渤海在役油田海上平臺油氣處理系統標準化設計研究

韓貴松，錢欣，劉春悅，董博，萬宇飛 (.海油發展裝備技術有限公司設計研發中心，天津 30045；.中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

0 引言

自渤海油田第一個海上平臺投產以來，目前共有45個油氣田進行開發建設，其中包括153座海上平臺、242條共計約2 160公里海底管線、6個陸上終端和5條FPSO。隨著海上生產設施的逐漸增多，海洋平臺的信息量也越來越大，若對渤海油田的生產設施加以總結歸納，定制一套適用于渤海油田設計的標準化工藝流程，不僅能夠加快進度，節省時間，又能保證設計質量，節約投資成本[1]。本次研究基于上述在役設施，依據典型性(選取海上最常見、技術最成熟的固定平臺)、通用性(中心平臺、有人駐守井口平臺、無人駐守井口平臺)、獨立性(井口平臺選取無棧橋平臺)、時效性(設計建造時間較近)四大原則選取工程設施樣本，通過充分梳理工程樣本的原油處理系統、天然氣處理系統、燃料氣系統、柴油系統、開排系統、閉排系統、公用氣/儀表氣系統、氮氣系統和熱介質系統的處理能力等現狀，進行數據分析、歸類總結，最終為渤海油田油氣處理系統和輔助公用系統的標準化提供參考。

1 工程樣本分析

根據渤海地區典型平臺功能，截至到2018年底，將153座海上在役處理設施分為中心平臺、井口平臺、其他平臺及設施三類，其中井口平臺85座，占比56%；中心平臺20座，占比13%；其余平臺設施48座，占比31%。

經過研究和篩選，從153個在役平臺中選定53個典型生產處理平臺作為油氣處理流程標準化母型進行分析和研究。將樣本平臺分為中心平臺、井口平臺(有人駐守)和井口平臺(有人駐守)三大類，共計53座平臺，其中中心平臺包括BZ35-2CEPA、KL10-1CEP、JZ9-3CEPD、JX1-1 CEPA等 18座，井口平臺包括BZ29-4WHPC、BZ35-2WHPB、KL10-1WHPA、BZ28-2WHPA等26座有人駐守平臺和CFD18-1WHP、BZ26-3WHPB、BZ34-1WHPB等9座無人駐守平臺。

通過對各平臺油氣系統處理能力要求等關鍵參數進行統計分析，并對其處理流程和能力進行統計、歸納，形成最終的標準化處理系列及標準化設計建議。

2 油氣處理系統分析

海上平臺油氣處理系統主要包括原油處理系統和天然氣壓縮機處理系統。原油處理系統分析內容包括原油分離級數、各級分離器處理效果，一級分離器停留時間和處理規模。天然氣壓縮機處理系統主要包括壓縮機處理級數和處理規模。

2.1 中心平臺

根據18座樣本平臺，按照油品性質分為輕質、中質、重質原油三類油品，其中輕質原油處理平臺5座，中質原油處理平臺6座，重質原油處理平臺7座。根據統計各平臺流程，“一級分離+二級分離+電脫水”的流程出現12次，“一級分離”的流程出現3次，“一級分離+二級分離”的流程出現2次，“一級分離+二級分離+三級分離”的流程出現1次。因此，對于輕質、中質、重質原油三類油品，除部分平臺依托下游平臺處理以及輕質原油涉及二級分離以外，均定為一級分離+二級分離+電脫水的處理流程。

另外，根據各油田的分離器停留時間及含水率統計情況分析，初步定義一級分離器出口含水30%～50%，二級分離器出口含水不高于10%～30%，電脫水器出口含水率0.5%～2%。

