大慶油田天然氣分公司

油氣礦場(chǎng)加工系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

殷季慧 祖佳男大慶油田天然氣分公司

近幾年大慶油田天然氣分公司將全面實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)集中控制改造，包括生產(chǎn)裝置、輕烴儲(chǔ)庫(kù)及儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的升級(jí)改造。針對(duì)CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度的問(wèn)題，擬在2～5年內(nèi)，探索研究適合的脫碳技術(shù)工藝；根據(jù)大慶東、西城區(qū)城市建設(shè)總體規(guī)劃，對(duì)東、西城區(qū)的民用氣供氣管網(wǎng)進(jìn)行完善，根據(jù)用戶分布合理安排供氣站的擴(kuò)改建和新建工程。

油氣礦場(chǎng)；輕烴回收；原油穩(wěn)定；集中控制

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司成立于1973年，是集輕烴回收、原油穩(wěn)定、天然氣凈化、城鎮(zhèn)燃?xì)?、產(chǎn)品銷(xiāo)售、天然氣長(zhǎng)輸管道于一體的專(zhuān)業(yè)化公司，主要生產(chǎn)資源型產(chǎn)品天然氣和輕烴，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于合成氨、甲醇和乙烯生產(chǎn)，同時(shí)承擔(dān)著為油田生產(chǎn)、工業(yè)用戶、城市居民提供原料和燃料的任務(wù)。目前已建油氣處理裝置28套，其中輕烴回收裝置17套，天然氣凈化裝置1套，原油穩(wěn)定裝置10套，天然氣增壓站5座，輕烴儲(chǔ)庫(kù)2座，計(jì)量閥組間94座，現(xiàn)有輸氣、輸烴、輸油管道211條（合計(jì)1 891公里）。

2 系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

（1）原油品質(zhì)將更加復(fù)雜。近幾年來(lái)，原油中泥砂等雜質(zhì)含量逐年增高，導(dǎo)致原穩(wěn)裝置中原油換熱器管隙積垢量和積垢速度增加，換熱器的換熱效率下降較快，原油回油溫度高，影響原油穩(wěn)定率，多數(shù)裝置不得不一年一次清洗換熱器，對(duì)原油穩(wěn)定裝置的長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行造成了不利影響。隨著油田三次采油（聚驅(qū)）產(chǎn)量逐年上升，原油含雜質(zhì)、含聚、含堿使原油成分更為復(fù)雜，原油成分復(fù)雜導(dǎo)致采油廠電脫水裝置故障頻繁，造成原穩(wěn)裝置來(lái)油高含水影響加劇，以及換熱器堵塞等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重地影響了分公司輕烴產(chǎn)量。

（2）伴生氣產(chǎn)量高于預(yù)測(cè)值。近幾年來(lái)，喇薩杏油田的伴生氣產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)。根據(jù)最近幾年的實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，一廠伴生氣最高接收量2008年為220×104m3/d，2013年已達(dá)270×104m3/d。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年伴生氣產(chǎn)量會(huì)高于“十二五”初期預(yù)測(cè)值。由于伴生氣量上升，目前部分輕烴回收裝置已從季節(jié)性調(diào)峰運(yùn)行，變成正常生產(chǎn)運(yùn)行。

（3）部分輕烴回收裝置制冷方式存在較大安全隱患。天然氣分公司10淺冷裝置中采用氨壓縮制冷工藝的裝置有6套。氨屬于易燃易爆、有強(qiáng)烈刺激性氣味的有毒介質(zhì)。在常溫環(huán)境下液氨發(fā)生泄漏，將迅速揮發(fā)形成氨氣并擴(kuò)散，按照裝置循環(huán)氨量，約15.3m半徑內(nèi)的人員可能處于立即致死濃度范圍內(nèi)，周邊人群也可能造成中度毒性危害。

（4）部分裝置設(shè)備老化、輕烴收率低。天然氣分公司部分裝置投產(chǎn)于20世紀(jì)80、90年代，壓縮機(jī)和儲(chǔ)罐等關(guān)鍵設(shè)備、儀表、控制系統(tǒng)都存在不同程度的老化，如壓縮機(jī)組的主要部件如活塞、活塞桿、曲軸等出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，配套電機(jī)也存在電機(jī)過(guò)熱、振動(dòng)、絕緣性能差等現(xiàn)象，達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)，導(dǎo)致輕烴收率低。

