利用地層能量、減少輸氣成本，并且降低氣體的凈化費用2022/11/18131第一百三十一頁，共315頁。多級分離效果分析攜帶效應：在多元體系中，運動速度較高的輕組分分子，在分子運動過程中與速度低的重組分分子相撞擊使輕組分分子失去了原來可以使其進入氣相的能量，留在液相中，而重組分分子獲得能量進入氣相。平衡體系壓力較高時，分子的間距小，分子間吸引力大，分子需要具備較大的能量才能進入氣相，能量低的重組分分子進入氣相更困難，所以平衡體系內(nèi)氣相數(shù)量較少，重組分在氣相中的濃度也較低；如果在較高的壓力下把已分離成為氣相的氣體排出，減少了體系中具有較高能量的輕組分分子，即改變了體系的組成，則在壓力進一步降低時就減少了重組分分子被輕組分分子的撞擊、攜帶的機率。氣體排出越及時攜帶效應減少。2022/11/18132第一百三十二頁，共315頁。結(jié)論

連續(xù)分離所得的液體量最多，一次平衡分離所得的液體量最小，多級分離居中。在多級分離中，級數(shù)越多，液體的收率越大，液體的密度越小。

2022/11/18133第一百三十三頁，共315頁。分離效果的影響因素

石油組成分離級數(shù)分離壓力分離溫度2022/11/18134第一百三十四頁，共315頁。分離壓力的影響對相同的分離級數(shù)，分離壓力不同其分離效果也是不同的。實驗證明，存在著一個最優(yōu)的分離壓力。

2022/11/18135第一百三十五頁，共315頁。分離級數(shù)的制約因素經(jīng)濟約束：投資、維修費用集輸管網(wǎng)壓力的約束

石油性質(zhì)也有影響2022/11/18136第一百三十六頁，共315頁。分離級數(shù)的選擇原則

根據(jù)油氣比的高低來選擇，油氣比高應增多分離級數(shù)

根據(jù)井口壓力進行選擇，井口壓力高的應增多級數(shù)

根據(jù)原油的相對密度進行選擇，隨著相對密度的降低，應適當增加級數(shù)。

2022/11/18137第一百三十七頁，共315頁。推薦分離級數(shù)

參考條件選用分離級數(shù)井口壓力原油密度油氣比低高低二級中中中三級高低高四級2022/11/18138第一百三十八頁，共315頁。分離壓力的選擇2022/11/18139第一百三十九頁，共315頁。分離器的類型按外型分按功能分

按壓力分按工作溫度分按實現(xiàn)分離主要利用的能量分2022/11/18140第一百四十頁，共315頁。臥式分離器的結(jié)構(gòu)入口分流器集液部分重力沉降部分除霧器2022/11/18141第一百四十一頁，共315頁。入口分流器功能減小流體動量，有效地進行氣液初步分離

盡量使分出的氣液在各自的流道內(nèi)分布均勻防止分出液體的破碎和液體的再攜帶

2022/11/18142第一百四十二頁，共315頁。入口分流器類型2022/11/18143第一百四十三頁，共315頁。集液部分使原油中攜帶的氣泡上浮至液面并進入氣相使原油在分離器中有一定的停留時間，使其充分接觸，接近氣液平衡狀態(tài)集液部分也提供緩沖容積，起到緩沖作用，用來均衡進出分離器原油流量的波動2022/11/18144第一百四十四頁，共315頁。重力沉降部分氣體通過重力沉降部分，被氣流攜帶的油滴在此部分靠重力降至氣液界面，未沉降至液面的粒徑更小的油滴隨氣體流經(jīng)捕霧器除去。

2022/11/18145第一百四十五頁，共315頁。捕霧器網(wǎng)墊除霧器拱板除霧器波紋板除霧器2022/11/18146第一百四十六頁，共315頁。捕霧器迪克松板捕霧器填料式捕霧器離心式捕霧器2022/11/18147第一百四十七頁，共315頁。除霧器碰撞分離工作原理

碰撞、凝聚：折板式，金屬絲網(wǎng)2022/11/18148第一百四十八頁，共315頁。臥式分離器的工作原理

入口分流器:油、氣流向和流速突然改變，使油氣得以初步分離集液區(qū):分離與緩沖捕霧器:聚結(jié)、合并成大油滴，在重力作用下流入集液區(qū)分離器工作壓力:氣體出口管線上的控制閥控制液位:液體排出管上的控制閥控制2022/11/18149第一百四十九頁，共315頁。立式分離器基本結(jié)構(gòu)與臥式分離器相同，與臥式分離器不同的地方是：（1）氣液界面較?。?）氣體流向和氣體中液滴的沉降方向相反。2022/11/18150第一百五十頁，共315頁。分離器的基本組成

