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第一章1、 油气田生产对集输系统的要求油气田生产是由开发、开采和油气集输等环节构成。油气集输是油气田生产中很重要的生产阶段，无论新油气田的开发建设，还是已开发油气田的调整改造，油气集输必须适应油气田生产全局的需要。1、满足油田开发和开采的要求 根据油藏类型、储层岩石物理性质、油藏流体物理性质、地质储量和可采储量、驱动能力和驱动方式等特点，由地质和油藏工程师提出合理的开发设计，由采油工程师制定开发方案，确定相应的采油措施，由此确定相应的集输系统（生产规模、工艺流程、总体布局）以及相应的工程内容，从而保证采输协调、生产平稳，促进油田的开发和开采。油田生产的特点是连续的、又是不均衡的，主要原因在于： a.油井数量增加，含水量上升，产液量增加；b.自喷井间歇自喷或改抽；c.个别抽油井改为注水井；d.生产层系调整，油品物性发生变化。2、集输系统能够反映油田开发和开采的动态 油田开发和开采的变化，反映到地面集输系统中就是：油、气、水产量、出砂量、气油比、气液比、井的油压和回压、井流温度、压力等参数的变化。油气田开发和开采这一动态变化的生产特点，要求油气集输系统的工程设施随之作出相应的调整，要考虑能以地面设施的少量变化去适用油田开发不同时期、不同阶段的要求。同时利用这些基础信息，使油藏工作者能加深对油藏的认识，适时调整油田开发设计和各油井的生产制度。 3、节约能源、防止污染、保护环境油气田是能源的生产基地，也是一个能耗大户（需要消耗大量电力），所以应考虑节能的方法。 a.充分利用自喷井、抽油井的能量，减少转油环节，在有条件的油田提高第一级的分离压力，减少动力消耗；b.流程密闭，降低损耗；c.充分收集和利用油气资源，生产稳定原油、干气、液化石油气、天然汽油等产品，减少油田生产的自耗气量；d.采用先进高效的处理设备，如高效分水设备、高效注水泵等。4、集输系统应安全可靠，并有一定的灵活性 集输系统的生产运行是连续的，无论哪一个环节发生故障都会或多或少地对全局生产产生影响；另外，油田地域大，点多、面广、线长，抢修困难，要求集输系统简单、可靠、安全。一旦发生异常情况，要有调整的余地。5、与辅助系统协调一致，并有经济性集输系统要满足提高经济效益的原则，具有经济性。满足国家标准或有关规定，并且与供排水、供电、道路、通讯、土建等密切配合，协调一致,对于海上油气田生产设施，还要考虑与陆上油气田的区别，主要考虑海上设施远离陆地、海上运输困难等因素，需要设置相应的生产辅助系统（安全系统，中央控制系统，发电/配电系统，仪表风系统，柴油、海水和淡水系统，供热系统，空调与通风系统，起重设备，生活住房系统，排放系统，放空系统，通信系统，化学药剂系统）。2、 海上油气集输系统的模式有哪些？各有何特点。全海式集输系统 将油气的集中、处理、储存和外输工作全部放在海上的油气集输系统，称为全海式集输系统。可以是固定式，也可以是浮动式；井口生产系统可以在水上，也可以在水下。这种集输生产系统既适合小油田、边际油田，也适合大油田；既适合油田的常规开发，也适合油田的早期开发。半海半陆式集输系统 油井开采出来的油气在海上经过分离初处理后，再将原油加压管输上岸处理、储存及外输。一般适用于离岸不远、油田面积大、产量高、海底适合铺设管线以及陆上有可利用的油气生产基地或输油码头条件的油田全陆式集输系统,油井的产出物靠油井的压力经出油管线上岸集油、分离、计量、处理、储存及外输。这种把全部的集输设施放在陆上的生产系统叫全陆式集输系统。一般适用于浅水、离岸近、油层压力高的油田第二章3、 原油按关键馏分可分为哪几种类型关键馏分分类方法该方法是美国矿物局提出的原油分类方法。它是以原油中特定的轻重两个馏分的API度为指标，对原油进行分类。由于每种原油的轻重组分不一定同属一类，所里理论上可排列组合出9类原油，即石蜡基、中间基、环烷基、石蜡-中间基、中间-石蜡基、中间-环烷基、环烷-中间基、石蜡-环烷基以及环烷-石蜡基。但实际上未曾发现石蜡-环烷基以及环烷-石蜡基类的原油。因此，按此分类方法实际上只有7种基属的原油。当前，这个方法运用比较广泛。4、 倾点 凝点倾点：在规定试验仪器和试验条件下，试管内油品在5s内能流动的最低温度。凝点：油品在倾斜45角试管内停留1min不流动的最高温度。5、 原油比热熔与温度的关系在原油析蜡温度以上时 在原油析蜡温度以下时四种原油的c一t曲线极其相似。温度高于析蜡温度t1时，石蜡全部溶于原油内，比热容随温度的升高而缓慢上升；最大比热容对应的温度为t2，在t1t2范围内随油温下降比热容急剧上升。在t20范围内，比热容随原油温度下降而减小。6、 原油导热系数导热系数是原油加热输送工艺计算的一个重要物性参数。定义为在单位温度梯度作用下，单位时间内通过与温度梯度相垂直的单位面积所传导的热量。常用表示，国际单位为W/(m.)影响原油导热系数大小的因素有原油种类和所处的温度。原油密度越大，导热系数越小；原油温度越高，导热系数越小。7、 气液相平衡状态在一定温度、压力条件下，组成一定的物系，当气液两相接触时，相间将发生物质交换，直至各相的性质(如温度、压力和气液相组成等)不再变化为止。达到这种状态时，称该物系处于气液相平衡状态。气液相平衡时，气液两相的组成通常互异，常利用这种平衡组成的差异实施各种分离过程。油气分离即为相平衡分离的例子，油气混合物进入分离器内并停留一段时间，使挥发性强的轻组分与挥发性弱的重组分分别呈气态和液态流出分离器，实施轻、重烃类组分的分离。油气田井流是一种由成百上千种纯化合物组成的极其复杂的烃类和非烃类的混合物。