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油气贮输(运)将符合外输标准的原油贮存、计量后外输(外运)和油田气加压计量后外输的过程。
7、原油贮存
为了保证油田均衡、安全生产,外输站或矿场油库必须有满足一定贮存周期的油罐。
贮油罐的数量和总容量应根据油田产量工艺要求输送特点(铁道、水道、管道运输等不同方式)确定。
油罐一般为钢质立式圆筒形,有固定顶和浮顶两种型式,单座油罐容量一般为5000~20000m。
减少热损失,易凝原油罐内设加热盘管,以保持罐内的原油温度,油罐上应设有消防和安全设施。
8、外输油气计量
是油田产品进行内外交接时经济核算的依据。
计量要求有连续性,仪表精度高。
外输原油采用高精度的流量仪表连续计量出体积流量,乘以密度,减去含水量,求出质量流量,综合计量误差±
0.35%。
原油流量仪表用相应精度等级的标准体积管进行定期标定。
另外也有用油罐检尺(量油)方法计算外输原油体积,再换算成原油质量流量。
外输油田气的计量,一般由节流装置和差压计构成的差压流量计,并附有压力和温度补偿,求出体积流量,综合计量误差±
3%。
孔板节流装置用“干检验法”(由几何尺寸直接确定仪表精度)标定,也可用相应精度等级的音速喷嘴(临界流喷嘴)进行定期标定。
9、原油外输(运)
原油集输系统的最后一个环节。
管道输送是用油泵将原油从外输站直接向外输送,具有输油成本低、密闭连续运行等优点,是最主要的原油外输方法。
也有采用装铁路油罐车的运输方法,还有采用装油船(驳)的水道运输方法。
用铁路油罐车或油船(驳)向外运油时,需配备相应的装油栈桥和装油码头。
边远或零散的小油田也有采用油罐汽车的公路运输方法,相应地设有汽车装油站(点)。
二、联合站主要任务及处理指标
联合站的主要任务是:
指把各分散油井、转油站所生产的石原油、天然气、污水集中起来,经过必要的初加工处理,使之成为合格的原油、天然气和回注(外输)污水,然后通过长距离管线输至油库、天然气处理站、注水站。
如下图:
联合站处理指标要求:
1、出矿原油
项目
原油类别
石蜡基
石蜡-混合基
混合基
混合-石蜡基
混合-环烷基
环烷基
环烷-混合基
质量含水量/%
≦0.5
≦1.0
≦2.0
饱和蒸气压/kPa
在储存温度下低于油田当地大气压
一般原油的质量含水率小于0.5%,为优质原油;
小于1%,为合格原油
2、天然气
质量指标
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
高位发热量/(MJ/m3)
A组
>31.4
B组
14.65~31.4
含硫量/(mg/m3)
≤150
≤270
≤480
>480
H2S含量/(mg/m3)
≤6
≤20
实测
CO2含量/%
≤3
水份含量
无游离水,露点低于当地最低环境温度5℃
3、回注污水
目前大港油田执行C1级标准。
4、轻烃、石油液化气(略)
三、联合站工艺流程要求(满足处理指标)
对于不同的油田,因其生产的产品的物性差别及处理要求,所选用的工艺流程也不尽相同,以取得较好的处理效果和最大的经济效益。
目前,国内联合站的基本流程可大体分为以下几种:
1、超稠油处理流程
各转油站、计量站来液——换热器——沉降罐———脱水泵——换热器——二次沉降罐——外输泵。
2、重质原油处理流程
各转油站、计量站来液——一次预分水器——二次预分水器——进站加热炉——油气分离器——一次沉降罐——二次沉降罐——脱水泵——脱水加热炉——电脱水器——稳定塔——净化油罐——外输泵。
3、中质油品处理流程
(1)各转油站、计量站来液——三相分离器——加热炉——高效三相分离器——稳定塔——外输泵。
(2)各转油站、计量站来液——分离器——加热炉——沉降罐——脱水泵——加热炉——换热器——电脱水器——稳定加热炉——稳定塔——换热器——净化油罐——外输泵——加热炉。
4、轻质油品处理流程。
各转油站、计量站来液——三相高效分离器——加热炉——脱水器——换热器——加热炉——稳定塔——外输泵。
