《油气集输》试卷

2005—2006学年第一学期

《油气集输》试卷

专业班级 姓 名 学 号

开课系室 储运工程系

考试日期

题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 得 分 阅卷人 一、填空题（每空1分，共15分）

1．集输系统由那些工艺环节组成?

（1）____________________（2）_________________________ （3）____________________（4）_________________________ （5）_____________________

2．油井回压是集输系统的_________压力，自喷井回压应为油井油压的________倍，否则集输系统工况的变化将影响__________的稳定。

3．影响分离器分离平衡气液相比例和组成的因素是 、 和 。 4．管路沿线存在起伏时，不仅激烈地影响着两相管路地流型，而且原油大量地聚积在低洼和上坡管段内，使气体的流通面积减小，流速增大，造成较大的 和 损失。

5．沉降罐主要依靠 和 作用使油水分离。

二、判断题（每题1分，共10分）

1．在两相混输管路计算中引入折算系数的目的是把求两相管路的摩擦压降问题转化为求折算系数的问题。

（ ） 2．油气水三相分离器的气－油界面是由分离器的气体出口压力调节阀控制的。

（ ）

3．乳状液的pH值增加，其稳定性变好。

（ ）

4．弗莱尼根关系式在计算倾斜气液两相管流的压降时认为：由爬坡引起的高程附加压力损失与起终点的高度差成正比。

（ ）

5．原油中溶解气的析出和膨胀不利于从原油中分离出水滴。

（ ）

6．若把高产自喷井与低产自喷井用一根集油管串接起来，对高产自喷井的产量影响较大。

（ ）

7、卧式分离器的气液界面应控制在分离器的直径一半处。

（ ）

8．在原油化学破乳脱水过程中，随着破乳剂用量的增加，脱水率增加，脱水效

果好。

（ ）

9、一定温度下，某固定组成的石油体系的系统压力等于该温度下的泡点压力，则该体系处于气液相平衡状态。

（ ）

10、在常规气液分离工况下，也有可能发生反常凝析或反常蒸发现象。

（ ）

三、（10分）下图为掺水集输流程，请参考此图说明掺水的目的和应用原理，以及生产中如何确定掺水的比例？

四、（10分）请画出石油的P—T相态图，以此图对油气藏进行分类，简要说明不同油气藏开采过程中的油藏相态变化历程。

五、（20分）假设某油田区块，原油综合含水90％，气油比20Nm3/m3（油）。请从节能降耗、减少投资、增加效率的观点，组织此区块的生产工艺，画出方框流程图，并简要说明此工艺设计的依据。 六、（20分）多相流流型分布受众多因素影响，流动特性较单相流复杂的多。根据多相流实验课的经验，试设计一套多相流实验流程（用流程简图表示即可），要求能够充分展现多相流流型及压降特征。简要说明实现流型及流型转变的方式或方法、压降测量方法与提高实验精度的措施。

（15分）一条长度10km，内径100mm的油气混输管线，原油流量200t/d、平均气油比100。沿途经过5个高点相同的小丘，管线的倾角均为30°，管线走向示意如下。并假设在管路平均温度和平均压力下原油的密度为880Kg/m3；天然气的密度为5.8Kg/m3，上坡段

七、

持液率为0.7；下坡段持液率为0.3，试计算石油沿线的上坡损失能量和下坡回收能量。

参考答案：

一、填空题（每空1分）

1、油气分离；气体净化；原油净化；原油稳定；轻烃回收。 2、起点；0.4～0.5；油井产量。 3、分离压力；温度；石油组成。 4、摩擦损失；滑脱损失。 5、水洗作用；重力沉降。 二、判断题（每题1分）

1、√；2、×；3、×；4、×；5、×；6、×；7、×；8、×；9、√；10、×。 三、（10分）

掺水的目的：降低高粘原油的粘度，使破乳剂更好的发挥破乳的效果； 掺水的原理：在高粘原油中掺入一定量的水，使原油形成水包油型乳状液，使原来的油与油、油与管壁之间的摩擦变成水与油、水与管壁的摩擦，使表观粘度大大降低；另一方面，掺水、加热能使破乳剂更好的发挥效果。

掺水比例：掺水比例要使油水反相，使油包水型乳状液变成水包油型乳状液的掺水比例是最合适的。

得分点：降粘 4′；破乳 4′；反相点 2′。 四、（10分）

当地层原始压力和温度条件为D点时，地层中只存在单相的液态石油，并且尚有溶气能力，这种油藏称为不饱和油藏，石油在开采过程中被气体饱和后压力继续下降会有气体从液相石油中析出，其压力、温度处于两相区。

