原油工藝系統(tǒng)學習

1、海洋石油111 FPSO內部培訓,原油工藝系統(tǒng)主講人：張鎮(zhèn)維,,中國海洋南海西部石油公司深圳油服公司,學習重點：分離器內部結構及工作原理；靜電脫水器內部結構及工作原理；概述：番禺油田共包括兩座固定式井口平臺和一條浮式、生產、儲存和外輸油輪（FPSO）,FPSO位于兩井口平臺的正中間，FPSO與井口平臺之間通過一條海底油管（內直徑12″，外直徑16″）、PY42海管體積約657 m3，PY-51的約 678 m3。番禺4-2

2、油田水深大約為97m,番禺5-1油田水深大約為110m，番禺4-2油田鉆井20口，番禺5-1油田鉆井20口，所有井深在2000多米至3000多米之間。番禺4-2/5-1油田總的工業(yè)儲量大概為35MMBO，最高峰產油期大概為90000BBL/d。目前，PY42的產量25000BOPD,生產井含水高的有92%，平均含水為84.79%。PY51產量約36000BOPD,生產井含水最高的有90%，平均82.85%.,兩井口平臺的生產井都采用井下

3、電潛泵開發(fā)產，井液在井口平臺通過脫水、脫氣、增壓、加熱，然后經外輸泵供到FPSO進行進一步的處理。在FPSO的TOPSIDE上安裝了兩套處理系統(tǒng)，分別用來處理兩油田的井液，兩套處理系統(tǒng)也可并聯使用。FPSO原油處理系統(tǒng)，每套包括一臺投產加熱器，一個高壓分離器，兩臺原油換熱器，兩臺原油加熱器，一個低壓分離器，兩臺并聯的原油增壓泵，一臺靜電脫水器，兩臺并聯的生產水循環(huán)泵，和兩臺原油冷卻器。單系統(tǒng)最大處理能力： 井液 115000bbl/d，

4、油35000 bbl/d，氣14150 sm3/d。,原油處理流程：,原油處理系統(tǒng)目的： 是去除井口平臺過來的井液的伴生氣、水和固體殘渣 具體指標： 原油中含水低于0.5％（體積比） 70℃時雷諾蒸汽壓RVP≤10psi 最大含鹽量小于20PTB,,,增產模塊,CROSSOVER PUM

5、P：FPSO-P-2000 AH2:430 m3 /H AL2:100 m3/H超聲波流量計： 超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。使用超聲波流量比不用在流體中安裝測量元件故不會改變流體的流動狀態(tài)，不產生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產管線運行因而是一種理想的節(jié)能型流量計。,,,投產加熱器,（1）.功率： 1976KW（2

6、）.設計參數：SHELL：1200kPaG/235℃ TUBE：1100kPaG/130℃（3）.操作參數：SHELL：600kPaG/200-140℃ TUBE：600kPaG/50 -70℃（4）.在正常生產條件下,該加熱器的處理能力是15000bbd,到油輪的 油溫度應該大于50℃,設置啟動加熱器FPSO-1/2E-2004,將把 15000bbd原油從50℃加熱到

7、70℃。其目的是為了提高井液底溫 度，使其達到下游設備的處理溫度。（5）.保護裝置：在FPSO-1＆2E-2004的原油出口分別安裝了一個壓力 安全閥PSV-201101/202101,其設點為1100kPaG,如果超壓，則通 過該壓力安全閥可以把液體泄放到閉排。在熱介質管線上也安裝 了一個壓力安全閥PSV-201102/202102，其設點為1100kPa

8、G,如 果超壓，則通過該壓力安全閥可以把液體泄放到該加熱器的熱介 質返回管線內。 該投產加熱器由于處理量小，一般在油田初次投產或者小產量時有必要的 情況下才使用。,高壓分離器,（1）.處理能力：氣14150S m3/d，油35000 bbl/d，水92000bbl/d（2）.尺寸： 3300mm（ID）x 12000mm（T/T）（

9、3）.設計參數：1100kPaG/130℃（4）.操作參數：550kPaG/67-70℃（5）.內部結構：罐內主要部件 來液進口管線 一根長管從罐內兩端均勻進液；波紋板 6個 雙層 使液體在平行板之間作層狀流動并作方向變化。減少流體的波動和擾動，給油氣水沉降分離創(chuàng)造良好條件油出口 罐內中部 離罐底2.1M高。水出口 罐內中部 離罐底23CM 防沙高7CM,帶防渦裝置，防止排液時產生旋渦，帶