附图
解析:
1、从组成单体看,联合站是由罐、管、塔、器、炉、泵、阀组成。
--设备设施单体操作
2、从处理单元看,联合站主要由进站系统、油气分离系统、原油脱水系统、原油稳定系统、原油外输系统、天然气处理系统、天然气外输系统、轻烃回收系统、污水处理系统等九大系统组成。
--工艺流程操作
3、从化工原理看,主要涉及到流体力学、传热学、传质学。
--参数计算与控制
四、联合站生产操作监控主要内容
五、主要生产参数表示方法
1、液位:
m,cm,mm;
2、压力:
MPa,Pa,mmHg,bar;
3、温度:
℃,℉;
4、流量:
m3/h,Nm3/h,Sm3/h;
5、浓度:
%,PPm,mol/l
6、电流:
A,mA;
7、电压:
V,Kv;
8、转速;
r/min;
9、功率:
W,Kw;
10、频率:
Hz。
三、联合站主要设备设施及技术要求(流程组成部分,由油田地面工艺参数决定)
(一)气液两相分离器
1、工作原理
(1)沉降分离:
沉降分离是依靠油滴和气体的密度差,把油滴从气体中沉降下来的分离方法。
油气分离器的主要分离部分就是应用的这个原理。
液滴的沉降速度对分离效果有决定性的影响。
分离器沉降分离计算时,一般取液滴的极限直径为100
。
(2)碰撞分离:
碰撞分离是利用碰撞作用把在沉降分离中未能除去的较小的油滴除去。
油气分离器中完成碰撞分离作用的部件叫除雾器。
除雾器内区体的通道是曲折的,携带着油雾的气体进入除雾器,在其中被迫绕流时,由于油雾的密度比气体大,惯性也大,油雾不完全随气流改变运动方向,于是就碰撞到经常润湿的结构上被吸附。
这些油雾不断被吸附积蓄,沿结构垂直面流下。
2、分离器结构
(1)主体容器:
主体容器是用有碟形头盖的圆筒制成的容器,容器上连接有油气混合物入口管、安全阀口、天然气出口、原油出口、排污口、加热器进出口、压力表口、人孔、液位控制口等。
----具有进油、出油、出气主流程;
还有排污、加热、放空辅助流程;
必有液位、压力检测自控系统。
(2)分离部分:
分离部分是重要部分,直接影响分离效果。
分离部分包括三个部分:
初次分离部分、主要分离部分和除雾部分。
初次分离部分:
初次分离的作用是把油气分开,成为以
气体为主和以液体为主的两个部分。
为了达到这个目的,尽可能将油气分布开,使其便于油气向两个方向流动,还要求不要产生过多的油滴和气泡,造成下一步分离的困难。
初次分离结构一般有两种类型,疏流式和离心式,如下图:
主要分离部分:
这是容器的主体,它利用沉降分离把直
100
以上的油滴从气体中分出来。
为了满足气体和液体
沉降要求,主要分离部分必须要有一定的直径和长度。
除雾器:
主要利用碰撞分离把沉降分离中未能除去的较小油滴除去。
下图是三种常用除雾器的结构图。
上述三种结构,一般都能有效的除掉10-100
直径的油滴,达到每m3气体携带液体量不超过50mg的规定,通过压降约在245-490Pa。
3、主要控制参数
(1)分离器处理量为日产量的1.2~1.5倍,连续生产的油气分离器的台数一般不少于2台。
(2)分离器液面控制在直径1/2处,控制范围为1/3-2/3。
(3)气体中带出的液体不超50mg/m3,油滴直径小于10
,
压力控制在系统许可压力范围内。
(4)需加热时,温度控制在一定范围内。
(二)油气分离缓冲罐(除油器,增加一级气脱油处理)
下图是油田比较常用的分离缓冲罐结构图。
油气混合物自油气进口1进入,在拉泡板2上进行油气分离,原油沿导流板3下流,进入缓冲罐底部的缓冲段12,从出口7排出,天然气经过除雾器4进入捕雾筒5,从气出口6排出。
正常工作时,油气分离缓冲罐的液面一般控制在直径的1/3处,压力控制在系统许可压力范围内。
(三)热化学脱水器
热化学脱水器是热化学脱水的主要设备,主要用于含水量大于30%以上原油的脱水处理。
此方法是在含水原油中加入脱乳剂,通过脱乳剂的破乳作用使原油脱水。
脱水器内,油、水分离是依靠所受的重力差进行,为了增强脱水效果,脱水前需将原油加热至60~70℃,所以又叫热化学沉降脱水。