（5）CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度。從近幾年的天然氣檢驗(yàn)數(shù)據(jù)看，油田伴生氣中CO2含量呈上升趨勢(shì)，平均含量已超過(guò)3.5%，最高值達(dá)到6%。分公司深冷裝置在-88℃以下均不同程度地發(fā)生CO2凍堵，是制約分公司深冷輕烴上產(chǎn)的主要生產(chǎn)瓶頸。依據(jù)《天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB17820—2012）》中規(guī)定，民用氣CO2的含量也必須小于等于3%。CO2含量上升同時(shí)也造成深冷裝置高壓部位設(shè)備、管線碳酸腐蝕加劇，影響深冷裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。

（6）杏北地區(qū)兩套原穩(wěn)裝置負(fù)荷率偏低的問(wèn)題。杏北地區(qū)現(xiàn)有杏九原穩(wěn)和杏三原穩(wěn)兩套正壓原穩(wěn)裝置，規(guī)模分別為350×104t/a和300×104t/a。由于杏北地區(qū)原油產(chǎn)量下降，“十二五”期間杏北地區(qū)的原穩(wěn)裝置負(fù)荷率低（58%），裝置能耗高。擬在適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行規(guī)模調(diào)整及關(guān)鍵設(shè)備更新。

（7）輕烴儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)問(wèn)題。一是現(xiàn)有產(chǎn)量不能滿足深冷輕烴分儲(chǔ)分輸需求。目前分公司深冷輕烴年產(chǎn)量達(dá)到28.9×104t，現(xiàn)有深冷、淺冷、原穩(wěn)三種輕烴在管道內(nèi)采用混合、間歇輸送，混輸使輕烴外輸系統(tǒng)飽和蒸汽壓升高，淺冷、原穩(wěn)外輸泵能耗增大，部分使用年限長(zhǎng)的管道安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)性增加；同時(shí)間歇輸送使外輸泵啟停頻繁，管道壓力波動(dòng)范圍較大；目前光明輕烴儲(chǔ)庫(kù)僅有兩個(gè)1 000m3的深冷烴球罐，不能滿足深冷輕烴分儲(chǔ)分輸需求。二是部分裝置的輕烴儲(chǔ)罐均已運(yùn)行超過(guò)20年，經(jīng)檢測(cè)存在壁厚減薄等問(wèn)題，繼續(xù)運(yùn)行存在安全隱患。

（8）主干管道限制性調(diào)節(jié)閥問(wèn)題。天然氣分公司主要通過(guò)已建管網(wǎng)為裝置輸送濕氣，為下游輸送干天然氣。下游用戶用氣量波動(dòng)較大時(shí)，尤其是冬季用氣高峰時(shí)對(duì)外輸氣管網(wǎng)壓力造成較大影響。針對(duì)上述情況，分公司未來(lái)幾年擬通過(guò)增設(shè)限制性調(diào)節(jié)閥的方式對(duì)下游用戶流量、壓力等進(jìn)行一定的限制，優(yōu)先保證天然氣管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

（9）民用氣系統(tǒng)問(wèn)題。一是供氣站供氣能力不足。天然氣分公司民用氣供氣范圍覆蓋大慶市東、西主城區(qū)，東城區(qū)開(kāi)發(fā)區(qū)供氣站設(shè)計(jì)供氣能力20×104m3/d，2012年底下游用戶需求氣量已達(dá)近30×104m3/d，供氣能力不足，需要擴(kuò)建。二是供氣站布局不能滿足用氣需要。東城區(qū)現(xiàn)有的東風(fēng)計(jì)量間開(kāi)發(fā)區(qū)供氣站各自負(fù)責(zé)的供氣區(qū)域跨度較大，無(wú)論從日常管網(wǎng)運(yùn)行管理、用戶壓力控制等均存在不便，需考慮在東城區(qū)增設(shè)城市供氣站；西城區(qū)也將根據(jù)用氣規(guī)模發(fā)展實(shí)際情況，擇機(jī)通過(guò)擴(kuò)建供氣閥組、新建供氣站等方式，滿足城市發(fā)展需求。

3 系統(tǒng)規(guī)劃

（1）站場(chǎng)集中控制改造。近幾年天然氣分公司將全面實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)集中控制改造，包括生產(chǎn)裝置、輕烴儲(chǔ)庫(kù)及儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的升級(jí)改造。通過(guò)崗位合并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行的集中管理、集中控制，減少輔助崗位操作人員；對(duì)部分計(jì)量間、閥組間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作，集中控制區(qū)域管理，減少值班人員。努力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、無(wú)人值守、視頻監(jiān)控、定期巡檢、專(zhuān)業(yè)化維修。

