边际海上油田零散天然气回收技术研究-.pdf

第 3 O卷 第 1期 OI L AND GAS TR AN SP 0R T ATI ON AND ST ORAGE 边际海上油田零散天然气回收技术研究 李娟娟 辽河油田钻采工艺研究院， 辽宁盘锦1 2 4 0 1 0 油与储运 摘 要 目前边际油 田伴生天然气均采取 气液分 离后 排火炬烧掉 的处理方 式，既污染环境 ，又 浪费能 源 ， 为有效地 回收边 际海上 油 田零散 天然气 ， 有必要进行 回收技术 的研 究。采用“ 井 口平 台～ 自航 船一 陆地” 的生产模 式， 天然 气的压 缩、 集气、 周 转在 自航 船上进行 。 油气在试采平 台上分离后 ， 天然 气通过高压软管， 进入压缩天然气 C N G 生产、 运输系统 自 航船 。 在该系统中， 天然气首先进入缓 冲罐 ， 经天然 气压 缩机增压 至 2 0 MP a ， 经脱水装置 脱水后 ， 进入 系统 的储 气装置 中， 储 气到 额定 的 压力或 气量后 ， 自航船将 天然气运至码 头， 卸气至天然 气管 网。与其 他生产方 式相 比 ， C N G生产方 式具有工 艺简单 、 投 资少 、 适 应性强、 经营风险小等优点。通过边 际海上 油田零 散天 然气的 回收 ， 可 以合理利用资 源， 保 护环境 ， 增加天 然气产量和商 品率 ， 提高油田的经济效益。 关键 词 边 际油 田； 零散天然 气； 回收； C N G船舶 文献 标 识码 A 文章 编 号 1 0 0 6 5 5 3 9 2 0 1 2 0 1 0 0 2 3 0 3 0前 言 随着石油勘探开发 向海上发展 ，越来越 多边 际 油 田进入开发阶段。由于规模小 ， 达不到建海底输油 管线或液化天然气集 中处理厂的经济要求 ，且没有 经济可靠 的回收技术 ，边际油 田伴生天然气 经气 液 分离后排火炬烧掉 。这种生产方式 ， 既污染环境 ， 又 浪 费 能 源 ⋯。 目前海上油 田天然气生产主要有两种集输方式 一 是采用管道输送 ， 陆地化处理 ； 另一种是采用液化 天然气 L N G 船舶运输方式。采用管道输送时油气可 混输上 岸处 理 。 不需采 用 “ 平 台一船一陆地 ” 采 油模 式 。 运行成本低 ， 但建设海底管道投资 巨大 。 平均单价 为 1 2 0 0万元／ k m。以辽河某浅海油 田为例 ， 采油平台 与陆地 的连接超过 2 2 k m， 需资金 2 ． 6 4亿元 ， 需要有 足够大 的油 田开发规模 ， 才能取得经济效益 ， 并且很 多 海上 油 田天 然气 的开 发 处 于先 导实 验 阶段 ， 贸然 采 用管道输送具有一定的风险。 L NG回收方式气液膨胀 比大 ， 能效高 ， 易 于运输和储存 ， 但其原料净化 、 液化 工艺复杂 ， 配套设备多 ， 投资大 ， 并且需要专门的气化 设施 2 ] 。因此 。 只对处理规模大、 运输距离远 的天然气 而 言 ， 相对经 济 。 如果某一地区处于先导试验阶段 、 储量不明确 ， 或 储量处于边际、 又需要动用， 若采用管道输送或液化天 然气输送方式． 由于管道设备、 液化装置及配套工艺投 资高昂。 有可能造成投资成本极大浪费， 大大阻碍人们 开发利用边际油 田天然气的步伐 ，而 目前世界上对于 海上边际油田零散天然气的回收 ，没有成熟可借鉴的 技术经验 ．因此探索新的、效益投资比更高的运输方 式 ． 是边际油 田天然气运输亟需解决的问题。 收稿 日期 2 0 1 1 0 9 1 8 作者简介 李 娟娟 1 9 8 1 - ， 女 ， 山东荣成人 ， 工程师 ， 硕士 ， 现从事 油气 田地 面工程研究工作。 23 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 24 天 然与 与 石 油 N A T UR AL GAS A ND OI L 2 0 1 2年 2月 1 辽河浅海油 田天然气生产现状 作为辽河油田重点产能接替区块 ，某浅海油田目 前处于先导试验阶段， 现阶段有探井、 开发井 7个井 口 平 台 ， 共 2 2口井 ， 生产原油约 4 0 0 t ／ d ， 伴生天然气约 2 2 0 0 0 0 m V d ， 7井组分布在方圆 3 k m的区域 ，离最近 的陆上基地约 1 8 k m。