10、走污水上部的原油加熱盤管 提高油溫，促使油水混合液中的游離水從原油中沉降沖砂管線 一般噴頭狀，清潔罐底積沙。氮氣補壓管線進口 為高壓分離器提供操作壓力。,,,,,,,,,,,高壓分離器的工作原理： 該分離器主要是運用重力分離原理，該原理適用于處理松散的不穩(wěn)定乳化液，是最古老、最簡單又最節(jié)約成本和應用最廣的一種方法。 當油水混合液均勻從分離器兩端進入罐內后，在流體方向力作用力下從兩端向中間流動，其中在通

11、過波紋板時候液體進行整流流并作方向變化。液滴碰擊在波紋板表面后開始聚結并按一定的方向通過。在油水混合液運移和在罐內停留的時間內，油與水的密度差引起水從油中沉降分離出來。由于水滴比它所置換體積的油重，使它有一個作用于它的向下的重力，與這重力相抗衡的是水滴向下運動穿過油而產生的阻力，當這兩個力相等時，就會達到一個恒定的速度，從而進行了油水的分離。而氣相在液體進口分散時候和流動過程中也從的液體中稀釋一部分出來進入液態(tài)空間。分離出來的水從分離器

12、底部的水出口進入水處理系統(tǒng)，原油通過開口在罐中部2.1M的位置流出進入下游。影響分離器分離效果的主要因素有來液的乳化液程度及液體在罐內的停留時間。,6）.保護裝置：該分離器罐頂安裝有壓力安全閥PCV-201103/202103和201104/202104，其設點為1100kPaG，當罐內壓力超過其設點時，該壓力安全閥打開把壓力泄放到火炬系統(tǒng)；還安裝有一個放空閥BDV201104/202104，當發(fā)生二級關停時，該BDV會自動釋放罐內

13、壓力；同時還安裝有一個壓力高高關斷信號，其設點為990kPaG，當壓力高高信號報警時會引起該單元關停，其中壓力控制閥會打開泄放壓力到火炬。在油層和油水界面分別設有液位低低關斷信號（LLIL-201103/202103和LLIL-201101/202101），在罐頂安裝有液位高高報警信號（HHIL-201103/202103），當發(fā)生報警時會引起單元關停。另外，在油層液位控制器和油水界面上還可設置液位高低報警信號，在壓力控制器上也可設置壓

14、力高低報警信號，這些信號都起一個預報警作用，它們的設定值可根據實際情況在中控電腦上自由設定。,原油換熱器,（1）. 功率： 2500kw/h（2）. 設計參數：1100kPaG/0-130℃；（3）. 操作參數：（COLD） 600kPaG/67-84℃ ，(HOT) 350kPaG/95-76℃；（4）．換熱原理：原油換熱器為板式換熱器，熱介質和被 加熱介質以相反的流動方向流動，通過隔離板傳熱，實現換熱目的。該換

15、熱器的熱介質是從靜電脫水器FPSO-1＆2V-2003來的脫水高溫原油，把高壓分離器FPSO-1V-2001出來的含水≤20%的低溫原油（被加熱介質）加熱。（5）.保護裝置：在被加熱原油的管線上安裝有壓力安全閥PSV-201105/202105和201106/202106，壓力設點為1100kPaG；在被冷卻原油的管線上安裝有壓力安全閥PSV-201107/202107和201108/202108，壓力設點為1100kPaG。當壓力超

16、過其設點時，通過該閥可將液體泄放到閉排系統(tǒng)。,原油加熱器,（1）.功率： 2110kw/h（2）.尺寸： 489mm（I.D）× 5908mm（T/T）（3）.設計參數：Tube：1100kPaG/235℃，Shell：1200kPaG /235℃；（4）.操作參數：Tube：500kPaG /82-95℃，Shell：600kPaG /200-140℃（5）.加熱原理：該加熱器為管殼式加熱器，原油走管束，

17、熱介質走殼程。通過安裝在熱介質進口管線上的溫控閥調節(jié)熱介質流量，實現對被加熱介質溫度的控制，該溫控閥的設點為95℃，在中控電腦上可根據實情對其設點進行改變。加熱后的原油將進入低壓分離器FPSO-1＆2V-2002進行處理。（6）. 保護裝置：原油的管線上安裝有壓力安全閥PSV-201109/202109和201110/202110，壓力設點為1100kPaG，當壓力超過其設點時，通過該閥可將液體泄放到低壓分離器；在熱介質的管線上安裝有

