伴生天然气回收利用工艺改造方案分析.pdf

第6 期 7 3一 伴生天然气回收利用工艺改造方案分析 高秀敏，马利锋，赵喜峰，孙伯娜，邓婷 海洋石油工程股份有 限公司， 天津 3 0 0 4 5 1 [ 摘 要]本文就渤海某油田群的增产天然气回收利用提出了两套设计方案，并对两方案进行了详细的分析和对比，选出了可 行方 案。 新方 案的实 施不 仅解决了 天然气因 燃烧不充 分导致的环 境污拳问 题，同 时带来了 可观的经 济效益。 [ 关键词]油田伴生气；回收利用；方案分析 当油 田伴 生气 随原油一起 从地下储层开采到 地面 以后 ，通常先在矿场分离器 中与原油进行初 步分离 。分离 出的原油蒸气压较高 ，为防止其在 储运 中蒸发产生损耗 ，要经原油稳定过程将原油 中的 甲烷 、乙烷 、丙烷 、丁烷 以及戊烷等组分脱 除掉 。伴生气多为富气 ，主要成分是 甲烷、 乙烷 和 一定数量的丙烷 、丁烷和 戊烷 以上的烃类 ，有 时还携带少量 的非烃类气体。 由 油 气 分 离 系 统 分 离 出 的 天 然 气 伴 生 气 ，不 同程度地携带着液体 油和水 ，有可 能使管道或设备造成故障，特别是冬季，水结冰 会阻塞管道。除去液体后的干燥天然气，可用作 燃料 气、密封气、吹扫气 自用或压缩后外输，多 余气 体送入 火炬烧 掉 。当伴生气 产量加大时，需 做一 定的调整 。回收伴生天然气 ，既可增加经济 效益，又能达到节能减排的 目的。 l 伴生天然气回收方案分析 某A油 田的天然气压缩 系统设计 处理能力为 l 1 1 0 S m ／ d 。投产 以后 ，天然气产量超 出原产预 测 ，最大产气量达 到2 1 1 0 S m ／ d ，在满足本平 台 自身燃料气的消耗需求外 ，尚有约4 X 1 0 S m ／ d 到61 0 S m ／ d 的天 然气 需经火炬 系统燃 烧放 空 。由于超 出火炬系统 的设计 能力 ，导致燃烧不 充分 ，产生大量 黑烟 ，既浪 费了能源 ，又污染环 境 。 现场测试数据 显示 ，A油 田天然气 设计处理 能力为I I 1 0 4 S m ／ d ， 自2 0 1 O [Z 4 月开井测试后 ， 产气量较预期有较大增加 ，日均产气量为1 6 l 0 S m ／ d 。该油 田设有两套伴 生气压缩机组 ，单套额 定排量为5 ． 51 0 4 S m ／ d ，两台伴 生气压缩机满负 荷运转再加上油 田热介质锅炉消耗 气量，每天仍 有约41 0 S m ／ d 天然气放 空燃烧。考虑油 田群 的 联合开发方案 ，结合最新生产预测及实际产量 ， 为此对 与A油 田毗邻 的B 油 田的天然气压缩系统、 脱 水 系统 以及连 接 两个 油 田的混 输海 底管 道 的 能力进行评估 ，提 出两套改造方案，择一进行选 用 。 1 ． 1方案一在B油田中心平 台增加一套低压压缩 机组 在A油 田中心平 台新增一套5 ． 5 1 0 S m ／ d 的压 缩机 组，将增产 的天然气增压后经过海底油气混 输管道输送至B 油 田中心平 台，进入到该平 台为A 油 田预留的处理混输油气 的流程 ，将分离 出的气 体输送至低压压缩机组 。B油田本身 已有 的低压压 缩机组的处理能力为1 2 1 0 S m ／ d ，若将A油田增 产的天然 气送 至低压压缩机系统 ，以 目前 的设计 能力不能满足处理要求 ，故建议在B中心平台新增 一 套低压 压缩机组 ，以达到处理从A 油 田输送过 来的天然气 以及从B油 田中心平台上第二级、第三 级分离器和原油缓冲罐分离出的天然气。 对 于新 增 低压 压 缩机 组排 量 的选 择 ，考 虑 临近 油 田及几 条混 输海 管 段塞 流 的影 响，综 合 段 塞 流高 峰 时的放 空量 ，选 择 新增 一 台 日排量 2 0 1 0 S m ／ d 的低压机组，届时可根据供气量的峰 值变化进行处理量的调节。 方案 一改造示 意 图见 图1 。实现 该流程 ，需 要在A油 田及B油田新增设备 ，新增设备参数见表 1。 ‘ ‘ ‘ ● ● ● ● ● ● ● ’ ‘ 。 ● ‘ ● ⋯’ ● ’ 。 。 ‘ ‘ ● ● ● ● ● ● ● ● _ ● ⋯● ● ● _ ● ● _ ● ● ● ● ● ● ● ● _ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● _ ● ● - ● ● ● ● ● ● ● ● _ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● _ ●- ● ●● ● t● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 作者简介 高秀敏 1 9 8 2 一，女，油气储运工程专业，学 士，工程师。