2、脱水器结构
我国油田采用卧式脱水器大致有两大类:
空筒式、聚结床式。
聚结床形式中有斜板、波纹板,填料和斜板合一等。
在脱水器内加设斜板和聚结材料,可以强化脱水效果,加速油、水重力分离的速度。
在达到同样脱水效果下,缩短沉降时间,沉降温度可降低5-10℃,这是油田近几年来着重研究和推广的一项脱水技术。
(1)空筒式热化学脱水器(游离水脱除器)。
这种脱水器是一般的重力脱水器,利用液流的缓慢流动,将游离水和不稳定的乳化水分离出来。
下图是一种典型的空筒式卧式脱水器结构。
含水油自入口管1流入分配管2向下喷出,经槽形板4折流向上流动。
分配管孔口流出的油水混合液流速低于分配液汇管内液流的速度,开孔的总面积10倍于汇管的截面积。
液体自下而上缓慢流动,水滴聚结后往下沉降。
经过一定的沉降时间,脱水原油经集油汇管6排出、污水自排水管5不断排出、水位控制在分配管以上200-300mm处。
油水界面采用机械式控制阀进行控制。
(2)聚结床式热化学脱水器。
聚结床式热化学脱水器脱水是根据油、水对固体物质亲合状况不同,利用亲水憎油的固体物质制成各种聚结床来提高脱水效率。
(3)热化学脱水器的工艺管线安装
主流程:
进油、出油、放水
辅助流程:
泄压、排污、放空、扫线、放水看窗
自控流程:
压力控制、界面控制、液位控制
游离水脱除器:
(1)操作温度,即沉降温度,它与原油性质,加药条件有关,一般为45-60℃。
(2)脱后油含水20%-30%,水含油一般小于1000mg/L。
(3)总液位1/2-/2/3,油水界面1/3-1/2。
(4)压力控制在规定范围内。
(5)沉降时间在20-40min。
热化学脱水器:
(1)原油热化学脱水含水:
进口小于20-30%,出口小于1%。
(2)油水界面:
1/3-1/2。
(3)温度60-70℃。
(4)压力控制在规定范围内,油后段工艺决定。
(5)加药浓度:
20-60ppm。
(6)处理量:
停留时间一般为40min,稠油一般不超过60min。
当一台脱水器检修,其余脱水器负荷不大于设计处理能力(额定处理能力)的120%时,可不另设备用;
若大于120%时,可增加一台脱水器。
脱水器台数的设置一般不少于2台,不多于6台。
(四)拱顶罐
1、结构
拱顶罐是立式圆筒形钢罐最常用的品种之一,其结构如上图。
罐底板由厚度为5-12mm的钢板焊接而成,直接铺在基础上。
罐壁是由若干层圈板焊接而成的,罐壁钢板的厚度主要取决于储存油料的静压力,靠近顶部的圈板最小厚度为5mm。
最下层圈板的厚度不得超过34mm。
拱顶罐的罐顶常用的是球形顶,球形拱顶的顶板厚度规定不得小于4.5mm,拱顶的曲率半径一般为储罐直径的0.8-1.2倍
常用的附件及附属设备有下列几种:
(1)进出油接合管它直接焊于罐壁上,与进出油管道或阀门相连。
(2)呼吸阀安装于罐顶,用于自动控制储罐内气体通道的启闭,对储罐的超压和超真空起保护作用,又可在一定范围内降低油料的蒸发损耗。
(3)通气管通是重质油料储罐的专用附件,安装于罐顶,是储罐收发油料时的气体呼吸通道。
(4)储罐测量仪表一般包括液位计、温度计和高低液位报警器,以便随时对油料储存情况进行监测。
这些仪表的安装位置应与进出油接合管和罐内附件保持一定距离,避免受到干扰。
(5)量油孔是为人工检尺时测量油高、取样、测温而设置的。
一般每罐设一个,安装在罐顶梯子平台附近。
(6)放水管是为了排放掉罐内底水,以保证罐内油料质量或原料油加工要求。
放水管可单独设置,也可附设于排污孔或清扫孔的封堵盖板上。
(7)梯子平台梯子是为操作人员到罐顶上进行手工计量、检查罐顶设备而设置的。
梯子中应用最广泛的是罐壁盘梯,它自下而上沿罐壁顺时针旋转,上端高出罐壁顶圈板上缘
300-400mm,并在同一高度的罐顶上设置扇形操作平台,且在罐顶周边设有高1m的栏杆。
(8)加热器是原油罐和重质油罐的专用设备,用于对油料加热或维持温度,以保持油料的流动性或满足工艺要求的温度。