因此，要了解油气混合物体系的相平衡，必须了解烃系的相特性。8、 一元物系的相特性（p-t图）及特点P-t图上有升华曲线1-2，蒸气压曲线2-C和熔解曲线2-3，将图面分成5个区域，即：固相区、液相区、蒸气区、气体区和密相流体区。三相点2至临界点C之间为纯烃的蒸气压曲线，在曲线左上方的p-t条件下物系内为液相，右下方为蒸气相，只有压力和温度条件处于蒸气压曲线上的任一点时，物系内才存在气液两相。9、1-2一升华曲线；2-c一蒸气压曲线；2-3一熔解曲线。一元体系的相特性主要有以下特点：1）纯烃的饱和蒸气压仅仅是温度的单值函数，压力愈高，其饱和蒸气压愈大。2）纯烃气体温度愈高，愈不容易液化。3）临界压力和临界温度是气液两相共存的最高压力和最高温度。8、 二元物系的相特性与一元物系的相特性有何不同对于一元物系，温度超过临界温度时，气体不能被液化；压力高于临界压力时，物系内不可能有平衡的气液两相。但对二元物系，当物系温度高于临界温度或压力高于临界压力时，只要物系的状态处于包线范围内，物系内就存在平衡的气液两相。二元体系的相特性主要有以下特点：由PT 图可以看出，相特性与二元体系的组成有关，重组分越多，特性曲线向右偏移。饱和蒸气压不再是温度的单值函数，在某一温度下，气液处于平衡状态时的压力有一个范围，其大小和汽化率有关，汽化率愈小，饱和蒸气压愈大。二元体系的临界温度在构成二元体系的组分临界温度之间，临界压力多数情况下高于纯组分的临界压力。临界冷凝温度、临界冷凝压力是气液两相能平衡共存的最高温度和最高压力，在二元体系中临界温度和临界压力不再是气液能平衡共存的最高温度和最高压力。二元体系内，温度高于轻组分临界温度时，仍能使轻组分部分或全部液化。临界点附近存在反常区，有反常冷凝和反常汽化现象。9、等温反常冷凝10、等温反常汽化对二元和多元物系p-t曲线：在等温条件下，由于压力降低，反常地发生液化的现象称为等温反常冷凝。如上述过程反向进行，等温升压，物系内的混合物气体开始出现正常的冷凝，进一步升高压力，液相反而减少，直至全部变成饱和蒸气，这称为等温反常汽化。11、 平衡常数K称为平衡常数。它表示在一定条件下，气液两相平衡时，物系中组分i在气相与液相中浓度之比。 平衡常数K可作为组分挥发性强弱的衡量标准。12、泡点、露点泡点：一定组成的液体，在恒压下加热的过程中，出现第一个气泡时的温度，也就是一定组成的液体在一定压力下与蒸气达到汽液平衡时的温度。露点是在恒压条件下冷却气体混合物，当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的温度。13、 油气平衡分离方式分为哪几种类型，各有何特点油气分离方式包括两方面的内容：1、平衡分离：组成一定的气液混合物，在一定的压力、温度条件下，充分接触足够长的时间就会形成一定比例和组成的气液两相，这种现象称为平衡分离。平衡分离是一个自发过程，实际上就是相平衡。2、机械分离：把平衡分离所得的气和液分开，用不同的管线分别输送，称为机械分离。油气平衡分离方式分为一次分离、连续分离和多级分离14、 多级分离的优点多级分离所得到的原油收率高、密度小三级分离与一级分离相比，每吨石油可多得储罐原油79.3kg，其中C5+以上组分为70.9kg，占89.4%；原油密度由一级分离的0.89t/m3降为三级分离的0.882他/m3。惠特列实验：27下，分离级数由2级提高到4级，原油收率增加3.16-22%，平均增加8%。多级分离得到的天然气量少，重组分在气体中的比例小三级分离时，每吨石油所得气体的质量为89.69kg，C5+组分的质量为10.2kg，占11.4%；而一级分离分别为169.03kg、81.19kg、48%。油气分离所得天然气中有一部分将作为矿场集输的燃料。当采用一级分离时，将有大量的汽油组分被烧掉，使油田产品贬值。另外，含重组分较多的天然气在管输时容易产生凝析液堵塞管路。多级分离所得储罐原油中C1含量少，蒸汽压低，蒸发损耗少三级分离所得原油中C1的质量分数为0.0046%，而一级分离为0.016%，一级分离大约是三级分离的3.5倍。多级分离得到的蒸汽压低，储存时蒸发损耗少，把多级分离作为原油稳定的一种措施。4,多级分离能充分利用地层能量，减少输送成本采用多级分离时，第一级分离器能分离出气体总量的大部分（占67%），这些气体具有较高的压力，可直接依靠地层能量输送，减少增压输气成本。三级分离第一级分离出的气体中含水量（3g/m3）远小于一级分离中气体的含水量（90g/m3），因而多级分离还能减少气体的脱水净化费用。15、 为什么多级分离优于一次分离？在多元体系中，运动速度较高的轻组分分子，在分子运动过程中与速度低的重组分分子相撞击使轻组分分子失去了原来可以使其进入气相的能量留在液相中，而重组分分子获得能量进入气相。平衡体系压力较高时，分子的间距小，分子间吸引力大，分子需要具备较大的能量才能进入气相，能量低的重组分分子进入气相更困难，所以平衡体系内气相数量较少，重组分在气相中的浓度也较低。如果在较高的压力下把已分离成为气相的气体排出，减少了体系中具有较高能量的轻组分分子，即改变了体系的组成，则在压力进一步降低时就减少了重组分分子被轻组分分子的撞击、携带的机率。气体排出越及时，携带效应减少 连续分离所得的液体量最多，一次平衡分离所得的液体量最小，多级分离居中。在多级分离中，级数越多，液体的收率越大，液体的密度越小。16、 油气分离器功能有哪些油气分离器主要功能从气中除油：液态烃和气态烃的密度差异在油气分离器中完成分离作用。