辽河储气库轻质油脱水处理工艺改造研究 57页

■ｖ）Ｗ《ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ工程硕ｉ专业学位论义\n学位论义独创性声明木人所單交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研巧Ｔ．作及取得的研巧成巧。据我所知，除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人己经发表或撰与过的研巧成果。对本文的研究做化重要贡献的个人和集体，均己在义中作了明确说明巧表示谢意。：作者签名：也口期学位论文使用授权声明本人完全丫解化北石油火学有关保留、使用学位论文的规定。举校有权保闻节化论义并向凹家主巧部ｎ或其指定机构送交论文的电了版和纸娘版，允许论文彼查阅和借簡，ｎ１ＩｔＪＷ巧用影印、缩印或巧揣等巧制手段保存、汇编学位论文，ｆＵ公布论义的企部或部分内巧。东北石油人学巧权将木人的学位论文加入《中巧优奔硕丄学化论义全义数踞库》、《中固瞒±学位论文全义数据库》和编入《中国知识资源总库》。保宵的学巧论义在解密ｂ适ｍ本规化。也学位论文作拍签名：列导师签名：藤新日期曰期：\nThesisfortheMasterdegreeinEngineeringReachonLightOilDehydrationTreatmentTechnologyofTheLiaoheGasStorageCandidate:LiuJiaTutor:WeiLixin,LiGangSpecialty:OilandNaturalGasEngineeringDateoforalexamination:9thApril.2016University:NortheastPetroleumUniversity\n东北石油大学工程硕士专业学位论文辽河储气库轻质油脱水处理工艺改造研究摘要我国天然气资源的分布存在着严重的不均衡性，为了使得用气高峰时段的调峰能力得以增强，国内天然气储气库建设工作在现今局势下由国家能源局统领得以大力推进。辽河储气库主要是应对沈阳-秦皇岛天然气管道沿线市场冬、夏季调峰气量的需求而建立的。欢一原油处理站（以下简称欢一站）改造工程是辽河储气库工程组成的一部分，其主要任务是对集注站在采气期所采出的轻质油进行脱水处理。目前，欢一站已经运行二十九年多，站内大部分设备已经报废，区块资源逐渐枯竭，同时面对当前的轻质油处理工艺的要求，其生产流程较为落后，难以满足生产需要，因此需要对其进行必要的工艺改造。在对欢一站现场进行勘查的基础上，针对存在的主要问题进行了方案设计、对比和优选。为了确保轻质油脱水处理工艺的安全可靠和高效节能，最终设计施工图方案采用了三相分离器预脱水和大罐重力沉降脱水的优化处理方案。另外，为了确保小投入、高效益和工艺流程的高效节能，在充分利用站内的已建设备的基础上优选出所需新建的设备，根据选定的方案和设计参数，对设备的工艺方案进行详细的计算，最终确定了改造措施的具体方案。关键词：轻质油，油气储运，储气库，工艺改造，脱水II\n东北石油大学工程硕士专业学位论文ReachonLightOilDehydrationTreatmentTechnologyofTheLiaoheGasStorageABSTRACTAsweallknowourcountrynaturalgasresourcesdistributionimbalance,inordertoenhancegaspeakshavingabilityinthepeakperiod.NaturalgasstorageconstructionworkinthedomesticcurrentsituationbytheNationalEnergyBureaucommandtovigorouslypromote.ThereservoirismainlyalongthemarketresponsetotheShenyang-Qinhuangdaonaturalgaspipelineinwinter,summerandpeakgasdemandisestablished.Itsmaintaskistocarryoutdewateringtreatmentoflightoilingasproductionperiodonthevariorumstatio.Atpresent,becausetheunitedstationhasbeeninoperationformorethan29years,mostoftheequipmenthasbeenscrapped.Theresourceofthisareahasbeenexhaustedalready,atthesametimeinthefaceoflightoilprocessingtechnologyrequirementsofcurrent,theproductionprocessisrelativelybackward,difficulttomeettheneedsofproduction.Sotheneedforprocessmodificationisnecessarytoconformtotheproduction.OnthebasisoftheinvestigationofHuanyistation.Inviewofthemainproblemsoftheprogramdesign,comparisonandoptimization.Inordertoensurethatthelightoildehydrationprocessissafeandreliableandenergyefficient,thefinalconstructiondesigntheoptimizationschemeadoptsthree-phaseseparatortankpredehydrationandgravitysettlingdehydration.Inadditiontoensureminimuminvestmentcostbutmaximumeconomicbenefitandtheprocessofenergysavingandhighefficiency,tomakefulluseoftheequipmenthasbeenbuiltandoptimizethechoiceofthenewequipmentrequire.Accordingtotheselectedschemeanddesignparameters,andprocessofequipmenttocarryondetailedcalculation,ultimatelydeterminethespecificprogramsofreformmeasure.Keywords:lightoil,oilandgasstorageandtransportation,gasstorage,technologicaltransformation,dehydrationIII\n东北石油大学工程硕士专业学位论文目录学位论文独创性声明.................................................................................................................I学位论文使用授权声明.............................................................................................................I摘要.......................................................................................................................................IIABSTRACT.............................................................................................................................III前言........................................................................................................................................1第一章轻质油处理站现状....................................................................................................111.1区域位置....................................................................................................................111.2基本资料....................................................................................................................121.3社会人文....................................................................................................................121.4实际生产能力............................................................................................................131.5工艺改造背景............................................................................................................131.6站内工艺现状............................................................................................................161.7工艺装置运行情况....................................................................................................161.8主要存在的问题........................................................................................................17第二章轻质油脱水工艺设计方案........................................................................................192.1基本理论....................................................................................................................192.1.1油气分离..........................................................................................................192.1.2油水分离..........................................................................................................202.2工艺改造设计要求....................................................................................................212.3方案设计优化............................................................................................................212.3.1大罐重力沉降脱水方案..................................................................................212.3.2分离器压力脱水方案......................................................................................222.3.3选取方案优势分析..........................................................................................232.4推荐方案主要设计内容............................................................................................242.4.1主要流程..........................................................................................................242.4.2主要内容..........................................................................