18、壓力安全閥PSV-201116/202116和201115/202115，壓力設點為1200kPaG，當壓力超過其設點時，該閥通過可將液體泄放到該加熱器的熱介質返回管線內。,低壓分離器,了解伴生氣 伴生于原油的烴氣稱為天然氣，并以“自由”氣或“溶解”氣形式存在。自由氣是在操作壓力和溫度下呈氣相存在的烴，自由氣可以指任何壓力下不處于溶解狀態(tài)也不由于物理作用使其保持液態(tài)烴狀態(tài)的任何氣體。溶解氣在一定壓力和溫度下均勻溶解在油中，減壓和（

19、或）增溫可導致氣體從油中逸出，并具有自由氣特性。 海洋石油111的低壓分離器處理工藝的目的主要就是為了除去油水混合液中的伴生氣。,低壓分離器FPSO-1&2V-2002：（1）.尺寸： 2800mm（I.D）× 7300mm（T/T）（2）.處理能力： 氣3800 m3/h，液39616 BPD（3）.設計參數： 420kPaG/130℃（4）.操作參數：75kPaG/95℃（5）.內部結

20、構 內部主要部件油進口分流器 離罐底高2.26M，在罐的尾部，與流體流動方向垂直安裝并開有兩排小槽，使液體以瀑布形式流向水平分流防波板 兩個 雙層和單層 高1.97M 熱盤盤管 離罐底1.01M噴沙進口 需要外接管線除霧器 作用在油氣分離器重力沉降段內未能除去的較小油滴，經常采用以碰撞和凝聚為主的方法加以捕集,除霧器一般能除去氣體中攜帶的粒徑為10-100微米的油霧，它的要求簡單

21、，氣體通過時候的壓降較小。溢流擋板 把罐內分為油水兩個腔室，高1.1M。,,,,,,,,,,,低壓分離器工作原理： 低壓分離器通過一塊高為1.1M的堰板把整個腔室分成兩部分，混合腔和油腔，在混合腔安裝有防波板和波紋板，在水出口安裝有防渦板，在灌頂安裝有一套氮氣補壓系統(tǒng). 當來液經入口分流器進入分離器的后端，由于液、氣的流向和流速突然改變和壓力的變化，使氣體從來液中逸出，氣液得以初步分離。重力作用下，液體落至分離

22、器底部，在混合腔內經過波紋板整流向前端均勻運移，這過程中液相中因為混合腔內具有足夠的容量，使原油流出分離器前在混合腔有足夠的停留時間，原油攜帶的氣泡又有機會上升至液面并進入蒸汽空間。初步分離后的氣體中，在橫向穿過液體上方的重力沉降空間時，氣體中攜帶的小霧滴部分的在重力作用下降至氣液界面。直徑更小的霧滴部分則隨氣體經過除霧器，并在除霧器內的葉片金屬網等部件的作用下聚結，合并成大油滴，在重力作用下回滴入混合腔，而氣體則通過罐頂部的氣體管線進

23、入火炬分液罐。而混合腔內的液體由于油水比重差也使得油水進行了一定的分離，水滴沉降油滴上升，水停留在混合腔，原油經堰板溢至油腔， 在經油出口的原油增壓泵進入處理流程的下游。,（6）.保護裝置：該分離器罐頂安裝有壓力安全閥PCV-201111/202111和201112/202112，其設點為425kPaG，當罐內壓力超過其設點時，該壓力安全閥打開把壓力泄放到火炬系統(tǒng)；同時還安裝有一個壓力高高關斷信號HHIP-201106/202106，其

24、設點為380kPaG，當壓力高高信號報警時會引起該單元關停，其中壓力控制會打開泄放壓力到火炬。在油腔和油水界面分別設有液位低低關斷信號（LLIL-201107/202107和LLIL-201106/202106），還安裝有液位高高報警信號（HHIL-201107/202107），當發(fā)生報警時會引起單元關停。另外，在油腔液位和油水界面上還可設置液位高低報警信號，在壓力控制器上也可設置壓力高低報警信號，這些信號都起一個預報警作用，它們的設定

25、值可根據實際情況在中控電腦上自由設定。,原油增壓泵,（1）. 功率： 40kw/h； （2）.排量： 266m3/h，（3）.設計參數：壓力：350kPaG ， 溫度：130℃；（4）.操作參數：進口、出口壓力75/350kPaG ，溫度：95℃；（5）.工作原理：該增壓泵為離心泵，通過電動馬達帶動泵的葉輪高速旋轉，靠離心作用把位于葉輪凹面的流體甩出，流體被甩出后，就在葉輪凹面產生一個負壓，對泵進口