但在某些情况下，还需要使用油雾提取器，以在气体排出分离器之前从其中除去油雾。从油中除气：原油的物理和化学性质及其压力和温度条件决定原油溶解的气量。油气分离器从原油中分离出的气体体积取决于以下因素：原油的物理和化学性质、操作压力、操作温度、过流量、分离器大小及结构等从油中除水：在某些情况下，最好在油井流体流经压降段之前将水从其中分离和除掉。这样可以防止水在下游引起的困难，如造成腐蚀、形成水合物、形成难以分离为油和水的顽固乳化液等油气分离器次要功能保持分离器最佳压力：为使分离器完成主要功能，在分离器中必须保持一定的压力，使液体和气体分别排入其处理或收集系统。在每台分离器上用一个气体回压阀保持分离器压力，或用一个总回压阀来控制两台或多台分离器组的压力。保持分离器中的液封：为了保持分离器压力，在容器的较低位置必须有一个有效的液封，防止气体随原油跑掉。17、 立式和卧式两相分离器的工作原理；比较立式分离器与卧式分离器的特点。1）卧式分离器的重力沉降段中液滴的沉落方向与气体移动方向相垂直，使气体中的液滴在卧式分离器比立式分离器更易于从气体连续相中沉降下来。因此，处理气量较高的液流时，卧式分离器比立式分离器效率高。（2）卧式分离器的气液界面比立式分离器大，当液体中的气体达到饱和平衡时，气泡更易于从溶液中逸出，上升到蒸气空间，因此卧式分离器的气液分离效果较好。（3）立式分离器底部封头有一定的锥度，固体杂质颗粒和污垢更易沉降和排出，因此卧式分离器处理含固相液流时不如立式分离器。（4）在完成同样的分离作业时，卧式分离器占用的场地面积大，但占单位面积重量小，因此海上油田平台基本上都采用卧式分离器。（5）卧式分离器很少具备防止水击的能力。对于一个给定的液面标高变化，卧式分离器与立式分离器相比，在相同流量情况下，卧式分离器所测定的液量明显大于立式分离器。18、 分离质量19、 分离程度分离质量是指分离器出口处每标准立方米气体所带液量的多少，它反映了分离器主要分离部分即沉降分离和除雾器的工作情况，分离出的气体中带液量越少分离质量越好。分离程度是指分离器在分离的温度、压力下，从其出液口中排出的液体所携带的游离气体积和液体体积之比值。分离程度反映了分离器集液部分结构的完善程度。分离程度差，将引起输油管窜气，影响容积式流量计和离心泵的正常工作。 20、 除雾器工作原理工作原理：携带着油滴的气体进入流道曲折的除雾器时，气体被迫绕流。由于油雾的密度和惯性力大，不能完全随气流改变方向，于是有一部分油滴碰到润湿的结构表面，与结构表面上的液膜凝聚。除雾器中气体通过的截面积不断改变，在截面积小的通道中雾滴随气流提高了速度，获得产生惯性力的能量。气流在除雾器中不断改变方向，反复改变速度，就连续造成雾滴与结构表面碰撞、凝聚的机会，这种分离方法称为碰撞分离。凝聚在结构表面上的油雾逐渐积累并沿结构表面流至分离器的集液部分。21、 液滴沉降的必要条件是什么？气泡不被液流带出分离器的必要条件是什？立式分离器，气流方向与油滴沉降方向相反，油滴沉降的必要条件：气体允许流速小于或等于油滴匀速沉降速度，即卧式分离器，气体流向与油滴沉降方向相互垂直，油滴沉降的必要条件：油滴沉降至集液区所需的时间应小于或等于油滴随气体流过重力沉降区所需的时间，即气泡不被原油带出分离器的必要条件:气泡上升速度应大于分离器集液部分任意液面的平均下降速度。22、 浮体运动会对分离处理效果造成哪些影响，如何处理？1）液面效应液面效应是指由于浮体的运动引起容器内流体液面变化的的效应。若浮体纵摇，容器中下沉段天然气流通截面积变小，从而使天然气流过该段截面时速度升高，流速高的天然气容易把液滴带出。在极限情况下，泡沫或液体会被带出。因而，降低了处理效果。（2）共振效应当浮体同时产生纵摇和纵荡时，且容器内液体的自振频率接近浮体的激励频率时，容器内的液体就产生共振。共振时天然气流过的截面的截面积发生变化，在截面积减少处天然气流速增加，油气分离质量变差，可能发生油水混合物排出的情况，和液面效应的影响相同。浮体的升沉运动可以增强由于纵摇和纵荡而产生的共振效应，从而进一步加剧了容器内流体的运动。后果：（1）在天然气脱水塔内，纵摇和横摇运动使天然气不均匀流动，从而使天然气与吸收剂的接触效率大大降低。（2）在缓冲罐内，共振效应可能引起很大的液体能量力，使液位仪表工作不正常。 （3）主要扰动效应主要扰动效应是由于液面效应、共振效应和其它运动引起的效应，是一个能量吸收的过程。由于主要扰动的结果，液体中气泡逸出变慢，油水相混合可能性增加，降低了分离效果。（4）次生扰动效应为消除共振效应和主要扰动效应，一般在容器内安装多层带孔的隔板。流体通过小孔时形成射流，产生次生扰动，使处理效果降低。 5）处理控制效应浮体的运动可引发以下几个问题：a升沉加速度引起液位控制浮子的视重量发生变化；b液体排泄阀的波动，使液面位置发生变化；c液面的变化引起频繁的高低位液体报警和关闭；d浮子随横摇或纵播挂起，使液面控制失真。 第三章1矿场集输管路: 从油气井到矿场原油库、长距离输油管和输气管首站、矿场地域内的所有输送工艺流体（原油和天然气）的管路统称为矿场集输管路。2等温输油管道: 管道内原油与周围介质的温差很小，热交换可以忽略不计和沿线温降很小的输油管道，称为等温原油输送管道。3 热油管路: 在输送过程中的能耗有热能损失和压力能损失两部分的管路称微热油管路。（两部分损失相互影响：管道的摩阻与油流粘度有关，而油流的粘度又随油流本身的温度变化油流温度既取决于预先加热的温度，也取决于油流在输送过程中的散热温降;对热油管道来说，热能损失起着主导作用。）