肖峰超，趙云峰

(天津中海油工程設(shè)計(jì)有限公司 天津300452)

海上油田低壓伴生氣回收技術(shù)研究

肖峰超，趙云峰

(天津中海油工程設(shè)計(jì)有限公司 天津300452)

分析了海上油田開發(fā)過程當(dāng)中原油工藝處理系統(tǒng)的低壓伴生氣的相關(guān)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適用于海上油田生產(chǎn)過程中低壓力、低流量伴生氣的回收工藝方案。通過對油田生產(chǎn)過程中低壓伴生氣的回收，既能提高油田開發(fā)過程中伴生氣的利用效率和水平，也符合國家的環(huán)保要求和可持續(xù)發(fā)展的理念。

伴生天然氣 低壓氣回收 海上油田 節(jié)能減排 低壓壓縮機(jī)

0 引 言

在海洋石油的開發(fā)過程中，隨著海上油氣田開發(fā)的不斷深入，在原油處理工藝處理過程中二級分離器會分離出低壓力、低流量的伴生氣。目前海上采油平臺對這些伴生氣的處理方法主要是通過放空系統(tǒng)直接排放掉，或者是通過平臺設(shè)置的火炬系統(tǒng)直接燒掉。[1]但隨著我國對能源開采、加工及運(yùn)輸過程中所造成環(huán)境污染的高度重視以及對能源浪費(fèi)治理力度的不斷加大，合理回收利用該部分能源已是當(dāng)務(wù)之急，也是符合國家環(huán)保要求和實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的一個必然趨勢。因此，對油田氣回收處理研究有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。[2]為解決該問題，本文根據(jù)海上油氣田開發(fā)工藝處理過程中產(chǎn)生的低壓力、低流量的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的低壓氣回收處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了二級分離器氣相出口低壓力、低流量伴生氣的回收利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。

1 海上油田常規(guī)工藝處理流程

海上油田開發(fā)中井口物流需經(jīng)過油、氣、水等分離、處理和穩(wěn)定，才能滿足儲存、外輸或者外銷的要求。目前渤海地區(qū)海上采油平臺的原油處理系統(tǒng)的處理流程通常分為三級：一級分離器；二級分離器；電脫水器。一級分離器分離出來的伴生天然氣通過燃料氣處理系統(tǒng)處理，處理合格后供電站、熱站、生活樓等及其他用戶使用。對于由二級分離器中分離出的少量低壓伴生天然氣，平臺通常的做法是直接使這些低壓伴生氣進(jìn)入冷放空系統(tǒng)放空掉或者進(jìn)入火炬系統(tǒng)燒掉。[3-4]圖1為海上油田常規(guī)工藝處理流程示意圖。

圖1 海上油田常規(guī)工藝處理流程示意圖Fig.1 Process flow diagram of offshore platform

2 低壓氣回收工藝方案

2.1 低壓氣的特性及壓縮機(jī)的選用

針對海上采油平臺的二級分離器或閉式排放系統(tǒng)后低壓伴生氣少量低壓的特點(diǎn)，設(shè)置了螺桿式壓縮機(jī)，對該部分伴生氣進(jìn)行增壓，增壓后進(jìn)行滌氣、過濾及加熱，與經(jīng)過燃料氣處理系統(tǒng)處理合格的高壓燃料氣混合后供海上油田燃料氣用戶使用，從而實(shí)現(xiàn)了對該低壓伴生氣的回收和利用。[5-6]

2.1.1 低壓伴生氣的特性

海上石油平臺生產(chǎn)過程中的低壓伴生氣通常由二級分離器的氣相或者閉排系統(tǒng)的閃蒸汽組成。主要有3大特點(diǎn)：氣體壓力略高壓大氣壓，通常在20～50,kPaG(表壓)；氣量小，氣量范圍變化較大，通常為100～200,Sm3/h(標(biāo)方/小時)；低壓伴生氣的溫度較高且通常含液(主要是部分重?zé)N和水)。因此通常需要對伴生氣進(jìn)行滌氣和降溫處理。

2.1.2 低壓壓縮機(jī)的選用

目前海上油田中常用的天然氣壓縮機(jī)類型主要以下幾種：往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)等。離心式壓縮機(jī)適用于氣量比較大，壓力適中的情況，通常不太適用氣量太小以及壓比過高的工況；往復(fù)式壓縮機(jī)適用于中高壓的工況，單臺機(jī)組處理的氣量不能過大，且受排氣溫度的限制，單級壓縮比相對較低。[4-5]

因此，本次低壓氣回收系統(tǒng)選用螺桿式壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)具有性能可靠，操作維護(hù)比較方便，適應(yīng)能力較強(qiáng)，單級壓縮比較大等特點(diǎn)；螺桿式壓縮機(jī)適用于中低壓范圍，通常壓縮機(jī)的排氣壓力不超過3.0,MPaG(表壓)。而且在保障處理能力和安全性的工況下，其螺桿式壓縮機(jī)撬塊的整體重量和所占地空間都較小。綜合以上特點(diǎn)，選用螺桿式壓縮機(jī)進(jìn)行低壓氣回收系統(tǒng)的增壓。在渤海某油田中，目前壓縮機(jī)需要實(shí)際的運(yùn)行工況如下表1所示。

表1 低壓氣壓縮機(jī)需要滿足的實(shí)際運(yùn)行工況Tab.1Actual operating conditions of L.P.compressor system

