段塞流捕集器选型及设计思路_宁铜
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NATURAL GAS AND OIL
天然气与石油 2013 年 8 月
段塞流捕集器选型及设计思路
宁 铜 1 许 言 1 赵建彬 2 王志超 1
成都 610041;
库尔勒
四川 1.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司, 2.中国石油塔里木油田公司 ,新疆
摘
841000
要 : 为了避免油气田长距离集输和清管作业产生较大段塞流对管道末端的接收 、 处理装置
造成影响 , 通常在集输管道末端设置段塞流捕集器 , 处理清管段塞溢流和稳定液相流量 。 段塞流捕 集器既可以起到油气分离作用 , 又能起到稳定去下游处理设施的液相流量 , 同时具有一定储存液量 的作用 , 但设计选型中常常出现分离效率不合格 、 设备选型不经济 , 以及液位控制无法满足操作要 求等问题 。 鉴于此 , 在设计段塞流捕集器时 , 需从技术指标 、 施工难度和经济投资等方面综合考虑段 塞流捕集器的选型和设计 。 关键词 : 段塞流捕集器 ; 选型 ; 设计
DOI :10.3969/j.issn.1006-5539.2013.04.004
0
前言
现阶段 国 内 外 大 规 模 的 陆 地 和 海 上 油 气 田 开 发
越来越多 , 油气田内部集输通常采用混输 工 艺 , 能 简 化集输工艺和节省投资 , 但较长的输送距离往往造成 集输管道凝析液量较大 , 而清管作业无疑让集输管道 段塞量大幅度增加 , 因此 , 为了解决管道 段 塞 流 对 处 理厂装置的影响 , 集输管道末端往往考虑设置段塞流 捕集器处理管道凝析液和清管造成的段塞流 [1]。
图1 卧式段塞流捕集器
1.2
多管式段塞流捕集器 多管式 段 塞 流 捕 集 器 一 般 由 分 流 器 、 段 塞 分 离
1
段塞流捕集器常见型式
国内外油气田集输工艺中 , 常见的段塞流捕集器
段 、 段塞收集段和段塞储液段 、 立管和沉 液 管 以 及 平 衡管束等组成 , 多管式捕集器的各个管段在坡度和长 度上有所不同 , 在特定情况下还会设置没有坡度的积 液管段 , 用于液液分层和储液 。 典型的多管式 ( 指式 ) 段塞流捕集器结构型式见图 2 。
一般可分为容器式和多管式 ( 指式 ) 段塞流捕集器 , 这 两种型式的捕集器在结构形式上区别较大 , 但在实际 使用中各有优点 [2]。
1.1
容器式段塞流捕集器 容器式段塞流捕集器通常型式有 : 卧式和立式 。
容器式段塞流捕集器中卧式更 为 常 见 , 由 单 罐 或 多 罐 、 缓冲板 、 捕雾器和防涡器组成 , 典型的卧式段塞流 捕集器见图 1 。
2
段塞流捕集器选型
国际上通常推荐段塞量在 100 m3 以下选用容器
式段塞流捕集器 , 而对于较大段塞量情况 , 多 选 用 管 式段塞流捕集器 , 实际工程中通常从工作 性 能 、 设 备
收稿日期 :2013-02-08 基金项目 : 伊朗南帕斯 SP11 项目 (S2009-32D) 作者简介 : 宁 铜 (1988- ) 男 , 湖北仙桃人 , 助理工程师 , 学士 , 主要从事天然气储运设计与研究工作 。
第 31 卷
第4期
OIL AND GAS TRANSPORTATION AND STORAGE 油气储运
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段塞流捕集器设计思路
对于段塞量捕集器的设计通常步骤 : 对实际工况
进行分析 , 确定最大段塞量 ; 确定段塞流捕集器位置 ; 做出初步选型 ;初步确定设备尺寸及液位控制 。 工程实例 : 现有一条从海上平台来的 DN 800, 长 约 130 km 混输管线 , 陆上设有集气装置和凝析油稳 定装置及相关配套设施 , 集气装置对来气进行气液分 离 , 分离出的天然气经计量后外输 , 凝析油经稳定 、 计 量后外输 。 海底管线设计压力为 14 MPa , 最大输气量 为 2 800×104 m3/d 。
图2 多管式 ( 指式 ) 段塞流捕集器
3.1
工况分析 根据已有资料 , 对 不 同 工 况 进 行 建 模 分 析 , 如 不
投资 、运输与安装 、 技术风险等方面进行综合考虑 [3]。
同季节造成的产量和油气水含量变化 , 清管和停输再 启动等工况对下游集气 、 处理装置的影响 , 而 长 距 离 混输造成清管段塞量和停输再 启 动 对 下 游 设 备 造 成 危害最为严重 。
2.1
工作性能 容器式段塞流捕集器特点 : 气液分离效率较高 ;
一般用于处理小段塞量 。 多管式段塞流捕集器特点 : 气液分离效率较低 ; 能处理数千方的段塞量 。 就两种类型捕集器工作性能而言 , 容器式段塞流 捕集器分离气液的效果较好 , 而多管式段塞流捕集器 处理段塞量更大 。
3.2
段塞流捕集器位置 段塞流 捕 集 器 应 置 于 集 气 装 置 清 管 旁 通 主 管 线
入口 , 对来气进行初步分离 , 要求去下游 天 然 气 携 带 液量小 , 去凝析油稳定装置流量稳定 。
2.2
设备投资 在处理相同段塞量情况下 ( 小段塞量 ), 容器式段
3.3
初步选型 由于清管作业产生的段塞量较大 , 站场靠近海岸
塞流捕集器投资较高 , 占地面积较小 , 多 管 式 段 塞 流 捕集器相对便宜 , 占地面积较大 , 综合而 言 容 器 式 投 资较大 。
远离城市和居民区 , 征地较为容易 , 且对 油 气 分 离 效 率要求不高 , 优先选用多管式 ( 指式 ) 段塞流捕集器 。
3.3.1
清管工况 上游最大输气量为 2 800×104 m3/d , 海上平台外输
2.3
运输及安装 在处理相同段塞量情况下 ( 小段塞量 ), 容器式段
压力约为 11 MPa· a, 到下游装置压力为 7 MPa· a左 右 ,清管操作产生的段塞量为 2 260 m3。
塞流捕集器运费较高 , 而当现场道路交通较差时 , 多 管式段塞流捕集器可现场焊接 施 工 的 优 特 点 更 为 突 出。 容器式段塞流捕集器可在工厂预制橇装 , 现场安 装所需时间较短 , 而多管式段塞流捕集器现场焊接 、 安装工作量较大 , 所以在处理相同段塞量 情 况 下 ( 小 段塞量 ), 容器式段塞流捕集器节省工程耗时 。
3.3.2
停输再启动 事故工况造成停输 , 海上平台和陆上集气装置关
闭海管进出口阀门 , 海底管道经过一段后达到压力平 衡 ,海管上下游阀门关断后压力变化曲线见图 3~4 , 而 经过一段时间后 ,管道沿线压力都将稳定为 9 MPa · a。 段塞流捕集器应与海底管道组成一个系统 , 起到
2.4