入口分流器重力沉降區(qū)集液區(qū)

捕霧器壓力、液位控制安全防護部件2022/11/18151第一百五十一頁，共315頁。立、臥式分離器的比較臥式優(yōu)點：

氣中油滴易沉降，氣體處理量大，處理成本低，適于氣油比較高的混合物氣液界面大，有較好的油氣分離效果安裝、制造、維修方便，可以作成撬裝式立式優(yōu)點：

占地少，適用于海洋采油適合于處理含固體雜質(zhì)較多的油氣混合物，可以在底部設置排污口定期排放和清除固體雜質(zhì)液位控制靈敏2022/11/18152第一百五十二頁，共315頁。影響分離性能的因素

油氣最大、最小和平均流量分離壓力和溫度油氣混合物進入分離器時形成段塞流的傾向油氣物性原油發(fā)泡傾向砂、鐵銹等固體雜質(zhì)含量油氣混合物的腐蝕性等2022/11/18153第一百五十三頁，共315頁。分離器的質(zhì)量檢驗標準接近氣液平衡的程度機械分離效果氣體帶液率Ko

液體帶氣率Kg

原油在分離器中的停留時間氣體允許最大流速2022/11/18154第一百五十四頁，共315頁。分離器的工藝計算從氣體中分出油滴的計算從原油中分出氣泡的計算2022/11/18155第一百五十五頁，共315頁。油滴勻速沉降速度公式的假設條件油滴為球形，在沉降過程中即不能破碎，也不與其它油滴合并油滴與油滴，油滴與分離器壁以及與其它構(gòu)件間無相互作用力氣體的流動是穩(wěn)定的，截面上任意點流速不隨時間而變化作用在油滴上各種力的合力為零，油滴勻速沉降2022/11/18156第一百五十六頁，共315頁。油滴的勻速沉降速度的推導油滴在氣體中所受的重力為：油滴在氣體中所受阻力：

油滴做勻速運動時，F(xiàn)=R，即：

2022/11/18157第一百五十七頁，共315頁。阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關系

2022/11/18158第一百五十八頁，共315頁。1、按相關式計算沉降速度設CD＝0.34，由的計算式計算該油滴的由求得的求Re由Re按上式求CD由求CD求，與上一個進行比較，若在控制誤差范圍內(nèi)，計算所得的即為欲求的沉降速度否則，返回步驟②直至前后兩次求得的（或CD）在控制誤差范圍內(nèi)。2022/11/18159第一百五十九頁，共315頁。2、按流態(tài)分區(qū)計算沉降速度