通過表1可以得出：低壓氣壓縮機(jī)的使用工況為壓縮機(jī)入口壓力低(約為30,kPaG)，氣量較小(90～120,Sm3/h)，出口壓力不高(約為600,kPaG)，壓縮比較大。因此選用螺桿式壓縮機(jī)可以滿足工藝的相關(guān)要求。

2.2 低壓氣處理主要設(shè)備及工藝流程

這套低壓氣回收系統(tǒng)的主要設(shè)備包括海水前冷卻器、后海水冷卻器和伴生氣洗滌器，以及螺桿式低壓氣壓縮機(jī)一臺。低壓氣回收系統(tǒng)的設(shè)備及相關(guān)設(shè)備的具體參數(shù)見表2。

表2 低壓氣回收系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表Tab.2 Related parameters of devices of L.P. gas recovery system

低壓氣處理主要工藝流程為：中心平臺的二級分離器分離出的低壓天然氣經(jīng)過低壓氣海水前冷卻器冷卻后，進(jìn)入低壓氣洗滌器進(jìn)行滌氣過濾，然后進(jìn)入低壓壓縮機(jī)，通過低壓壓縮機(jī)壓縮后壓力升至600,kPaG，再經(jīng)低壓氣、后海水冷卻器冷卻后溫度降至40,℃，與一級分離器分離出的高壓伴生氣混合后進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)處理。處理合格后的燃料氣輸送至平臺的各個用戶使用。具體流程見圖2。

圖2 低壓氣回收系統(tǒng)流程圖Fig.2 Process flow diagram of L.P. gas recovery system

3 低壓氣回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析

通過設(shè)置在海上采油平臺的低壓天然氣回收系統(tǒng)進(jìn)行低壓氣的回收，所產(chǎn)生的效益進(jìn)行分析如下：在渤海地區(qū)某油田的中心處理平臺上二級分離器氣相出口設(shè)置一套低壓伴生氣回收系統(tǒng)，用來回收利用二級分離器分離出的低壓天然氣。[7-8]通過設(shè)置的螺桿壓縮機(jī)對低壓氣進(jìn)行增壓回收后，最大可以回收低壓天然氣120,Sm3/h，合計(jì)每年回收伴生天然氣約為1.05×106,Sm3(標(biāo)方)。通過回收的伴生天然氣，每年的發(fā)電量約2.5×106,kW·h，可以減少碳排放大約為2,500,t。

4 結(jié) 語

通過以上分析可以得出，在海上油田的開發(fā)過程當(dāng)中不可避免地會產(chǎn)生一定量的低壓伴生氣，在油田開發(fā)過程中設(shè)置低壓天然氣回收系統(tǒng)，并且需要選擇合適的增壓壓縮機(jī)和其他配套設(shè)施。

通過低壓氣回收系統(tǒng)針對這部分低壓伴生氣進(jìn)行回收利用，既可以有效節(jié)約資源，又可以減少碳排放；既可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，也可以產(chǎn)生環(huán)境效益。通過低壓伴生氣的回收，減少對不可再生資源的浪費(fèi)，促進(jìn)海上油田周圍海洋環(huán)境的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)中國海洋石油向資源節(jié)約型、環(huán)境保護(hù)型企業(yè)發(fā)展。■

［1］ 劉春明，丁宇，榮少杰. 輪南油田火炬氣回收技術(shù)[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(21)：52.

［2］ 丁志飛，徐慶磊，王立華，等. 低壓天然氣回收再利用與節(jié)能環(huán)保[J]. 油氣田環(huán)境保護(hù)，2011，21(5)：62-63.

［3］ 梁龍貴，懷建華，陳園. 低壓天然氣回收再利用與節(jié)能、環(huán)保[J]. 中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013(5)：271-272.

［4］ 徐海波，王文祥，洪毅，等. 海上油氣田低壓氣回收增壓技術(shù)方案的研究[J]. 壓縮機(jī)技術(shù)，2015(2)：46-50.

［5］ 徐海波，王文祥，杜佳，等. 海上油田低壓伴生氣回收系統(tǒng)：CN103773531A [P]. 2014.

［6］ 王立佳. 海上油田伴生氣工藝流程優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 石油和化工設(shè)備，2013(10)：85-87.

［7］ 鄒永前，李剛. 區(qū)域開發(fā)項(xiàng)目之節(jié)能減排海上油氣田低壓伴生氣全回收系統(tǒng)[J]. 科技信息，2012(9)：448-449.

［8］ 曾樹兵，琚選擇，周鵬. 海上油氣田開發(fā)工藝設(shè)計(jì)節(jié)能減排實(shí)踐[J]. 中國海洋平臺，2011，26(5)：50-52.

Low Pressure Associated Gas Recovery Technology in Offshore Oil Field

XIAO Fengchao，ZHAO Yunfeng
(CNOOC Tianjin Engineering Design Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China)

The characteristics of low pressure associated gas of crude oil treatment process system during the development of offshore oil field was analyzed and a recovery process scheme was designed for low pressure and low flow rate assicated gas in offshore oil production. Through the recovery of low pressure associated gas, the use efficiency and level of associated gas during oil field development were improved, which also meets the national environmental protection requirements and the concept of sustainable development.

associated gas；low pressure associated gas recycling；offshore oil field；energy saving and emission reduction；low pressure compressor

TP23

：A

：1006-8945(2016)10-0044-03

2016-09-09