................................242.4.3管线及总平面布置..........................................................................................252.5推荐方案工艺装置计算............................................................................................252.5.1设计基础数据..................................................................................................252.5.2原油储罐计算..................................................................................................262.5.3装车泵计算......................................................................................................272.5.4加热炉的计算..................................................................................................292.5.5油气分离器的计算..........................................................................................33第三章公用工程设计............................................................................................................38i\n东北石油大学工程硕士专业学位论文3.1电气相关设计方案....................................................................................................383.2仪表相关设计方案....................................................................................................383.3非标准设备相关设计方案........................................................................................403.4给排水与消防相关设计方案....................................................................................41第四章工艺改造措施分析....................................................................................................424.1站内工艺改造措施....................................................................................................424.2站内其他相关改造措施............................................................................................424.2.1安全相关措施..................................................................................................424.2.2节能相关措施..................................................................................................434.2.3职业卫生相关措施..........................................................................................434.2.4环境保护相关措施..........................................................................................434.3工艺改造优势............................................................................................................44结论......................................................................................................................................46参考文献..................................................................................................................................47致谢......................................................................................................................................49ii\n东北石油大学工程硕士专业学位论文前言一、研究目的及意义近年来天然气储气库建设工作在国内得到了大力推进，其主要目的在于对我国季节性用气不均衡性进行平衡调节，有效地增强用气高峰时段的调峰能力。应国内东北地区冬、夏季调峰气量的需求，准备拟建的辽河储气库为大型储气库能够很好的满足于该地区的需求。其中，轻质油处理站是该项工程的配套设施，其主要的功能是进行轻质油的脱水处理，是按照集输及处理工艺说明书要求实施建设的。辽河储气库在进入采气期后，天然气经集注站处理后形成一定量的轻质油，这些将被外输至轻质油处理站进行脱水处理。欢一原油处理站（以下简称欢一站）始建于1987年，位于研究区域的欢喜岭区块，隶属于辽河油田，该区块内原油经过几十年的开采，已经濒临枯竭，欢一站自从建设完工至今已运行了二十九年，站内的其它许多设备和生产用房由于原油开采的枯竭也被搁置起来，从而导致有些现今已经报废，目前这种状态下，仅剩下的稀有设备仅仅能够接收来自于双1计量站和双6计量站所辖井开采出来的液体，这些来液在这些设备中经过简单的油气分离，之后会被外输至欢一联合站，这样一来欢一站仅起的作用是作为接转站继续，因此顺应发展的需求有必要对其进行必要的相关改造。针对于欢一原油处理站改造项目工程的实施是具有必要性的。在辽河储气库进入采气期后，井场采出天然气经集注站产出轻质油的主要组成成分为原油、水及少量凝析油，对于这种情况就需要采取脱烃脱水处理。目前，对于辽河储气库采出轻质油的处理需要尽可能依托现有的油气田相关在使用的设备处理站进行处理，因此本工程中的轻质油处理就可以根据就近原则，选择辽河油田已建的欢一站作为基地，经过有关部门的核算，欢喜岭采油厂内的欢一站具有一定的潜质，由于大部分设备被拆除或者停用，再加上原有落后的的处理工艺，上述遇到的这些情况都与储气库轻质油处理要求相违背，因此需要对其进行必要的工艺改造，使其能够达到处理储气库的轻质油规模。联合站在油田生产中是具有十分重要地位的，其是油田地面集输系统中的重要组成部分，分散的原料需要在其内进行集中和处理，处理之后才能使之成为原油产品，该过程是组成油田生产的必要环节，因此，该过程进行的结果如何是决定了原油产品质量的直接因素。由于在作业过程中储气库有轻质油的产生而且含水率高，因此就需在进行脱水处理，然后才能外销，这一过程就需要高效的处理方法。辽河储气库区域内的欢一站，其西南侧约四公里处是注采井场，东侧约八公里处是集注站，改造后的欢一站作为辽河储气库轻质油处理站，其主要任务是在采气期，对集注站输来的油水混合物及少量天然气进行接收，需要对其进行原油脱水处理，处理过后的水进入污水处理系统，而分离出来的原油和天然气可以分别通过装车运输至油厂和管道直接输送至油田输气管道系统内。本文研究的对象是欢一站内轻质油处理工艺改造过程，在严格遵守设计原则下，借1\n前言鉴和对比国内外现今的技术水平，在考察处理站内条件的前提下，详细对比了不同方案之间的优劣，从而选出最佳者，实施并制定出高效可行的密闭工艺流程。方案的原则在于拆除报废设备，充分利用站内现有的设备，并根据实际需要设计出适合的设备，使得设计能力与实际生产能力之间相互匹配，当然，这样一来就会大大减少了对能源的消耗，有效地避免了资源的浪费，在实施的过程中积极回收一切可以再利用的资源，实现节能降耗。欢一站改造工程的实施需要合理的规划，本文为其提供了具体措施和数据基础，对轻质油处理工艺改造技术在一定程度上进行了分析和研究，为储气库轻质油处理提供了指导思想。二、原油脱水工艺现状1、国内集输流程发展几个主要阶段油气集输流程在近年来随着油田开发发展进步逐步得以发展和完善。油气集输并存[1]于油田的发现和开发，自油田的勘探与发展以来，油气集输共经历了五个发展阶段。（1）1905年~1939年，单井集油阶段该阶段只要为不成系统的简单工艺，发展时期是从延长油田发现到玉门油田的勘探开发初期，油田开发在这一阶段中基本上是依靠单井拉油和单井集油方式，油、气仅简单分离，整个工艺过程较为简单。（2）1939年~1959年，选油站阶段伴随着玉门油田的扩大开发，对应的地面工程也开始向较完整的系统发展。将数口井产出的油气混合物收集起来到一个选油站内统一进行油气分离处理，由此得到原油输送到集油站装车外运至其他地方。（3）1960年~1975年，密闭收集阶段大庆油田的开发实践带来了许多创新之处，形成了一套单管密闭加状井网串型的操作流程。该流程在后续的应用过程中在辽河、大港和胜利等油田得以进一步的开发和应用，结合到各自油田具有自身的特点以及实际情况，又形成了各种类型的米字型井网，并且在联合站进行集中计量、分离和脱水处理等集输流程。该阶段形成的密闭收集，其主要的特点在于油井经密闭混输到联合站，然而整个脱水处理的过程是开式的。（4）1975年~1989年，“三脱三回收”阶段该阶段中三脱指的是天然气（伴生气）脱轻烃、原油脱水和脱气，三回收指的是污[2]水中的原油、处理后的采出水和天然气中的轻烃。（5）1989年至今，高效集输阶段由于从90年代开始，国内大多数的油田进入到了高含水采油开发时期，各个油田在开发过程中遇到了如何实现工业产值并节能降耗的关键问题，在油气集输的过程中，其流程和处理工艺以及相关设备需要得到高效节能，由此油气集输处理技术进入高效发展的新时期。2、国内外原油脱水技术现状（1）传统原油脱水方法2\n东北石油大学工程硕士专业学位论文1）沉降分离法自然沉降是指将原油放入罐中静置，然而油与水之间是存在密度差异的，最终致使油水得以分层并分离开来。沉降分离法可以作为高含水原油脱水前的预处理，或者对开采出原油中悬浮水的脱除，原油中大部分的悬浮水都可以得到有效的脱除。该方法要求简单、配套设施简易、操作也相对较为容易，还体现出了绿色环保的一面，但是在操作过程中，原油静置时间往往较长，甚至需要数十小时甚至数天，这样一来对于大容量的原油分离带来了困难，这就需要更多的原油储罐，导致了其效率低下的局面，还有就是该方法对于油水密度差小、粘度大和含水率低原油脱水的效果不佳，无法满足最终的结[3]果。当然，在实际的操作过程中，为了达到一定的要求，可以对自然沉降法进行相关的技术改进，例如，加热原油乳状液来提高脱水效率。一般情况下随着温度的升高，原油乳状液一方面显著降低了原油粘度，温度的升高也加快了分子热运动，有利于液珠的聚结，另一方面降低了油水界面张力，促进破乳，两者的最终结果是使得原油的脱水效率大大提高了。原油热沉降法脱水处理过程中，大型油田的油气集输站广泛采用原油加热沉降器。原油加热沉降器采用的是先进的原油加热-沉降分离技术，由加热器和沉降器组成自动化程度很高一体化设备，在原油或柴油等燃料燃烧的作用下，加热器的火焰炉管得以加热，原油液体受到通过炉管传递的热量，从而使得原油温度的升高，同时结合化学辅助药剂的作用，最终实现了水和气从原油中分离开来。这一分离过程是受温度控制的，因此可以对流量或者加热温度的改变达到不同的分离效果，满足于生产的需要。资料显示当含水油进入分离器或沉降罐加热和沉降处理后，温度可从75℃提高到110℃，含水率从25%降低到10%，解决了含水率不高的原油的不易脱水的问题，为原油进入[4]下一处理环节提供了保障。2）电脱水法电场存在不同的性质，可以划分为交流电场和直流电场。乳状液中的液滴在电场中会发生电泳聚结、振荡聚结和偶极聚结的作用。在直流电场中，乳状液中的液滴以发生电泳聚结和偶极聚结两者聚结方式为主。原油中的含盐液滴会在电场的作用下发生一定方向运移，这样的话就会产生偶极性，相邻液滴按照电场方向发生成行排列，相邻水滴受到端电荷相反和静电引力的共同影响会发生相互吸引的作用，从而发生聚结现象。原油在输送过程中，由于受到自身摩擦作用，进而使得水滴带有正负电荷，在这种情况下一旦处在电场力作用下，相应的电泳现象将会发生，水滴之间进行相互的碰撞并发生聚结。在交流电场中，液滴主要发生偶极聚结和振荡聚结。