各流態(tài)區(qū)的關系2022/11/18160第一百六十頁，共315頁。各流態(tài)區(qū)沉降速度公式層流區(qū)：

過渡區(qū)：

紊流區(qū)：

2022/11/18161第一百六十一頁，共315頁。油滴流態(tài)的判斷

d1是層流變?yōu)檫^渡流時的液滴直徑，d2是過渡流變?yōu)槲闪鲿r的液滴直徑。

當d<d1時為層流，d>d1時為過渡流或紊流。

d>d2時為紊流，d1<d<d2為過渡流。

2022/11/18162第一百六十二頁，共315頁。3、阿基米德準數(shù)法求沉降速度

將上式兩邊同乘以，并使R＝F：

2022/11/18163第一百六十三頁，共315頁。Ar與Re的關系

流態(tài)雷諾數(shù)阿基米德數(shù)Re=f(Ar)層流Re≤2Ar=18Re≤36Re=0.056Ar過渡流2<Re≤50036<Ar≤83×103Re=0.153Ar0.714紊流Re>500Ar>83×103Re=1.74Ar0.52022/11/18164第一百六十四頁，共315頁。分離器中油滴的沉降條件在立式分離器中，氣流方向與油滴沉降速度方向相反。油滴能沉降的必要條件是：油滴的沉降速度必須大于或等于氣體在流通截面上的平均流速，即：在臥式分離器中，氣體流向與油滴沉降方向相垂直，油滴能沉降至集液區(qū)的必要條件是：油滴沉降至集液區(qū)所需的時間應小于或等于油滴隨氣體流過重力沉降部分所需的時間，即：2022/11/18165第一百六十五頁，共315頁。氣體的允許流速氣體允許流速與油滴的沉降速度有關油滴沉降速度又與油滴直徑有關。油滴直徑越小，沉降速度越慢，要使較小直徑的油滴在重力沉降部分沉至集液部分，以獲得較低的氣體帶液率，就必須降低氣體在重力沉降部分的流速。要求：在一定氣體處理量下，必須加大分離器的直徑或增加臥式分離器的有效沉降長度，金屬耗量和制造成本就會增加。油滴直徑的選?。?～1000，分隔直徑1002022/11/18166第一百六十六頁，共315頁。1、

的確定－法中國前蘇聯(lián)——100油滴的直徑2022/11/18167第一百六十七頁，共315頁。2、的確定－－桑得斯－布朗系數(shù)法

2022/11/18168第一百六十八頁，共315頁。按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法）

已知：重力沉降部分內(nèi)允許的氣體流速和分離條件下的氣體處理量

對于立式分離器：

對于臥式分離器：

考慮進入分離器的油氣兩相比例隨時間不斷發(fā)生變化這一情況，引入載荷波動系數(shù)β。

改用標準狀態(tài)下的氣體處理量Qgs（m3/d）液面控制在直徑一半時，2022/11/18169第一百六十九頁，共315頁。按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法）

立式分離器：

臥式分離器：

臥式分離器的氣體處理能力為同直徑立式分離器的Le/D倍。2022/11/18170第一百七十頁，共315頁。按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法）液位不在一半處

2022/11/18171第一百七十一頁，共315頁。按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（油滴沉降速度法）液位不在一半處

此時集液區(qū)液體的體積為：

2022/11/18172第一百七十二頁，共315頁。按氣體處理量確定分離器的結(jié)構(gòu)尺寸（桑得斯－布朗系數(shù)法

）

對立式分離器：

對臥式分離器：

2022/11/18173第一百七十三頁，共315頁。原油含氣率的影響因素原油粘度

原油在分離器中停留的時間

分離壓力

分離溫度分離器入口元件的壓降2022/11/18174第一百七十四頁，共315頁。從原油氣中分出氣泡的理論計算公式

氣泡不被原油帶出分離器的必要條件是：氣泡上升速度應等于或大于分離器集液部分任一液面的平均下降速度，即

對于立式分離器：2022/11/18175第一百七十五頁，共315頁。從原油氣中分出氣泡的理論計算公式臥式分離器集液區(qū)某一液面的下降速度與其在集液區(qū)的位置有關。由，可求得臥式分離器的原油處理量，或由原油處理量求臥式分離器的直徑、長度等。2022/11/18176第一百七十六頁，共315頁。起泡原油與消泡方法定義消泡方法降低分離器上游油氣混合物的流速分離器采用的入口分流器應能避免流體發(fā)生劇烈湍流增大分離器集液區(qū)體積使用消泡劑提高油氣混合物的分離溫度2022/11/18177第一百七十七頁，共315頁。按停留時間計算結(jié)構(gòu)尺寸

立式分離器

在所要求的原油停留時間內(nèi)，進入分離器的原油量應和集液部分的體積相等，即：2022/11/18178第一百七十八頁，共315頁。按停留時間計算結(jié)構(gòu)尺寸臥式分離器:討論集液部分液面高度與液體體積的關系，如下圖。2022/11/18179第一百七十九頁，共315頁。按停留時間計算結(jié)構(gòu)尺寸已知停留時間、原油處理量，根據(jù)停留時間內(nèi)進入分離器的液量等于分離器控制液面至出油口這段高度范圍內(nèi)液體量，則有：2022/11/18180第一百八十頁，共315頁。分離器的工藝計算按照氣體處理量計算；按照液體處理量計算；選取原則：二者都應滿足，選尺寸大者。臥式分離器：

液體處理量遠大于氣體處理量，可相應提高控制液位的高度，增加集液部分的容量，減少氣體空間的流通面積，用較小的分離器同時滿足氣、液處理量的要求。

2022/11/18181第一百八十一頁，共315頁。油氣相平衡計算，以此確定氣液處理量、物性、分離壓力和分離溫度，并確定分離器類型從原油中分出氣泡的計算從氣體中分出油滴的計算比較上兩步的計算結(jié)果，選擇較大者作為分離器的設計尺寸參照分離器系列化尺寸，選取分離器的實際規(guī)格分離器的設計計算步驟2022/11/18182第一百八十二頁，共315頁。油氣水三相分離器2022/11/18183第一百八十三頁，共315頁。綜合型臥式三相分離器