4对原油加热的目的（1）保证油流温度在输送过程中总是处于比凝固点高的温度，防止原油在管路内凝固；（2）降低油流在输送过程中的粘度，以减少管路的摩阻损失和便于输送。 的温降曲线 5 热油温降曲线 特点 1 热油输送管路沿线各处的温度梯度是不同的。 2管路起点油温高，油流与周围介质的温差大，温降就快。 3终点前的管段上，由于油温低，温降就慢得多。 4加热温度愈高，散热愈多，温降就快。因此，过多地 提高管路起点油温，以图提高管路终点油温，往往是收效不大。6 温降公式 TB管路入口温度；TE管路出口温度；To周围介质温度；K总传热系数；d管线内径；L管线长度；W油流重量流量；C油流重量热容温降公式在热油管道设计和管理中的应用：当K、W、d、To以及TB、TE一定时，确定加热站的间距LC；在加热站间距LC已定的情况下，当K、W、d、To一定时，确定为保持要求的终点温度TE所必须的加热站出口温度TB ；当K、d以及To一定时，在加热站间距LC 、加热站最高出口温度TBmax和允许的最低终点温度TEmin（即下一站进站温度）已定的情况下，确定热油管路的允许最小输送量Wmin。运行时反算实际的总传热系数K，以判断管路的散热及结蜡情况。7质量流量 （Kg/s）：单位时间内流过管路横截面的流体质量M混输管路的质量流量 Ml液相的质量流量 Mg气相的质量流量体积流量 （m3/s）：单位时间内流过管路横截面的流体体积 Q混输管路的体积流量 Ql液相的体积流量 Qg一气相的体积流量8气、液相流速 气液相在各自所占流通面积上局部速度的平均值。气、液相表观流速 两相混合物中任一相单独流过管道全部流通截面A时的流速。 气相、液相的表观速度必小于气液相的真实速度。9滑动比：气相速度与液相速度之比滑移速度：气相速度与液相速度之差漂移速度：气相速度与均质流速之差10质量含气率：气相质量流量与混合物质量流量之比。质量含液率体积含气率：管路流通截面上气相体积流量与气液混合物总体积流量之比体积含液率 截面含气率：气相流通面积与管路总流通面积之比，有时也指某一短管段内气体所占流道体积的份额截面含液率11三种含气率之间的关系（推导过程）体积含气率与质量含气率之间 体积含气率与截面含气率 质量含气率与截面含气率之间的关系 在实际管流中，截面含气率和体积含气率的关系可分为三种情况： 1）均质流动 2）气相流速大于液相流速，气相在管路内占的流动面积份额较气相体积含率小，液相所占流动面积增多，这种现象称为持液现象 3）在重力影响下，下倾管路内才可能发生液体流速大于气体流速12气液混输管路的特点 1流型变化多 2存在相间能量交换和能量损失3存在相间传质4流动不稳定 5非牛顿流体和水合物（在油田的多相流管路内，油水混合物为非牛顿流体，其表观粘度与剪切历史和剪切强度有关。在气田的多相流管路内，在高压、低温的条件下可能形成水合物。）13气液两相管路的水力计算的三种模型和特点：（1）均相流模型：把气液混合物看成一种均匀介质，把气液两相管路看作单相管路来处理。假设：1气相和液相的速度相等 2气液相间无热量的传递，故流动介质的密度仅是压力的单值函数 （2）分相流模型： 把管路内气液两相的流动看作是气液各自分别的流动。首先确定气液相在管路内各自所占的流通面积，再把气相和液相都按单相管路处理并计入相间作用，最后将气液相的方程加以合并。假设：1气液两相有各自的按所占流通面积计算平均速度。2气液相间无热量的传递，故流动介质的密度仅是压力的单值函数，但气液两相介质处于热力学平衡状态，相间无热量的传递。 （3）流型模型：前提是划分流型，然后根据流型特点，分析流动特性并建立关系式。 流型模型法能深入地揭示两相流各种流型的流体力学特性，近年来受到理论界的重视，取得一定的理论研究成果。但是由于流型分界尚未统一，研究成果还不能普遍地用于实践。目前，在工程上使用的大多是在实验数据上，确立的经验关系式。14断塞流分为哪三种类型，各自形成机理和特点：1水动力段塞流：管内气液表观流速处于流型图段塞流范围内诱发的段塞流。（机理：波峰处，气体流速增大，局部压力比上、下游的压力低。在压差的作用下，波浪有增高的趋势，而诱发段塞流。）2地形起伏段塞流：由于液相在管路低洼处积聚、局部堵塞气体通道而诱发的段塞流。常在较低气液流量下发生。（机理1在下坡管段为分层流。2下坡段的液体流向管路低洼处，低洼处下游上坡段的液体因重力而倒流，使管道低洼处液体积聚。3在局部堵塞的管道低洼处，气体流通面积减小，气体流速增大，气体带液能力增强，使上坡段的含液率大幅增加，在上坡段就形成了段塞流。）3强烈段塞流：在出油管立管系统中，若出油管为下倾管，管内气液流量很小并呈分层流时，将发生强烈段塞流。（机理：强烈段塞流具有周期性，一个周期内有四个过程：1立管底部堵塞（分层流，气体流速小，没有足够的能量带液通过立管） 2立管排液3液塞加速（液柱静压减小，气体气提作用） 4立管排气5 之后，气体流速减小，出油管压力下降，又开始新一轮循环。）第四章1、 原油净化/处理的目的 1.满足商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准商品原油含水要求：我国 0.52.0 ;国际上0.13.0，多数为0.2 。含盐量的要求：我国绝大部分油田原油含盐量不高，商品原油含盐量无明确要求，一般不进行专门的脱盐处理。 2.商品原油交易的需要交易时要扣除原油含水量，原油密度则按含水原油密度。原油密度是原油质量和售价的的重要依据，原油含水增大了原油密度，原油售价降低，不利于卖方。 3.降低原油的生产成本原油加热增加了燃料消耗，占用了部分集油、加热、加工资源，增加了原油的生产成本。 4.