海上油田低压伴生气回收技术研究

肖峰超，赵云峰

(天津中海油工程设计有限公司 天津300452)

海上油田低压伴生气回收技术研究

肖峰超，赵云峰

(天津中海油工程设计有限公司 天津300452)

分析了海上油田开发过程当中原油工艺处理系统的低压伴生气的相关特点，设计了适用于海上油田生产过程中低压力、低流量伴生气的回收工艺方案。通过对油田生产过程中低压伴生气的回收，既能提高油田开发过程中伴生气的利用效率和水平，也符合国家的环保要求和可持续发展的理念。

伴生天然气 低压气回收 海上油田 节能减排 低压压缩机

0 引 言

在海洋石油的开发过程中，随着海上油气田开发的不断深入，在原油处理工艺处理过程中二级分离器会分离出低压力、低流量的伴生气。目前海上采油平台对这些伴生气的处理方法主要是通过放空系统直接排放掉，或者是通过平台设置的火炬系统直接烧掉。[1]但随着我国对能源开采、加工及运输过程中所造成环境污染的高度重视以及对能源浪费治理力度的不断加大，合理回收利用该部分能源已是当务之急，也是符合国家环保要求和实现能源可持续发展的一个必然趋势。因此，对油田气回收处理研究有着重大的现实意义。[2]为解决该问题，本文根据海上油气田开发工艺处理过程中产生的低压力、低流量的特点，设计了相应的低压气回收处理技术，实现了二级分离器气相出口低压力、低流量伴生气的回收利用，实现了节能减排的目的。

1 海上油田常规工艺处理流程

海上油田开发中井口物流需经过油、气、水等分离、处理和稳定，才能满足储存、外输或者外销的要求。目前渤海地区海上采油平台的原油处理系统的处理流程通常分为三级：一级分离器；二级分离器；电脱水器。一级分离器分离出来的伴生天然气通过燃料气处理系统处理，处理合格后供电站、热站、生活楼等及其他用户使用。对于由二级分离器中分离出的少量低压伴生天然气，平台通常的做法是直接使这些低压伴生气进入冷放空系统放空掉或者进入火炬系统烧掉。[3-4]图1为海上油田常规工艺处理流程示意图。

图1 海上油田常规工艺处理流程示意图Fig.1 Process flow diagram of offshore platform

2 低压气回收工艺方案

2.1 低压气的特性及压缩机的选用

针对海上采油平台的二级分离器或闭式排放系统后低压伴生气少量低压的特点，设置了螺杆式压缩机，对该部分伴生气进行增压，增压后进行涤气、过滤及加热，与经过燃料气处理系统处理合格的高压燃料气混合后供海上油田燃料气用户使用，从而实现了对该低压伴生气的回收和利用。[5-6]

2.1.1 低压伴生气的特性

海上石油平台生产过程中的低压伴生气通常由二级分离器的气相或者闭排系统的闪蒸汽组成。主要有3大特点：气体压力略高压大气压，通常在20～50,kPaG(表压)；气量小，气量范围变化较大，通常为100～200,Sm3/h(标方/小时)；低压伴生气的温度较高且通常含液(主要是部分重烃和水)。因此通常需要对伴生气进行涤气和降温处理。

2.1.2 低压压缩机的选用

目前海上油田中常用的天然气压缩机类型主要以下几种：往复式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机等。离心式压缩机适用于气量比较大，压力适中的情况，通常不太适用气量太小以及压比过高的工况；往复式压缩机适用于中高压的工况，单台机组处理的气量不能过大，且受排气温度的限制，单级压缩比相对较低。[4-5]

因此，本次低压气回收系统选用螺杆式压缩机。螺杆式压缩机具有性能可靠，操作维护比较方便，适应能力较强，单级压缩比较大等特点；螺杆式压缩机适用于中低压范围，通常压缩机的排气压力不超过3.0,MPaG(表压)。而且在保障处理能力和安全性的工况下，其螺杆式压缩机撬块的整体重量和所占地空间都较小。综合以上特点，选用螺杆式压缩机进行低压气回收系统的增压。在渤海某油田中，目前压缩机需要实际的运行工况如下表1所示。