技术风险 就两种 类 型 段 塞 流 捕 集 器 而 言 , 技 术 均 较 为 成
熟 , 低风险 ,属长周期采购设备 。 综上所述 , 两种类型段塞流捕集器技术都较为成 熟 , 在处理陆上气液混输管线 产 生 的 小 段 塞 量 情 况 下 , 优先选用容器式段塞流捕集器 , 而对 于 接 收 海 上 气液混输管线或陆上管线较长 、 地形起伏变化复杂的 情况 , 多管式段塞流捕集器处理段塞量大的优特点更 为明显 。
图3 海管入口压力变化曲线
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天然气与石油 2013 年 8 月
处在正常液位 (24 h 内恢复到正常操作液位 ) [5]。 当段 塞流捕集器液位处在正常液位时 , 可考虑根据流量大 小控制阀门开度 , 而当段塞到来造成高 液 位 时 , 需 根 据液位调节控制阀开度 , 确保设备安全运转 。 对于加 入防冻剂 , 需要经行 MEG 回收 , 特别是冬季防冻剂注 入量较大和油气田后期水量较大工况 , 除了考虑液位 和流量控制外 ,还要考虑油 、 水的界面控制 。
图4 海管出口压力变化曲线
4
结论
a) 当 段 塞 量 过 大 , 设 备 布 置 受 限 时 , 可 以 考 虑 2
泄压稳定流量作用 , 直到压力 和 流 量 满 足 下 游 装 置 的处理能力后停止泄压放空 , 因 此 段 塞 流 捕 集 器 应 符合 : 段塞流捕集器与海底管道设计压力一致 ;满足
[4 ]
台或多台段塞量捕集器并列使用 。
b) 多管式 ( 指式 ) 段塞流捕集器尽量根据地形坡
度安装 , 减少钢结构使用 。
海管泄压要求 , 在段塞流捕集器气相出口设置放空 ; 满足液相储存和调节流量要求 。
c) 分离段和收集段坡度不宜过大 , 坡度过大容易
形成 “液封 ”。
3.4
表1
设备尺寸 根据操作工况初步确定段塞流捕集器尺寸见表 1。
段塞流捕集器尺寸
d) 段塞流捕集器平衡管束不宜过多 , 设置过多平
衡管束会增加液滴夹带 。
设计处理段塞量 / m3 设计系数 设计压力 / MPa 设计温度 /℃ 多管直径 段塞分离段 长度 /m 坡度 ( / % ) 段塞收集段 长度 /m 坡度 ( / % ) 段塞储液段 长度 /m / % ) 坡度 (
2 600 1.15 14 0 ̄60 DN 1 200
e) 段塞流捕集器设计及制造应遵循 ASME B31.8
的相关要求 。
f) 多管式 ( 指式 ) 段塞 流 捕 集 器 应 与 管 道 系 统 为
同一泄放系统 。
g) 需从设备性能 、 经济性以及项目进度等方面综
合考虑 , 设计满足各种操作工况 、 自动 控 制 以 及 安 全 运行要求 。
15 3
参考文献 :
25 3
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流量及液位控制 多相流管道将气液输送至处理厂集气装置后 , 气
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液流态和流量都不稳定 , 段塞流捕集器起到稳定流态 和流量作用 。 当完成清管作业后 , 捕集器内充满了液 体 , 为了防止液滴二次夹带 , 可在气相出 口 设 置 捕 雾 器或在下游设置二次分离设施 。 根据处理厂设施功能不同 , 段塞流捕集器可设置 成气液分离和油气水分离 ( 特别针对注入防冻剂混输 管线 )。 液相流量和液位控制需要根据处理厂装置处 理量和清管周期来考虑 , 如果清管周期较 为 频 繁 ( 比 如 1 次/ 周 ), 段塞流捕集器液位要在下次段塞到来前
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SELECTED ABSTRACTS
SELECTED ABSTRACTS (BIMONTHLY ) Vol. 31 No. 4 Aug. 2013
paid to friction resistance changes in the pipeline segment from Lingwu to Yongning during summer normal temperature transportation and attention shall be paid to friction resistance changes in the pipeline segment from Yongning to Yinchuan during other time intervals. Used are relative formulas to calculate and obtain total heat transfer coefficient of each pipeline segment in different months and it is concluded that the practical calculated value shall be used as the total heat transfer coefficient in temperature drop and shutdown calculation. Oil temperature; Freezing point; Friction; Total heat transfer coefficient KEYWORDS : Oil pipeline; Design and Type Selection of Slug Flow Trap Ning Tong, Xu Yan, Wang Zhichao(China Petroleum Engineering Co., Ltd. Southwest Company, Chengdu, Sichuan, 610041, China ) Zhao Jianbin(PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla, Xinjiang, 841000, China )NGO, 2013, 31(4 ) : 12-14 ABSTRACT : In order to decrease effect of serious slug flow resulting from long distance transposition or pigging (scraping )operation on terminal receivers, slug flow trap is often equipped in pipeline terminal to catch slug overflow and stabilize liquid phase fluid. Slug flow trap has such