降低原油粘度和管输费用相对密度0.876的原油，含水增加1，粘度增大2；相对密度0.996的原油，含水增加1，粘度增大4；5.减少管路和设备的结垢、腐蚀和磨蚀原油内的含盐水引起金属的结垢与腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路等设施的机械磨损，降低管路和设备的使用寿命。6.满足炼制工作正常进行的需要国际上许多购买原油的炼厂都对订购原油提出严格的要求。生产的原油达不到合格产品标准时，将会严重影响到销售原油的价格。2、 油水乳状液类型的判别方法鉴别方法：1.染色法；说明：往乳状液中加入油溶性染料，轻轻搅动，若乳状液呈现染料的颜色，则外相是油，乳状液是W/O型；若分散液滴呈染料颜色，则分散相是油，为O/W型。 2.冲淡法；说明：将两滴乳状液分别滴在玻璃板上，然后将形成该乳状液的油和水，分别滴在两滴乳状液中，轻轻搅拌，易于和油混合者为W/O型；易于和水混合者为O/W型。 3.电导法；说明：导电性好的为O/W型，差的为W/O型。 4.滤纸法；说明：将乳状液滴在滤纸上，若能迅速铺开，滤纸上只留下一小滴油，则为O/W型；若铺不开，则为W/O型。 5.显微镜法；说明：根据油和水的透光性差别判别分散相类型。分散相透光性好的为W/O型，分散相透光性不好的O/W型。3、 生成稳定乳状液的必要条件1.系统中必须存在两种或两种以上互不相溶（或微溶）的液体； 2.要有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小液滴分散于另一种液体中； 3.要有乳化剂存在，使微小液滴能稳定地存在于另一种液体中。 4、影响原油乳状液粘度的因素原油粘度越大，乳状液粘度愈大；与含水率有复杂的关系。1外相粘度：外相粘度越大 ，乳状液粘度越大2温度：温度越高，粘度越低3分散相粒径：粒径越小，粘度越大4.乳化剂及界面膜性质 5.内相颗粒表面带电强弱（电滞效应）：电位越高，粘度越大6.内相体积浓度（含水率）5、 乳状液粘度与含水率的关系原油粘度越大，乳状液粘度愈大；与含水率有复杂的关系。含水率较低时，乳状液的粘度随含水率的增加而缓慢上升；含水率较高时，粘度迅速上升；当含水率超过某一数值时，粘度又迅速下降，此时W/O型乳状液转相为O/W型或W/O/W型；6、 脱水率脱水率一定静置沉降时间内，原油中脱出水量与原油脱水前水含量之比。一般用质量百分数或体积百分数表示。根据原油脱水工艺的要求，一般希望破乳剂用量少而脱水率高。7、 出水速度单位静置沉降时间内脱水率的大小或脱出水量的多少。根据破乳剂品种的不同，脱水速度一般表现为三种情况：（1）先快后慢（2）先慢后快（3）等速度8、 原油脱水的基本方法有哪些化学破乳剂脱水、重力沉降脱水、加热脱水、机械脱水、离心脱水、电脱水、蒸发脱水9、 原油乳状液破乳包括哪三个过程原油乳状液的破乳过程： 1.分散水滴接近结合在一起2.碰撞、界面膜破裂、水滴合并粒径增大3.在油相中沉降分离。 这一系列环节常称为水滴的絮凝、聚结和沉降。 原油乳状液破乳的关键就是破坏油水界面膜，使水滴聚结和沉降。10、 影响原油中水滴沉降的因素沉降速度的影响因素有水滴粒径、油水密度差和原油粘度。另外，加速度对沉降速度也有影响。11、 化学破乳剂的破乳机理（1）表面活性作用A)破乳剂是具有较高效能的表面活性剂物质，能使油水界面张力降低，可自动顶替掉原本存在于油水界面上的表面活性物质。B)所形成的界面膜强度较低，在外力作用下极易破裂，使乳状液微粒内相的水易于突破界面膜进入外相并彼此会聚，从而使油水分离。 （2）反相作用原油乳状液是在原油中含水的乳化剂作用下形成的，俗称“W/O”型乳状液，采用亲水型的破乳剂可以将乳状液转化为“O/W”型乳状液，借助乳化过程的转换以及水包油型乳状液的不稳定性而使油水分离。（3）“湿润”和“渗透”作用破乳剂可以溶解吸附在油水界面的胶质、沥青质等天然乳化剂，能降低原油粘度，能透过薄膜与水混合，形成亲水的吸附层。有利于水滴碰撞时的合并，达到水滴下沉的效果。（4）反离子作用由于原油乳状液中分散的水滴表面上吸附了一部分正离子，使分散相往往带有正电，分散相的水滴之间相互排斥，水滴难于合并。如果在原油中加入阴离子型破乳剂，它们吸附在水滴表面上并将正电荷中和掉，使水滴间的正电斥力减弱，破坏受同性电荷保护的界面膜，使水滴合并且从油中沉降下来。12、 水滴在电场中的聚结方式有哪三种，各自特点水滴在电场中的聚结方式有三种：电泳聚结，偶极聚结和振荡聚结。1. 电泳聚结:把原油乳状液置于通电的两个平行电极中，水滴将向同自身所带电荷极性相反的电极运动，即带负电荷的水滴向正电极运动，带正电荷的水滴向负极运动。这种现象称为电泳。原油中各种粒径水滴界面上带有同性电荷，故所有水滴以相同的方向运动。电泳过程中水滴的碰撞、合并称为电泳聚结。2. 偶极聚结:在高压直流或交流电场中，原油乳状液中的水滴受电场的极化和静电感应，使水滴两端带上不同极性的电荷，形成诱导偶极。 电的吸引力及水滴在电场内的振动，使水滴相互碰撞，合并成大水滴，从原油中沉降分离出来。这种聚结方式称为偶极聚结。3. 交流电场中，极间电压大小和电场方向都不断改变，水滴的形状不断变化削弱界面膜强度，同时水滴内的各种正负离子不断做周期性往复运动，界面膜受到冲击，强度降低甚至破裂，水滴聚结沉降。这一过程称振荡聚结。水滴愈大，离子对界面膜的冲击作用愈大，振荡聚结的效果愈好。