曹妃甸FPSO11-2油田低压天然气回收试验性研究

崔朋朋 马杰 彭湘桂 张绍谦 胡忠良（中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司）

引言

渤海油田现有已建油气生产平台（包括陆地终端FPSO等）近180座，2015年实现油气当量3310×104t，其中商业天然气产量25×108m3。天然气是目前国际上普遍使用的清洁能源，渤海油田产出的天然气一部分作为燃料气供海上平台自行消耗，一部分通过海底管线输送到陆地终端加工销售，剩余的一部分，由于平台生产处理装置的限制或油气藏开发的变化，没有进一步加工或利用的条件，便通过火炬放空燃烧处理，此部分天然气量达到总产气量的7%左右[1]。

因此，低压放空天然气回收，不仅是公司效益最大化的体现，更是节能减排、保护环境的必须之举。目前，不论是老油田还是新平台，无论在日常生产运维还是新项目设计建造，对低压气回收都是重点关注项目。

1 油田现状

曹妃甸油田设施包括1座单点细泊，1艘FPSO，6个井口平台(3个有人，3个无人)；6个平台的油井生产液经海管输送至FPSO进行油气水处理。经处理合格的原油下舱储存，处理合格的生产水，一部分排海，一部分回注到注水井里。分离出来的天然气大部分用于透平以及锅炉等设备燃烧，多余的天然气通过火炬燃烧排放大气[2]（图1）。

图1 曹妃甸油矿简图

2 FPSO天然气处理流程

FPSO主要处理流程是生产液进入一级分离器，分离出来的气体大部分通过燃料气洗涤罐并通过压缩机撬进入透平以及锅炉进行燃烧[3]。而二级分离器的气体则直接入火炬燃烧（图2）。经过现场流量计测量，每天通过二级分离器放空火炬量达10 000 m3。并且针对放空的天然气组分和流量进行化验分析[4]。经检测，其中甲烷含量达到93.1%，平均每天流量近10 000 m3，具备回收条件。

3 二级分离器低压气回收方案

3.1 基础数据调研

二级分离器气相出口操作压力70 kPa，操作温度95℃。双系列的产气量不同，二系列比一系列多，而旋风分离洗涤器设计压力为1000 kPa，操作压力150 kPa，实际操作压力350 kPa，操作温度40～50℃。

3.2 回收方案

一、二系列一级生产分离器分离的伴生气通过气相出口经PV（压力调节）阀调节进入燃料气洗涤罐，多余伴生气经PV阀调节进入火炬管汇放空。本方案接入点选择，从双系统的2台二级分离器气相出口连接新管线至新增低压回收装置，经增压至380 kPa后，输送至燃料气缓冲罐，为平台透平、锅炉提供燃料。来自二级分离器低压气进入低压回收装置入口，入口设置压力变送器SDV（关断阀），经空冷器冷却至40℃后进入燃气洗涤罐，涤气罐设置PSV（压力安全阀）保护，在低压回收装置出口设置压力变送器、PSV及SDV阀，可以实现不停产隔离改造。

3.3 仪表控制方案

仪表设备新增2台调节阀，用于稳定低压回收装置进口压力稳定[5]。在二级分离器（V-2160）气相出口PV（2160A）前引出3寸管线，在3寸管线上布置单向阀避免高压气回窜，并调整二级分离器PV（2160A）的设定点，提高至80 kPa，随着二级分离器的压力变化来调整气的供气量。为防止二级分离器抽空，入口设置SDV阀，信号取二级分离器上压力变送器（2160B），报警值设定为50 kPa，关断值设定为30 kPa，略高于二级分离器低低关断值（10 kPa），当二级分离器压力低于30 kPa时，回收装置入口SDV阀关断，保证单元关断，而不造成平台生产关断[6]。

另外当平台出现1、2、3级关断的情况时2个SDV阀也执行相应关断逻辑。并在低压回收出口管线SDV阀前设置PSV阀，当高压气SDV阀出现故障不能进行隔离时，PSV阀起跳进行放空功能，保证下游系统压力不受影响。

3.4 消防布局

新增压缩机撬块需增加消防喷淋保护（设备尺寸按照6.5 m×3.5 m×3.5 m），经过初步计算需要16.7 m3/h水量，该压缩机位于高压分离区，故需要从喷淋阀（平台原有喷淋系统）后的6寸喷淋管接出一根3寸分支管线去往新增压缩机设备，并设置8个喷头进行保护。原有消防系统及泵经核算无影响。

4 结论

曹妃甸油田积极响应“节能减排，降本增效”的号召，针对油矿当前流程情况深挖潜力，制定低压气回收方案，目前此低压气回收方案正在实施阶段，预计每天回收天然气量7000 m3，如果按每家每天耗气0.5 m3，此项目回收天然气可以供给14 000户居民每天的用气需求，同时减少了每天7000 m3燃气的排放。

[1]宋海斌，耿建华.南海北部东沙海域天然气水合物的初步研究[J].地球物理学报，2001（3）：655-675.

[2]陈戎.安全管理实务七[J].安全生产可视化管理，2013（3）：172-173.

[3]张德江，王怀义，丘平.石油化工装置工艺管道安装设计手册第四篇相关标准[M].北京：中国石化出版社，2013：101-105.

[4]王遇冬.天然气处理原理与工艺[M].北京：中国石化出版社，2005：25-29.

[5]朱刚，顾安忠.新型边际气田开发技术：浮式天然气生产储卸装置[J].能源工程，2000（1）：5-6.

[6]张鸿勋，张祺.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1994：5-7.