油气集输主要专用设备的发展与现状.

1 引育

油气集输主要专用设备的发展与现状

油气集输专用设备是油气田矿场地面设备的一部分，其紧随我国石油工业的产生与发展而不断进步。建国初期，我国石油工业是个空白，到20世纪60年代初才逐渐成型。石油人在实践中边摸索边

前进，生产出适应石油工业发展需要，满足各方面要求的一系列油气田专用设备。本文结合20世纪60年代以来至今，国外油田设备先进技术在我国油气田油气集输专用设备设计上的应用，阐述了油气集输主要专用设备如：油气分离器、电脱水器、加热炉设备等的产生、发展，并以工程实际为例阐明了油气集输主要专用设备的现状，讨论了今后的发展方向。 2 油气集输主要专用设备的发展和现状

2．1 60--~70年代油气集输主要专用设备的发展及存在的问题

60,---70年代，油气田设备的发展虽然取得很大成绩，但和发达国家相比，存在着技术水平和管理水平低，产品不配套，质量差、效率低、能耗大等问题，使之与社会的总需求和石油工业发展的需要有一定差距。如：油田上广泛使用的油气分离器，无论是立式的或卧式的、两相的或三相的、高压的或低压的、高油气比的或低油气比的，内构件都比较简单，也谈不上设备处理后达到什么指标。电脱水器采用立式结构，电场为高压交流电场，且为纯加热电脱水，效果可想而知。油田矿场油气集输系统加热设备就更差了，最初是一个井场三把火；井场使用盘管炉，井口房用热风吹炉，值班室用火墙取暖。大站采用砖砌管式炉。这些加热设备不仅经常烧坏，同时存在安全隐患。后来虽研制出水套炉，但热效率不高、能耗大、污染严重，满足不了生产需要，成为油田建设的关键问题之一。 2．2 8O年代以来油气集榆主要专用设备的发展

8O年代初，有关部门制定出适合实际情况的油气田地面设备长远规划和技术政策：在搞好技术基 础工作的同时，通过技术引进、技术改造、技术开发、技术推广、设备筛选等，不断改进设备，加强设备的配套性。狠抓基础技术研究，加速油田设备更新改造；增加设备品种，使产品成龙配套；加强产品质量监督检验，提高质量 全面改进技术水平，提高经济效益和社会效益，降低损耗。使油田设备不断满足石油工业发展，适应了建设现代化石油工业的要求。改革开放以来，油气田设备的技术水平得到长足的发展和提高。油气集输主要专用设备，如常用的油气分离器、原油电脱水器、加热炉、塔器及组合装置等等尤为突出。油气分离器设备在斯托克斯定律理论应用上深入一层，在分离器结构上作以改进，使Re值向趋小状况演化，紊流变为层流，流态平稳，易于细小液滴的重力分离，对泡沫原油变化规律也得到进一步认识。分离器内部结构，在实践中不断采用B．S．8出公司和CE公司的技术，设立平行板和TP板结构，使油气分离和油水分离效果向前迈进一大步，特别是对二相和三相卧式分离器分离效果，取得令人满意的指标。在同样的处理量下，设备体积明显减小；且内部构件采用可拆卸结构，安装更换方便，均可通过人孔实现，便于施工和维护。原油电脱水器领域中，我国虽然有不

少自已的先进技术，但仍然不断借鉴和吸取国外先进技术，使卧式电脱水器的应用有了成熟的经验，

高压交流电场已被高压直流电场或交直流复合电场所取代。复合电场的推广应用，不仅增加处理量，降低操作温度，节省能源，而且减少腐蚀、结垢及油气损耗，节省了投资。同时在电脱水器内部结构上也做了不少文章，如组装电极的使用；倒扣槽式的布液型式；长管不等距孔取油结构；油水界面调

控等均在不断改进中，使电脱水器日臻完美，处理效果令人满意，在节能降耗上取得了良好的经济效

益和社会效益。加热设备的发展变革更是巨大。无论是水套炉、火筒炉，还是管式加热炉，都紧紧抓住热效率这一核心问题，不断优化设备结构，使炉效由原来的6070 提高到80 ～85％。提高炉效的

途径主要有两点：其一、要使燃烧空气过剩系数数值尽量趋小，多余空气不能进入炉内；其二、降低排烟温度，减少热损失。在水套炉上安装自动调风器，控制进风比例，既保证燃烧完好，又不使空气过剩；对流烟管采用小尺寸管群，是一种十分有效的省热器，既能清灰又强化了传热，增加了传热面积，降低了排烟温度；采用热水自动密闭循环采暖系统，减少热耗。火筒炉能否安全运行 油气田能否使用它的关键问题，因此考虑火筒浮力，增强火筒刚性，加设监测口和低液位报警，以及不停产压力

水排砂除盐设施，全面确保火筒直接加热的安全性；自控火嘴和湍流发生器的使用，使炉效得到极大提高。砖砌式管式加热炉早已被高热效硅酸铝耐火纤维整体块装构架管式炉所取代，工厂预制、现场组装，大大提高了施工工效和质量，确保严密无缝；且配以高度自动控制燃烧器、机泵阀及检测安全装置，保证设备运行的安全、可靠；而炉管的排列结构则更利于热量传递和热损失的减少，烟气的利用进一步增强，大大提高了炉效。加热设备逐渐摆脱高耗低效的困境，向着高效低耗方向发展，这已是有目共睹的事实。