2022/11/18184第一百八十四頁，共315頁。綜合型臥式三相分離器結(jié)構(gòu)特點

內(nèi)部構(gòu)件作用入口分流器與流體流動方向垂直安裝并開有排小槽，使液體以瀑布形式流向水平分流器穩(wěn)流裝置使初步分離得到的氣液兩相都得到穩(wěn)流，減少流體的波動和擾動，給油氣水沉降分離創(chuàng)造良好條件加熱器提高油溫，促使集液部分的游離水從原油中沉降防渦罩防止排液時產(chǎn)生旋渦，帶走污水上部的原油擋沫板阻止浮在液面上的氣泡向原油出口方向流動，使氣泡在液面上有足夠的停留時間破裂并進入氣相平行捕霧板板間為30mm，與水平線呈30°傾角，板面與氣流方向平行，起到氣體整流、縮短油滴沉降距離的作用，并使部分油滴被濕潤的板表面聚結(jié)2022/11/18185第一百八十五頁，共315頁。臥式油水界面控制2022/11/18186第一百八十六頁，共315頁。臥式油水界面控制

式中h1+h2是擋油板高度，為固定不變的數(shù)值。若增加擋水板高度h3，會使水層厚度h2增大，油層厚度h1減小。

2022/11/18187第一百八十七頁，共315頁。立式油水界面控制(a)無油室界面控制；(b)帶油室界面控制；(c)可調(diào)水室界面控制2022/11/18188第一百八十八頁，共315頁。除砂2022/11/18189第一百八十九頁，共315頁。聚結(jié)板在三相分離器的集液區(qū)可能安裝若干聚結(jié)板，促使原油內(nèi)水珠粒徑增大、迅速沉降至油水界面。聚結(jié)板的使用可使分離器的油水處理量增大，或在一定油水處理量下減小分離器外形尺寸。但聚結(jié)板間的流道易被砂、蠟、腐蝕產(chǎn)物等固體雜質(zhì)堵塞。2022/11/18190第一百九十頁，共315頁。水含率隨沉降時間變化2022/11/18191第一百九十一頁，共315頁。三相分離器的工藝計算油氣水三相分離器的工藝計算與油氣兩相分離器計算無原則區(qū)別液相在分離器內(nèi)的停留時間：從原油中逸出所攜帶的氣泡；原油中所含水珠沉降至分離器底部水層所需的時間。

由于油水密度差遠小于油氣密度差，故液相在三相分離器內(nèi)的停留時間大于兩相分離器內(nèi)的停留時間。

2022/11/18192第一百九十二頁，共315頁。分散相運動速度計算2022/11/18193第一百九十三頁，共315頁。停留時間法

集液區(qū)體積＝油水停留時間內(nèi)流入分離器的液量

對立式分離器2022/11/18194第一百九十四頁，共315頁。停留時間法

集液區(qū)體積＝油水停留時間內(nèi)流入分離器的液量

對臥式分離器2022/11/18195第一百九十五頁，共315頁。滌氣器滌氣器（scrubber）是一種處理高氣液比的分離器，液體負荷常小于56～84m3/Mm3，用于分離氣流內(nèi)夾帶的油滴。它有立式和臥式兩種，但立式滌氣器使用較廣。2022/11/18196第一百九十六頁，共315頁。離心式分離器

優(yōu)點：占空間小，效率高。

缺點：油氣混合物流速對分離效果很敏感，有較大的壓力降，油田上用的不多，但常用其原理作重力式分離器的入口分流器。

2022/11/18197第一百九十七頁，共315頁。過濾式分離器

1—頭蓋；2—入口分離室；3—氣體入口；4—濾管；5—捕霧器；6—氣體出口；7—集液罐2022/11/18198第一百九十八頁，共315頁。聚結(jié)過濾器

20世紀80年代初開發(fā)的分離設備，在立式筒體內(nèi)裝有若干聚結(jié)過濾元件，用于氣體深度凈化。2022/11/18199第一百九十九頁，共315頁。緩沖分離器起到油氣分離的作用