13、 AC电场、DC电场、交直流双电场各自的适用条件、工作方式、优缺点1.AC电场适用条件：处理较高含水原油和处理集结在油水界面附近的大颗粒水珠 工作方式：以偶极聚结和振荡聚结为主 优点：水滴界面膜受到的振荡力较大，使脱出水清澈，水中含油率较少；电路简单，无需整流设备；电流方向频繁变化，电解反应是可逆的，而且带电颗粒移动受到抑制，与设备难以形成金属/电解液回路；不会造成设备腐蚀 缺点：脱水后其净化油含水率较高；施加于电极上的电压每一周期内只有两个瞬间使电场强度达到最大值，故其效率较低；原油乳状液的处理量较低；水滴容易排列成许多水链使电场发生短路，操作不稳定；单位原油乳状液的耗电量高 2.DC电场适用条件：处理含水率较低的原油乳状液工作方式：以电泳聚结为主，偶极聚结为辅优点：电场方向不变，带某种电荷的颗粒会向其相反极性的电极移动，带不同电荷的颗粒的运动就会形成逆向移动，发生碰撞并聚结的机会多，脱水效果好，适合处理较小的水颗粒 缺点：由于电场方向不变，设备与带电流体间形成金属/电解液回路，电解反应是不可逆和连续的，设备很有可能因腐蚀而严重破坏 3.交直流双电场 适用条件：在含水率较高的脱水器中下部建立交流电场，在含水率较低的脱水器中上部建立直流电场 工作方式：电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结，双电场脱水法能提高净化原油的质量 优点：扩大了原油种类处理范围；脱水深度高于单一的电场脱水深度；增加了颗粒结合反应机会，相对来说，增加原油处理量；加强破乳化水薄膜的力度；在处理不稳定时，至少保留正电场的作用；由于正电场存在于电极板与整个罐体（接地）之间，形成对罐体的电化学腐蚀保护 缺点：当处理不稳定时，会失去电场作用14、 电脱水的优缺点优点：（1）能在较低温度下破乳，节省燃料，减少原油蒸发损失，减小原油密度；（2）处理量大，在相同处理量下容器较小，更适用于海洋平台；（3）净化原油含水率低，且脱水温度低，使结垢和腐蚀倾向减小。 缺点：增加设备投资和维修费，难于控制。15、 原油集输系统除砂技术有哪些1、重力沉降利用固液两相的密度差，在重力场中进行固液分离的过程。为提高分离效率，可采用水洗技术，即让夹带砂粒的油水混合物通过活性水层，由于水的表面张力较大，有利于油包水界面膜的破裂，从而加速油滴的上升，水滴则聚结沉降，降低了原油乳状液的粘度，更有利于砂粒的沉降。在重力沉降前常对油水混合物加热，减小液体粘度，以加速固体颗粒的沉降。多相分离器除砂和大罐沉降除砂工艺都是利用重力沉降法实现除砂。2、离心分离把悬浮液置于离心力场中，使得固液得以分离的过程。由于在离心场中可获得很大的惯性力，可以实现诸如细微颗粒的悬浮液和准稳定乳状液的分离。颗粒在旋转流场所受到的离心加速度背离旋转中心指向外圆周，其大小与旋转半径和颗粒的切向速度有关。在相同条件下，离心沉降和重力沉降速度比值称为分离因数，是离心分离设备的重要性能指标。离心设备包括水力旋流器和离心机。3、过滤利用某种多孔介质来使悬浮液液固分离的过程。在外力作用下，悬浮液中的流体通过介质的孔道，而某种粒径的固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作分为两大类：饼层过滤和滤床过滤。前者适用于固体含量稍高的（固相体积分数在1%以上）的悬浮液，后者适用于悬浮液中颗粒粒径很小且含量甚微（固相体积分数在1%以下）的场合。过滤是使悬浮液通过能截留固体颗粒的过滤介质，使固液得以分离的操作。不需要密度差的存在，而是依赖过滤介质的性能。如果选用合适，能够截留住需要分离的固体颗粒。因此，过滤所提供的设计控制范围很宽。在实际生产中需要定期对过滤介质（滤网、滤层等）进行反冲洗，排除滤饼，使之再生。因此不适用于连续性生产，有时甚至不易实现自动化操作，而且处理单位体积的悬浮液所需的费用也较沉降分离法高。16、 为什么要进行原油稳定（1）降低原油的蒸发损耗，减少输送和储存损失；（2）减少输送过程中因轻组分气化而造成的困难，改善输送泵的吸入条件，降低管线流动阻力，节约加热能量；（3）回收可能因原油中轻组分蒸发而损失的部分轻烃，为石化和民用提供洁净原料，是合理利用油气资源和提高经济效益的有力措施。 17、 原油稳定的方法可分为哪两大类（一）闪蒸分离法由于原油组成、进料温度和轻组分拔出率的要求不同，闪蒸分离的操作压力又分为负压、常压或微正压三种流程；按使原油部分汽化所采用的方法，闪蒸可分为负压闪蒸和加热闪蒸两种。1.负压稳定 2.微正压稳定 3.多级分离稳定 4. 油罐烃蒸气回收(二)分馏法稳定分馏法稳定，就是根据精馏原理脱除原油中的易挥发组分。精馏是将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯组分的过程。包括： 1.提馏稳定法 2. 精馏稳定法 3.全塔分馏法18、分馏法分为哪三种类型，各自有何特点1.提馏稳定法 特点：此法用于稳定原油质量要求高、对拔出气体纯度没有要求的原油稳定。2. 精馏稳定法 特点：由于此法能耗大，拔出组分多为C5，蒸气压高，储运难，一般不推荐使用。但若站内有凝液分馏装置，此法也可采用。3. 全塔分馏法 特点：工艺虽然复杂，能耗高，但分离效率最高，稳定后的原油质量最好。全塔分馏法适用于含轻烃较多的原油，特别是凝析油，当每吨原油预测脱气量在10m3以上时，宜采用此法。第五章天然气净化目的：去除杂质、酸、水、固体颗粒、硫等，避免影响生产工艺和质量；提高热值，提高经济效益净化方式：脱硫脱碳（碱液吸收、醇胺法）；脱水（低温、吸收、吸附）：气体与多孔的固体颗粒表面接触；凝液回收（吸附法、油吸收法、冷凝分离法）稳定泡沫形成的三个条件:发泡剂、泡沫稳定剂和一定的流体力学条件。