储罐加热通常以低压水蒸汽或热水为热载体,采用间接加热方式。
目前常用的加热器有排管式和(型管式两种。
(9)排污孔或清扫孔都是为清扫储罐时便于清除罐底淤渣、污泥而设置的,多用于原油罐和重质油料罐。
排污孔安装在罐底板下部。
清扫孔安装在底板处,其底
面与罐底板平齐。
(10)人孔是为操作人员进出储罐进行检修、清扫而设置的,同时还兼有通风、采光的功能。
人孔直径为600mm,其安装高度为中心线距罐底板750mm。
(11)透光孔用于储罐检修、清洗时采光和通风。
透光孔直径为500mm,安装于罐顶。
(12)阻火器是一种安装于轻质油罐上、防止罐外明火向罐内传播的防火安全设备。
它应与机械式呼吸阀配套选用,串连安装在呼吸阀下面。
阻火器主要由壳体和阻火元件组成。
(13)储罐搅拌器是用于油料调合和防止油料中沉积物聚积的机械设备。
目前应用较多的是侧向伸入式搅拌器。
搅拌器的安装高度,即螺旋浆轴与罐底的垂直距离,一般取螺旋浆直径的1.5倍。
根据搅拌器安装就位后其螺旋浆轴在水平面上的方位(即与油罐半径的夹角)是否可以调节,搅拌器又分为固定角式和可调角度式两种。
用作油料调合时宜选用固定角式搅拌器;
用作防止沉积物堆积时,应选用可调角度式。
(14)空气泡沫产生器它是安装于储罐顶圈圈板上用来产生空气泡沫的装置。
(15)储罐冷却水喷淋系统的作用是本罐或相邻罐着火时,淋水降温以防火灾蔓延。
冷却水喷淋管一般是围绕储罐顶圈壁板设计为两个半圆环状或4个1/4圆环状。
2、主要工艺
进出油、放底水、扫线、加热、搅拌
(1)储存温度:
进罐原油温度应高于原油凝固点3℃,出库油温应低于油品初馏点5℃。
(2)液位:
极限液位上限,泡沫发生器接口最低位置以下30cm;
安全液位上限,低于极限液位100cm;
安全液位下限,高于油罐进出口管线最高点100cm;
(3)含水:
小于1%。
(五)浮顶罐浮。
浮顶罐罐底、罐壁的结构与拱顶罐无大的差别,浮顶罐的浮顶是由浮盘和密封装置组成的。
浮盘的结构形式可分为双盘式和单盘式两种。
其他结构有:
(1)中央排水管是为了排除落在浮顶上的雨雪而设置的。
中央排水管由几段浸于油料中的钢管组成,管段间用旋转接头连接,可随浮顶的浮动而伸直或折曲。
(2)转动扶梯是为操作人员从储罐盘梯顶部平台下到浮顶上而设置的。
转动扶梯上端通过旋转轴固定在靠近平台的罐壁顶部,下端通过滚轮可以沿浮顶上的导轨移动。
(3)浮顶立柱的作用是限制浮顶降落高度,并将其支承在罐底板上。
立柱的高度可以在浮顶上人工调节,正常作业时高度为1.2m;
储罐检修或清罐时,其高度可调至1.8m。
(4)自动通气阀是一种保护浮顶的安全装置,由阀体、阀座、阀盘、长阀杆和阀杆导向装置组成。
当浮顶下降到浮顶立柱支承高度前,阀杆首先触及罐底,使阀盘脱离阀座,阀开启,防止油面与浮顶间出现真空状态。
同理,进料时,可以排出油气混合气体,避免在浮顶下出现空气层。
(5)量油管是供操作人员在罐顶平台上进行人工检尺、取样、测温而设置的。
同时它还可以起到防止浮盘水平旋转的限位作用。
(6)紧急排水口是中央排水管的备用安全装置。
一旦中央排水管失灵,浮顶上雨水积聚到一定高度时,积水可由紧急排水口排入罐内,以防浮顶因超载而沉没。
(7)浮船人孔是为操作人员进入浮船隔舱检查有无渗漏和维修而设置的。
(8)单盘人孔是供储罐检修时通风、采光及操作人员出入而设置的,其直径一般不小于600mm。
(9)静电引出线在浮盘与罐壁间需用两条截面积不小于25㎡的软铜绞线作电气连接,以便将聚积在浮顶上的静电导走。
进出油、放底水、扫线、加热、搅拌、排水
3、运行参数
极限液位上限,浮船挡雨板最高点低于罐壁上沿30cm;
安全液位下限,液位高度保证浮船支柱距罐底50cm
(六)加热炉
2、技术参数
(1)热负荷,kW,根据工艺计算定;
(2)热效率,%,75%-85%;
(3)流量,t/h或m3/h,;
(4)压力,MPa,根据工艺计算定;
(5)进出口压力降,≤0.1MPa;
(6)进出口温度,℃,根据工艺需要。
3、主要工艺流程
