程博

摘 要：海上油田伴生氣回收利用是油田開發(fā)過程中的主要節(jié)能減排措施，伴生氣組分不同，回收及處理工藝也不同。對(duì)于重組分含量較高的伴生氣，由于熱值較高，容易影響發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不能滿足電站和熱站對(duì)燃料熱值的指標(biāo)要求。為了切實(shí)提高伴生氣資源利用效率，通過設(shè)置燃料氣處理系統(tǒng)、低壓氣壓縮系統(tǒng)及輕烴回收裝置，分離重組分，既可保證鍋爐、發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)又能生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的LPG產(chǎn)品，環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益一舉兩得。

關(guān)鍵詞：海上油田;伴生氣;輕烴回收;LPG

Abstract： The recovery and utilization of associated gas in offshore oilfield is the main energy-saving and emission reduction measure in the process of oilfield development. The recovery and treatment processes are also different due to different components of associated gas. For associated gas with higher recombination content， it is easy to affect the normal operation of the generator due to its high calorific value， which cannot meet the fuel calorific value index requirements of power station and heat station. In order to effectively improve the utilization efficiency of associated gas resources， fuel gas treatment system， low pressure gas compression system and light hydrocarbon recovery device can be set up to separate and recombine， which can not only ensure the normal operation of boilers and generators， but also produce LPG products with economic value. Environmental and economic benefits can be achieved at one time.

Key Words： Offshore oilfield; Associated gas; Light hydrocarbon recovery; LPG

1.背景

南海東部某油田群開發(fā)項(xiàng)目擬新建1艘FPSO（浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置）、1套單點(diǎn)系泊系統(tǒng)、3套水下生產(chǎn)系統(tǒng)、6條海底混輸管道、9條海底電纜和3條海底臍帶纜。FPSO用于接收三個(gè)油田水下生產(chǎn)系統(tǒng)的來液，處理成合格原油儲(chǔ)存并外輸{1}。FPSO帶電站，為油田群水下生產(chǎn)系統(tǒng)提供電力，并為水下生產(chǎn)系統(tǒng)提供控制、化學(xué)藥劑注入和海管通球能力。

該油田群原油密度較輕，氣油比較高，伴生氣豐富，伴生氣中重組分含量較高、熱值較高，超出了FPSO上透平發(fā)電機(jī)和鍋爐燃料氣用戶的熱值需求范圍，直接通過火炬燃燒放空會(huì)出現(xiàn)大量黑煙，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，在油田開發(fā)項(xiàng)目前期研究階段就考慮設(shè)置燃料氣處理系統(tǒng)、低壓氣壓縮系統(tǒng)和LPG系統(tǒng)，將伴生氣中的重組分分離用于生產(chǎn)LPG產(chǎn)品{2}，輕組分用于鍋爐和發(fā)電機(jī)燃料。

LPG回收裝置包括脫乙烷塔、脫丁烷塔等，生產(chǎn)的LPG產(chǎn)品進(jìn)入LPG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，由專用的LPG運(yùn)輸船定期外輸，塔底凝液進(jìn)入原油艙儲(chǔ)存{3}，塔頂氣進(jìn)火炬放空系統(tǒng)。

燃料氣處理系統(tǒng)和低壓氣壓縮系統(tǒng)包括燃料氣滌氣罐、低壓壓縮機(jī)、凝液分離罐、凝液增壓泵，經(jīng)過處理的伴生氣輕組分用于鍋爐和透平發(fā)電機(jī)燃料，鍋爐為FPSO熱用戶提供熱源，透平發(fā)電機(jī)為FPSO用電設(shè)備提供電力{4}。

2.LPG系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

LPG是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。LPG回收裝置是基于蒸餾原理，利用伴生氣不同組分的沸點(diǎn)不同，在一定壓力和溫度下，對(duì)不同組分進(jìn)行分離{5}。

2.1 海上FPSO裝置LPG設(shè)計(jì)難點(diǎn)

（1）FPSO上設(shè)有油、氣、水處理裝置，以及發(fā)電和生活輔助系統(tǒng)，受限于空間和尺寸，LPG回收處理工藝需要根據(jù)氣體組分適當(dāng)簡化{6}。

（2）基于海上環(huán)境和設(shè)備條件，F(xiàn)PSO上LPG儲(chǔ)罐一般采用常溫壓力式儲(chǔ)存方式，而且LPG需通過LPG運(yùn)輸船外輸，外輸過程包含充壓、外輸、回收及吹掃等操作，流程復(fù)雜而且安全性要求較高。

（3）LPG系統(tǒng)需在FPSO海上晃動(dòng)的條件下正常運(yùn)行，直接影響塔的處理效果，要從LPG回收塔尺寸、塔內(nèi)件、設(shè)備負(fù)荷等方面綜合考慮，確?；蝿?dòng)條件下的處理效果。

