馬 亮

（中海石油（中國）有限公司天津分公司）

渤中34－1油田井口套管氣收集直接外輸方案研究及應用

馬 亮

（中海石油（中國）有限公司天津分公司）

針對渤中34－1油田火炬放空量大、油井套管產氣多的情況，通過套管氣流程改造，實現了套管氣通過油井自身地層能量直接外輸利用，降低了火炬放空量，達到了減排增效的效果。該方案的實施在渤海油田尚屬首例，可為海上類似油田提供借鑒。

套管氣 直接外輸 流程改造 減排增效

渤中34－1油田位于渤海南部，屬于渤中34油田群。根據渤中34油田群天然氣產量預測，該油田天然氣（氣層氣＋溶解氣＋伴生氣）儲量較為可觀1）?，F階段渤中34－1CEPA中心平臺負責整個渤中34油田群的油氣工藝處理，油井產液進入原油工藝系統(tǒng)進行處理，合格原油輸送到“友誼號”FPSO；分離出的氣體進入天然氣工藝系統(tǒng)，經過天然氣壓縮機增壓后，部分作為透平、熱介質鍋爐用燃料氣，大部分通過海底管線外輸到渤中28－2S BOP進入渤西南聯合供氣網，其余則由火炬系統(tǒng)放空。自2008年開發(fā)以來，該油田油井產氣量高、套壓高、套管出氣（不含液）多，當前日產氣量達54.0×104m3/d，而透平和鍋爐自用氣僅7.3×104m3/d，剩余氣體量超過平臺現有的用于天然氣外輸壓縮機的最大處理能力35.0×104m3/d（見表1，共有4臺天然氣壓縮機，因流程設計原因本項目實施前僅有A或B機中1臺壓縮機單獨為透平供燃料氣，其余3臺則用于天然氣外輸），致使大量天然氣資源通過火炬系統(tǒng)放空，放空量多達11.7×104m3/d，造成極大的資源浪費和環(huán)境污染。

表1 渤中34－1油田4臺天然氣壓縮機運行情況

為了降低天然氣放空量，合理利用資源，減少溫室氣體排放，通過調研及分析，結合平臺油井產氣及當前流程的工藝特點制定了渤中34－1油田套管氣收集直接外輸方案，即對套管氣流程進行適應性改造，使天然氣經過平臺現有設備簡單處理后就可以直接外輸，從而解決了該油田工藝流程最大處理能力受限的瓶頸，并且目前已取得良好的經濟效益和社會效益。

1 套管氣收集直接外輸方案的可行性分析

套管氣收集直接外輸方案是在原有天然氣工藝流程不變的基礎上進行改造，不增加新的設備，充分利用天然氣外輸流程中的低壓緩沖罐和處于閑置的高壓緩沖罐對套管氣進行氣液分離后，不經原油和天然氣工藝流程處理，利用地層壓力經外輸海管輸送至渤中28－2S BOP進入渤西南聯合供氣管網。

1.1 壓力控制分析

油井套管產氣不經天然氣壓縮機增壓而直接進行外輸，前提在于套管氣能夠利用自身地層能量進入外輸海管并輸送到渤中28－2S BOP，即油井套壓要遠高于外輸海管背壓。對油井生產狀態(tài)、套管氣直接外輸工況進行分析，結果表明改造后的油井生產壓力可通過調節(jié)定壓放氣閥使套壓保持在5.0～5.5 MPa，外輸海管設計排出壓力（起輸壓力）為2.2MPa，渤 中 28－2S BOP 壓 力 （海 管 背 壓 ）為 1.2 MPa，套壓遠高于外輸海管的設計排出壓力及海管背壓，能夠保證油井通過自身套管壓力將套管氣直接輸送到海管并外輸，滿足本次改造設計的壓力控制要求。

1.2 處理能力分析

高壓緩沖罐是套管氣實現脫液處理外輸的最主要設備，原為平臺A3井天然氣回注（只有1口注氣井）所用，操作壓力為15 MPa，2009年9月注氣項目停止后一直閑置。結合油井套壓及低壓緩沖罐的操作壓力，高壓緩沖罐操作壓力應設在3～5 MPa之間。按照進入高壓緩沖罐套管氣平均溫度為40℃來分析，參照罐體設計參數，利用HYSYS模擬軟件對其操作壓力在3～5 MPa下進氣處理量進行校核，結果表明，高壓緩沖罐的最大處理氣量在14.24×104～15.19×104m3/d之間，處理能力大于當前火炬放空量，可以滿足本次設計進氣量的處理要求。

2 套管氣收集直接外輸方案設計

2.1 工藝系統(tǒng)改造

（1）井口及套管氣收集管匯

從油井采油樹套管定壓放氣閥后進閉排系統(tǒng)的管線處引出三通（原有的去生產計量管匯管線不變），連接新管線；將各單井井口引出的新管線與新增套管氣收集管線匯合；套管氣收集管線后增加一個關斷閥SDV－2807并入高壓緩沖罐，當高壓緩沖罐壓力高高時，SDV－2807關閉，實現與外輸氣系統(tǒng)隔離（圖1）。