有一定的緩沖容積，防止泵抽空

2022/11/18200第二百頁，共315頁。液塞捕集器與海洋管道終端相連的氣液分離設備稱液塞捕集器捕集器的功能有效地進行氣液分離并捕集氣體內(nèi)夾帶的液體向下游氣液加工裝置提供穩(wěn)定的氣液流量2022/11/18201第二百零一頁，共315頁。管式捕集器2022/11/18202第二百零二頁，共315頁。低溫分離器2022/11/18203第二百零三頁，共315頁。氣液圓柱形旋流分離器2022/11/18204第二百零四頁，共315頁。氣液圓柱形旋流分離器應用

油氣井計量作預分分離器作滌氣器2022/11/18205第二百零五頁，共315頁。第五章原油處理

原油乳狀液原油處理的基本方法原油處理設計2022/11/18206第二百零六頁，共315頁。概述目前全國各油田絕大部分開發(fā)井都采用注水開發(fā)方式開采石油。從油井產(chǎn)出的油氣混合物內(nèi)含有大量的采出水和泥砂等機械雜質(zhì)。世界上所產(chǎn)原油的90%以上需進行脫水。對原油進行脫水、脫鹽、脫除泥砂等機械雜質(zhì)，使之成為合格商品原油的過程——原油處理，國內(nèi)常稱原有脫水。2022/11/18207第二百零七頁，共315頁。原油處理的目的滿足商品原油水含量、鹽含量的行業(yè)或國家標準

商品原油含水要求：我國0.5％～2.0％國際上0.1％～3.0％，多數(shù)為0.2％

原油允許含水量與原油密度有關：密度大脫水難度高的原油，允許水含量略高。

含鹽量的要求：我國絕大部分油田原油含鹽量不高，商品原油含鹽量無明確要求，一般不進行專門的脫鹽處理。2022/11/18208第二百零八頁，共315頁。降低原油密度原油密度是原油質(zhì)量和售價的的重要依據(jù)，原油含水增大了原油密度，原油售價降低，不利于賣方。降低燃料費用

原油含水增大了燃料消耗、占用了部分集油、加熱、加工資源，增加了原油生產(chǎn)成本。原油處理的目的（續(xù)）2022/11/18209第二百零九頁，共315頁。減少管線和設備的結(jié)垢和腐蝕。原油內(nèi)的含鹽水引起金屬的結(jié)垢與腐蝕，泥砂等固體雜質(zhì)使泵、管路等設施的機械磨損，降低管路和設備的使用壽命。保證煉制工作的正常進行原油處理的目的（續(xù)）

降低原油粘度和動力費用。相對密度0.876的原油，含水增加1％，粘度增大2％；相對密度0.996的原油，含水增加1％，粘度增大4％；2022/11/18210第二百一十頁，共315頁。第一節(jié)原油乳狀液游離水常溫下用靜止沉降法短時間內(nèi)能從油中分離的水，常在沉降罐和三相分離器中脫除。乳化水用沉降法很難脫除的水，與原油的混合物稱為油水乳狀液（原油乳狀液）。脫除游離水后，原油密度越大，乳化水含量越高。2022/11/18211第二百一十一頁，共315頁。一、乳狀液類型乳狀液兩種或兩種以上不互溶或微量互溶的液體，其中一種以極小的液滴分散于另一種液體中，這種分散物系稱為乳狀液，乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。原油乳狀液的類型油包水型（W/O）：油田最常見的原油乳狀液。水包油型（O/W）：在采出水中常存在，原油處理中很少見。又稱反相乳狀液。2022/11/18212第二百一十二頁，共315頁。油水乳狀液類型的判別方法鑒別方法說明染色法往乳狀液中加入油溶性染料，輕輕攪動，若乳狀液呈現(xiàn)染料的顏色，則外相是油，乳狀液是W/O型；若分散液滴呈染料顏色，則分散相是油，為O/W型。沖淡法將兩滴乳狀液分別滴在玻璃板上，然后將形成該乳狀液的油和水，分別滴在兩滴乳狀液中，輕輕攪拌，易于和油混合者為W/O型；易于和水混合者為O/W型。電導法導電性好的為O/W型，差的為W/O型。濾紙法將乳狀液滴在濾紙上，若能迅速鋪開，濾紙上只留下一小滴油，則為O/W型；若鋪不開，則為W/O型。顯微鏡法2022/11/18213第二百一十三頁，共315頁。二、乳狀液生成機理1、乳狀液生成條件系統(tǒng)中必須存在兩種或兩種以上互不相溶（或微量互溶）的液體要有強烈的攪動，使一種液體破碎成微小液滴分散于另一種液體中要有乳化劑存在，使微小液滴能穩(wěn)定地存在于另一種液體中2022/11/18214第二百一十四頁，共315頁。2、界面能和界面張力不平衡力場作用下，液體表面有自動縮小的趨勢；在恒溫恒壓下，物系有自動向自由能減小方向進行的趨勢；油水形成乳狀液時，接觸界面和界面能都很大，分散相液滴會自發(fā)地合并，縮小界面面積使界面能趨向最低。2022/11/18215第二百一十五頁，共315頁。3、乳化劑乳化劑：使乳狀液穩(wěn)定的物質(zhì)作用：吸附在油－水界面上，形成吸附層（1）使油水界面的界面張力下降，減少了剪切水相變?yōu)樾∷嗡璧哪芰浚矞p小了使水滴聚結(jié)、合并的表面能；（2）若吸附層具有凝膠狀彈性結(jié)構(gòu)，在分散相液滴周圍形成堅固、有韌性的膜，阻止水滴碰撞中的聚結(jié)、合并、沉降（3）若乳化劑為極性分子，排列在水滴界面上形成電荷，使水滴相互排斥，阻止水滴合并沉降。（4）固體粉末聚集在油水界面上構(gòu)成堅固而穩(wěn)定的薄膜，阻礙分散相顆粒碰撞時的合并，是乳狀液穩(wěn)定的又一機理。2022/11/18216第二百一十六頁，共315頁。三、乳狀液的性質(zhì)1、穩(wěn)定性乳狀液穩(wěn)定性：是指乳狀液抗油水分層的能力。影響原油乳狀液穩(wěn)定的因素：