26、產生一個自吸作用，這樣把流體不斷吸入和甩出，從而實現對流體運移和增壓的目的。正常情況下一臺online 另一臺standby，該增壓泵把從低壓分離器分離出來的原油加壓到350kPaG左右，增壓的目的是為了滿足下游設備的正常工作。在增壓泵出口有一流量控制閥FIC-201101/202101,把液體又引回低壓分離器。,靜電脫水器,了解乳化液乳化液就是原油和地層水在共同的運動中，由于劇烈攪拌，使一種液體微小的液滴分散于另一種液體中所形成的混

27、合物，這種混合物用普通機械方法不易分開。在原油乳化液中，油或水被分散的球狀微粒直徑通常在10-1000微米之間。形成原油乳化液必須具備下列條件： 1.同時存在原油和水； 2.有劇烈的攪拌，使一相液體破碎成微小的液滴分散 另一相液體 中； 3.有乳化劑存在，使形成的乳化液具有一定的穩(wěn)定性。,在原油開采過程中，同時存在上述條件就將形成乳化液。而大多數的原油都含有水且含有天

28、然乳化劑，當這類原油從油層向井底流動時，由于其流速很慢，一般不會形成乳化液。當原油和水從井底沿油管向井口流動時，流動壓力從井底向上逐漸降低，而且溶解在原油里的伴生氣不斷析出，體積不斷膨脹，油與水的攪拌越來越劇烈。當油、氣、水混合通過油嘴時，由于節(jié)流作用，壓力突降，流速劇增，原油和水破碎并充分混合，就大大增加了原油的乳化程度。,乳化液的類型,要防止乳化液的形成，只需破壞生成乳化液的三個要素之一即可。由于原油本身就含有天然乳化劑，所以主要是

29、從下面兩方面進行：1. 控制油井出水，如采取分層開采、封堵水層、合理注水等措施來減少油井出水；2. 控制油流攪拌，如提高油田地面集輸系統(tǒng)和分離器的壓力，減小油嘴前后壓差；盡量 簡化油氣集輸流程；減少彎頭、三通、閥件等局部阻力及泵的數量。3. 可往油井環(huán)形空間注入破乳劑，這不但能有效地阻止原油在井內乳化，往往還能使油井增產。 現場處理乳化液，就是想辦法使其破乳，使油中的水分離出來。主要從以下兩方面處理：1. 加熱或

30、加入合適的破乳劑以降低油水界面膜的機械強度；2. 將原油乳化液經高壓或交流或直流電場處理。 而電脫水正是主要針對油包水型（W/O)的乳化液的一種脫水方法。,靜電脫水器FPSO-1&2V-2003:（1）.尺寸: 3600mm（I.D）× 16000mm（T/T）；（2）.處理量: 37650 BPD；（3）.設計參數:700kPaG/130℃；（4）.操作參數:350kPaG/95℃；

31、（5）.內部結構油進口管線 16個油進口噴灑器 離罐底1.62M高。防波板 4個油出口 頂部一個長管 16個進油孔水出口管線 一根管6個水收集口電極網 3層 分別高度為上：2.17M 中：1.96M 下：1.70M 絕緣棒 24個加熱盤管 離罐底高1.47M,,,,,,,AC電場產生于20世紀60年代，在當時的技術條件下，裝置

32、內產生1.6-2.3萬伏電壓范圍的交變電場。傳統(tǒng)的AC交變電場設計非常簡單，由水平布置的電柵網和接地下網組成。由于水層是在裝置最底部與地相連，因此水層與下網之間，下網與上網之間就形成AC交變電場。這種雙電柵網形成的電場，稱為“單區(qū)”AC電場，但實際應用中，利用多個變壓器與電柵網組成了“多區(qū)”AC電場，原油從上下網之間進入電場區(qū)。振蕩聚結 水滴中常帶有酸、堿、鹽等各種離子。在交流電場中，各種正負離子不斷地做周期性的往復運動，離子

33、的往復運動使水滴界面膜不斷受到沖擊，使其機械強度降低、甚至破裂，水滴聚結沉降，這一過程稱為振蕩聚結。顯然，水滴愈大，離子對界面膜的沖擊作用愈大，振蕩聚結的效果愈好。,偶極聚結: 在高壓直流或交流電場中，原油乳狀液中的水滴受電場的極化和靜電感應，使水滴兩端帶上不同極性的電荷，形成誘導偶極。因為水滴兩端同時受正負電極的吸引，在水滴上作用的合力為零，水滴除產生拉長變形外，在電場中不產生象電泳那樣的運動，但水滴的變形削弱了界面的機械強