若地层原始压力和温度条件为G点，石油在地层中呈汽液两相存在，稍稍降低压力即有气体析出，这种油藏称为饱和油藏。

当地层原始条件处于E点时，地层中的石油为单相气体，在开采过程中，

当地层压力沿等温线降至E′点时，开始出现凝析液，压力继续下降则进入反常凝析区，这种气藏为凝析气藏。

当地层原始条件处于F点时，地层中的石油为气态。在开采过程中，石油始终处于气态的称为干气藏，若随压力和温度的降低气体中出现凝析液，如图中FF″所示，这种气藏称为湿气藏。

得分点：相态图 5′，说明相态变化过程 5′ 五、（20分）

示意流程如下：

依据：综合含水90％。所以要先进行脱水，然后在对分离出的油气进行加工，第一步的脱水不能把水脱净，在后面的处理中还要进行脱水，在对分离出气体的原油进行脱水时可以进行加热，这样可以节能增效。

得分点：流程图 15′，其中脱水部分 10′；依据 5′。 六、（20分） 示意流程如下：

实现流型及流型转变的方法：

1、调节阀1、阀2的开度，改变空气和水的流量；

2、改变P1、P2段的管径和倾角。

压降测量：在P1、P2处分别安装压力传感器，测得压力。即可求得压降。 提高实验精度的措施：

1、进行水平管实验就要保证P1、P2段在同一水平面上，因为倾角对流型有 很大的影响；

2、流量测量要精确

3、调节阀门的开度时，要掌握好改变量的大小，如若改变量很大，则可能 出现流型转变的流速范围测定不准确。

得分点：流程（标注倾斜） 10′；流型实现 5′；压降测量、提高精度措施 5′。 七、（15分）

由三角形的几何知识求得高程差为z?0.5km

沿途经过5个高点相同的小丘，先计算经过一个小丘的情况： 上坡损失的能量：(?g???lHl)gz＝(5.8?0.3?880?0.7)?9.8?0.5?10

3 ＝3.03×106 Pa

???lHl?)gz(5.8?0.7?880?0.3)?9.8?0.5?103(??g下坡回收的能量：＝

＝1.31×106 Pa

整个管线沿线的上坡能量损失为：3.03×106×5＝1.515×107 Pa 整个管线沿线的下坡能量回收为：1.31×106×5＝6.55×106 Pa

得分点：每个公式 3′；每个结果 2′；最后整个管线的结果 4′。

2006—2007学年第一学期 《油气集输》试卷（开卷）

专业班级 姓 名 学 号

开课系室 储运工程系 考试日期 2007.1.16

题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 得 分 阅卷人 第一题（15分）

油气两相分离器、三相分离器、立式沉降罐、陶粒脱水器、离心脱水装置的

d2g(?1??2)v?18?气液分离或油水分离过程都可以利用Stokes公式描述，请依据Stokes方程分别分析影响气液分离效率或油水分离效率的因素。

第二题（20分）

某水平的气油水三相管流，流动工况分别为： ① 含气率、液相含水率分别是??10%,?w?20%； ② 含气率、液相含水率分别是??10%,?w?75%； ③ 含气率、液相含水率分别是??60%,?w?20%； ④ 含气率、液相含水率分别是??60%,?w?75%；

其中气、油、水流量是变量，请分析以上四种工况下气、油、水三相的分布特征及对流动能量损失的影响。

第三题（10分）

请指出如下图所示的沉降罐中的错误、说明原因并改正。

1—油水混合物入口；2—辐射状配液管；3—中心集油槽；4—出油管；5—排水管；6—虹吸上行管；7—虹吸下行管；8—液力阀杆；9—液力阀柱塞；10—排空管；11、12—油水界面和油面浮子；13—配液管中心汇管；14—配液管支架

第四题（15分）

砂岩油藏的开发一般经历一次采油、二次采油、三次采油三个过程，请分不同采油阶段分析油田稳产和提高采出程度可能采取的技术措施（方案），并简述方案依据。

第五题（10分）

滑脱现象和滑脱损失是垂直管流能量损失的重要特征，参照滑脱现象和滑脱损失的概念分析上倾管和下倾管气液两相流动中是否存在滑脱现象和滑脱损失，并分析因此而可能产生的能量损失特征。

第六题（20分）

假设某油田区块原油产量为5000m3/d，原油综合含水为50％（其中游离水

3含量占25％），气油比为400Nm3/m（油），井口温度为40℃，井口回压为3.0MPa。

试从节能降耗、减少投资、提高油田生产效益的观点，组织此区块的生产工艺，画出方框流程图，并简要说明此工艺设计的依据。

第七题（10分）

油田生产由开发开采、地面工程组成，其中采油和集输是油田生产的重要环节。试从采油和集输工艺分析有哪些措施能防止油水乳状液的生成，从而提高原油处理效果，减少油田的运行费用。

参考答案及评分标准

第一题（15分）

答：在油气两相分离器、三相分离器中，气流中油滴的沉降速度

vo?d2g(?o??g)18?gvg?