（4）LPG系統(tǒng)進(jìn)料來自油田伴生氣，氣量波動(dòng)大，氣體組分變化也較大，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮進(jìn)料量和組分變化帶來的影響，確保不同進(jìn)料條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 LPG系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

該油田群伴生氣組分和熱值見表1，從組分?jǐn)?shù)據(jù)可以看出，伴生氣中重組分含量較高，熱值較高，同時(shí)伴生氣量較大{7}。因此考慮設(shè)置燃料氣處理系統(tǒng)、低壓氣壓縮系統(tǒng)和LPG系統(tǒng)，經(jīng)過處理的伴生氣滿足鍋爐、發(fā)電機(jī)對(duì)熱值的要求，同時(shí)生產(chǎn)LPG儲(chǔ)存外輸。

受FPSO空間、尺寸等條件的限制，LPG系統(tǒng)工藝流程應(yīng)盡量簡化，經(jīng)過方案對(duì)比，確定了投資相對(duì)較少、占地空間較小、工藝相對(duì)簡單的雙塔回收工藝，詳見圖1。

3.實(shí)施效果及意義

3.1 實(shí)施效果

依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《節(jié)能量計(jì)算方法》中“措施法節(jié)能量計(jì)算方法”的規(guī)定{8}，對(duì)于以能源回收為目的的措施節(jié)能量項(xiàng)目，按統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)回收利用的能源量計(jì)算，同時(shí)應(yīng)減去間接能耗效應(yīng)修正量。本項(xiàng)目回收油田的伴生氣，用于透平消耗、鍋爐消耗、生產(chǎn)LPG，屬于資源回收項(xiàng)目，項(xiàng)目節(jié)能量計(jì)算值應(yīng)為透平、鍋爐消耗伴生氣量加生產(chǎn)LPG量與項(xiàng)目設(shè)備增加能耗之間的差值。根據(jù)FPSO生產(chǎn)日?qǐng)?bào){9}，透平燃?xì)庹蹣?biāo)系數(shù)1.2966 kgce/m3，鍋爐燃?xì)庹蹣?biāo)系數(shù)1.1kgce/m3;LPG密度545.5 kg/ m3，折標(biāo)系數(shù)為1.5661kgce/kg?？疾炱谕钙胶臍饬?、鍋爐耗氣量和生產(chǎn)LPG量見表2{10}。

若項(xiàng)目伴生氣不進(jìn)行回收利用，透平、鍋爐仍需配備使用，但不會(huì)有LPG回收、儲(chǔ)存、外輸系統(tǒng)及中壓壓縮機(jī)、低壓壓縮機(jī)等{11}。因此，間接能耗效應(yīng)為LPG回收、儲(chǔ)存、外輸系統(tǒng)及中壓壓縮機(jī)、低壓壓縮機(jī)的能源消耗。間接能耗效應(yīng)修正量主要為新增加的泵和壓縮機(jī)的耗電量。根據(jù)考察期設(shè)備耗電量折算為全年耗電量為2062萬千瓦時(shí)，F(xiàn)PSO自發(fā)電的發(fā)電單耗為0.000 731 8tce/ kW·h，因此能耗量為15 089.7tce。

項(xiàng)目年節(jié)能量：

為項(xiàng)目年節(jié)能量，tce;

為透平消耗回收伴生氣產(chǎn)生的節(jié)能量，tce;

為鍋爐消耗回收伴生氣產(chǎn)生的節(jié)能量，tce;

為生產(chǎn)LPG產(chǎn)生的節(jié)能量，tce;

為間接能耗效應(yīng)修正量，tce。

3.2 實(shí)施意義

通過在FPSO上設(shè)置燃料氣處理系統(tǒng)、低壓氣壓縮系統(tǒng)和LPG系統(tǒng)，回收油田伴生氣用作鍋爐、發(fā)電機(jī)燃料及生產(chǎn)LPG產(chǎn)品，節(jié)約實(shí)物原油消耗和生產(chǎn)LPG產(chǎn)品{12}。經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目年節(jié)約原油8727.56t、生產(chǎn)LPG 8391.91t，取得顯著的節(jié)能環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，大幅提升FPSO伴生氣處理能力，可以充分釋放油田產(chǎn)能，為后續(xù)新油田的投產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

在新油氣田開發(fā)項(xiàng)目前期研究階段對(duì)油藏進(jìn)行細(xì)致專業(yè)的分析，充分考慮伴生氣回收利用的可行性，減少火炬氣放空，是提高能源資源綜合利用效率的有效手段，需要在未來的海洋油氣資源開發(fā)項(xiàng)目中大力推廣和使用。“十四五”時(shí)期是國家碳達(dá)峰的關(guān)鍵期，中國海油將以更實(shí)舉措推動(dòng)油氣生產(chǎn)過程節(jié)能降碳，加快促進(jìn)公司發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。

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