functions as oil and gas separation, stabilization of liquid phase fluid to the downstream treatment facility and storage of some slug flow. However, such issues often exist in its design and type selection as disqualified separation efficiency and liquid level control and not low investment. In slug flow trap design, overall consideration shall be given to technical index, construction requirement and investment costs. Introduced are design and selection of slug flow traps and put forward are some recommendations. KEYWORDS : Slug flow trap; Selection; Design Development of Skid-mounted Integration Unit during Pressurization Point Reconstruction in Oilfield Old Blocks Zhou Yuanjia, Guo Yahong, Yang Jiandong, Wang Yong(Xi’ an Changqing Technology&Engineering Co., Ltd. Xi’ an , Shaanxi, 710018, China )NGO, 2013, 31(4 ) : 15-17 ABSTRACT : Changqing Oilfield is located in Shaanxi, Gansu, Inner Mongolia and Shanxi and has dispersive feature. With continuous development for a long time, output of old oilfield blocks shows the tendency of decreasing. In order to decrease reconstruction cost of pressurization points in oilfield old blocks and improve economic benefit, analyzed are present situation and some problems of such old blocks and proposed are some solutions. Taking pressurization point located in Hujianshan Oilfield for reconstruction test station, calculated are such main design parameters of skid-mounted integration unit as surge volume, oil transfer pump shaft and motor power and heating load and proposed is a design structure of such unit. Field application of the unit shows it has good control effect. Design of the skid-mounted integration unit can greatly decrease pressurization point reconstruction costs and get good economic benefit. KEYWORDS : Oilfield old blocks; Pressurization point; Reconstruction cost; Skid-mounted integration unit Application of Flexible Clad Pipes in Oilfield Gathering and Transportation Pipelines Li Kai(Xi’ an Petroleum University, Xi’ an, Shaanxi, 710065, China ) Zhang Xianbo, Li Kangrui, Cao Hong, Liu Xiao(PetroChina Tarim Oilfield Company Development Department, Korla, Xinjiang, 841000, China )NGO, 2013, 31(4 ) : 18-20 ABSTRACT : In many oil fields of China, high salinity of groundwater has corrosive effect on metal pipelines(steel pipelines ) . In Tarim basin, the surface of the soil with high salinization and groundwater with high salinity, rich in chlorine ion, hydrogen sulfide and carbon dioxide, are the main corrosion source of the metal pipelines. With continuous exploitation of Tazhong Oilfield, its moisture content rises year by year, the pipeline corrosion is more and more serious, leaking phenomenon happens ceaselessly and cracking appears even, which tremendously affects safety of the oilfield. After experiment and exploration for several years, Tarim Oilfield has found a new alternative pipeline material, that is,