表1 低压气压缩机需要满足的实际运行工况Tab.1Actual operating conditions of L.P.compressor system

通过表1可以得出：低压气压缩机的使用工况为压缩机入口压力低(约为30,kPaG)，气量较小(90～120,Sm3/h)，出口压力不高(约为600,kPaG)，压缩比较大。因此选用螺杆式压缩机可以满足工艺的相关要求。

2.2 低压气处理主要设备及工艺流程

这套低压气回收系统的主要设备包括海水前冷却器、后海水冷却器和伴生气洗涤器，以及螺杆式低压气压缩机一台。低压气回收系统的设备及相关设备的具体参数见表2。

表2 低压气回收系统设备参数表Tab.2 Related parameters of devices of L.P. gas recovery system

低压气处理主要工艺流程为：中心平台的二级分离器分离出的低压天然气经过低压气海水前冷却器冷却后，进入低压气洗涤器进行涤气过滤，然后进入低压压缩机，通过低压压缩机压缩后压力升至600,kPaG，再经低压气、后海水冷却器冷却后温度降至40,℃，与一级分离器分离出的高压伴生气混合后进入燃料气系统处理。处理合格后的燃料气输送至平台的各个用户使用。具体流程见图2。

图2 低压气回收系统流程图Fig.2 Process flow diagram of L.P. gas recovery system

3 低压气回收系统的经济性分析

通过设置在海上采油平台的低压天然气回收系统进行低压气的回收，所产生的效益进行分析如下：在渤海地区某油田的中心处理平台上二级分离器气相出口设置一套低压伴生气回收系统，用来回收利用二级分离器分离出的低压天然气。[7-8]通过设置的螺杆压缩机对低压气进行增压回收后，最大可以回收低压天然气120,Sm3/h，合计每年回收伴生天然气约为1.05×106,Sm3(标方)。通过回收的伴生天然气，每年的发电量约2.5×106,kW·h，可以减少碳排放大约为2,500,t。

4 结 语

通过以上分析可以得出，在海上油田的开发过程当中不可避免地会产生一定量的低压伴生气，在油田开发过程中设置低压天然气回收系统，并且需要选择合适的增压压缩机和其他配套设施。

通过低压气回收系统针对这部分低压伴生气进行回收利用，既可以有效节约资源，又可以减少碳排放；既可以产生经济效益，也可以产生环境效益。通过低压伴生气的回收，减少对不可再生资源的浪费，促进海上油田周围海洋环境的保护，实现中国海洋石油向资源节约型、环境保护型企业发展。■

［1］ 刘春明，丁宇，荣少杰. 轮南油田火炬气回收技术[J]. 科技创新导报，2010(21)：52.

［2］ 丁志飞，徐庆磊，王立华，等. 低压天然气回收再利用与节能环保[J]. 油气田环境保护，2011，21(5)：62-63.

［3］ 梁龙贵，怀建华，陈园. 低压天然气回收再利用与节能、环保[J]. 中国石油和化工标准与质量，2013(5)：271-272.

［4］ 徐海波，王文祥，洪毅，等. 海上油气田低压气回收增压技术方案的研究[J]. 压缩机技术，2015(2)：46-50.

［5］ 徐海波，王文祥，杜佳，等. 海上油田低压伴生气回收系统：CN103773531A [P]. 2014.

［6］ 王立佳. 海上油田伴生气工艺流程优化设计[J]. 石油和化工设备，2013(10)：85-87.

［7］ 邹永前，李刚. 区域开发项目之节能减排海上油气田低压伴生气全回收系统[J]. 科技信息，2012(9)：448-449.

［8］ 曾树兵，琚选择，周鹏. 海上油气田开发工艺设计节能减排实践[J]. 中国海洋平台，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