在交流电场的作用下，作一定方向运移的原油，在其中溶解的盐类微小水滴就会产生偶极性，相反的电荷在水滴两端感应产生，这一现象会使得水滴变长，由于电场处于交变状态下，故水滴会随电场的强弱变化而发生相应的振荡，从而会削弱乳化膜强度，当遇到相反极性端发生互相吸引和碰撞现象，水滴之间就会发生破裂并合并，这样一来当水滴体积大到一定的程度就会致3\n前言[5,6]使自然沉降速度加剧，使得油水分离更加明显。3）机械分离法用机械分离方法促使油水分离是依靠外力。离心沉降是机械分离的一种方法，在实[7]际应用中收到了良好效果。有报道显示应用离心装置对含水油进行脱水工艺效果极佳。[8]应用碟片式离心机对高含水原油进行脱水实验，结果表明：高含水原油的脱水效果很好，脱水率为99.6%。用离心机对原油进行脱水是行之有效的，但离心机存在着结构复杂、密封困难以及价格高的缺点，并且稍具成熟的离心机在国际上仅有一家生产，必须进口，且存在供货单一等问题。4）过滤法过滤法中的过滤材料的选择一般是良好的固体吸附剂，并将该固体吸附剂制成过滤柱实现对W/O型乳化原油的破乳，其达到破乳的机制在于固体吸附剂具有选择性对乳化原油中油和水进行吸附，在对乳状液加压通过滤料层的过程中，水或盐类被吸附，这样一来油与水的界面存在的保护膜就会受到破坏，当水滴大到一定程度，在自身重力和液流曳力的作用下，随即脱离过滤材料，并且向下发生位移，当运移位置达到下层过滤材料上时，这时其会被再次吸附、过滤和聚结，最终形成更大的水珠，实现油水分离。由于该方法在操作流程上是相对较为简便，且反冲洗再生工艺也很简单，具有良好的节水和节电的效果，当然存在的缺点是处理量相对较小，而且在反冲洗处理的过程中容易造成对环境的污染。5）化学破乳法化学破乳剂被加入到原油乳状液中，其经搅拌会在油水界面溶解，由于原油中成膜物质的界面活性低于破乳剂的界面活性，在界面上吸附的天然乳化剂会被破乳剂吸附或部分置换，形成界面膜强度更低的混合膜，从而使得油水界面膜得到破坏，膜内的水被释放出来，进而发生聚结产生大的水滴，进一步受自身重力影响发生沉降，完成破乳，油水两相分离开来。目前油田应用最广泛的是应用化学破乳剂对原油乳状液进行脱水处理，单独使用破乳剂可以满足脱水要求，但使用破乳剂并升温等联合方法更加有效，但是应用化学破乳[9,10]剂亦有诸多弊端，如：①溶质分子量低，效果一般；②国内应用破乳剂技术有限，通常国内炼厂比国外炼厂应用量大；③国内破乳剂适应性差，需经反复试验，频繁更换。[11]在热化学脱水工艺的基础上，谢明政等对轮西油田超稠油采用掺稀采出液的脱水工艺，取得较好的脱水效果。研究表明：对于不同含水稠油，掺入一定量的稀油，使其降粘。掺稀油比一般控制在1：10左右，脱水时间控制在25h，再加入一定量的破乳剂。不对工艺流程及参数进行调整，该区块投产一年以上，脱水效果稳定控制在质量分数为1%，满足了油田外输的工艺要求。（2）新型的脱水方法1）超声波法超声波所产生的机械振动和热作用能够达到破乳的目的，机械振动的原理在于，含4\n东北石油大学工程硕士专业学位论文悬浮水“粒子”的原油介质遇到超声波作用时，水“粒子”与原油介质一起振动，受到不同的相对振动速度的影响，水“粒子”会发生相互碰撞和黏合，这一过程促使了水“粒子”凝聚，最终随着粒子的质量和体积的不断增大，最后发生沉降分离；热作用不仅能降低原[12]油黏度，还能够降低油—水界面膜强度。国外研究人员在20世纪80年代起就已经对超声波破乳开展相关的研究，研究人员[13]发现将超声波用于原油破乳可以达到令人满意的效果，有报道显示采用超声波在80℃条件下对废油进行处理一个小时，会使废油中的含水量降至到1.45%左右，如果利用热[14,15]化学沉降脱水方式，会使废油中的含水量降至到30%左右。还有的实验显示超声波在W/O型乳状液破乳作业中持续80分钟，可以使得脱水率最高达到75%左右；如果利[16]用热化学沉降脱水方式，温度在40℃～80℃恒定2小时，脱水率在13%～48%。实验显示，超声波法破乳效果有较大的优势。在选用超声波进行破乳时，可以选择化学破乳法与之联用起来，那样就可以达到更[17]佳的破乳效果，可以致使脱水率可达99%以上。有报道显示分别用超声波和超滤膜处理稳定的W/O型乳状液，超滤膜处理脱水效果不理想，超声波油水分离效果明显，[18]同时还证明，加入破乳剂、升温或降低pH值都可以加快脱水速率，提高破乳效率。超声波进行原油破乳在国内实行和研究的时间相对较晚，相关可参考的依据比较少。有研究人员证实超声波破乳的效果取决于位移效应，由于位移效应的存在，水滴粒子将不断向波腹或波节运动、聚结并发生碰撞，生成直径较大的水滴，然后在重力作用下与[19]油分离。国内研究人员对于高黏度、高密度原油的破乳过程中发现存在异常的困难，常规破乳方法其效果很难达到满意的结果，因此有人采用了超声波与破乳剂联用的方法，[20]最终使得油品黏度降低了50%以上，同时超声波的利用，也减少了破乳剂使用量，油品流动性得到了很大的改观同时也节约了在破乳剂使用上的成本。有研究人员发现对[21]高黏度、高密度原油进行超声波处理后，可使得原油脱水率达到93%左右。有报道显示将超声波技术用于污油破乳脱水，当采用超声波与破乳剂联合使用，可以脱出94%[22]的游离水，污油含水率可降至3%～4%左右。有文献表明，利用超声波和电脱水工艺作对比，在相同工况下以管道输送含水油为例，超声波法脱水处理效果优于电脱水工艺，原油含水质量分数低于炼厂要求的处理后[23]合格的含水质量分数。国内已将超声波破乳技术应用到现场生产实践。实验结果表明，通过超声波—电场联合脱水，可实现不利用破乳剂即可达标。与现有的破乳技术相比，利用简单的流程和[24]可靠的设备，每年可节约成本400万元。2）磁处理法目前主流的观点认为，磁处理能够改变原油、乳状液、水和破乳剂一些基本特征和性质，从而达到改善原油乳状液脱水性和流变性的目的。磁脱水技术针对不同含水量、不同性质以及含有不同药剂的原油，均能够达到了一定脱水效果，说明其适用性还是较强的，该技术整体上而言相对经济、简单，不仅可以使得原油脱水率大幅地提高，还可5\n前言以降低脱水温度，减少破乳剂使用量，再者就是提高了脱水后产生的污水质量，具有一定的经济和环保效益。磁处理技术在20世纪60年代初被前苏联首先应用在了石油行业中，国内的大庆油田在80年代中期将该技术应用于管道增输降黏、油井防蜡和污水处理等几个方面，都取得了不错的结果。国内有研究表明经过磁处理过程对不同含水率和不同性质的原油均[25][26]能够达到一定的脱水效果，有报道显示磁处理过程是有利于油水分离和原油脱水，整个过程可以降低脱水温度5℃左右，节约破乳剂达到30%以上，同时原油可以达到40%以上的脱水提高率，还有就是脱后污水的质量也得到了明显的提高。3）微生物法观察和研究表明，有些微生物通过消耗表面活性剂得以生长，乳化剂在生物的消耗下会发生生物变构作用，致使破坏了乳状液，同时微生物的一些代谢产物具有表面活性的功能，可以形成为原油乳状液的良好破乳剂，对原油乳状液进行破乳达到脱水的效果。由于生物破乳剂作为一种环保型的原油脱水新技术，其具有脱水快、高、水质好、药剂使用低和运行费用低等特点，因此国内外专家和学者正致力于生物法原油脱水方面的研究。前人的实验证明，生物破乳剂相对脱水率可以达到100%，取得了很好的破乳[27]脱水处理效果，而且还有效降低脱出水的油含量、COD和浊度。有的学者将微生物破乳剂和化学破乳剂联合起来，形成了高效、低成本和广谱的复合破乳剂，可以使得脱[28]水效率提高5%以上，同时降低脱出水含油质量分数在40%以上。虽然常规脱水工艺技术较为成熟，但随着油田开发中后期产量逐年递减，包括蒸汽驱油、火驱、化学驱油在国内各种油品区块广泛应用，油水乳化形态更加难以打破。未[29]来环保、高效的脱水技术必定取代现有的、落后的传统工艺。3、国内外原油脱水处理设备现状（1）常规的原油脱水设备1）常压立式沉降罐油水两相混合物通过常压立式沉降罐入口管，流入到配液中心汇管，再通过辐射状配液管，最终沉降至罐底部水层，在通过水层时，受到水表面张力增大的影响，油水混合物中的游离水、亲水固体杂质和盐类等会滞留在水层中，该水洗过程直至到油水界面处才会终止。这一过程使得原油中的水量大幅减少，剩余的水在油水界面处至沉降罐上部液面的移动过程中，由于其自身的流速减慢，使得原油中较小粒径水滴得以发生沉降，再次降低了含水率，经过分离的油和水通过不同的管道排出到罐体外。2）三相分离器①卧式三相分离器气液混合流体在进入分离器中，首先进行的是基本相的分离，然后，气体在整流和重力沉降共同的作用下分离出液滴，液体进入液体空间中并分离出气泡，油和水在重力的作用下分别想不同的方向流动，油相对较轻向上流动，而水向下流动，两者得以分离，最后，水从排水口流出，油从顶部经过溢流隔板进入油槽并从出油口流出，分离出来的6\n东北石油大学工程硕士专业学位论文气体经捕雾器除去小液滴后从出气口流出。卧式三相分离器对于气油比较大的流体进行分离的效果较好。由于气液界面面积较大，易于原油中气泡会受到浮力的作用上升至气相空间，导致很少的气体停留在原油中。此外，卧式分离器具有易安装、易于制成移动式装置、易检查和易保养等优点，还有就是成本较低。②立式三相分离器气液混合流体进入分离器后，首先，在流速和流向的突变两者的作用下完成了基本相的分离，然后，气体在气体通道内分离出液滴，液体经降液管进入油水液体空间，在重力的作用下，水向下流动，气泡和油向上流动，彼此之间得以，此时分离出来的水从排水口流出，油从顶部经过溢流隔板进入油槽并从出油口流出，而气体经捕雾器除去小液滴后从出气口流出。立式分离器占地面积小，对于固体杂质较多的油气混合物处理起来较为适宜，其具有液面容易控制等优点。③离心式分离器离心式分离器一般作为其他分离器的预分离器，不单独使用，其主要是依靠回转运动时产生的离心力使得油气水得以分离。3）电脱水器卧式、立式和球形是电脱水器主要的三种类型，其中卧式耐压脱水器较为常见。电脱水器具有下述几个优点：效率高、处理量大、适应性强、安装方便、流程简单、易于大型化、可处理高含水原油和易于液滴沉降等等，当然也存在脱出污水含油高，沉砂和结垢清理困难等缺点。（2）新型的原油脱水设备1）高效型三相分离器高效型三相分离器是集热、化学和机械等分离工艺技术融合为一体的容器，分离器内部分离元件得到最优的选择和合理布设，目的在于能够高效分离油气水。由于该类型的分离器内部结构较为复杂，在实际的使用中大都用来处理高粘度和高密度的原油。高效型三相分离器最大的优点在于成撬组装，这样一来就会大大的降低了安装所需的空间以及工作量，另外，该分离器具有很好的机动性，这就很好的迎合生产情况的随时变化，从而方便操作管理且流程简单化。其一般为卧式分离器，图1.1示意的就是典型的高效三相分离器。高效三相分离器有以下几方面的特点：①设计预脱气室高效三相分离器在尺寸上较其它分离器大，主要是因为仅靠重力来进行气液分离，故需要较大的空间（如图1所示）。该分离器设置气体预分离室，其目的在于预分离出大部分气体，从而可以在保证了液面稳定的前提下，有效地减少沉降分离室的气液分离空间。7\n前言气出口整流段高效填料进料口水室油室排放口排放口油出口水出口图1高效三相分离器结构简图②原油“水洗”预分离含水原油经预脱气后直接进入到底部的油水预分离室，通过水洗除去原油中的杂质，由于油水之间存在一定的密度差，这样一来就会发生油在水中快速上浮现象，从而破坏了油包水滴的稳定性，加快了油水分离的速度。③高操作液面高效三相分离器操作液面一般设计在3/4D左右，这样一来与同尺寸的普通分离器相比，处理量得到了一定程度上的提高，保障了沉降分离室内气液分离的空间。④设计整流段设计整流段是为了降低液体紊流对分离效果产生的影响，保证了液体进行稳定的流动，同时也减少了返混现象，进一步提高了分离效率。⑤稳定可调的界面控制在保持油水界面的稳定性方面，这里主要是利用“U”形管原理来控制的，这种方式在油田中的应用适合于不同时期对应的生产调节的需要。⑥采用高效填料分离器在气、液分离室都设置高效填料，从而可以有效地减少油滴、水滴上升或沉降的时间，越高的分离效率就需要有更好的填料效果。⑦油相加热，减少热负荷加热盘管，用以加热在内部设置中所含有的油相，不仅能够提高工作效率，还可以降低热负荷，在此基础上可以考虑取消入口加热器。⑧其它方面高效的破乳剂和设计适宜的操作温度需要进行精心的选择，高效分离器能够实现高效分离的效果需要这些的外在因素的最合适状态。2）管道式分离器T形管也称直角三通管，其如图1.2所示，由支管和直管垂直正交构成。其具有简单、连续、经济、集约和安全等特点，这些优势促使了石油和石化企业对其进行工业化8\n东北石油大学工程硕士专业学位论文的研发，同时在实际的操作流程中，可以将其用于海上油气田的油-水和油-气等两相介质的管路输送分离工作，这样一来不仅可以节省大量费用，还有效提高了安全性。图2管道式分离器示意图在过去几十年对T形管的研究主演是集中在气-液两相流动上，进行了大量的实验[30]和模型研究，同时积累了大量的实验数据，模型研究也取得重要的进展。在T形管处两相流动的研究已经有了很大的深入，尤其是对气-液两相方面研究，但是对T形管处分离中的液-液两相没有多少的报道。在对各种影响因素的研究有了一定的饿认识，模型化工作也开展了很多，但是影响因素的复杂性还得不到很好的解决，尤其是在机理方面的研究目前尚缺一定的手段，故在这方面的研究是有待进一步扩展。液-液两相的研究深度和广度距离气-液两相体系还有很长的一段距离，因此需要接下来给予更进一步的研究和开发。3）紧凑型静电聚结器紧凑型静电聚结器是一种新型高效的乳状液聚结设备。目前国内一些油田步入到了原油开采的后期阶段，出现了许多问题，亟待解决，其中产出原油乳化严重、含水量高是最为典型的特征，还有就是为提高原油采收率，在进行化学驱油作业中向地下注入了的化学物质，以及在后期原油的运输过程中为了使原油乳状液更加稳定而添加了许多的化学药剂。这些问题的出现，需要及时的解决，因此紧凑型静电聚结器应运而生。静电聚结器破乳是充分利用Stokes原理，即公式（1）：2()dgwov（1）18从上述的关系式中可以看出，沉降速度v与液滴直径d的平方成正比，因此可以通过静电聚结来增加水滴直径，从而达到增加沉降速度的目的。在电场作用下，油包水乳状液中所含有的水滴会发生聚结，该过程可以体现在以下的过程：首先液滴之间的距离在电场作用下发生了变化，彼此相互靠近，然后液滴间进行排液，同时液滴膜发生薄化，最后，随着膜的薄化而发生破裂，最终液滴得以聚结。