从事海洋石油平台及海底管道工艺设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 7 4 ■ 节能减排 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 3 年第 1 6 卷 图1 方案一改造示意图 表l 方案一 新增主要设备参数表 设备名称 数量 最大操作压力 k P a A 操作温度 ℃ 处理能力S m ／ d 压缩机组 4 0 0 一级压缩机吸入压力 4 0 吸入温度 A 平台 l 套 5 1 0 S m 3 ／ d 三级压缩 6 4 5 0 三级压缩机排出压力 1 2 5 排出温度 压缩机组 2 0 一级压缩机吸入压力 4 0 吸入温度 B 平台 1 套 2 0 1 0 S m ／ d 三级 压缩 1 9 0 0 三级 压缩机排 出压力 1 2 5 排 出温 度 1 ． 2方案二在B 油 田中心平台增加高压分离器 B油田中心平台的中压压缩机组的处理能力为 1 2 5 1 0 S m ／ d ，根据现场反映，中压压缩机组尚 有一定的余量，故可考虑提高A B油田油气混输海 管的入 口压力，在B 油 田中心平台上油气分离后， 将气体直接 引至 中压压缩机 组，通过该流程实现 增产伴生气 的回收。具体流程如下 在A油 田新增一 套5 1 0 S m ／ d 的压 缩机组，将增产的天 然气增压后经过海底 油气混输管道输送至 B油 田 ，B油 田原设 计有一套为处理A油 田混输油气的流程 ， 建议在原有分离器前 增加一台高压三相分 离器 ，将分离出的气 体直接进入 中压压缩 离器在B油田产量不断增加的情况下，可 以作为一 级分离器 的备用 ，建议新增分离器的操作压力及 设计压 力和一级分离器取得一致 。方案二改造示 意 图见 图2 。实现该流程 ，需要在A油田及B油田 新增设备，新增设备参数见表2 。 改造示意图如下 譬 笑 星 薯 妻 誓 图 z 方 案 二 改 造 示 意 图 节 阀 降 压 后 进 入 后 续 原 有 流 程 。 考 虑 到 该 新 增 分 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6 期 高秀敏等伴生天然气回收利用工艺改造方案分析 ． 7 5．． 表2 方案二 新增主要设备参数表 设备名称 数量 最大操作压力k P a A 操作温 度 ℃ 处理 能力S m ／ d 压缩机组 4 0 0 一级压缩机 吸入压力 4 0 吸入温度 A 平 台 l 套 5 X 1 0 S m ／ d 三级压缩 6 4 5 0 三级压缩机排出压力 1 2 5 排出温度 最大气2 0 X 1 0 S m ／ d B 平台 高压分离器 1 台 1 9 0 0 2 5 ～5 0 最大液 4 3 0 0 m ／ d 2两方案对 比情况 综合考虑设备投资、设备采购周期、能量利用、设备利用率等因素，两方案对 比见表3 。 表3 两方案优缺点对比表 类别 方 案一 方案二 设备投资 约 1 0 0 0 万元 约8 5 0 万元 考虑压缩机组的性能匹配 ，需向国外采购，供货 采购周期 设备可在国内采购 ，供货周期短 周期长 由于A 油田的原油物性远好于设计参数，原油外输泵及 能量利用 需增加供能 ，满足新增压缩机组的运转 海管能力有较大富裕 ，可充分利用现有压力能 A 油田天然气日产于2 0 1 5 年开始低于1 0 X1 0 S m 3 ／ 当B 油田增产后，该新增分离器可作为一级分离器的备 设备利用率 d ，新增低压压缩机组利用率低 用机，设备利用率较高 由此可见 ，方案二 的设备投 资较少 、采购 周 期短、能量 利用合 理、设备利用 率较 高。推荐采 用方案二 。 3结束语 本文对渤海某A油 田天然气压缩系统设计处理 能力不足 ，导致 天然气浪 费及环境污染 等问题进 行 了研 究，通 过现场调研及对现有工艺流程 的分 析 ，提 出了两种解 决方案 ，经对 比，建议采用方 案二 。 ◆参考文献 [ 1 ] 炼油设备工 艺设计 资料一一 压缩机工艺计算 石油化 学工业部石油化工规划设计院组织编写，石 油化学工业出版 社 [ 2 ]2 海上采油工程手册 石油工业 出版社 f 3 ]3 天然气地 面工程 石油工业出版社 [ 4 】 天然气工程手册 石油工业 出版社 f 5 ]5 油田油气集输设计技术手册 石油工业出版社 本刊郑重声明 近 日一些读者、作者来函来 电询 问我刊是否在外地设有编辑部及某编辑进行组稿 的问题。本刊特此 郑重声明本刊只有一个编辑部，设在北京市西城区六铺炕街1 号1 号楼 ，联系电话0 1 0 6 4 2 5 6 6 8 9 ，传真 0 1 0 8 2 0 3 2 6 2 3 ，投稿邮箱h g b s h s b 1 6 3 ．c o m。本刊在外地没有所谓的编辑部或分部，从未委托任何人以 本刊编辑的身份进行组稿活动。请广大读者 、作者 以我刊公布 的联系方式进行辨别并及时与我刊联系 ， 以免上当。 特此声明。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m