（2）高壓緩沖罐

高壓緩沖罐至低壓緩沖罐回流管線（原有管線）原有2個壓力調節(jié)閥實行二次減壓，改造后其中1個壓力調節(jié)閥PV－2803不再使用，僅由另一壓力調節(jié)閥PV－2804對進入低壓緩沖罐的套管氣進行壓力調節(jié)；在高壓緩沖罐排液管線（原為手動排液）出口增加1條φ50.8 mm旁路管線，新增自力式液位調節(jié)閥，由改造后的液位變送器進行控制，實現其自動排液；新增的φ50.8 mm管線同低壓緩沖罐自動排液管線匯合后與閉排泵進原油換熱器和原油緩沖罐入口管線相連，使高、低壓緩沖罐分離出的油水混合物不經閉排系統(tǒng)可直接進入原油工藝流程。

（3）低壓緩沖罐及外輸氣海管

在低壓緩沖罐出口至天然氣外輸海管清管球發(fā)射器（PIG閥）之間新增1個φ152.4 mm壓力調節(jié)閥PV－2803，原PIG閥的旁通管線延長到海管入口球閥前；低壓緩沖罐上原有壓力變送器PT－2803將控制信號傳輸到PV－2803進行調節(jié)，使低壓緩沖罐與燃料氣緩沖罐壓力保持一致，同時避免外輸氣海管背壓波動對渤中34－1CEPA平臺天然氣流程造成的影響。

圖1 套管氣收集直接外輸工藝系統(tǒng)改造及工藝流程（黑色為原有工藝流程，紅色為套管氣收集直接外輸工藝系統(tǒng)改造流程）

2.2 工藝流程

（1）操作壓力

改造后的油井生產壓力通過調節(jié)定壓放氣閥使其套壓穩(wěn)定在5.0～5.5 MPa，高壓緩沖罐操作壓力設為4.8 MPa，低壓緩沖罐操作壓力設為2.6 MPa（與燃料氣緩沖罐（供透平）操作壓力保持平衡），同時實現原有外輸氣系統(tǒng)與燃料氣系統(tǒng)的并聯運行。

（2）套管氣外輸流程

單井套管產氣進入套管氣收集主管匯，依靠油井自身壓力進入高壓緩沖罐緩沖并進行氣液分離，分離后的氣相進入低壓緩沖罐緩沖并進行第二次氣液分離，完成2次氣液分離后，與經壓縮機處理的天然氣混合并計量后通過外輸管線輸送至渤中28－2S BOP進入渤西南聯合供氣管網（圖1）。

改造后的套管氣收集外輸流程與原有天然氣外輸流程形成系統(tǒng)冗余，可共同使用，也可單獨使用。

2.3 套管氣流程關斷邏輯

為確保應急狀況下人員及平臺設施的安全，該套管氣收集系統(tǒng)設計了4級單元關斷邏輯：高壓緩沖罐壓力高高（5250 k Pa）時關閉入口SDV－2807和液相出口SDV－2806；壓力低低（2500 k Pa）時關閉液相出口SDV－2806；液位高高（600 mm）時關閉入口SDV－2807；液位低低（200 mm）時關閉液相出口SDV－2806。平臺的一、二、三級關斷均可觸發(fā)本系統(tǒng)發(fā)生4級關斷。

2.4 安全措施

改造后的套管氣收集直接外輸流程對平臺原火區(qū)劃分無影響，且新增流程在原有水噴淋系統(tǒng)、滅火器設備安全保護區(qū)域內，無需增加新的消防水噴淋及滅火器設備。

3 應用效果

截至2012年8月，渤中34－1油田共有10口井完成套管氣流程改造，成功實現了套管產氣的直接外輸。取得以下應用效果：

（1）日增天然氣外輸量11萬m3，全年累計外輸氣可增加4015萬m3，扣除本項目人民幣180萬元的投資總額，全年可創(chuàng)經濟效益7850萬元。

（2）低壓緩沖罐與燃料氣緩沖罐操作壓力達到平衡，實現了4臺天然氣壓縮機并聯運行，大大提高了天然氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

（3）經過測試，改造后的油井產量穩(wěn)定，套壓的變化沒有對油井生產動態(tài)造成影響。

（4）大大降低了火炬放空量，減少了溫室氣體的排放，有效地保護了環(huán)境，創(chuàng)造了較好的社會效益。

（5）套管產氣的直接外輸降低了原油及天然氣工藝系統(tǒng)的處理負荷，改變了天然氣需要壓縮機增壓才能外輸的傳統(tǒng)模式，該技術的實施在渤海油田尚屬首次，對海上油田天然氣充分開發(fā)利用提供了一定的參考價值。

Study and application of the scheme of casinghead gas collection and direct export in BZ34－1 oilfield

Ma Liang
（Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin，300452）

According to the great flaring loss and the large casinghead gas production in BZ 34－1 oilfield，casinghead gas process has been transformed to export the casinghead gas directly by the formation energy in oil well，so that the flaring loss has been reduced and the emission reduction and efficiency maximization has been achieved.The implementation of this technology is the first case in Bohai oilfield，which can provide a reference for similar offshore oilfields.

casinghead gas；direct export；process transformation；emission reduction and efficiency maximization

馬亮，助理工程師，現主要從事工藝生產工作。地址：天津市塘沽區(qū)永太路1號海洋石油員工公寓A棟103室（郵編：300456）。E－mail：maliang5011＠sina.com。

1）海洋石油工程股份有限公司.渤中34－1油田開發(fā)工程資料.2007.

2011－11－18改回日期：2011－12－25

（編輯：夏立軍）