4、我国联合站原油脱水工艺实例（1）高一联原油脱水工艺工艺流程：9\n前言图3高一联油脱水流程示意图井站来液分区计量后进入一段加热炉升温，一段沉降罐进行热化学沉降后溢流至缓冲罐，经脱水泵升压二段炉升温，进入沉降兼好油罐进行二段热化学沉降，通过外输泵外输至渤海装车站。（2）锦一联原油脱水工艺工艺流程：图4锦一联原油脱水流程示意图井站来液分区计量后进入一段加热炉升温，一段沉降罐进行热化学沉降后溢流至缓冲罐，经脱水泵升压二段炉升温，进入沉降兼进行二段热化学沉降，进入好油罐储存后通过外输泵外输至欢三联。（3）沈一联原油脱水工艺工艺流程：图5沈一联原油脱水流程示意图井站来液分区计量后进入一段加热炉升温，进入三相分离器进行油气水三相分离，分离后的含水油进入沉降罐进行二段热化学沉降，合格原油溢流至缓冲罐，然后通过外输泵增压、外输炉升温后输至抚顺。三、主要研究内容（1）调研和分析联合站运行的现状，探讨改造原因；（2）选取工艺改造方案，确定流程；（3）依据设计参数和设计规范，计算和选取设备；（4）明确工艺改造措施，阐述改造工艺优势所在。10\n东北石油大学工程硕士专业学位论文第一章轻质油处理站现状1.1区域位置欢一站始建于1987年，地理位置位于双台子河西，隶属欢喜岭采油厂，归辽河油田所有。原为一级油气处理站场（图1.1），距集注站约8km，其站内情况见图1.2。图1.1轻质油处理站地理位置示意图图1.2欢一站设施情况11\n第一章轻质油处理站现状处理站有油田公路连接，路网较为发达，原油装车外运十分方便。1.2基本资料（1）气象欢一站地处盘锦市，该地区属新生代沉积盆地，属于北温带，气候为温带大陆性半湿润季风，光照充足，温度适宜，四季分明，雨热同季。春季气候干燥，风大雨少；夏季高温多雨；秋季晴朗；冬季寒冷少雪。据气象资料可以看出该市极端最高温度为35.2℃，极端最低温度为-28.2℃，年平均温度8.2℃，累年最热月为7月平均温度达24.4℃，累年最冷月1月平均温度为-10.6℃。雨量多集中在七、八月份，年平均降雨量627mm。夏、冬季室外风速能够分别达到4.1m/s和4.0m/s。夏、冬季大气压力分别为0.103MPa和0.105MPa。全年日照时数2787h，全年无霜期170天左右，全年冬季日照率69%，最大冻土深度约为1.2m（表1-1）。表1-1气象资料气象要素盘锦市极端最高35.2极端最低-28.2气温（℃）年平均8.2累年最冷月（1月）平均-10.6累年最热月（7月）平均24.4冬季平均4.0风速（m/s）夏季平均4.1冬季平均0.105大气压力（MPa）夏季平均0.103年平均降雨量（mm）672最大冻土深度（m）1.17（2）地震基本烈度盘锦地区属于华北地震区的郯城-庐江地震带。该地区处在中朝准地台上，从构造体系所处的位置来看，其是处于天山-阴山东西复杂构造带上的三级构造单元，具体位置在于新华夏系一级隆起与构造带东延部分的相交处。欢一站抗震设防烈度为7级，地震动反应谱特征周期为0.35s，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。1.3社会人文欢一站隶属于欢喜岭采油厂，属于辽河油田，该油田坐落于辽宁省盘锦市，是沈阳、大连和锦州三大经济区交汇中心，地处辽河三角洲的中心地带，南面临海，地势平缓，市区西面距离锦州港102公里、东面距离省会沈阳155公里、北面距离大连港302公里、12\n东北石油大学工程硕士专业学位论文南面距营口鲅鱼圈港146公里。近几年，该市铁路运力和公路等级有了明显提高。盘营客运高速铁路、沟海铁路和京沈铁路等铁路主要枢纽路段经过该市；京沈高速的盘海营高速，大锦线、大盘线、沈盘线、庄林线和库二线等国、省干道，路面均为沥青砼结构，目前使用状况良好；该市境内有海岸线118公里，沿河、海码头54处，规划建设的盘锦新港吞吐能力达1亿吨。盘锦市的发展依靠于快速发展的综合交通体系，具有良好的基础建设，才能发展的更好。近年来，盘锦市经济得到了快速的发展，在东北老工业基地振兴和东北亚地区合作日趋紧密的背景下，同时作为沈阳经济区和东北三省内陆地区出海通道的前沿、沿海经济带上的重要节点城市以及全国资源枯竭型城市经济转型试点城市，盘锦伴随着辽宁沿[31]海经济带发展战略的实施，其自身具备发展物流业的良好机遇和广阔空间。1.4实际生产能力3投产初期欢一站设计能力如下所述：原油、天然气处理量分别为为3000m/d和4350×10m/d。受到区块原油逐渐枯竭所带来的负面影响，目前站内大部分的设备已经被拆除，仅剩双1计量站和双6计量站来液，总进气量每天5万方，总计进液量每天50方，规模较小，相当于一座接转站的处理能力，开采出来的油气在得到简单的分离处理后，通过管道输送至欢一联合站进行脱水处理，这样一来的话该站剩余天然气处理能量每天10万方，原油为每天3千方。井场采出天然气首先经过集注站进行脱烃脱水，处理后产出液，主要是经改造后的欢一站来接收。自集注站输送至欢一站的进站液量最大总计为每天一千方，其能够满足这一要求，在其生产处理能力范围之内。1.5工艺改造背景为了平衡我国季节性用气不均衡性而建设辽河储气库存在着必要性，辽河储气库的建设涉及到需要对欢一站进行改造工程。国内秦皇岛-沈阳沿线地区对于天然气的市场需求量较大，亟待解决这一问题，自2010年开始，根据全国天然气产运销平衡方案，华北地区富余天然气经秦-沈线调运至东北地区用来填补市场的需求。秦-沈管道线是华北管网和东北管网的联络线，具有极大的作用，成为天然气资源的重要供气管道，担负着华北天然气管网向东北天然气管网调运的任务，当然也可以对两地的资源进行互相调配，满足于秦-沈天然气管道沿线城市在冬、夏季调峰气量的需求市场。在秦-沈天然气管道建设的条件下，还需建设地下储气库，该地区双六和双六七区块满足于实际的情况需求，它们具有盖层封闭条件好、储层厚度大、储气量大和构造稳定等优点，因此确定了辽河双六区块配套储气库，又称辽河储气库。13\n第一章轻质油处理站现状图1.3秦-沈线示意图位于盘锦市盘山县的辽河储气库建设工程，其所在地属于坨子里至曙光农场一线的双台子河流域，在盘锦末站西南方向28km处。该工程地理位置详见图1.4，其距大洼县直线距离约为24km，距兴隆台区直线距离约为25km。辽河储气库在进入采气期时，由于采出的湿气，因此计量工作需要在井场完成，之后采出的气体通过采气集输管道输送至集注站，并在集注站内进行脱烃和脱水作业，由此得到的干气通过双向输气管道返输至盘锦末站，再次完成天然气的计量工作，过后进入秦-沈线盘锦支线输送至不同的地区供市场的需求。还有就是在整个过程中，由于脱烃和脱水而分离出的轻质油还需要通过轻质油换热器，然后外输至欢一站，图1.5展示出了上述的整个流程情况。目前，已经运行29多年的欢一站，站内大部分设备已经报废，按照当前设计的要求，整个生产流程也较为落后了，不能很好的满足于现状，对其进行适当的改造是必要的。14\n东北石油大学工程硕士专业学位论文图1.4辽河储气库工程地理位置示意图图1.5辽河储气库进入采气期流程示意图15\n第一章轻质油处理站现状1.6站内工艺现状当前，欢一站在实际的工作过程中仅接收双1计量站和双6计量站来液，图1.6展示欢一站现今的工艺流程：图1.6欢一站现今流程示意图由上图可以看出，欢一站采用的是卧式分离器，油气被运送至该分离器中进行油气分离，分离出来的油和气分别被输送至不同的设备中，如分离的气体在被外输至油田输气管网之前，需要经立式分离器进行进一步的分离和计量，而分离出的原油和水，在进行沉降之后，经过加热增压外输至欢一联合站并做集中处理。目前欢一站的工艺流程需要依据储气库工程建设规章相关的要求进行改动，经变动的工艺流程主要体现在以下几个方面，首先在采气期，采出气需要在集注站内进行脱烃脱水处理，由该过程中产出的轻质油需要在站内再进行脱水处理，整个过程完成处理后，天然气部分会被直接输送至天然气管网，而合格油部分会通过就地装车的方式运送出站，整个工艺流程的改造，需要达到简单高效地分离的目的。1.7工艺装置运行情况欢一站当前在用的设备主要包括以下几个部分（详见表1-2）：16\n东北石油大学工程硕士专业学位论文表1-2欢一站在用设备序号工程名称单位数量备注1外输加热炉800kW台2报废2补水炉240kW台1报废3热回水炉315kW台1报废34储油罐5000m座2报废5油气分离器D1.2m台2报废6分离缓冲罐3m×9.2m台2报废7补水罐40m3台1报废38外输泵Q=50m/h，h=400m台2报废39补水泵Q=25m/h，h=60m台2报废当然，站内除了上表所列出的基础设备外，还配套有基础建设，如综合用房，值班间、卫生间、配餐室、工具间、水处理间、消防水池和地埋式污水处理装置等建筑由于建设的年代较久，现今已经很陈旧，大部分超出了使用年限，且相关的设施老化较为严重，存在严重的安全隐患，因此在后续的工程建设中，这些配套的基础建设需要给予重建。1.8主要存在的问题（1）设备陈旧老化自1987年投产以来，欢一站已经运行29年，再加上地区油气资源逐年下降趋势的影响，站内许多设施没有进行过必要的改造，大都陈旧，老化和损坏严重，这些设备近年来多处于闲置或报废状态，从而导致了它们的安全性能得不到保障，下降的很严重。这些老化的设备一旦被重新启用的话，会对气液分离造成严重的影响，得不到应该有的效果，这样一来，一方面会造成资源能源的极大浪费，增加了能耗，另一方面主要体现在环境上，如果发生泄漏事故，势必会对周围环境造成破坏和污染，造成不必要的损失，带来不必要的经济负担。从上述分析可以看出，我们需要在原有设备被充分利用的基础上，通过科学合理地拆除老旧设备，建设新型高效节能设备，从而使得设备的改造符合发展的需要。（2）管线腐蚀老化欢一站内各类现有的管线大体上都已经经历了长时间的运行，目前看来，老化严重，同时出现较为频繁的腐蚀穿孔，造成严重的油气损失，同样也会增加相关的安全和环保压力，因此需要对这部分的管线进行更换，不然继续使用的话会造成严重的管道腐蚀和堵塞，酿成油气泄漏的后果，从而给生产和运行带来严重的安全隐患，无法高效和系统运行，甚至造成严重的安全事故。（3）其他相关设施老化17\n第一章轻质油处理站现状除了上述的相关设备和管线的老化外，站内的其它基础设施，例如防静电、防雷、防火和污水处理装置等也面临严重老化的现象，亦造成极低的安全性能，还有就是相关的房屋设施如工具间、卫生间、水处理间、值班间和配餐室等房屋设施也经历了长久的年代洗刷，目前大体上也超出使用年限的上限，需要给予更多的关注，目的在于消除可能存在的安全隐患，上述的这些设施和设备在站改造的同时需要重新建设。（4）原有流程不适用欢一站采用的是卧式分离器，油气被运送至该分离器中进行油气分离，分离出来的油和气分别被输送至不同的设备中，目前欢一站的工艺流程需要依据辽河储气库工程建设关于集输和处理工艺说明书相关的要求进行改动，经变动的工艺流程主要体现在以下几个方面，首先在采气期，采出气需要在集注站内进行脱烃脱水处理，由该过程中产出的轻质油需要在站内再进行脱水处理，整个过程完成处理后，天然气部分会被直接输送至天然气管网，而原油部分会通过就地装车的方式运送出站，整个工艺流程的改造，需要达到简单高效地分离的目的。18\n东北石油大学工程硕士专业学位论文第二章轻质油脱水工艺设计方案2.1基本理论2.1.1油气分离适当的选择合适的流程，就面临的具体情况选择是否需要加热、换热或加压等装置。例如为了使油气储存或直接销售的商业要求，需要有两级或两级以上的设备来进行分离处理，还需要有相应的加压泵和冷换设备等与之配套使用，在特定的情况下如果是轻质原油的话，带稳定装置的流程需要被采用；当然要是仅仅为了初步将流体进行处理的话，一级或两级处理流程即可以满足生产的需要，脱出部分气体或水分也能够满足管道运输的目的。对于油气分离系统而言，相关的参数设定在整个系统的设计过程中起到了决定性的作用，以下简单介绍以下整个分离系统主要参数的确定。（1）停留时间一般情况下，停留时间越长可以使得较小液滴在分离器中有足够的时间进行聚结沉降分离，从而能够实现较高的分离效率，随着时间的增加对应的分离效率就会更高。当然在实际的操作过程中需要综合考虑可行性和经济性，在遵循各种规章制度的情况下，按照规范同时结合原油自身的一些性质，如密度和粘度等，最终给出理论的推荐停留时间。这里值得注意的是，停留时间的确定受到的因素有很多，如上面提到的原油密度和粘度等原油自身的物性等，所以在实际的操作时最好通过试验得出最佳的结果，在整个过程中还需要考虑到操作温度。（2）各级操作温度分离时对于温度的控制需要参考分离级数和井流物性，当分离级数一定的情况下，需要结合原油的一些特征做出判断，原油分离的难易情况和分离效果最好时对应的温度，各级操作的最适合温度还需要结合系统热平衡来最终确定下来，这些参数的设计需要紧密结合油田分离试验的数据，才能够做出最终的定夺。（3）分离级数和各级操作压力分离级数以及各级的操作压力的确定，需要参考油田的井口压力、流体物性、流体含气量和分离目的及要求等要素来最终确定下来。我们知道，从理论上而言，若分离级数越多的话就会得到越高原油回收率，但是这样一来的话就会加大了投资力度，同时也会增加了占地面积，这些在实际的操作中不免会遇到各种困难，因此需要综合考虑各种情况，通过实际的生产需要，目前得到了一些普遍的认识，三级或四级分离一般被采用在气油比较高的高压油田，而二级分离常被气油比较低的低压油田所采用。一般情况下，分离压力取决于上游或井口压力、分离级数以及外输压力或其它燃气系统的要求，因此需要综合上述因素进行设计，当然还需要考虑系统的技术可行性和经19\n第二章轻质油脱水工艺设计方案济性。就目前的实际运行情况来看，当采用是三级分离时，控制一级操作压力在0.70MPa~3.50MPa之间，同时二级压力介于0.07MPa~0.55MPa之间，若在这种情况下，井口压力还高于3.5MPa的话就需要考虑进行四级分离设计。（4）各级的出口含水率操作温度、分离级数、原油物性和最终分离的要求，综合起来决定各级的出口含水率。在原油的三级分离工作流程中，一级和二级分离器出口含水率要求分别小于40%和介于10%~30%之间，而第三级为了达到商业脱水要求需要通过电脱水器脱水或热化学脱水将含水率降低至0.5%及以下。