70年代以来，新型材料的发展很快，各种填料品种繁多，也促进了塔器结构的发展和处理效果的提高。如原油稳定塔、水处理设备脱氧塔等等，在油田中应用很多，这里就不一一详述。 将分离、缓冲、加热、过滤、脱水等功能，两项以上功能合在一起的设备装置称合一多功能

处理装置。这种装置在80年代得到很大的发展，这种装置的特点是简化流程，减少占地面积，降低成本，是推广“简、短、串”技术路线的必要条件。

2．3 油气集输主要专用设备的现状

如今，随着油田地面工程的开发建设，各油田按照自已的油气特点，从实际需要出发，设计中体现“简”和“省”的原则，充分地将国外先进技术如计算方法、先进结构、新型材料等运用到工程实践中去，设计生产出不同规格的各类油气集输专用设备。这些专用设备繁花似锦，总的技术水平相差不多，但更适合自已本油田的实际需要，从而形成了一系列先进实用的油气集输专用设备和技术，如高效分离器、塔类、多功能处理装置、高效加热炉和高效含油污水过滤器等等已接近或达到世界先进水平的设备。以下结合工程实例加以阐述。

新疆吐哈丘陵油田120×i0‘m。／d天然气处理装置作为气处理装置的专用设备—— 气液分离器的设计，根据现场的气体处理量、停留时间等情况，按照通常工艺的要求，必须使用体积庞大的分离器才能满足工艺条件。中油工程设计华北分公司在设计中并未墨守常规，而是采用国内、外不同的计算方法，进行方案对比，以便确定最佳方案。其对比结果见表1。

方案一 项目 石油天然气 计算软件 并联设备数 （台） 设备直径 （m） 方案二 美国C-E-NATCO 计算方法 2 1 4000 表1 油气分离器设计方案对比表

2400 通过上述不同计算方法的比较可见，无论是从设备台数还是容器尺寸上看，使用C—E—NATCo方法

设计的结果均远远优于国内的计算。因而确定了采用C—E—NATCo计算方法的设计方案。

此外，在直接影响气液分离效果的填料的选择上，采用了新型的高效分离填料——TP板，其可将 lO~tm的颗粒i00 地分离出去，捕集效率高，分离效果好，安装拆卸方便。在结构上亦采用了新型结 构，见图l。工作介质由分离器的入口进入'、先后通过折流板、扇型分流板、配液板进行初步分离，降低速度，防止介质直接冲击分离填料。达到分离填料后，进行再次分离，经完全分离后的气体向上通过一块倾斜布置的配气板，再一次降低气体速度，防止气体因速度过高而重新挟带颗粒，从而在气出口得到分离彻底、满足工艺要求的干净的气体，分离出来的水则经集液管收集后流至设备底部的液相缓冲区。容器所有内部附件均采用了可拆卸结构，方便安装、检修。

图1 气液分离器结构不意图

通过采用上述的新技术、新工艺、新材料，在保证气处理量的同时，设备的尺寸由原来的 4 000mm

降低到 2 400 mm，设备台数由原来的2台并联减少到只使用1台。节省了钢材、设备制造费用及保温、防腐、安装等多项费用，其经济、社会效益显著。此分离器的设计已达到了国际先进水平。

新疆吐哈油田丘东、温八凝析气田集气站工程三甘吸收塔的设计中，设计在材料、结构等多方面引

进先进技术，创造了良好的经济效益。该塔为泡罩塔，塔板间距通过塔盘流体力学计算和经济核算确 定为650 mm，既满足工艺要求，又最节约材料；每层塔盘设置4O个标准圆泡罩，型号DN100—32一I，

长方形齿缝，泡罩的布置采用正三角形排列，排列紧凑，可充分利用塔盘面积。塔盘选用U 形塔盘，可控制液流和增加行程，有利于介质的充分接触，且为分块可拆式，可由人孔送人塔内，有利于塔盘的安装、检修、清洗和更换。溢流堰采用可拆可调节式齿形溢流堰，既保证塔盘板上维持一定的液

层高度、使液流均匀，又方便安装、检修。进口受液盘采用凹形，这种结构能在低液量时保持液封，并有改变液体流向的缓冲作用。塔顶出口设置了高效除沫器，以防止雾沫夹带。通过采用上述的先进结构，使该塔设计在充分满足工艺要求的同时，具有如下突出特点： a． 塔板效率较高；

b． 操作弹性较大，在变动范围较大时仍能保持较高的效率；

c． 气液比的范围大；

d． 不易堵塞，能适应多种介质； e． 操作稳定可靠。

3 小结

设备是工艺流程的基础。正确选择高效和先进的设备是节能降耗、提高经济效益的关键。作为油田建设的设计单位应该认真总结高效快速发展石油工业的经验，紧紧依靠科技进步，消化、吸收引进先进技术，抓住经济效益和社会效益这个根本，实现设备研究设计、设备生产、设备安装调试一条龙服务。通过技术论证、经济对比、设备筛选优化等措施，不断设计出更高效更紧凑的油气集输专用设备，再创油气集输设备新水平。 4 参考文献

(1) 汪云瑛，张湘亚．泵和压缩机[M]．北京：石油工业出版社，1985 (2) 顾永泉．流体动密封[M]．北京：中国石化出版社，1992

(3) 胡国桢、石流、阎家宾．化工密封技术[M]．北京：化学工业出版社，1990