目前采用“ 井 口平台 试采平台 船” 生产模式 ， 由于没有经济适用的天然气 回收技术 ， 伴生 天然气经试 采平 台油气分离 后 ， 排火炬 烧掉 。 通过 对伴生天然气的组分进行分析，发现其中除 C O 含量 指标稍高外 ， 其他组分含量指标均符合国家标准 ， 为优 质天然气 ． 因此排火炬燃烧的处理方式 ， 大大浪费了能 源。为节约能源 ， 保护环境 ， 辽河油 田开展了浅海油 田 零散天然气回收技术研究和先导试验，探索边际油气 田零 散天然 气 回收 经验 ， 为工业 推广应 用做准 备 。 2 CN G 船舶储 运技术 C N G船舶运输 ．是指把天然气压缩到一定压力 约 2 4 ． 8 M P a ， 使其容积大幅度缩减 约为原来的 l ／ 2 6 0 ， 储存在船上 耐压容器中以气态形式运输 ， 天然 气温度一般保持在一 4 0 ～ 4 0℃之间。 与 L NG船舶相 比， C N G船舶对耐压的要求提高 ， 但对保温的要求大大降 低。 2 0世纪 6 0年代 ．美 国新 泽西州 曾经 尝试 建造 C NG船舶 ，但因压力储存装置造价惊人而以失败告 终 。加拿大压缩 天然气海运公司 S E A C N G 于 2 0 0 6 年 9月宣布 ． 加拿大船级社和美 国船级社联合批准世 界首艘压缩天然气运输船设计方案 。 以该方案设计建 造 的盘圆管路压缩天然气运输船 C o s e l l e C N G s h i p ， 航 程 在 2 O 0 0 k m 内 ．能 运 送 3 0 x 1 0 4 5 0 x l 0 4 i n 天 然 气 。“ C o s e l l e ”压缩天然气储存系统 ，极大地提高了 C N G船舶运输 的经济性 ． 使 C N G海上运输重获生机。 在其带动下 ，另外两项 C N G船舶运输新技术 美 国 E n e r S e a 公 司的“ V 0 T R A N S ” 技术和加拿大 R a n s C a n d a 公 司的 “ G T M” 技术 也相 继开发 应用 I3 ] 。 C N G新技术的推 出及其迅速发展 ，使得 C N G船 舶 运输 具 有 L N G船 舶 运输 无 法替 代 的 优势 ，将 会作 为天然气 海上运输的一种新形式 ，迅速 占领 天然气 中、 小储量运输和短距离运输 的市场。 3 浅海油 田零散天然气 回收工艺技术 以辽河某浅海油 田其 中 1 井组 的天然气 回收试 验为 例对 浅海 油 田零 散天 然气 的 回收工 艺进 行说 明 ， 其总体工艺采用压缩天然气 C N G 船舶生产 、 运输方 式 。 3 ． 1 海上 平 台天然气 生产 工艺 如图 1 所示 ． 单井组油气在海上平台首先经油气 分离器进行分离 ， 天然气进入净化装置 ， 脱除超标 的 C O ， 净化后的天然气通过耐高压软管与 自航船相连 ， 采用耐高压软管可以在恶劣的海底条件下 ， 承受各种 流体压力 ， 抗击潮汐和风浪 ， 软管与平 台及 自航船 的 连接采用快速接头相连。 3 ． 2 自航船天 然气 加压 、 储运 工艺 如图 2所示 ，平台上天然气经耐高压软管进人浅 吃水 自航 船上 的缓 冲罐 ，缓 冲后 经压 缩机增 压 至 2 0 MP a ， 进人脱水装置 。 脱水后装入安装在气密舱的瓶 橇中， 用氮气保护 ， 隔绝空气 ， 防爆安全。当系统储气达 到额定的压力或气量后 ， 自航船将瓶橇拉运至码头。 3 ． 3 陆 地天然 气 减压 、 储 运 工艺 如图 3所示 ， 自航船通过耐高压软管与陆地天然 天然气 图 1 海上平 台天然气生产工艺 图 2 自航船天然气加压 、储运工艺 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O卷 第 1 期 o l L AND GAS TRANSPO RTATI ON AND STORAGE 气管网相连 ， 根据用户或燃气管网的压力级制 ， 将储 气钢瓶 内的压缩天然气经过 6 1 k W 电加热器加热 防 止天然气减压时温降过大 ， 将天然气从 2 4℃加热至 7 5 c C；通 过调 压 器将 压 力从 2 0 MP a 节 流 至 0 ． 