不同品质的原油需要的分级级数不同，因此对应的各级含水率也会有差异的，例如对于轻质原油，可以由三级简化到两级，一级和二级分离器出口的含水率可以分别控制在20%以下和满足商业要求的不高于0.5%，一级实行游离水分离，而二级进行热化学脱水或电脱水。2.1.2油水分离含水的原油在集输和加工过程中，会增大对燃料的消耗，主要是由于其中的水份占据了集油、加热和加工资源，增加原油的生产成本，造成更多的经济损失，还有就是原油中含水的话就会增加原油的粘度，给原油的运输带来困难，增加管输费用，同时由于原油含水会对金属管线和运输设备结构带来腐蚀危害，甚至是安全上的事故发生。含水在增加原油粘度也增大原油的密度，这样就会导致原油品质的下降，进而影响了售价，原油含水对交易双方而言都是不利的，因此限制原油的含水量是必要的，一般对于商品原油而言，要求水含量小于2.0%。原油脱水方法常有：化学法、电脱水、加热法、机械法和重力沉降法等，在实际的生产实践中，通常会将几种方法结合使用，这样一来能得到更好的脱水效果，同时还能降低生产成本。确定原油脱水工艺需遵循以下相关的要求来：（1）原油脱水工艺的确定，需要对下述因素进行试验和经济上的对比，如原油性质、原油的含水率、乳状液的乳化程度以及采油驱油剂的含量、类型和破乳剂性能等等；（2）由试验确定脱水温度；（3）按照原油性质、含水率、乳状液的乳化程度和脱水设备的结构等进行试验来确定油水的沉降时间；（4）按照进站液量、污水回掺量和含油污水处理站收油量或含油污水沉降罐之和来确定进入沉降脱水器的总液量；（5）针对原油脱水工艺方式，适宜采用的方式包括分离器脱水、热化学沉降脱水和电化学脱水等；（6）确定原油脱水工艺流程还需要将化学沉降脱水与管道破乳相配合进行；（7）一般采用压力沉降罐对稠油进行热化学沉降脱水，对于油水密度差较小这种情况也可以采用常压沉降罐来进行脱水作业，对于超稠油、粘度大的特稠油及油水密度20\n东北石油大学工程硕士专业学位论文差异较小适宜采用静止沉降脱水方式。2.2工艺改造设计要求（1）地面工程设施的建设应该满足于储气库运行模式及建库周期的特殊要求，并且需要适应地下油气藏资源的变化，放眼于近远期相结合，使得建设过程满足总体的规划；（2）处理系统的可靠性的提高需要采取有效措施和成熟的技术来达到，从而确保系统安全、平稳和连续地运行；（3）需要考虑到降低运行成本和工程总投资，倾向于国产化，在设备选型上要立足国内，只有确实需要关键设备可以考虑国外引进，这样一来不仅能降低投入还能做到设备性能具有可靠性和技术先进性，也有利于简单方便操作和运行，维护起来也较为容易；（4）总体规划严格约束工艺改造的进行，合理配置工艺、公用和基础等相关设施，优化操作，精简管理和简化流程，目的在于提高系统安全性；（5）充分利用欢一站场区内现有的基础设施，后期改造对于场区的布置可以建立在原有设施的基础上，节约用地，减少投资并发挥系统的潜力；（6）设计方案时要考虑到采用高效成熟、安全可靠的技术和设备，同时在各项规范和指标满足要求的前提下，采用高效简短的工艺流程，使用先进的自控技术，促使控制系统能够自动控制，这样一来就会有效地节省人力和物力；（7）坚持安全生产，实现安全化和人性化管理，在实际的操作中时刻要以以人为本、质量至上、安全第一和经济适用为原则；（8）重视环境保护，作好环保及三废处理，必要的有效措施需要实施用以防止水土流失和环境污染；（9）主体工程进行的同时，还需要考虑到安全、节能、职业卫生、环境保护和消防等进行，做到同时设计、施工和同时投产。2.3方案设计优化2.3.1大罐重力沉降脱水方案方案一工艺流程如下图所示（图2.1）：21\n第二章轻质油脱水工艺设计方案图2.1方案一流程示意图该方案核心内容是采用了两段常压重力沉降脱水工艺技术。来液通过管道运输至集注站内聚集后，经加热后再进行二次沉降，经沉降作用后得到的天然气可以通过大罐抽气装置抽出，再利用立式分离器对其进行进一步的分离，最终其被外输至天然气管网，而分离后得到的原油就地装车运走。2.3.2分离器压力脱水方案方案二工艺流程如下图所示（图2.2）：图2.2方案二流程示意图该方案二如图2.2所示，液（0.4MPa，23℃）通过轻质油集输管道进入欢一转油站后，经过收球筒进入加热炉，加热升温至45℃后，进入三相分离器实现油、气、水三22\n东北石油大学工程硕士专业学位论文相分离后，分离出的天然气（0.3MPa）进入立式分离器实现气液进一步分离后，大部分天然气（0.3MPa，25℃）经计量后输至低压气系统，少部分天然气（0.4MPa，25℃）经过分液包实现进一步气液分离经计量、调压（0.15MPa，25℃）后，直接供给站内加热炉燃烧器。轻质油出三相分离器（0.15MPa，45℃），进入轻质油储罐后，轻质油（0.15MPa，45℃），压降分离出部分轻质油挥发气（0.1003MPa），经大罐抽气装置实现气液分离、增压后,天然气（0.4MPa）与三相分离器来气一同进入立式分离器处理。2.3.3选取方案优势分析方案比选见表2-1。表2-1方案对比方案一方案二序项目一段三相分离器+二段大罐沉降号大罐重力沉降脱水脱水333新建1500m缓冲罐1座，3000m新建三相分离器2台，2000m沉降罐2座，新建加热炉、立式储油罐2座，新建加热炉、立式1主要工程量分离器、大罐抽气装置、与之对分离器、大罐抽气装置、与之对应的场区管网。辅助生产用房及应的场区管网。辅助生产用房及辅助生产设施。辅助生产设施。2工程投资估算（万元）5237.144660.281)投资较低。1)对脱水工艺具有较强的适应2)工程用地少，投资少。4主要优点能力。3)自动化水平较高。2)维护、操作便捷。4)安全性能较好，运行成本较少1)投资较高。1)适应能力相对较差。2)能耗大，脱水时间相对较长。5主要缺点2)对于较高的自控水平维修困3)需要很大的占地空间，建设成难。本高。6结论不推荐推荐通过对比，方案二具有以下几个优势：（1）方案二施工范围小，设备所占地面积不大，能够很好地节省空间，而且施工周期也会较短，节约时间；（2）方案二流程较为简单，工程量小，需要投资费低，能够节省开支，而且整个施工过程中能耗也较小，能够有效地降的生产成本；（3）该站外来液一般都为油气水三相混合物，因此需要特殊对待，若选择方案一，23\n第二章轻质油脱水工艺设计方案每个沉降罐上外需要加一个大罐抽气装置，这样一来的话就会增加了能量损耗和资金的投入；方案二针对这一问题能够很好的解决，同时其还包含一个三相分离器，这就使得油气水能够一次性彻底得以分离，整个运行更为简单易操作，避免了对天然气资源的浪费，保障了经济效益；（4）方案二在一段脱水使用三相分离器对气液进行了分离，由三相分离器单独完成缓冲、沉降和大罐抽气等环节，不仅简化了工艺流程，还有效地缩短了分离时间，大大地提高工作的效率，具有较高的自动化程度，同时便于管理和易于运行；（5）由于储气库轻质油具有较高的含水率，解决这一问题，若使用两段常压重力沉降技术的话，不仅分离出来的效果，同时也会造成较长的沉降时间，还会导致运行时间的大大增加和费用的提高。对于三相分离器技术的使用越来越成熟，其优势有很多，因此得到了广泛的应用。2.4推荐方案主要设计内容2.4.1主要流程（1）轻质油流程轻质油（0.5MPa，25℃）通过轻质油集输管道进入欢一站后，经过收球筒进入加热炉，加热升温至45℃后，进入三相分离器实现油、气、水三相分离后，分离出的轻质油（含水≤10%）进入轻质油储罐进行沉降分离后，轻质油（含水≤5%）通过装车泵增压（0.5MPa）、计量后装车。（2）天然气流程轻质油（0.5MPa，25℃）通过轻质油集输管道进入欢一站后，经过收球筒进入加热炉，加热升温至45℃后，进入三相分离器实现油、气、水三相分离后，分离出的天然气（0.4MPa）进入立式分离器实现气液进一步分离后，大部分天然气（0.4MPa，25℃）经计量后输至低压气系统，少部分天然气（0.4MPa，25℃）经过分液包实现进一步气液分离经计量、调压（0.15MPa，25℃）后，直接供给站内加热炉燃烧器。轻质油出三相分离器（0.15MPa，45℃），进入轻质油储罐后，轻质油（0.15MPa，45℃），压降分离出部分轻质油挥发气（0.1003MPa），经大罐抽气装置实现气液分离、增压后,天然气（0.4MPa）与三相分离器来气一同进入立式分离器处理。2.4.2主要内容（1）油气储运1）收球筒工艺安装；2）加热炉工艺安装；3）三相分离器工艺安装；4）轻质油储罐工艺安装；5）装车泵房工艺安装；24\n东北石油大学工程硕士专业学位论文6）立式分离器工艺安装；7）大罐抽气装置工艺安装；8）场区管网工艺安装。（2）电气1）为站内动力运行设备、照明设施提供电源；2）设备、管线等防雷及静电接地。（3）仪表1）三相分离器高低液位报警，液位检测信号报警信号远传至值班间；2）轻质油储罐高低液位报警，液位检测信号报警信号远传至值班间；3）原油装车计量，检测信号引入值班间；4）大罐抽气装置自动启停，检测信号引入值班间；5）天然气外输计量；6）加热炉燃气计量。（4）非标准设备站内非标设备及配套梯子平台的设计。（5）给排水及消防站内给排水及消防。2.4.3管线及总平面布置根据工艺装置操作需要，考虑管网总体布局美观，站内油、气管线主要采用高架和低架方式敷设，局部过路处采用埋地或桁架的方式敷设。消防水管线、供热管线埋地敷设。架空管线底部采用管托支撑，管线穿墙、穿路处均加套管。本次欢一站改造工程，站内平面布置严格执行《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004），站内各单体按其相互关系在满足规范的前提下就近布置，并考虑产品的合理流向，结合场地地形条件。该站东西、南北长均为180m左右，辅助生产用房布置在站场的南侧；主要工艺生产设备布置在站场中间部分；罐区布置在站场的北侧。场区地坪设计标高为-0.45m，相当于绝对高程3.75m；室内地坪设计标高为±0.00m，相当于绝对高程4.2m。场区采用自然排水。2.5推荐方案工艺装置计算2.5.1设计基础数据（1）轻质油性质储气库所处区块开采出来的原油具有的特点包括：低密度、低含硫和低含蜡等，密3度为860kg/m（25℃），凝固点为19℃，原油粘度为25mPa·s（50℃）。（2）天然气性质25\n第二章轻质油脱水工艺设计方案3密度约为0.73kg/m，烃类气体CH4、C2H6和C3H8相对含量分别为84.6%、3.6%和4.5%，非烃气体CO2和N2含量分别为3.80%和0.01%。（3）设计参数331）设计规模：1.01×10m/d；432）天然气量：9.5×10m/d；3）操作温度：23℃~45℃；4）操作压力：0.4MPa；5）原油含水率：20%；6）处理后原油含水率：≤5%。2.5.2原油储罐计算原油储罐为站库内主要的设备组成，需要根据实际情况来确定对储罐容量的选择，地理位置和自然条件的制约对选择原油储罐的影响不大。按照储油罐的材质可分为非金属油罐和金属油罐，目前，金属油罐是应用最广泛的储油设备，是由钢板焊成的薄壳容器，这种装备具有的特点包括：施工周期短且方便、造价低、宜维护、储存油品多样。（1）原油储罐的分类按结构型式可以将金属油罐划分为两大类：卧式罐和立式罐，其中立式圆柱形油罐根据顶的结构又可以细分为内浮顶、外浮顶、固定顶油罐等。1）卧式圆柱形油罐该类型的油罐在油田使用较为广泛，小型轻烃储罐，加油站的轻油储罐，站库的燃料油罐和缓冲罐等均采用的是卧式油罐。2）浮顶油罐近年来浮顶油罐得到了越来越多的采用，原油根据用途不同存在频繁周转的可能性，一方面尽量消除油罐中存在的气体空间，另一方面也会有利于降低油品的蒸发损耗，采用浮顶油罐能够很好地解决这些问题。浮顶油罐内的浮顶随油面升降而发生变化，始终保持在油面上，这样一来，油品就不会发生蒸发散失，这种方式与同容积固定顶油罐相比，可以很明显地看出急剧下降的蒸发损耗量。由于浮顶油罐的进出口管径和容积都比较大，会形成较大基础下沉范围，因此在实际的设备安装中，需要考虑到进出口管线安装时下沉的可能影响，一般情况下，主要是采用钢丝缠绕金属软管或橡胶软管的措施来消除可能存在的影响，使用的金属软管应当坚固耐用而且伸缩范围大。3）拱顶油罐拱顶油罐具有呈现出球缺形的顶，其结构组成材料为薄壳钢，由于这种装备和材料的刚性较大，因此可以承受更高的内压。而且罐内结构简单，没有立柱，便于备料和施工，同时也节省了钢材，降低了成本。由于该类型油罐近年来被广泛采用，但是仍有一些问题需要解决，其中之一就是受其较大容量的影响，在罐内拱顶部分的空间不能储油的剩余体积较大，这样就发生油品的蒸发损耗。26\n东北石油大学工程硕士专业学位论文4）内浮顶油罐由浮顶油罐和固定顶油罐两者基础上发展起来内浮顶油罐，其采用的是立式圆柱形钢油罐的一种新结构形式，油罐内的油品会受到内浮顶和固定顶的双重保护，相比较而言就会比浮顶油罐具有更小的油品蒸发损耗，还是就是它能够适用于各种环境，尤其是在气候恶劣的地区。随着近年来内浮顶油罐被逐渐的采用，这样一来，油品的蒸发损耗不仅降低了，同时还给库区增加了安全系数。目前，内浮顶油罐受到建造耗材价格上涨的原因，在普及和使用上受到了一定的限制，还有就是施工的难度也从另一方面影响了对它的普及。（2）设计的相关要求1）油田原油储罐可以设在矿场油库或近距离矿场的油库，也可以选择在外输首站较远的集中处理站；2）油田储油罐一般都是采用立式钢制油罐，单罐容量1万立方及以上一般采用浮顶油罐，内部事故油罐和未稳定原油储罐选用固定顶油罐；3）原油储罐需要加热或维持温度的话，罐壁需要采取相关的保温措施，降低能耗，事故罐的罐壁不可以采取任何保温措施；4）设计1座事故油罐，容积量按实际作业中该站一天的设计油量；5）一般情况下接转站不设事故油罐，当然在特殊情况下，若生产确实需要的话可以考虑设1个事故罐，容积可以按照该站4个小时至一天的设计液量计算；6）在符合规范的前提下，原油储罐排出的污水需要收集起来再做集中处理。（3）原油储罐的计算按（2-1）式确定原油储罐的总容量：mTV（2-1）3653式中：V——原油储罐的总容量，m；m——油田原油储运设施的设计能力（t/a），取油田原油生产能力的1-1.2倍；3ρ——油品密度，t/m；ε——油品的装量系数，取0.85；T——原油的存储天数，T取3天。33计算后得V=3280m。所以本设计需2000m原油储罐2座。