1、烃露点即在一定压力下从天然气中开始凝结出第一滴液烃时的温度。2、热值是指单位体积或质量天然气的高发热量或低发热量。含硫量（sulfur content ）：常以H2S含量或总硫（H2S及其它形态的硫）含量来表示。3、水露点在一定压力条件下，天然气与液态水平衡时（此时，天然气的含水量为最大含水量，即饱和含水量）所对应的温度。4、天然气脱硫脱碳的原因？（1）天然气中酸性气体的存在会增加对管道和设备的腐蚀而影响其使用寿命。（2）在天然气低温分离过程中，CO2有可能形成干冰而堵塞管道和设备；（3）含H2S较多的天然气燃烧时会出现异味，燃烧所生成的SO2等化合物会污染环境；（4）在催化加工中，含硫的烃类化合物会使催化剂中毒。4、天然气脱硫脱碳方法主要有哪些？（1）化学溶剂法以碱性溶液吸收H2S及CO2等，并于再生时又将其放出的方法，包括使用有机胺的MEA法、DEA法、DIPA法、DGA法、MDEA法及位阻胺法等（2）物理溶剂法利用H2S及CO2等与烃类在物理溶剂中溶解度的巨大差别而实现天然气脱硫脱碳的方法，包括多乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法、冷甲醇法等（3）化学-物理溶剂法将化学溶剂烷甲醇胺与一种物理溶剂组合的方法，典型代表为砜胺法（DIPA环丁砜、MDEA环丁砜等）,此外还有Amisol，Selefining，Optisol及Flexsorb混合SE等。（4）直接氧化法以液相氧载体将H2S氧化为元素硫而用空气使之再生的方法。主要有钒法（ADA-NaVO3,栲胶-NaVO3等）、铁法（Lo-Cat, Sulferox, EDTA络合铁，FD及铁碱法等），还有PDS等方法。（5）其他类型的方法 还可以使用分子筛、膜分离、低温分离及生物化学等方法脱除H2S及有机硫。各有何特点？a、 一乙醇胺(MEA)法：（1）高净化度。（2）化学性能稳定。（3）与COS（硫化羰）及CS2发生不可逆降解。（4）脱除一定量的酸气所需要循环的溶液较少。（5）腐蚀限制了MEA溶液浓度及酸气负荷。（6）MEA装置通常配置溶液复活设施。b、 二乙醇胺(DEA)法：（1）用于天然气净化可保证净化度。（2）基本不为COS及CS2降解。（3）DEA法通常不安排溶液复活设施。c、 二异丙醇胺(DIPA)法：1.蒸汽耗量低。2.腐蚀轻。3.降解慢。4.DIPA相对分子量大，熔点较高，导致配置溶液较为麻烦 。d、 二甘醇胺法(DGA): 1.高DGA浓度。2.高H2S净化度。3.二甘醇胺溶液凝固点低。e、 选择性胺法：（1） 溶液有较高的H2S负荷。（2） H2S净化度的变化较为灵敏。（3）选择性胺法的能耗低。（4）装置处理能力增大。（5）选择性胺法抗污染的能力较弱。f、 物理溶剂法：1.传质速率慢。2.具有选择脱硫能力，并具有优良的脱有机硫的能力。3.可实现同时脱硫脱水。4.达到高的H2S净化度较为困难。5.溶剂再生能耗低，流程简单。6. 烃类溶解量多、特别是重烃。7. 酸气负荷与酸气分压大体成正比。g、 物理-化学溶剂法中的砜胺法：能耗低，可脱有机硫、装置处理能力大，腐蚀轻，不易发泡及溶剂变质轻等优点。不能深度脱硫，常用于硫的粗脱，需与其它方法配合使用。在脱除H2S及CO2的同时脱除有机硫的工况，国内外都首选砜胺法。h、 直接转化法的特点有：1.流程简单、投资低 2.基本不脱除CO2；3.需要的蒸汽量不多，但其硫容低，溶液循环量大，电耗高；4.环保方面基本无气相污染，但有必要对排出溶液予以处理 ；5.在处理高碳硫比的天然气时适应性远不及胺法等，但在H2S含量不变而碳硫比升高时，适应性又远优于胺法，尤其是常规胺法。6.操作问题较多。7.脱硫效率高 8.可将H2S一步转化为硫，无二次污染； 9.既可在常温下操作又可在加压下操作。i、 间歇法：1.能彻底的脱除低至中等含量的H2S及有机硫、脱酸能力与压力基本无关，与CO2一般不发生反应； 2.与胺法等需再生的工艺相比，投资较低； 3.需两个以上接触塔，一个工作、另一个更新塔内充填物，要求进塔原料气洁净，不含液固杂质5、天然气为何要脱水1、天然气中水的存在，降低了天然气的热值和管道输送能力2、 当压力增加或温度降低时，天然气中的水会呈液相析出，不仅在管道和设备中形成积液，增加流动压降，甚至出现段塞流，还会加速天然气中酸性组分对管道和设备的腐蚀3、液态水不仅在冰点时会结冰，而且在天然气温度高于冰点但压力较高时，液态水和过冷水蒸气还会与天然气中的一些气体组分形成固体水化物，严重时堵塞井筒、阀门、设备和管道，影响井筒、工艺设备及管道的正常运行。脱水的目的：1、防止在处理和储运过程中出现水合物和液态水2、达到天然气产品的水含量（或水露点）质量指标3、防止腐蚀6、确定天然气饱和含水量的方法有哪些？确定天然气饱和水含量的方法有三类：图解法、实验法和状态方程法。天然气饱和水含量的大小取决于温度、压力和气体组成。天然气饱和含水量与压力、温度的关系分为两类：一类为不含酸气(或酸气含量较少)的称甜气图；另一类为含酸性气体的称酸气图。7、天然气饱和含水量的测试方法有哪些？常见的有露点法、吸收质量法和KarlFischer（卡尔-费希尔）法。 1、露点法：在恒定压力下，气体以一定流量流经露点仪，仪器的测量腔室内有抛光金属镜面，其温度可人为控制精确调节并准确测定。随着镜面温度逐步降低，气体被水饱和时镜面上开始结露，此时的镜面温度即为水露点。由水露点查表可得气体饱和含水量。2、吸收法：气体通过充满P2O5的吸收管，吸收剂P2O5吸收气体内的水分，精确测定P2O5的质量增加值和通过吸收管的气体量，即可求得气体内的含水量。