曹妃甸FPSO11-2油田低壓天然氣回收試驗性研究

崔朋朋 馬杰 彭湘桂 張紹謙 胡忠良（中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司）

引言

渤海油田現有已建油氣生產平臺（包括陸地終端FPSO等）近180座，2015年實現油氣當量3310×104t，其中商業天然氣產量25×108m3。天然氣是目前國際上普遍使用的清潔能源，渤海油田產出的天然氣一部分作為燃料氣供海上平臺自行消耗，一部分通過海底管線輸送到陸地終端加工銷售，剩余的一部分，由于平臺生產處理裝置的限制或油氣藏開發的變化，沒有進一步加工或利用的條件，便通過火炬放空燃燒處理，此部分天然氣量達到總產氣量的7%左右[1]。

因此，低壓放空天然氣回收，不僅是公司效益最大化的體現，更是節能減排、保護環境的必須之舉。目前，不論是老油田還是新平臺，無論在日常生產運維還是新項目設計建造，對低壓氣回收都是重點關注項目。

1 油田現狀

曹妃甸油田設施包括1座單點細泊，1艘FPSO，6個井口平臺(3個有人，3個無人)；6個平臺的油井生產液經海管輸送至FPSO進行油氣水處理。經處理合格的原油下艙儲存，處理合格的生產水，一部分排海，一部分回注到注水井里。分離出來的天然氣大部分用于透平以及鍋爐等設備燃燒，多余的天然氣通過火炬燃燒排放大氣[2]（圖1）。

圖1 曹妃甸油礦簡圖

2 FPSO天然氣處理流程

FPSO主要處理流程是生產液進入一級分離器，分離出來的氣體大部分通過燃料氣洗滌罐并通過壓縮機撬進入透平以及鍋爐進行燃燒[3]。而二級分離器的氣體則直接入火炬燃燒（圖2）。經過現場流量計測量，每天通過二級分離器放空火炬量達10 000 m3。并且針對放空的天然氣組分和流量進行化驗分析[4]。經檢測，其中甲烷含量達到93.1%，平均每天流量近10 000 m3，具備回收條件。

3 二級分離器低壓氣回收方案

3.1 基礎數據調研

二級分離器氣相出口操作壓力70 kPa，操作溫度95℃。雙系列的產氣量不同，二系列比一系列多，而旋風分離洗滌器設計壓力為1000 kPa，操作壓力150 kPa，實際操作壓力350 kPa，操作溫度40～50℃。

3.2 回收方案

一、二系列一級生產分離器分離的伴生氣通過氣相出口經PV（壓力調節）閥調節進入燃料氣洗滌罐，多余伴生氣經PV閥調節進入火炬管匯放空。本方案接入點選擇，從雙系統的2臺二級分離器氣相出口連接新管線至新增低壓回收裝置，經增壓至380 kPa后，輸送至燃料氣緩沖罐，為平臺透平、鍋爐提供燃料。來自二級分離器低壓氣進入低壓回收裝置入口，入口設置壓力變送器SDV（關斷閥），經空冷器冷卻至40℃后進入燃氣洗滌罐，滌氣罐設置PSV（壓力安全閥）保護，在低壓回收裝置出口設置壓力變送器、PSV及SDV閥，可以實現不停產隔離改造。

3.3 儀表控制方案

儀表設備新增2臺調節閥，用于穩定低壓回收裝置進口壓力穩定[5]。在二級分離器（V-2160）氣相出口PV（2160A）前引出3寸管線，在3寸管線上布置單向閥避免高壓氣回竄，并調整二級分離器PV（2160A）的設定點，提高至80 kPa，隨著二級分離器的壓力變化來調整氣的供氣量。為防止二級分離器抽空，入口設置SDV閥，信號取二級分離器上壓力變送器（2160B），報警值設定為50 kPa，關斷值設定為30 kPa，略高于二級分離器低低關斷值（10 kPa），當二級分離器壓力低于30 kPa時，回收裝置入口SDV閥關斷，保證單元關斷，而不造成平臺生產關斷[6]。

另外當平臺出現1、2、3級關斷的情況時2個SDV閥也執行相應關斷邏輯。并在低壓回收出口管線SDV閥前設置PSV閥，當高壓氣SDV閥出現故障不能進行隔離時，PSV閥起跳進行放空功能，保證下游系統壓力不受影響。

3.4 消防布局

新增壓縮機撬塊需增加消防噴淋保護（設備尺寸按照6.5 m×3.5 m×3.5 m），經過初步計算需要16.7 m3/h水量，該壓縮機位于高壓分離區，故需要從噴淋閥（平臺原有噴淋系統）后的6寸噴淋管接出一根3寸分支管線去往新增壓縮機設備，并設置8個噴頭進行保護。原有消防系統及泵經核算無影響。

4 結論

曹妃甸油田積極響應“節能減排，降本增效”的號召，針對油礦當前流程情況深挖潛力，制定低壓氣回收方案，目前此低壓氣回收方案正在實施階段，預計每天回收天然氣量7000 m3，如果按每家每天耗氣0.5 m3，此項目回收天然氣可以供給14 000戶居民每天的用氣需求，同時減少了每天7000 m3燃氣的排放。

[1]宋海斌，耿建華.南海北部東沙海域天然氣水合物的初步研究[J].地球物理學報，2001（3）：655-675.

[2]陳戎.安全管理實務七[J].安全生產可視化管理，2013（3）：172-173.

[3]張德江，王懷義，丘平.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊第四篇相關標準[M].北京：中國石化出版社，2013：101-105.

[4]王遇冬.天然氣處理原理與工藝[M].北京：中國石化出版社，2005：25-29.

[5]朱剛，顧安忠.新型邊際氣田開發技術：浮式天然氣生產儲卸裝置[J].能源工程，2000（1）：5-6.

[6]張鴻勛，張祺.采油工藝原理[M].北京：石油工業出版社，1994：5-7.