同時根據平臺的配產數據和原油系統處理能力，將一級分離器油水處理能力進行組合，可將平臺配產分為4檔，初步實現原油系統一級分離器與配產的匹配關系，其中處理能力分配如下：1 檔：油 2 400 m3/d，水 12 000 m3/d；2 檔：油 2 400～4 800 m3/d，水 12 000 m3/d；3 檔：油 4 800～9 600 m3/d，水 12 000～24 000 m3/d；4 檔：油 4 800～9 600 m3/d，水 24 000～48 000 m3/d。

根據以上油氣處理系統的處理規模分檔情況可在實際設計時作為參考，針對需求處理規模超出以上能力界限的情況，在現場空間允許的條件下可考慮采用2套相同規模的處理設備進行設計。

2.2 井口平臺

一般情況，井口平臺原油處理系統比較簡易，不設置原油分離器以及電脫水器，因此總結出最常用的處理流程供設計參考。經統計26座有人駐守平臺的原油處理系統和9座無人駐守平臺的原油處理系統的處理流程得出如下結論：

有人駐守井口平臺大多采用以下流程：井口物流→生產管匯→生產加熱器(需要時)→外輸球筒外輸，同時伴有計量加熱器和計量分器；無人駐守井口平臺多采用以下流程：井口物流→多路閥→生產加熱器(需要時)→外輸球筒外輸。

基于以上油氣處理系統的全面統計和深入分析，得出油氣處理系統標準化建議，如表1所示。

3 輔助系統分析

輔助系統主要包括燃料氣系統、柴油系統、開排系統、化學藥劑系統、公用風/儀表風系統、氮氣系統、熱介質系統和閉排系統。基于輔助系統的處理流程對海上油田具備普適性，本次研究僅針對該類系統的處理規模進行統計分析。化學藥劑系統的能力和種類主要與油品屬性和產量相關，考慮到該系統受影響因素較多，不具備標準化條件，不再進行深入研究。

3.1 燃料氣系統

一般情況下，井口平臺物流經采油樹采出后，通過單井計量系統計量后，經由海管輸送至中心處理平臺或其他生產處理設施進行處理，不設置燃料氣系統。因此僅針對中心處理平臺進行燃料氣系統分析。根據18座樣本平臺的燃料氣處理能力，可以按照平臺處理氣量初步實現系統能力的匹配關系，將燃料氣系統處理能力劃分為4檔：1檔，100 000 Sm3/d；2檔，300 000 Sm3/d；3 檔，400 000 Sm3/d；4 檔，700 000 Sm3/d。

3.2 其他輔助系統

柴油系統主要功能是儲備柴油并輸送給平臺各用戶使用，平臺上柴油用戶主要有燃料用戶和作為溶劑或清洗液的用戶，但無人駐守井口平臺一般無柴油系統，因此建議設計無人井口平臺時不考慮柴油系統，以減少無人平臺設備運維，提高經濟效益。開排系統主要是收集平臺各處與大氣相通的水、污水和污油。公用風/儀表風系統主要為海上平臺的生產操作提供穩定、可靠的壓縮氣體，可以是空氣、天然氣、也可以是氮氣。氮氣系統主要為平臺各用戶提供吹掃氣和覆蓋氣使用，一般情況下，僅在中心平臺進行設置。熱介質系統主要為各平臺熱用戶提供熱油進行加熱。閉排系統的作用是將生產和公用系統中帶壓排放的氣液混合物進行收集和處理。

基于以上各類處理系統在油氣田開發過程中的重要性，針對以上各系統處理規模進行全面統計和深入分析，得出各處理系統規模建議如表2所示。

表1 油氣處理系統標準化建議

表2 輔助處理系統標準化建議

4 結語

通過對渤海地區在役平臺油氣處理能力和流程的研究分析，流程的標準化是可行的；同時，標準化工作可以為石油行業的穩定發展提供有力的支持和保障[2]。

隨著海上油氣田的開發技術日趨成熟，針對海上生產油田的設計工作進行標準化是很有必要的，這不僅可以大大縮短設計工期、減少人員成本，也可以減少設計投資。