3、Karl-Fischer法：利用卡尔-费希尔试剂吸收天然气中的水分，测出中和卡尔-费希尔试剂所需的天然气量即可求得气体的含水量。卡尔-费希尔试剂的配制： 8 mol吡啶+2 mol二氧化硫+15 mol甲醇+1 mol碘8、天然气水合物的形成条件1、气体处于水蒸汽的过饱和状态或者有液态水，即气体和液态水共存；2、一定的压力温度条件高压、低温；3、气体处于紊流脉动状态，如：压力波动或流向突变产生搅动，或有晶种(固体腐蚀产物、水垢等)存在都会促进产生水合物。水合物生成位置：在孔板、弯头、阀门、管线上计量气体温度的温度计等处极易产生水合物。9、防止水合物生成的方法（1）加热气流，使气体温度高于气体水露点；（2）对天然气进行干燥剂脱水，使其露点降至操作温度以下；（3）向气流中注入抑制剂。（目前广泛采用的抑制剂是水合物抑制剂）长距离输气管线水合物的预防措施： 天然气脱水，降低气体内水含量和水露点 ； 提高输送温度，使气体温度高于气体水露点； 注入水合物抑制剂。 天然气脱水是长距离输气管线防止水合物生成的最有效和最彻底的方法10、露点降是指进入脱水装置前气体露点与脱水后气体露点之差9、天然气脱水方式：甘醇吸收脱水、固体干燥剂吸附脱水、冷凝脱水以及国内外正在研发的膜分离脱水等。其中甘醇脱水和固体干燥剂脱水是油气田最常用的天然气脱水方法11、三甘醇脱水的工作原理及优点甘醇脱水工艺主要由甘醇高压吸收和常压加热再生两部分组成。三甘醇脱水的优点1、沸点高，因此可以在较高温度下再生，再生贫液浓度高，气体露点降高。2、蒸气压低，因而三甘醇的蒸发和被气体的携带损失小。3、分解温度高，热稳定性好，不易受热变质，对再生有利。4、脱水操作费用低。12、甘醇再生方法降压再生、汽提再生、共沸再生13、影响甘醇脱水的因素有哪些（主要是通过影响气体露点降）塔板数量、甘醇贫液浓度和循环量是影响气体露点降的因素。塔板数愈多、甘醇贫液浓度愈高、循环量愈大，则气体露点降愈大。其中塔板数量对气体露点降的影响最大。使甘醇变质的因素有：热降解、盐污染、液烃污染、油泥积聚、发泡、氧化、腐蚀 例题：已知：塔压、塔温、甘醇溶液进出塔器的浓度、进出塔气体水含量。求：理论平衡塔板数和实际塔板数。1、出一定塔温下，不同甘醇浓度所对应的气体平衡露点。2、查出一定塔压下，不同平衡露点温度所对应的气体平衡水含量。3、由此得到一定压力、温度条件下，不同甘醇浓度下所对应的气体平衡水含量。作出线ODB。4、作出操作线（F点表示塔顶甘醇浓度和气体平衡水含量；A点表示塔底甘醇浓度和气体平衡水含量；连线AF表示塔内气体含水量的变化情况，称操作线）5、作图确定理论塔板数：由点A作垂线交ODB线于B点，B点的水平线交AF线于C点，C点的垂直线交ODB线于D点，说明达到塔顶要求的气体水含量所需塔板数为CECD 。 理论塔板数=1+ CECD 实际塔板数=理论塔板数X414、湿容量指每100g吸附剂吸附水蒸汽的克数。 （又分为静态平衡湿容量和动态平衡湿容量）15、吸附床在天然气脱水过程中的吸附变化规律，单组分吸附过程单组分的吸附过程：流出吸附床的气体水浓度随时间而变化。开始水浓度极低，tB时刻水浓度开始增加，最终床出口气体水浓度与进口相等。tB称为吸附过程的转效点，相应的水浓度CB为转效点浓度，浓度随时间变化曲线称转效曲线。吸附床变化规律： 1、阴影部分为吸附传质段，吸附剂仍然有吸附脱水作用；2、在吸附传质段后边线BB上方的吸附剂已被水饱和，称饱和吸附段；3、在吸附传质段前边线AA下方，吸附剂尚未吸附水汽，称未吸附段。 随含水气体不断通过吸附床，吸附传质段不断向下移动，当传质段前边线AA达到床层出口端，即吸附过程转效点达到出口端时，流出床层的气体中，水浓度开始迅速上升。 16、分子筛脱水的吸附特性（1）选择吸附性：只有分子直径小于筛孔直径的气体分子才能进入筛孔内被吸附（2）优选吸附性：对于那些能够进入筛孔内的分子，其优先吸附其中极性强的分子（3）高效吸附性：当相对湿度较低时分子筛仍有很好的吸附性能；当温度较高时分子筛仍有很好的吸附性能。17、吸收与吸附脱水各有何特点（1）、吸收法的建设费用低。 （2）、吸收法操作费用低。吸收塔的压降小，而且吸收法脱除单位质量水的再生热小。（3）、吸收法甘醇再生在常压下进行，补充甘醇容易。吸附法更换吸附剂时需中断生产，有时影响向下游连续供气。（4）、吸收装置脱水深度低。只能将天然气脱水至露点-40左右；吸附法，特别是分子筛能将气体含水脱至满足天然气深冷加工的要求。（5）、吸收法对原料气压力、温度、流量变化的敏感性较强；吸附法脱水效果受工艺参数变化的影响相对较小。但原料气内C7+的质量分数大于0.3时，吸附法脱水较困难。（6）、甘醇受污染、热降解或气流速度过高时容易发泡，并对设备和管线产生腐蚀；固体吸附剂不易腐蚀，但颗粒容易发生机械破碎。（7）、气流中重烃、H2S、CO2等易使吸附剂中毒，丧失活性。 由上可知，能达到干气露点要求的前提下，甘醇吸收脱水比吸附脱水好，常用于管输天然气的处理。但要求天然气深度脱水的情况采用分子筛法脱水。18、天然气凝液回收方法及原理回收方法基本上分为吸附法、油吸收法和冷凝分离法三种（1） 吸附法系利用固体吸附剂(如活性炭)对各种烃类的吸附容量不同，从而使天然气中些组分得以分离的方法。缺点是需要几个吸附塔切换操作，产品的局限性大，加之能耗较大，成本较高，因而目前应用较少。（2） 油吸收法此法系利用不同烃类在吸收油中溶解度不同，从而使天然气中各个
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