6 MP a ， 快 油与 储运 经计量后进入天然气集输管网或用户使用 。 在天然气压缩 、 储运、 减压工艺流程 中， 还设置超 压放散 、 紧急切断阀、 止回阀等控制措施 。 以保证工艺 的安 全性 。 图 3陆地天然气减压 、储运系统 4 CNG 船舶运输特点 与管道运输和 L N G运输 相 比， C N G船舶运 输具 有其无可 比拟的优越性㈨] a m艺简单 ， 投资少 ， 利用率高。同样以辽河该浅 海油 田为例 ， 若采取铺设海管的方式 ， 需要投资 2 ． 6 4 亿元 ， L N G运输需要投资 1 ． 8亿元 ，而采用 C N G船舶 运输方式 ，只需投资 1 7 3 0万元 。大大减少了初期投 资 ， 船舶作 为移动资产可重复使 用 ， 提高 了成本利用 率， 增加效益投资比。 b 适应性强 ， 对天然气储量和开采量 的要求相对 较低 。由于 C N G船舶运输量相对较小 ， 且易于调整 ， 对于小储量天然气的开采运输很容易实现。随着开采 量的增多 ， 很容易增加每艘船的运输量或增加船舶数 量。而管道运输和 L N G船舶运输最大的经济障碍就 在于对天然气储量要求太高 ， 必须是大储量的天然气 才能保证有一定的收益。 c 生产灵活性高。 C N G船舶运输陆上接天然气管 网或车用 C N G． 移动方便灵活 ， 而 L N G需要陆上配有 专门的气化设施 。 增大了生产流程的复杂性 。 d 建设周期 短。采用管道运输 ， 由于海底铺设海 管的难度大 ， 至少需要 2年以上建设期 ； 采用 L N G运 输 ，由于对原料净化要求高 ，并且需要三级制冷 ， 因 此 ， 工艺流 程长 ， 设备复杂 ， 至少 需要 1年 以上建设 期 ； 而采取 C NG船舶运输 ， 可 以租借或购买船舶进行 相应改造 ， 只需 3个 月左右建设期 。 大大缩短 了建设 周期 。 e 经营风险小 。 管道运输和 L N G运输方式中大部 网 分投资用于管道设备、陆上液化工厂及配套设备 ， 投 资 巨大 。 在后期生产开发过程 中， 若某一地区储量不 多或开采完毕 ， 将会造成成本的提高和原有设施 的极 大浪费 ，因此投资风险很大。而 C N G运输方式投资 小 ， 见效快 ， 投资风险相对较小。 5 结论 天然气作为一种不可再生资源 ，直接放空燃烧 ． 极大浪费能源 。通过海上天然气回收 ． 可 以合理利用 资源 ， 保护环境 ， 增加天然气产量和商品率 ， 提高油 田 经济效益。采用 C N G回收方式 ， 投资小 ， 利用率高 ， 安 全便捷 ，能够更好地适应海上油 田零散天然气的 回 收 ， 节 约 能源 。鉴 于 C N G 回收方 式 的灵 活性 ． 具 有 非 常广 阔的潜在市场 ， 一旦技术成熟 ， 将迅速进入天然 气 市场 。 参考文献 [ 1 ] 许 多， 李俊 ， 郑 杰， 等． 国内油 田放空 气回收技 术调研 【 J ] ． 天然气与石油 ， 2 0 1 0 ， 2 8 3 2 9 3 1 ． [ 2 ] 施林圆，马剑林． L NG液化流程及管道输送工艺综述L I ] ． 天 然 气 与石 油 ， 2 0 1 0， 2 8 5 3 7 -4 0 ． [ 3 ]王传荣． 压缩天然气的海上运输 L J ] ． 船舶物资与市场， 2 0 0 3， 6 3 0 3 2 ． [ 4 ]陈爱玲 ， 李永鹏． 压缩天然气船 舶运输新技 术及 前景[ J ] ． 世 界海运 ， 2 0 0 5 ， 2 8 3 4 - 6 ． [ 5 ]宋晖． CNG和 L NG燃气气源的经济性分析 U] ． 油气田 地面工程， 2 0 0 7 ， 2 6 8 6 0 6 1 ． 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m