进出油、扫线、紧急放空、伴热
(七)离心泵
离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。
由于离心力的作用,液体在从叶轮进口流向叶轮出口的过程中,速度能和压力能都得到增加。
被叶轮排出的液体经过压出室,大部分速度能转换成压力能,然后沿排出管线输送出去。
这时,叶轮进口处则因液体的排出而形成低压或真空,吸入罐中的液体被压入叶轮进口。
于是,旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。
2、结构
(1)泵壳
泵壳有轴向剖分式和径向剖分式两种。
大多数单级离心泵的壳体都是蜗壳式的,多级泵径向剖分壳体一般为环形壳体或圆形壳体。
一般蜗壳式泵壳内腔呈螺旋型流道,用以收集从叶轮中流出的液体,并引向扩散管至泵出口。
泵壳承受全部的工作压力和液体的热负荷。
(2)叶轮
叶轮是唯一的做功部件,泵通过叶轮对液体做功。
叶轮的结构型式有闭式、开式、半开式三种。
闭式叶轮由叶片、前盖板、后盖板组成。
半开式叶轮由叶片和后盖板组成。
开式叶轮只有叶片,无前后盖板。
闭式叶轮效率较高,开式叶轮效率较低。
(3)密封环
密封环的作用是防止泵的内泄漏和外泄漏.由耐磨材料制成的密封环,镶于叶轮前后盖极和泵壳上,磨损后可以更换。
(4)轴和轴承
泵轴一端固定叶轮,一端装联轴器。
根据泵的大小,轴承可选用滚动轴承和滑动轴承。
(5)轴封
轴封一般有机械密封和填料密封两种。
一般泵均设计成既能装填料密封,又能装机械密封。
(6)冷却、平衡系统
(1)吸上真空度,m;
(2)扬程,m;
(3)流量,m3/h;
(4)轴承温度,低于80℃;
(5)电流、电压:
额定范围内。
1、故障与处理
故障
原因和处理
泵在启动
后短期内
性能发生
恶化
(1)空气渗人泵内;
(2)吸人管路中的气囊慢慢地移
入泵内;
(3)吸液池中有漏斗状吸入漩
涡,将空气带入泵内;
(4)输送的液体中空气或其他气
体的含量过高;
(5)流人吸液池的瀑布状液将空
气带入泵内
泵压力达不到规定值,伴有间歇抽空
(1)电动机转速不够,进油量不
足:
应检查电动机是否单相运
行,调节油罐的液面高度;
(2)过滤缸堵塞:
应清理过滤缸;
(3)泵体内各间隙过大,压力表
指示不准确:
应检查调节各部位
配合间隙,重新检测、校正压
力表;
(4)平衡机构磨损严重,油温过
高产生汽化:
应调节平衡盘的间
隙,降低油温;
(5)叶轮流道堵塞:
应检查、清理
叶轮流道人口,或更换叶轮
泵的轴承
温度过高,声音异常
(1)缺油或油过多:
应加油或利用
下排污口把油位调节到规定值;
(2)润滑油回油槽堵塞:
应拆开
端盖清理回油槽;
(3)轴承跑内圆或外圆:
应停泵
检查,跑外圆时要更换轴承体或
轴承,跑内圆时要更换泵轴或
轴承;
(4)轴承间隙过小,严重磨损:
应
更换、挑选合适间隙的轴承;
(5)轴弯曲,轴承倾斜:
应校正或
更换泵轴;
(6)润滑油内有机械杂质:
应更
换清洁的润滑油
轴承寿命过短
(1)轴承受到了不正常的外力,
如平衡机构失效使轴向推力过
大、双吸叶轮两侧不对称引起轴
向力过大、泵的使用性能超出规
定,引起径向力过大;
(2)泵轴的振动过大,如泵转子
未平衡好、转子的对中性(包括
电动机的转子对定子、泵对电动
机)不好、泵的基础不牢等都会
引起泵轴的振动过大;
(3)轴承本身不正常,如润滑油
不足或油中含杂质较多引起轴
承发热、缩短寿命
泵体振动,伴有异常声音
(1)对轮胶垫或胶圈损坏:
应检
查更换对轮胶垫或胶圈,紧固
销钉;
(2)电动机与泵轴不同心:
应校
正机泵同心度;
(3)泵吸液抽空效果不好:
应在
泵进口过滤缸和出口处放气,控
制提高油罐液面;
(4)基础不牢,地脚螺栓松动:
加固基础,紧固地脚螺栓;
(5)泵轴弯曲:
应校正泵轴;
(6)轴承间隙大或沙架坏:
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