d2g(?o??g)18?o

油中气泡的上升速度

影响油气两相分离器、三相分离器气液分离效率的主要因素有：

? 分离压力：压力愈高，气液密度差越小，油滴的沉降速度愈慢，油滴愈

不容易分离出来；

? 气流速度：气流速度愈大，油滴愈不容易分离出来；

? 分离温度：温度愈高，原油粘度愈小，气泡愈容易进入气相空间； ? 原油在分离器内的停留时间：若停留时间过短，气泡则来不及分离出来

就被带出了分离器。

在三相分离器中和陶粒脱水器，油中水滴的沉降速度

d2g(?w??o)vw?18?o

d2g(?w??o)vo?18?w水中油滴的上升速度 可见从油中分出水滴要比从水中分出油滴困难。 影响三相分离器油水分离效率的主要因素有：

? 分离温度：温度愈高，原油粘度愈小，水滴愈容易沉降出来； ? 原油在分离器内的停留时间：若停留时间过短，水滴和油滴则来不及分

离出来就被带出了分离器。

d2g(?w??o)vw?18?o在立式沉降罐中，油中水滴的沉降速度。立式沉降罐为常压大罐，所以影响其油水分离效率的主要因素只有温度，温度愈高，原油粘度愈小，水滴愈容易沉降出来。

在离心脱水装置中，油中水滴的迁移速度也可以用Stokes方程来估算

d2r?2(?w??o)vw?18?o

影响离心脱水装置油水分离效率的主要因素有：

? 分离温度：温度愈高，原油粘度愈小，水滴的迁移速度愈快； ? 水滴回转半径：水滴回转半径愈大，水滴的迁移速度愈快； ? 水滴角速度：水滴角速度愈大，水滴的迁移速度愈快。

第二题（20分）

答：①截面含气率比较小，可能为气泡流、分层流、波浪流，这几种流型的流动能量损失比较小；含水率比较小，会形成油包水型原油乳状液，使得流动能量损失增加。

②截面含气率比较小，可能为气泡流、分层流、波浪流，这几种流型的流动能量损失比较小；含水率比较大，大部分水会以游离水的形式存在，形成水漂油流动，流动能量损失比较小。

③截面含气率比较大，可能为段塞流、环状流、弥散流，这几种流型的流动能量损失比较大；含水率比较小，会形成油包水型原油乳状液，使得流动能量损失增加。

④截面含气率比较大，可能为段塞流、环状流、弥散流，这几种流型的流动能量损失比较大；含水率比较大，大部分水会以游离水的形式存在，形成水漂油流动，流动能量损失比较小。

第三题（10分）

答：出水管的位置不对，配液管上方的水层对油水混合物进液有水洗作用，该水层内仍然有油滴的存在，会使得从出水管出来的水中含油。因此，出水管应该设在配液管下方的稳定水层内。

第四题（15分）

答：

第五题（10分）

答：在垂直管中，对滑脱现象和滑脱损失的定义为：

由于气液密度差导致上升时气体超越液体的流动现象称为滑脱现象。 滑脱

现象将增大气液混合物的密度，从而增大混合物的静水压头（即重力消耗）。因滑脱而产生的附加压力损失称滑脱损失。

在上倾管中，同样有由于气液密度差导致上升时气体超越液体的流动现象，必然会有滑脱损失。

在下倾管中，会有由于气液密度差导致下降时液体超越气体的流动现象，同样会带来滑脱损失。

第六题（20分）

从给定参数来看，该区块产量适中、井口压力也适中，气油比较高，可以采用二级分离或三级分离。

所产原油为含水原油，而且其中有部分水以游离水的形式存在，因此应该采用两段脱水。首先依靠重力分离出游离水，然后利用电脱水分离出其中的乳化水。同时，为得到更好的破乳脱水效果，在井口和电脱水器的进口应该注入破乳剂。

井口温度比较低，故需要加热。但由于水的加热负荷比较大，故应该在脱除游离水之后再加热。

第七题（10分）

答：自喷井采油：油水混合物沿油管向地面流动，随着压力降低，气体析出膨胀，对油、水产生破碎和搅动；混合物流过喷嘴时，流速猛增，压力急剧下降，使油水充分破碎，形成较为稳定的乳状液。因此可以用大油嘴并提高集输系统和油气分离器压力，减小油嘴前后的压差或者把油嘴装在井底的方法来减少原油乳状液生成。

深井泵采油：可以通过防止抽油机固定阀、游动阀、柱塞漏泄产生激烈搅动；选择较大尺寸的固定阀和游动阀、并用气锚（使气体进入油套环空内的装置），避免气体进入泵筒内；提高深井泵容积效率；往油井油套环空内注入破乳剂的方法来减少原油乳状液生成。

在集输系统的规划、设计、日常操作管理中尽量避免混合物的激烈掺混，在以下几个方面要注意：管径不宜太小；尽量减少弯头、三通、阀件等的局部阻力；充分利用地形输送；流程中避免对流体的反复减压和增压；尽早分出混合物中的伴生气；注意各种阀门的严密性。

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