34、度，特別在水滴兩端界面膜的強度最弱。原油乳狀液中許多兩端帶電的水滴象電偶極子一樣，在外加電場中以電力線方向呈直線排列形成“水鏈”，相鄰水滴的正負偶極相互吸引，電的吸引力使水滴相互碰撞，合并成大水滴，從原油中沉降分離出來。如下圖：,HYSY111的靜電脫水器正是運用以上的原理來進行脫水的，靜電脫水器是通過在容器中上部加設電極，并供給交變電流，用交變電荷來破壞含有較小水滴的乳化狀原油的電荷平衡，使其發(fā)生油水分離，其中水相向下沉降形成水層，水

35、層的水和低壓分離器分離出來的水通過生產水循環(huán)泵泵至高壓分離器和低壓分離器；油相向上運移形成油層，油層的油通過管線流入下游設備，從而實現進艙原油的綜合含水達標（番禺油田要求綜合含水體積百分比是≤0.5%）。該工藝常常被設置在重質、高粘度原油乳狀液脫水的最后環(huán)節(jié)，它對脫水有較好的效果，可以使原油含水達到0.1%左右，同時水相含油的濃度也可以小于50ppm，值得注意的是只有當電極完全被淹后才能送電處理。靜電脫水器的電極由三相變壓器提供12K

36、VA,12KV/15KV,50HZ的電源。我們使用的靜電脫水器的內部結構是：來油管線進入到罐內后（大概在罐內的中下部平面），分成16個噴頭（噴淋頭出口靠一塊橡膠擋板把原油分散到四周），將原油噴灑出來，其目的是便于電處理原油。處理出來的水靠重力作用沉積到罐底，同樣通過小支管將水收集后匯集成一條大管排出到生產水循環(huán)泵進口。處理后的原油也通過在一條大管上均勻開16個小口匯集后從灌頂排出進入下游處理系統(tǒng)。,（6）.保護裝置：在灌頂安裝有壓力安全

37、閥PSV-201113/20213和PSV-201114/202114，其設點為700kPaG，當壓力超過其設點時，通過該裝置可將壓力泄放到火炬系統(tǒng)。在灌頂還安裝有四條排放蒸汽的管線，這樣即保證了罐內充滿液體，也可保證罐內壓力不會太高。,原油冷卻器,（1）.功率： 1230kw/h（2）.尺寸： 610mm（I.D）× 5978mm（T/T）（3）.操作參數：（COLD） 200kPaG/60-67℃ (H

38、OT) 300kPaG/76-70℃（4）.設計參數：(COLD) 700kPaG/0-130℃,(HOT) 1100kPaG/0-130℃（5）.工作原理：冷卻器為板式熱交換器, 由兩臺并聯的換熱器組成，熱介質和被冷卻介質以相反的流動方向流動，通過隔離板傳熱，實現換熱目的。通過該冷卻器把穩(wěn)定的原油冷卻到70℃左右,然后進入貨油艙儲存。根據原油物性,當溫度低于析蠟點溫度既64℃時原油中就開始有結晶蠟出現,如果海水直接作為冷卻介質

39、,管壁的溫度有可能降低到原油的析蠟點以下（析蠟點，是指當原油的含蠟開始從液相中結晶析出時的溫度值），所以利用了熱的技術淡水作為冷卻介質,熱的技術淡水系統(tǒng)包括兩臺淡水循環(huán)泵P-6001A/B,其排量為300m3/h，一臺板式換熱器E-6001,該換熱器靠海水冷卻，一個膨脹罐V-6001組成。冷卻后的原油經渦輪流量計計量后進入貨油艙。,生產水循環(huán)泵,（1）. 排量: 30m3/h ，揚程:80m；（2）. 設計參數: 1150kP

40、aG/130℃； （3）. 操作參數: 進口/出口壓力 75/850kPaG，溫度:95℃；（4）.工作原理和目的：生產水循環(huán)泵也是單級離心泵，它 的目的是把低壓分離器和靜電脫水器分離出來的高溫熱水輸送到高壓分離器進口,與單點來液混合，實現對井液加熱的目的，達到余熱利用，減少鍋爐的負荷。由于該循環(huán)水有一部分是電脫水裝置處理出來的，所以含鹽濃度相對較低，把該水用于循環(huán)有利于降低原油的含鹽濃度。正常情況下生產水循環(huán)泵一臺onli