2.5.3装车泵计算可根据工艺要求和位置条件来确定泵的工作参数，如扬程和流量等，不同的装卸[32]时间决定了流量的大小，卸油时间短则泵流量大，而卸油时间长则泵的流量小。（1）输油泵的相关设计要求1）根据所输介质的性质和组成来确定输油泵的选型，原油泵输的介质主要包括有含水原油、油气水混合物和净化原油。27\n第二章轻质油脱水工艺设计方案2）稠油一般具有高粘度、含水及含砂等特点，因此对其输送泵选型要考虑到上述的几个因素的影响。目前，容积泵被经常采用，一定的输送温度的前提下，考虑到被输送的介质原油性质会发生改变，如原油粘度的降低，此时可以选择离心泵，但是要确保其效率换算系数大于0.45；3）净化原油、含水原油的输送一般选用离心泵，其总排量主要是按设计液量来确定的，扬程宜为输油系统计算总水头的1.2倍；4）在油气水混混合输时，根据含水率、含气量以及原油粘度和密度等性质通过工艺计算来解决油气混输泵的选择问题，其吸入压力应该保持较高水准，还有就是要避免出现无液运转；5）输油泵台数的确定：泵的安装台数在满足输液量和技术条件允许以及适应有关工况条件变化的前期下，应尽量最少；一般选2台或3台作为连续运行的原油输送泵，其数目最好不要超过4台，其中包含1台作为备用泵，多台泵并联运行的话，需要考虑到泵吸入性能的匹配和吸入管道流量分配情况；若泵不连续运行的话，其对应的数目应该考虑到输油量大小、变化幅度和其它因素；含水原油泵与含油污水泵可以互为备用泵，而清水泵不应与它们互为备用泵。（2）泵流量的计算3最大装车累计原油量为每天800m，设计假设使用2台装车泵同时装车，每台3车装车时间为30分钟，每天装车8小时，这样每台车每天可装运16次，700m的量3需要每台车每次装车量约为25m，实际输油装车时间在除去车辆停车准备时间等的33情况下，需要大概21分钟，由此可以计算出泵流量Q=71.4m/h，取Q=80m/h。克服管道沿程摩阻是原油从储罐静沉状态在进入输油管道中所遇到的主要问题，管道沿程摩阻应小于离心泵的扬程，这样才能使得原油能够被有效地抽出装车。按（2-2）式计算管道沿程摩阻：2Lvh（2-2）d2g式中：h——管线的沿程摩阻损失，m；d——管线的内径，m；L——管线的长度，m；v——平均流速，m/s；2g——重力加速度，取9.81m/s；λ——水力摩擦系数，可按表2-2确定：28\n东北石油大学工程硕士专业学位论文表2-2水利摩阻系数计算公式流态适用范围计算公式64层流Re＜2000Re13000＜Re＜Re18.1lgRe-1.53水力光滑区597.Re1875.03164当Re＜10时，.025Re紊流Re1＜Re＜Re21.251混合摩擦区665765lg2lg()Re4.7Re21阻力平方区Re＞Re22.1(742lg)过渡区，2000＜Re＜3000时，需按见下式（2-3）计算紊流水力光滑区，dv4QRe（2-3）d2式中：—液体的运动粘度，m/s；Re—雷诺数。装车泵装车汇管管径D219mm，管线通过路径180m，由此计算得到的平均流速为1.3m/s，计算选取水力摩阻系数λ=0.032，进一步计算得到h=2.65m，选取装车泵3Q=80m/h，H=60m满足设计要求。2.5.4加热炉的计算加热炉是一种加热装备，它的功能在于将燃料燃烧产生的热量传递给被加热介质，使得介质温度升高。在油气集输系统中加热炉被广泛使用着，油气及其它井口产物通过[33]加热到一定的温度范围，主要是为了便于输送、分离、沉降、脱水和初加工。加热炉在油气集输中应用决定了其自身的特点，需要结合实际情况给予设计和选用。下面介绍一下加热炉的特点、分类、主要技术参数以及选取与计算等方面的情况。（1）油气集输加热炉的特点1）原油或天然气作为燃料；2）单台热负荷不超过4000kW；3）可以加热大流量、低压力的介质；4）使用频繁，同一型号数量多；5）被加热介质温度上升在30℃左右，不产生相变；6）操作条件不稳定，连续运行和检修条件差，热负荷波动较大；29\n第二章轻质油脱水工艺设计方案（2）加热炉分类1）按基本结构形式火筒式加热炉：火筒式间接（水套炉）和火筒式直接加热炉、管式加热炉、卧式圆筒形管式和立式圆筒形管式加热炉。2）按使用燃料燃油加热炉、燃气加热炉、油气两用加热炉。3）按燃烧方式负压燃烧加热炉、微正压燃烧加热炉。4）按被加热介质种类天然气加热炉；原油加热炉；掺热水加热炉；含水原油加热炉。5）按加热炉在工艺过程中的作用单井计量用加热炉；原油外输加热炉；电脱水用加热炉；热化学沉降用加热炉。（3）技术参数1）热负荷热负荷指的是炉内介质在单位时间内吸收有效热量的能力，单位为kW。加热炉的额定热负荷是根据设计参数计算求得的，运行热负荷是用热平衡公式对实际运行参数进行计算所求得出来的热负荷，其一般是小于额定热负荷的。加热炉在对加热介质进行加热时，其运行的负荷会视介质的不同而发生改变的，对应的运行参数也将与设计参数存在差异。例如，一台额定热负荷为800kW火筒式间接加热炉，其设计流量为每小时60吨，当加热的介质原油的粘度为40mPa·s（50℃），对应的温升可为25℃，此时在加热运行中其对应的热负荷约为800kW，若原油的粘度改变为120mPa·s（50℃）时，对应的温升仅能达到20℃，此时在加热过程中其对应的运行负荷为630kW。2）温度加热炉的温度指标包含有炉膛温度、排烟温度和被加热介质进出口温度。加热过程中原油介质的温度一般由40℃加热升至70℃左右，整个加热炉炉膛在加热过程中温度值一般保持在750℃~850℃之间，而排烟温度介于160℃~250℃之间。3）压力管式加热炉的压力一般指管程压力，它只有炉管承受内压力；火筒式直接加热炉壳程承受内压力，而火筒承受外压力；火筒式间接加热炉的管程和壳程均承受压力。管程压力等级一般分为：1.6、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0、20.0、25.0和32.0MPa等，壳程的压力等级一般可以分为：0.25、0.4和0.6MPa。4）压力降压力降指的是被加热介质在通过加热炉时所造成的压力损失，其对应值的大小和变化范围与被加热介质粘度、介质流量、炉管内径以及炉管当量长度等有着直接的联系。在作业过程中，火筒式间接加热炉和管式加热炉允许压力降为0.10MPa~0.25MPa，而火筒式直接加热炉一般需要低于0.05MPa。30\n东北石油大学工程硕士专业学位论文5）流量流量指的是被加热介质在单位时间内通过加热炉内的量。最小流量是加热炉能安全可靠运行的最小量，额定流量是通过加热炉在正常运行条件下的量。对加热炉在加热过程中而言，介质的流量的大小异常会给加热炉带来一定的影响，例如若介质实际的流量值小于最小流量，会对加热炉的传热效果产生重要影响，甚至有可能会在管式炉炉管内产生介质的偏流，进一步造成炉管局部烧坏或结焦等现象，还有就是若介质流量大于额定流量的话，就会导致压力降的增加，因此在加热炉加热过程中或者对于加热炉选用，都需要考虑到可能的介质流量值变化范围。6）热效率加热炉输出有效热量和供给热量之间的比值百分数称之为热效率，其主要是用来体现热量被利用的有效程度情况。热效率可以进一步划分为运行热效率和设计热效率，前者是在加热炉运行条件下测试求得的热效率，后者是按设计参数计算求得的热效率。加热炉热效率是仅考虑加热炉本炉这一个体系所计算求得的值，而系统的热效率还要考虑到加热炉辅机，如引风机、鼓风机和燃烧器等。加热炉热效率在运行的过程中应当保持一个恰当的数值，太低的话会导致燃料耗量大，而太高则会加大了资金的投入，还可能会导致排烟温度低，从而形成低温腐蚀，因此需要综合考虑各项事宜，使其保持在一个合理数值范围之内。（4）加热炉的选用原则1）造价低，使用寿命长；2）高效节能；3）热负荷能满足工艺要求；4）尽量选用系列定型的炉型；5）安全可靠，便于操作和维修。（5）炉型的选择1）宜选用水套炉的条件：被加热介质为气体，被加热介质压力和流量波动较大，被加热介质操作压力大于6.4MPa，热负荷小于800kW，一般的计量站、井口和接转站；不适合用火筒炉和管式加热炉的场所。2）宜选用管式加热炉的条件：热负荷大于1600kW；介质流量，压力波动较小；介质物性较好；介质出口温度要求大于100℃；大口径输油管道加热炉。3）火筒炉适用于，被加热介质物性较好，操作压力低于0.6MPa的场所。4）应当根据各油田的具体情况进行灵活的掌握。（6）运行参数对热负荷的影响在选用加热炉时，应将加热炉实际的工艺参数与初选时设计参数进行对比，核算之后才可以确定其是否可以使用，这些实际的有关参数包括有介质流量、粘度和温差等等。31\n第二章轻质油脱水工艺设计方案管式加热炉在使用同一种燃料的条件下，当加热的介质粘度值高于设计值及流量值低于额定值时，将产生热负荷低于额定值的现象，上述的现象可以看出，随着一些参数的变化会影响热负荷的大小，因此需要通过工艺计算来确定和核算。对于水套式加热炉现场使用参数与设计参数吻合时，壳体内水向上升高的温度可以达到设计的标准，但被加热介质的流量、粘度和温差与盘管传热量的大小有关，而粘度是影响其的最大因素。当设计值明显低于实际运行当中介质的粘度，盘管内膜放热系数和总传热系数会受到很大的影响，这样一来，内部的传热能力会有明显的下降，最终体现出来的是热负荷达不到额定值，为了使得在这种情况下的热负荷能够达到额定值，可使壳运行压力高于设计的常规值，反之，加热较低粘度的油品，现场调试壳的运行压力始终以一个低水平运行，一般要求小于设计压力，上述这种粘度和热负荷之间的关系分析可以看出，对于粘度低的介质还有相关的措施可以实施，使得热负荷达到设计值，而加热高粘度介质时，热负荷会出现低于设计值的情况。（7）加热炉台数规定1）油井热洗清蜡用加热炉1台；2）分井计量站加热炉1台；3）井场加热炉1台；4）其它用处的加热炉2台或2台以上，有加热炉在低负荷的条件下检修时，其余[34]加热炉应能维持生产。（8）加热炉的选型计算由式（2-4）、（2-5），计算加热炉所需热量为：QQQ（2-4）总水油Qcm(tt)（2-5）21式中：Q——被加热介质所需的热负荷，kJ；m——被加热介质的质量，kg；c——被加热介质的比热容，kJ/(kg·℃)；t1——被加热介质入炉温度，℃；t2——被加热介质出炉温度，℃。水、油的比热容分别为2.38kJ/（kg·℃）、4.2kJ/（kg·℃），加热炉进口为23℃、出33口设计温度为45℃，全天总进站液量为1010m，含水率20%，水密度为1000kg/m，37原油密度为860kg/m，将这些参数值带到上式中，可以得到Q总=5.5×10kJ。加热炉负荷公式表示为：Q总Q6371.kW（2-6）243600通过计算得到所需的理论台数为：32\n东北石油大学工程硕士专业学位论文6371.n.089（2-7）80089%因此，上述分析的结果显示，理论需要该型号加热炉1台，但是在实际的生产过程中，会发生检修事宜，根据规范要求，在仪器检修时需要能够维持生产的继续，故在实际情况下应该设计该型号加热炉2台，即备用一个加热炉在检修状况下供热。2.5.5油气分离器的计算（1）分离器的结构组成如下所述：1）初级分离区：目的在于除去进口流体中的大部分液体组分，目的在于减少液滴夹带和气体紊流，为二级分离做准备。在实际操作的过程中，需要通过入口缓冲板来吸收和降低流体所具有的动能，还有就是可以通过改变流体的流动方向达到同样的效果。2）二级分离区：通过初级分离区的流体在进入之后，其流速会得到降低，液体依靠自身的重力发生沉降分离出来。在这种情况下产生的分离效率会受到液体和气体的性质、气体的紊流程度和液滴大小等因素控制。可以采用内置的缓冲板来消除泡沫和减缓紊流，当然缓冲板亦可以作为液滴的捕集器。3）集液区：目的是收集液体，液体在集液区域内受流动气流扰动和干扰最小，液流得以缓冲，在长时间的滞留时间下，液体可以实现脱气，而且在三相分离器中游离水也能够脱出。在上述流程进行的过程中，为防止油或气夹带在底部液体中，则可以安装涡流器，位于液体出口接管的上方。4）捕雾区：一般采用钢丝网填料、一连串叶片或离心设备设计出捕雾器，使得气体离开分离器之前，就能够有效地除去气流中小液滴，有效地降低液体夹带量，使其低3于0.015ml/m。[35]（2）分离器的类型1）气液分离器：主要是对天然气中的液体物质进行分离，依据不同分离原理将其分为三相分离器和重力分离器等；2）气固分离器：主要是对天然气中的固体粉尘或固体微粒进行分离，包括重力分离器、旋风分离器、过滤分离器和干式多管除尘器等；3）旋流分离器：主要是对天然气中的固体颗粒与液体颗粒进行分离，分离效率较高；4）段塞流捕集器：一种气液分离器，其特殊之处在于捕集管道中的液体段塞，并在层流状态下对其进行分离由于天然气中很少含砂，因此针对天然气集输系统而言，大都的分离器都是气液分离器。（3）分离器的选择1）在井场，天然气中大量气田水或岩砂通常采用重力分离器进行分离；2）在集气站，可以采用重力分离器对天然气中的轻质油进行分离，使用三相分离器对油气水混合三相进行分离；33\n第二章轻质油脱水工艺设计方案3）在气田压气站，天然气在进入压缩机进口之前需要对其进行净化，根据净化的类型选择不同的分离器，如选择重力分离器用以分离液体物质，干式除尘器或过滤分离器主要是用以分离粉尘物质；4）在气田集输站场，重力分离器得到最多的应用，主要是对气液进行分离，上述的内容可以看出，重力分离器可以分为卧式和立式两种，不同形式的分离器对应的特点和选用条件如下所述：卧式分离器：在分离器内气体携带液滴的运动方向一般情况下是垂直于液滴自身所受重力方向，从这一特征上可以看出是有利于液滴分离沉降，沉降聚集的液体稳定性好且液面波动小，该类分离器要求储液时间较长，处理的介质需要有含液量相对较大而气量相对较小的特点。立式分离器：垂直高度足够且空间大，在分离器中气体所携液滴的流动方向一般是与液滴所受重力方向相反，此现象卧式分离器内现象截然不同，这一特征是对液滴沉降分离不利的，还有就是液面稳定性也较差，该类分离器允许储液时间较短，处理的介质一般具有气量相对较大，含液量相对较少的特点。两者对比：在相同的操作条件下，当两种分离器的直径相同时，就处理能力而言，卧式分离器为立式分离器的4倍。就处理单位气量的成本进行对比，卧式分离器低于立式分离器。安装占地面积卧式分离器较立式分离器大，卧式分离器对于杂质的清除不如立式分离器方便。5）旋流分离器在分离效率要求较高、流量范围变化大以及天然气中固体杂质和含液较多的场合均可适应。