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油气集输工艺及设备进展 王金刚 教授 2010.10.27
一.油气集输背景
油气集输的工作任务
油气生产工艺系统
（一）油气集输流程
（二）油田集油流程举例
1、双管掺活性水流程
2、三级布站单管油气集输流程
3、单管环形集油流程
（1）高温集油流程：单管加热集油流程和掺稀降粘流程。
4、稠油集输流程
（2）掺蒸汽集油流程
二.国内外油气集输技术差距
三.输油工艺及进展
1.1 高凝点、高粘原油的输送
1.2 密闭输送工艺
1.3 优化运行技术
输油泵机组的优化运行
1.4 节能改造
1.5 SCADA系统
四.输油设备进展
(一)加热炉
现场运行的加热炉示意图
管式加热器示意图
管式加热炉优缺点
水套炉
水套炉结构示意图
热媒加热炉
室内燃烧型热媒炉结构示意图
热媒炉示意图
热媒加热炉特点
热媒加热炉应用
热管加热炉
热管加热炉结构示意图
加热炉发展现状及发展趋势
（二）输油泵
1、几种泵举例
图1 ZA型石油化工泵
图2 CZ型标准化工泵
图3 单级、两级AY系列离心油泵
图4 多级AY系列离心油泵
图5 IH型化工离心泵
2、国内外泵的进展及发展趋势
3、泵站电脑自动化控制
4、泵的节能以及密封技术的发展
填料密封是将富有压缩性和回弹性的填料放入填料函内，依靠压盖的轴向压紧力转化为径向密封力，从而起到密封作用。由于其结构形式简单，更换方便、价格低廉、适应转速、压力、介质宽泛，油泵中不常用，新型的填料密封正在兴起。
机械密封是最常见的一种泵用密封技术、适合转速较高，各种不同介质的泵密封，密封效果良好，使用寿命长。
油封密封是一种自紧式唇状密封，其结构简单，尺寸小，成本低廉，维护方便，阻转矩较小，既能防止介质泄漏，也能防止外部尘土和其它有害物质侵入，而且对磨损有一定的补偿能力，但不耐高压，因此一般情况下油封密封应用在低压场合的输油泵上。
国外泵密封进展
无泄漏磁力泵及泵的多用途化
磁力泵的优缺点
5、输油泵调速的进展
变频调速器应用技术面临的问题
节能调频器在输油线路的应用
6、国内管线输油泵的应用举例
7、海上输油泵进展
多相泵概述
双螺杆多相泵
螺旋轴流多相泵
反转轴多相泵
直线驱动活塞泵
国外海上多项输油泵进展
第一阶段的开发工作是,设计、制造井底多相泵样机并在伟亚Allwoa 研究实验室的试验设施上用氮气和水的混合物进行试验。第一阶段的开发工作已完成。试验时,多相泵采用马达驱动。试验表明,井底多相泵性能好,可输送含气率达60 %以上的混合物。
第二阶段的开发工作是,在德士古公司设在美国得克萨斯州汉布尔的多相流试验回路上对一台透平驱动的样机泵进行试验。 英国伟亚泵公司开发的液力驱动井底多相泵为一种多级轴流透平驱动的多级离心泵,如图1 所示。透平的动力液由地面泵提供,可以是处理后的海水、采出水或采出油,其选择取决于哪种应用最方便。增压后的动力液经一个单独的通道被泵送至井底,动力液通过透平后与采出物混合返回地面。在透平和多相泵内,如果泵是一个稳定的液压静力轴向轴承排列,那么,动力液被输给泵的级间轴承和泵末端的平衡鼓。透平和泵未端平衡鼓的设计可确保旋转部件处于轴向液压衡
图1 液力驱动井底多相泵
井底多相泵的应用
国外油气混输泵技术开发与运用
国内多相泵进展
多相流技术
五.天然气集输
（一）天然气地面集输工艺
输气管道系统流程图
（二）天然气集输工艺主要设备
一）气嘴
气嘴的形状
气嘴类型
二）压缩机组
1、国内压缩机组现状
2、国内外天然气管道压缩机组差距分析
⑴离心式压缩机
⑵国内外离心式压缩机发展现状
4）国内压缩机厂家可以按照设计提出的技术要求进行制造及程序控制，但缺乏对应用条件的了解，不能避免压缩机在使用中产生工作不稳定的情况。
5）除了压缩机本身的可靠性以外，系统的可靠性也是国产压缩机所欠缺的，大毛病没有，小毛病不断是很多国产压缩机的真实写照。这种差距不仅仅是压缩机水平的差距，而是整个我国制造业的差距，包括各种阀门、仪表、电气元件等等。
6）国内离心式压缩机覆盖的转速范围达到国外先进水平，不同转速下的压缩机性能曲线能够覆盖的压比（或多变能量头）范围比较大，有效工作区域比较大，压缩机的多变效率也接近国外厂家如GE、RR的水平(见表2)。
三）燃气轮机
⑴国外先进技术
⑵国内外压缩机技术差距
（3）效率国外厂家生产的燃机效率普遍较高，基本可以达到35%以上，最高达到41%。国内燃机（包括在研燃机）效率较低，普遍低于国外同类型燃机效率，在输送天然气的时候会比国外燃机消耗更多的燃料，成本将有所提高。
（4）可靠性国产燃气轮机缺乏工业应用的检验，可靠性尚未获得验证。国外成熟燃气轮机机型经过长期的应用，已有可靠性数据记录。
（5）测试国内目前缺乏一套燃驱压缩机组的工业性试验装置，通过与天然气管道在线机组相同或相近的运行工况下的试验，可对国产燃驱压缩机组的性能进行测试。
四）大功率变频电动机
国内外变频电动机差距
（3）外接电源电动机的转速对电动机的外接电源也提出了高的要求。二极电动机外部电源需达到80Hz及以上的频率，并且要求连续运行。由于我国电网频率为50Hz，因此外部电源可能需采用大容量变频电源。其次，电动机的起动方面，由于采用隐极高速转子结构，无法采用直接起动的方式，因此电动机的起动必须采用变频起动的方式。结合运行和起动两方面的要求，外部变频电源需采用全控变频电源。
（4）变频技术无论是变频起动，还是变频运行，国内厂家均不具备核心的满足天然气长输管道需求的变频技术，只能依靠跟国外知名厂家如西门子、ABB、TEMIC等的合作或购买其变频器达到电动机变速的功能。
（5）其他由于受国内整个制造业、材料科学等发展水平的限制，国内电动机厂家为了提高电动机的可靠性，在设计的时候留出了更多的安全裕量，造成国产电动机的个头较大，重量较重。
五）系统成套
六）分离器
1、分离设备类型及适用范围
2、重力分离器
3、离心分离器
4、气体过滤器
5、其它类型分离器
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发表于 2013-4-21 21:15:58
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发表于 2013-4-21 23:20:45