分散相顆粒外相原油粘度油水密度差界面膜和界面張力老化內(nèi)相顆粒表面帶電溫度原油類型

相體積比水相鹽含量pH值2022/11/18217第二百一十七頁，共315頁。分散相顆粒

粒徑越小、越均勻，越穩(wěn)定；粒徑大小還表示乳狀液受攪拌的強烈程度。外相原油粘度

分散相的平均粒徑愈大——穩(wěn)定性差乳化水滴的運動、聚結(jié)、合并、沉降愈難

——增大了乳狀液穩(wěn)定性粘度越大2022/11/18218第二百一十八頁，共315頁。油水密度差

密度差愈大，油水容易分離——穩(wěn)定性較差。界面膜和界面張力

乳化劑構(gòu)成的界面膜，阻止水滴碰撞合并，維持乳狀液的穩(wěn)定性。老化

反映了時間對乳狀液穩(wěn)定性的影響。內(nèi)相顆粒表面帶電

內(nèi)相顆粒界面上帶有同種電荷是乳狀液穩(wěn)定的重要原因。2022/11/18219第二百一十九頁，共315頁。溫度提高溫度可降低乳狀液的穩(wěn)定性：

①降低外相原油粘度；

②提高乳化劑的溶解度，削弱界面膜強度；

③加劇內(nèi)相顆粒的布朗運動，增加水滴碰撞合并的幾率。原油類型決定了原油內(nèi)所含天然乳化劑的數(shù)量和類型。

環(huán)烷基和混合基原油乳狀液穩(wěn)定，石蠟基原油乳狀液穩(wěn)定性較差。2022/11/18220第二百二十頁，共315頁。相體積比增加分散相體積使乳狀液穩(wěn)定性變差。水相鹽含量淡水和鹽含量低的采出水易形成穩(wěn)定乳狀液。pH值

pH值增加，內(nèi)相顆粒界面膜的彈性和機械強度降低，乳狀液穩(wěn)定性變差。2022/11/18221第二百二十一頁，共315頁。2、原油乳狀液的密度

原油含水、含鹽后，密度顯著增大。若已知乳狀液體積含水率Ф，原油和水的密度ρo和ρw，原油乳狀液的密度可按下式確定：

2022/11/18222第二百二十二頁，共315頁。3、乳狀液粘度外相粘度內(nèi)相體積濃度（含水率）溫度分散相顆粒乳化劑及界面膜性質(zhì)內(nèi)相顆粒表面帶電強弱影響因素2022/11/18223第二百二十三頁，共315頁。曲線溫度/℃

剪切速率140272408135027450815708164027（加藥）74081（