其对应的流量操作波动范围为40%~120%，弹性很大，在分离效果上，其可以分离10μm以上的液体颗粒和上达5μm的固体颗粒。旋流分离器技术含量高，是一种新型的油气处理器，该分离器的设计过程也是比较复杂的，而且旋流筒的设计制造成本较高。综上所述，可以看出气中除油一般可以选择立式分离器，而对于油气水三相混合物的分离则需要选择卧式三相分离器。（4）确定卧式压力脱水设备的台数1）根据脱水处理的总液量和单台脱水设备的处理能力来确定设备台数，电脱水器和沉降脱水器分别按油量和液量核算；2）脱水设备的总台数在设计上应大于2台及以上，最好保持在6台以内；3）当有脱水设备面临检修时，需要保持其余脱水设备的单机负荷保持在设计处理能力的120%以内，可以考虑不用另设备用脱水装置，若超过了120%的话，则需要另设1台备用脱水设备。（5）立式分离器计算本设计流程选在立式分离器中进行气中除油，单台立式分离器处理规模宜与天然气43设计规模相同，选用2台可以串并联使用，设计天然气进站量为9.5×10m/d。2根据公式（2-8）计算得出Re后，查油气集输设计规范求得阻力系数值（可取34\n东北石油大学工程硕士专业学位论文-3μG=0.012×10Pa·s）：324gdL(LG)Gf(Re)（2-8）23G式中：μG—气体在操作条件下的粘度，Pa·s。-62按公式（2-9）计算液滴在分离器中的沉降速度（可取dL=100×10m、g=9.81m/s、f取6）：4gd()LLGW（2-9）3fG式中：Wo——液滴在分离器中沉降速度，m/s；2g——重力加速度，m/s；dL——液滴直径，m；3ρL——液体的密度，kg/m；3ρG——气体在操作条件下的密度，kg/m；2f——阻力系数，该值由阻力系数值与Re关系表得到。按公式（2-10）计算立式重力分离器的直径（可取T=25℃、P=0.4MPa、Z=0.99、Wo=0.258m/s；K1=0.8）：3qvTZD.035010（2-10）PWK1式中：D——分离器内径，m；3qv——标准参比条件下气体流量，m/h；T——操作温度，K；Z——气体压缩因子；P——操作压力，MPa；Wo——液滴沉降速度，m/s；K1——立式分离器修正系数。经以上逐步计算得D=1.35m，选用两台D=1.6m立式分离器串并联使用，可满足对现场湿气的处理，符合设计要求。（6）三相分离器的计算1）初选分离器直径根据（2-11）公式选取分离器直径：2DV4DQtQt（2-11）LOOWw83式中：VL——分离器液相所占体积，m；D——分离器直径，m；35\n第二章轻质油脱水工艺设计方案3Q——各相体积流量，m/d；t——各相缓冲时间，min。根据设计规模给出的最大处理量，可计算出分离器直径D=2.2m。按分离器系列可选取D×L=2.6×10.6m。2）按各项所需面积选分离器尺寸根据（2-12）公式计算气体允许最大流速：OgK（2-12）gSBg式中：ʋg——油滴沉降速度，m/s；KSB——桑得斯-布朗系数；3ρO——液体的密度，kg/m；3ρg——气体在操作条件下的密度，kg/m。根据相关资料可选取KSB=0.124(L/3)0.56，求出ʋg=3.34，进而求出气体所需最2小流通面积Ag=Qg/ʋg=0.19m，同理根据液体体积及分离器液相有效长度可得出AL=2.78，可以求出D=1.94m。由于场地对筒体长度的限制最终选取D×L=3×10m分离器进行校核。3）气体处理能力校核[36]根据以下三个公式计算油滴沉降速度：5.04gd()dogd（2-13）3CDgdddgRe（2-14）g243C.034（2-15）D5.0ReRe式中：ʋd——油滴沉降速度，m/s；dd——液滴直径，m；CD——阻力系数；μg——分离条件下气体动力粘度，Pa·s；Re——雷诺数。假定CD=4.7，可计算出ʋd=0.26m/s和Re=7.38，进而算出CD=4.7，CD假定合理，ʋd计算有效。液体沉降时间td=hg/ʋd=5.01s，气体通过分离器时间tg=Ag×L/Qg=38.93s，气体通过分离器时间大于液体沉降所需时间，满足要求。储气库轻质油处理站三相分离器结构设计参见图2.3。36\n东北石油大学工程硕士专业学位论文图2.3三相分离器结构示意图37\n第三章公用工程设计第三章公用工程设计3.1电气相关设计方案（1）供配电方案欢一站新建2×250kVA6/0.4kV低压变电所一座，为站内原有及新增负荷配电。低压变电所两路电源分别采用高压电缆引自原有及新建6kV架空线路。低压变电所设进线柜2面、补偿柜2面、母联柜1面、配出柜5面，变压器采用干式变压器，进线侧各设环网柜1面。低压0.4kV母线采用单母线分段方式，低压配电系统采用放射式。大罐抽气装置及消防泵控制柜分别由各自工艺专业配套，电气设计只为配电柜提供电源。其余电机均设操作柱就地控制。（2）照明照明设计按照《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）执行，根据不同的环境特征和照度要求选择不同的灯具和光源，室内外照明灯具采用高效节能型光源。爆炸危险场所选用相应的防爆灯具。场区采用路灯照明，采用时控加光控结合方式控制，采用高压钠灯光源。（3）防雷防静电外输泵房按二类防雷建筑物设计，其余房间按照三类防雷建筑物设计。站内电气接地采用TN-C-S系统，电源电缆在进户处做重复接地；变压器低压侧中性点、配电柜、金属支架、户外照明灯具、电缆保护管等电气设备非载流金属部分均做可靠接地；新建原油罐、分离缓冲罐、加热炉、大罐抽气装置、消防水罐、及站内其它新增、改造工艺金属设备、钢平台等均做防雷、防静电接地；地上金属管道在进出装置处、始末端、分岔、拐弯、变径等处均做防雷、防静电接地，接地电阻R≤4Ω。综合值班室内照明箱、RTU机柜、通信机柜、防雷引下线、金属屋架构架以及所有电气设备非载流金属部分做联合接地，接地电阻R≤1Ω。3.2仪表相关设计方案（1）自控系统本设计对欢一站进行改造，新建三相分离器2台、加热炉2台、原油储罐2座和消防水罐2座。本部分为改造项目，站内原有仪表均为就地显示，没有二次仪表和控制系统。本设计将在新建的欢一站值班间内设置一套PLC可编程序控制器，配1台22″液晶显示器作为操作员站，PLC完成改造部分的工艺参数检测、控制、联锁保护等功能。欢一站的PLC控制系统的数据不向集注站上传，仅预留以太网接口。欢一站值班间内同时还设置一台数据远程终端和一台视频远程终端，通过网络访问，经集注站授权后对井场的生产数据和视频数据分别进行监视。38\n东北石油大学工程硕士专业学位论文（2）主要设计方案原油储罐设置压力、温度、液位和界位检测。实现压力远传指示，高低液位报警；温度就地指示；液位远传指示且高/低液位报警；界位远传指示。三相分离器设置温度就地指示；三相分离器气出口压力远传指示并调节；三相分离器油腔液位检测，实现液位就地和远传指示、高/低液位报警、液位调节控制；三相分离器水腔液位检测，实现液位就地和远传指示、高/低液位报警、实现液位调节；三相分离器混合腔界位检测，实现界位远传指示。三相分离器油腔液位高报警联锁开液相调节阀，低报警联锁关液相调节阀；三相分离器水腔液位高报警联锁开水相调节阀，低报警联锁关水相调节阀；以上开/关调节阀信号均由控制系统给调节阀输出4mA或20mA信号，报警消失后控制系统对调节阀自动恢复PID调节控制。大罐抽气装置自成橇装系统，带有独立的控制柜，该控制柜摆放在消防值班间；本设计负责橇装设备接线箱至控制柜之间的电缆开料和敷设；控制柜通过RS-485接口采用ModbusRTU协议将大罐抽气装置的信号上传至欢一站的PLC控制系统；PLC控制系统通过硬线连接实现远程停大罐抽气装置、橇装设备综合报警指示和联锁橇装设备关风机。三相分离器区、加热炉区、装车泵房、装车鹤管区、原油储罐区及大罐抽气装置橇设备区均设置可燃气体检测，实现可燃气体浓度超高报警时联锁就地报警灯并联锁关风机。以上所有信号上传至欢一站值班间的PLC控制系统，可燃气体探测器的检测信号上传至可燃气体报警器上，由可燃气体报警器联锁就地报警灯和风机。可燃气体报警器采用壁挂式。（3）施工要求1）电缆敷设采用直埋方式。室内电缆穿护管埋地敷设，埋深地面下300mm以下。室外电缆直埋敷设埋深在冻土层下，不能满足时至少埋深地面下700mm。过路电缆穿护管，埋深地面1100mm以下。电缆过防火堤在防火堤下方穿管通过。2）对于直埋敷设的电缆不应沿任何地下管道的上方或下方平行敷设。当沿地下管道两侧平行敷设或与其交叉时，与工艺管线平行或交叉时均最小净距应为500mm。3）所有电缆穿镀锌钢管敷设至一次仪表或接线箱附近时，均穿防爆挠性连接管、防爆隔离密封管接头、防爆活接头接至一次仪表或接线箱。4）仪表安装前，应在供货商协助下进行现场调试，合格后再安装。仪表电缆接线在供货商指导下进行。5）仪表工作接地和保护接地与电气设备作联合接地，接地采用等电位接地方式，接地电阻不大于4Ω。仪表电缆保护管、接线箱、铠装电缆保护层及现场仪表均和附近接地网连接作保护接地，接地电阻不大于4Ω。6）大罐抽气装置等橇装设备的检测参数均直接进入现场接线箱，再通过电缆将信号接入配套提供的现场控制柜，整个装置的数据采集、控制和联锁保护均由配套提供的39\n第三章公用工程设计现场控制柜完成。一次仪表至现场接线箱及现场控制柜内的接线、安装及调试均由橇厂家负责。7）本设计仅负责橇装设备接线箱至现场控制柜（位于消防值班间）之间的电缆开料和敷设，以及现场控制柜和欢一站PLC控制系统之间的电缆开料和敷设。8）PLC系统所需的机柜，以及机柜内所有的设备、配线，包括接线端子，开关，保险、直流电源、中间继电器等安装附件统一由PLC供货商配套提供。3.3非标准设备相关设计方案（1）设计的基本原则1）严格遵守本专业规范、标准及法律法规。2）压力容器设计严格按照工艺参数确定。3）采用最前沿的技术设计压力容器及设备。4）在满足安全生产、制造的前提下尽量根据市场供货情况选择材料。5）本工程的压力容器设计，根据设备的工作工况、设备重要程度，加热炉使用年限按10年，收球筒使用年限按20年，其他压力容器使用寿命按15年考虑。（2）主要材料选取1）设备选材加热炉壳体、火筒采用Q245R钢板（GB713-2008含第1号修改单），盘管采用20#钢管（GB9948-2006）；收球筒筒体采用16Mn管（GB6479-2000）；其他压力容器采用Q345R钢板（GB713-2008含第1号修改单）；拱顶储罐罐体采用Q235B钢板（GB/T3274-2007）；梯子平台材料主要采用Q235B。2）焊接要求通过力学、化学、焊接等多方面性能，并对压力容器的使用工况和介质特性综合考虑母材所选用的焊接材料，焊条应符合NB/T47018-2011《承压设备用焊接材料订货技术条件》的要求。（3）制造和验收1）压力容器本工程中所有压力容器按TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（第2版）、GB150.1～150.4-2011《压力容器》等相关标准规范进行设计、制造、检验及验收外，还应满足如下要求：收球筒筒体用无缝钢管应逐根进行力学性能试验及冲击功试验，并按试验压力进行水压试验，合格后方可施工；收球筒、分液包、三相分离器A、B类焊接接头应进行100%X射线检测，检测技术等级不低于AB级。2）加热炉加热炉的制造、检验和验收必须完全满足TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（第2版）、GB150.1～150.4-2011《压力容器》、SY0031-2012《石油工业用加热炉安全规程》、SY/T5262-2009《火筒式加热炉规范》和的规定外，还应满足如40\n东北石油大学工程硕士专业学位论文下规定：盘管焊接完成后所有对接接头进行100%X射线检测，射线检测技术等级不低于AB级；主火筒焊接完成后所有对接接头进行100%X射线检测，射线检测技术等级不低于AB级。3）立式储罐立式圆筒形储罐按GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》、SH3046-1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》、GB50128-2005《立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范》进行设计、制造、检验及验收。3.4给排水与消防相关设计方案（1）给水设计3欢一站合站原有水源井（500m/d，1口），出水含锰和铁超标。欢一站合站内新设水处理间1座，内设1套生活给水处理设备,负责向欢一站合站新增卫生间、配餐间、值班间等附属用房及玻璃微珠厂等提供生产、生活用水。3供生活用水的地下水处理主要考虑除锰、除铁工艺。站内生产、生活用水量40m/d，33其中玻璃微珠厂用水量30m/d，水处理装置设计处理量3.5m/h。消防水罐补水直接由水源井出水供给。（2）排水设计主要包括生活污水、雨水、事故水，采用分流制排水体制。生产、生活污水排水采用暗管收集。粪便污水经化粪池简易处理后与其他污水汇流，进地埋式污水处理设备进3行生物处理，达标处理后污水排入至站外明沟。污水处理设备设计处理规模为2m/h。3站内罐区北侧新建2座1000m事故池，防火堤内洁净雨水通过管道可排至事故池，通过池内1台污水泵排至站外排水沟。站内最大火灾事故水量（含消防废水+防火堤内33初期降雨量+储罐容积）为2506m。防火堤内有效容积为2600m，满足事故污水临时存放要求。防火堤内的消防事故水可以在防火堤内储存，也可以排至事故池，经污水泵提升后装车外运再处理。消防事故水应运至有资质的污水处理单位进行处理。（3）消防设计站内建（构）筑物设置移动式灭火设备。罐区采用固定式消防冷却给水系统及固定式低倍数泡沫灭火系统，同时辅助消火栓、泡沫栓和灭火器等进行灭火。储罐附近配置磷酸铵盐干粉灭火器等移动灭火器材。3本站消防设计按同一时间内一次火灾次数考虑。站内设有2座2000m储罐，本工程着火罐按1座考虑。41\n第四章工艺改造措施分析第四章工艺改造措施分析4.1站内工艺改造措施3（1）经分析和计算，结果显示需装车泵2台，扬程要求为2.65m，流量要求为71.4m/h。