（2）深冷裝置脫碳技術(shù)的應(yīng)用。針對(duì)CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度的問(wèn)題，擬在2～5年內(nèi)，探索研究適合的脫碳技術(shù)工藝，并逐步在分公司深冷裝置上推廣實(shí)施。改造后深冷裝置凍堵問(wèn)題將得到解決，深冷負(fù)溫將達(dá)到或接近設(shè)計(jì)指標(biāo)，C3收率達(dá)到80%以上，同時(shí)外輸輕烴及外輸氣的質(zhì)量也得到保證。

（3）關(guān)鍵設(shè)備更新改造。陸續(xù)對(duì)生產(chǎn)裝置運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、能耗高、效率低、可靠性差的壓力容器、冷換設(shè)備、高低壓配電系統(tǒng)等進(jìn)行更新改造。同時(shí)完善輕烴儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)管網(wǎng)建設(shè)及輕烴外輸泵改造，實(shí)現(xiàn)輕烴連續(xù)輸送、實(shí)現(xiàn)深冷輕烴分儲(chǔ)分輸；繼續(xù)對(duì)南八原穩(wěn)等裝置的超期運(yùn)行、腐蝕嚴(yán)重的輕烴儲(chǔ)罐進(jìn)行更新改造，并對(duì)部分不滿足消防要求的輕烴儲(chǔ)罐噴淋系統(tǒng)進(jìn)行完善。

（4）變配電系統(tǒng)升級(jí)改造。在“十二五”末，分公司配電系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)全部變配電所的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)完善、實(shí)現(xiàn)部分關(guān)鍵設(shè)備高壓電機(jī)的備用。下一步將重點(diǎn)解決高壓電機(jī)的在線監(jiān)測(cè)功能和高壓電機(jī)備用、因變頻以及直流系統(tǒng)等設(shè)備引發(fā)的電能質(zhì)量下降等問(wèn)題，加強(qiáng)分公司配電系統(tǒng)抵御電網(wǎng)波動(dòng)和雷擊的能力。

（5）加強(qiáng)深層氣田氣與老區(qū)管網(wǎng)的連接，提高管網(wǎng)供氣安全性、穩(wěn)定性。目前，深層氣田氣與老區(qū)管網(wǎng)僅有紅崗調(diào)壓站一個(gè)接入點(diǎn)，由于深層氣田至紅崗調(diào)壓間的氣源管道為單線運(yùn)行，一旦管道出現(xiàn)問(wèn)題，將嚴(yán)重影響下游供氣安全性。擬考慮新增氣田氣與老區(qū)接入點(diǎn)，同時(shí)考慮新建深層氣至紅崗調(diào)壓間復(fù)線，提高運(yùn)行可靠性。

（6）加強(qiáng)城市民用氣管網(wǎng)建設(shè)及供氣站布局調(diào)整。根據(jù)大慶東、西城區(qū)城市建設(shè)總體規(guī)劃，將結(jié)合下游用氣需求，對(duì)東、西城區(qū)的民用氣供氣管網(wǎng)進(jìn)行完善，根據(jù)用戶分布合理安排供氣站的擴(kuò)改建和新建工程。實(shí)現(xiàn)東、西主城區(qū)供氣站全區(qū)域覆蓋，同時(shí)通過(guò)環(huán)網(wǎng)建設(shè)，保證供氣站氣源穩(wěn)定、可靠。

（7）減少工業(yè)、民用用戶用氣波動(dòng)對(duì)外輸氣管網(wǎng)運(yùn)行影響。將陸續(xù)對(duì)工業(yè)、民用氣用戶通過(guò)增設(shè)限制性調(diào)節(jié)閥的方式對(duì)流量、壓力等進(jìn)行必要的限制，優(yōu)先保證天然氣管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。適當(dāng)時(shí)機(jī)考慮增設(shè)調(diào)峰設(shè)施。

（8）逐漸實(shí)現(xiàn)民用氣脫碳，達(dá)到城鎮(zhèn)燃?xì)饷裼锰烊粴鈿赓|(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。近幾年來(lái)隨著油田的不斷開(kāi)發(fā)，天然氣中二氧化碳含量逐年升高，因此在考慮生產(chǎn)裝置中建設(shè)脫碳設(shè)備的同時(shí)，也應(yīng)重視民用天然氣中二氧化碳含量逐漸走高的實(shí)際情況?！笆濉逼陂g天然氣分公司將在小型民用氣脫碳技術(shù)方面進(jìn)行研究，并通過(guò)試點(diǎn)驗(yàn)證，逐漸實(shí)現(xiàn)民用氣全部脫碳，滿足城鎮(zhèn)燃?xì)庵忻裼锰烊粴庖弧⒍?lèi)氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.026