3在装车泵房内新建两台Q=80m/h，H=60m离心泵，满足生产需求。3（2）经分析和计算，进入原油储罐后的轻质油挥发出气最大量为8800m/d，因此43需要购置大罐抽气装置1台，处理气量为1.0×10Nm/d。3（3）经分析和计算，需2座2000m原油储罐，这样是考虑到采气期时轻质油产量3的大波动，也是为了保证集注站的生产稳定。在站内原油的2座3000m原油储罐的位置上新建两座，满足生产需求，部分基础可利旧，节约投资。（4）经分析和计算，站内需2台800kW水套加热炉。在实际的生产过程中，会发生检修事宜，根据规范要求，在仪器检修时需要能够维持生产的继续，故应该购买该型号加热炉2台，即备用一个加热炉在检修状况下供热。（5）经分析和计算，站内需2台直径为1.6m立式分离器。串并联使用可达到天然气直供加热炉燃烧的分离效果，对于卧式三相分离器而言，站内需要设计2台型号为直径3000×10000的分离器。（6）需配置污油罐及污油泵一套、收球筒和分液包各一台。表4-1设计使用设备设备名称型号规格数量备注3装车泵Q=80m/h，h=60m2台新建3原油储罐2000m2座新建进站加热炉800kW2台新建三相分离器3m×10m2台新建立式分离器D1600mm2台新建3大罐抽气装置10000Nm/d1套新建4.2站内其他相关改造措施4.2.1安全相关措施（1）进站车辆必须带防火安全帽。（2）站内设备、管线均标识名称和介质流向等。（3）现场人员穿防静电工作服，禁止在易燃易爆场所穿脱，禁止在防静电工作服上附加和佩带任何金属物件，并在现场设置消除静电的触摸装置。（4）所有可能发生烫伤事故的高温设备、管线均设隔热措施。（5）站内设置“严禁烟火”或其他明显的警示标志，避免产生火源。42\n东北石油大学工程硕士专业学位论文（6）建立健全运行期间重要危险设备详细操作技术说明或操作规程，并严格按照规程操作，避免误操作。（7）为防止误操作发生，重要危险点设警示标识。（8）在运行过程中，对各种仪表进行定期检测。4.2.2节能相关措施采取切实可靠的措施，经济合理的输送原油，降低对能源的消耗，是对经济成本的有效控制，本工程设计中考虑了以下几种节能措施：（1）密闭输送，降低油气损耗。（2）简化流程，降低压力能耗；（3）采用高效节能设备，减少热量消耗；（4）优化工艺方案和流程中的各种参数；（5）采用先进自动化系统进行控制，防止人为操作失误，降低事故发生的概率。4.2.3职业卫生相关措施（1）工艺设备多为露天布置，有利于有害物质逸散，可能产生有害物质的场所均设有通风装置，且满足通风换气要求。（2）根据本工程输送介质的特性，管材、阀门，按照《油气集输设计规范》（GB50350-2005）进行选型、设计与安装。（3）关键部位设置可燃气体检测仪。（4）定期对接触噪声的员工进行职业健康检查。（5）噪声作业员工应适当安排工间休息，休息时应离开噪声环境，以恢复听觉疲劳。（6）站场建筑物屋面设保温隔热层。（7）室外工作的操作人员配置适当的个人防寒防高温用品。（8）加强医疗预防工作，对高温作业人员应进行就业前和入暑前高温作业体检，凡有高温作业禁忌症者，不宜从事高温作业。4.2.4环境保护相关措施（1）在建设施工过程中，各种建材的废弃物和日常生活垃圾需要统一拉运至垃圾场进行处理；（2）为了避免对环境的污染，在新建管线连头时，需要对在操作过程中产生的少量污油进行现场就地回收处理；（3）为避免原油冒罐事故造成对环境的污染，设备需设有高液位报警装置；（4）在作业正常运行期间，站内设备和管线需采用密闭方式输送介质，从而可以很好地避免产生污染物，有效地保护周围环境；（5）加热炉排烟污染物指标需达到国家对排放物规定的标准；43\n第四章工艺改造措施分析（6）尽量减少烃类气体进入空气环境中的排量，在减轻对环境的危害的同时也降低了生产事故的危险系数；（7）为了减少跑冒滴漏和防止重大溢油事故的发生，需要加强对生产系统的监控和维修保养。4.3工艺改造优势（1）设计与现场紧密结合本工艺改造的设计研究建立在充分调研和现场实际勘测的基础上进行的，数据真实可靠，有些是通过实验结合理论获得的，包括储罐内静沉时间和分离器内混合物停留时间等等。在现场积极与现场负责人进行详细的技术交流，充分了解和熟悉设备运行情况，并且对于周围环境状况也给予了考察，就一些在实际操作过程中遇到的细节问题，仔细观察了现场人员在操作中的规范行为，并听取了他们对于这方面的实际经验。在设计方案过程中，结合实际并充分考虑到现场的状况，对新建设备的选型进行计算，从节能、环保和降低成本的角度出发，对旧的设备可利用的部分进行选型复核计算，并给予综合评价，得到最佳的结论，有效地增加设计方案的可行性和规范性。（2）优化设计在充分结合实际生产的基础上，对工艺流程进行了优化设计。就老联合站现有生产设备、生产流程和生产能力进行了系统的分析，对不符合当前现状的一些工艺流程给予了研讨，同时对设备选型方面进行了优化，确定运行参数，最终优选出合理、可靠、经济、成熟和实用性强的工艺方案。在设计过程中，对不同的可行性方案进行了对比分析，充分考虑了多方面的因素，包括施工难度、现有设施的可利用性以及需要的花费等等，最终优选出方便生产操作、高效和安全的方案。（3）采用先进、可靠、高效、适用的工艺技术本设计理念在于采用先进自动化控制，这样一来可以很好地降低对人力资源的需求，同时也方便了人员和设备管理；在设备选取上，充分考虑各方面的因素，采用大罐抽气装置，不仅能有效地避免了气体的浪费，同时流程的密闭性得到了有效的保证；采用水套式加热炉，使得整个加热过程安全可靠，也避免了因直接加热而形成的结垢、腐蚀和焦化作用；采用高效三相分离器对油气水三相混合物进行分离，分离过程需要的时间更短，增加了效率；管网采用管架架空敷设，安全可靠且方便操作，也可以很好地节省维修费用。（4）社会和经济效益本设计流程简单，操作方便，员工在实际的操作过程中劳动强度得以一定程度上的减轻，同时生产安全性能也有了大的提高；拆除了废弃设施，系统改造了地面工艺设计，运行的环境也得到了改善，很大程度上降低了对电能和热能的消耗；合理利用了现有的可以使用的相关设施，为后期改造和施工节约了成本；高效节能设备在本设计得到了充分的利用，在达到节能降耗目的的同时也减少了设备在运行过程中所产生次生费用；消44\n东北石油大学工程硕士专业学位论文防、卫生和环境等在设计中给予了积极的关注，相关措施得以同步改进，这样就进一步有效地保障了联合站的运行稳定和安全生产。45\n结论结论（1）辽河储气库轻质油脱水处理站主要负责辽河储气库采气期经集注站处理后轻质油的脱水处理。综合考虑投资、施工时间和施工量等多方面要求，考虑将作为转油站使用的欢一站改造为轻质油脱水处理站，并对该改造方案进行了详细设计。（2）综合考虑轻质油的性质和流程的密闭性、脱水效果和复杂程度等，设计了不同的脱水处理方案，并进行了全方面的对比，最后优选出最佳方案，即采用一段三相分离器和二段常压重力沉降脱水处理工艺相结合的模式。（3）根据油气集输设计规范和现场勘查的数据，考虑最大进站液量、原油沉降时间、进站液量的波动性和原油外输装车时间等其它相关因素，对装车泵、加热炉、油气分离器等设备进行了优选。（4）电气、仪表、非标设备及给排水等公用工程设计方案与主体工艺方案紧密结合，符合现场实际生产需要，满足安全生产要求。46\n东北石油大学工程硕士专业学位论文参考文献[1]盛利．油气集输工艺流程在中国的应用与发展[J]．2010，24(2)：40-41．[2]王晓瑜．浅谈油气集输管网的优化设计[J]．油气田地面工程，2004，23(7)：44．[3]张晓华．原油脱水技术研究进展[J]．化工科技，2009，17(5)：57-62．[4]袁洪涛．原油加热沉降器的运行故障及解决方法[J]．炼油与化工，2007，18(4)：38-39．[5]WangJinfu,ApplicationofACandDCcrudeoildesaltingtechnologyinNanChongrefinery[J]．Naturalgasandpetroleum，1999，17(1)：11-13．[6]李志国，侯凯锋．当前原油电脱盐存在的问题及对策[J]．石油炼制与化工，2003，34(2)：16-20．[7]杨思明．蓬莱19-3油田原油脱水方案研究[J]．中国海上油气，2002，14(5)：13-17．[8]王玉江，崔景亭．碟片式离心机的原油脱水试验[J]．油气田地面工程，1997，16(3)：19-22．[9]陈和平，徐家业．破乳剂发展的新方向[J]．石油与天然气化工，2001，30(2)：92-95．[10]朝法，贾鹏林，张鸿勋．原油破乳剂的研究进展[J]．石油化工腐蚀与防护，2004，21(4)：1-5．[11]谢明政，娄文钦，蒋余巍，等．超稠油掺稀油采出液脱水工艺技术[J]．油气田地面工程，2005，24(8)：21．[12]林杰，兰梅．超声波原油破乳研究进展[J]．甘肃石油和化工，2007(3)：28-33．[13]PaczynskaLB.Demulsificationofpetroleumemulsionswithultrasound[J].ErdoelErdgasKohle，1989，105(8)：317-318.[14]TakahashiRyuichi，UchidaHideaki，IshiHaraMasakazu.Treatmentofwasteoilsfromshipsbydecompositionofemulsionswithmicroorultrasonicwaveirradiation：JP，0810509[P]：1988，10-11.[15]AozasaYoshihide，IwaiTelsuo，NakajimaMitsuo.Ultrasoundseparationofspentcuttingoils：JP，60187311[P]：1994，02-14.[16]SinghBP.Laboratorytestresultsonultrasoundtreatedindustrialemulsion[J].AcousticsLetters，1995，19(4)：78-82.[17]SinghBP.Ultrasonictionforbreakingwater-in-oilemulsions[J].ProcIndianNatlSciAcadPartA，1992，58(3)：181-194.[18]RoatzS，KatzerS，HaertelG.W/Oemulsificationbreakingviaultrasoundandultrafiltration[J].WLBWasserLuftBoden，1996，40(12)：29-32.[19]孙保江，严大椿，乔文孝．乳化原油的超声波脱水研究[J]．声学学报，1999，3(24)：327-331．[20]李淑琴，程永清，张绪民．含水原油破乳脱水的声化学法研究[J]．天津化工，1997(4)：22-24．47\n参考文献[21]王鸿膺，雷强．稠油超声波脱水实验研究[J]．石油规划设计，2005(3)：23-25．[22]韩萍芳，徐宁．超声波污油破乳脱水的研究[J]．南京工业大学学报：自然科学版，2003，25(5)：73-75．[23]谢伟，叶国祥，吕效平，等．动态超声波原油脱盐脱水的实验研究[J]．石油学报：石油加工，2006，22(2)：93-97．[24]李晶晶，唐晓东．超声波在石油加工中的应用进展[J]．化工技术与开发，2005，32(2)：23-25．[25]刘庆敏．磁处理技术在原油脱水中的应用[J]．华北石油设计，2002，69(3)：9-14．[26]赵建兴，王晓勇，刘艳．磁处理原油脱水技术应用原理的研究[J]．华北石油设计，2001，66(4)：8-10．[27]崔昌峰，杨永军，朱成君，等．新型原油生物复合破乳剂的研究与应用[J]．石油化工腐蚀与防护，2005，22(4)：5-8．[28]娄世松，赵德智，范洪波，等．高效广谱微生物复合破乳剂的制备及其应用[J]．应用化工，2006，35(10)：817-820．[29]祁强，李萍，张起凯，赵杉林．原油脱水新技术研究进展[J]．石化技术与应用，2009，27(6)：559-565．[30]杨利民，赵振莹，赵立立．T形管分离两相流技术研究进展[J]．2009，28(1)，478-481．[31]郭春华．盘锦发展物流基础条件雄厚优越[N]．盘锦日报，2012(5)，11-22．[32]郭光臣，董文兰，张志廉．油库设计与管理[M]．中国石油大学出版社，2006，93-96，155．[33]油田油气集输设计技术手册[S]．油田油气集输设计技术手册编写组．石油工业出版社，1993，601-610．[34]GB50350-2005.油气集输设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2005，9-12．[35]气田地面工程设计[S].石油和化工工程设计工作手册编委会，中国石油大学出版社，2010，561-565．[36]冯叔初，郭揆常．油气集输与矿场加工[M]．中国石油大学出版社，2006，14-16．48\n东北石油大学工程硕士专业学位论文致谢本文是在老师的精心指导下完成的。在我进行本论文的研究期间，魏老师从开题论证、方案设计到论文的完成都给予了我相当大的帮助，每一个环节都倾注了魏老师大量的心血和精力。在论文的完成过程中，魏老师渊博的学识、丰富的实践经验和严谨的治学态度使我受益非浅。在此谨向他表示深深的敬意，并对他为学生所付出的大量心血表示衷心地感谢。同时在校外也有李刚所长高级工程师的耐心指导和帮助，从题目的选取到内容的指正，他都十分细心，他工作中一丝不苟的态度和无私奉献的精神更是深深感染着我。此外，在论文的创作过程中，其它领导和同事也给我提出了宝贵的意见和建议，给我提供了无私的帮助，在此一并表示感谢！最后再次对关心、帮助、支持和鼓励我的所有老师、领导和同事表示诚挚的谢意。49\n。，ｉｉｐｉｌ＂１＂＾ｊ，．！；，晒函ｊｊ｜１＾＾＾＾ｊ＾＾ｙ｜，ＪＥＬｂ＾Ｔｉ国！ｉｉｉＯｉｉｉ＾ｔｅ＾＾＇＇‘＇．＾．述；：．，：，耐心诵胃ｍｍｕ＾０４５９－６５０３７２招生办；１－培养办：０４日９６５０４７９２｜Ｈ：０４閒－Ｋ；６５０３９３８学位办：＾学校网址：ｈ１１ｐ：／／ｗｗ．ｎｅｐｕ．ｅ舶ｔ£打