徐鑫(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

海上油田的開發(fā)中，由于一些油氣田開發(fā)過程中的二氧化碳含量較高，對油田開發(fā)資源的利用及發(fā)展均具有不利影響。本文結(jié)合我國海上油田開發(fā)現(xiàn)狀，從海上油田開發(fā)中的油氣分離技術(shù)應(yīng)用要求出發(fā)，對海上油田開發(fā)中應(yīng)用的油氣分離技術(shù)以及有關(guān)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行研究。

1 海上油田開發(fā)現(xiàn)狀與油氣分離技術(shù)的應(yīng)用要求

現(xiàn)階段，我國的油田開發(fā)中對油氣混輸技術(shù)的應(yīng)用和研究發(fā)展較為顯著，其中，在油田開發(fā)實(shí)踐中應(yīng)用的油氣混輸技術(shù)，不僅具有結(jié)構(gòu)簡單且慣性作用力較小、適應(yīng)性突出、可靠性顯著等特點(diǎn)，而且其工作范圍也比較廣泛，對海上油田開發(fā)的抗泥沙能力要求適應(yīng)效果也比較顯著。值得注意的是，上述油田開發(fā)的油氣混輸技術(shù)在海上油田開采中進(jìn)行應(yīng)用，其作用效果卻并不十分顯著。這是由于與其他油田開發(fā)情況相比，受海上油田開采的特殊地理位置限定，導(dǎo)致海上油田開采中不僅存在鉆井平臺的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、開采空間較小等問題，而且對開采過程中的重量要求十分嚴(yán)格，從而存在著較為突出的開采難度較高以及對開采技術(shù)的要求也比較高等特征。此外，海上油田開采的油氣資源純度均比較低，二氧化碳含量較高。因此，在海上油田開采中進(jìn)行油氣分離技術(shù)引進(jìn)和應(yīng)用，對海上油田的開采與發(fā)展有著重要的作用和影響。

結(jié)合上述對海上油田開發(fā)先現(xiàn)狀的分析，在對海上油氣分離技術(shù)進(jìn)行引入應(yīng)用過程中，受海上油田開采的各條件與因素影響，不僅對油氣分離技術(shù)的應(yīng)用形成了一定的困難影響，而且需要確保海上油田開采中應(yīng)用的油氣分離裝置處于相應(yīng)的空間承受重量標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，從而對其海上油田開發(fā)及其技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行支持。另一方面，受海上油田開采本身對各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的要求較高這一實(shí)際情況影響，在對海上油氣分離技術(shù)的運(yùn)用中，還需要對其操作裝置進(jìn)行不斷減緩，同時(shí)促進(jìn)其耗能控制技術(shù)不斷提升，避免對海上油田開發(fā)以及對海上油氣分離技術(shù)的良好應(yīng)用產(chǎn)生不利影響[1]。

2 海上油田開發(fā)中對油氣分離技術(shù)的應(yīng)用

2.1 海上油氣分離技術(shù)

綜合上述對海上油田開發(fā)現(xiàn)狀及其對油氣分離技術(shù)的應(yīng)用要求分析，當(dāng)前，在我國海上油田開發(fā)中進(jìn)行應(yīng)用的油氣分離技術(shù)主要包括膜分離技術(shù)、電化學(xué)分離技術(shù)、吸附分離技術(shù)、吸收分離技術(shù)、低溫分離技術(shù)以及化學(xué)循環(huán)燃燒分離技術(shù)等多種不同的技術(shù)形式。下文將以膜分離技術(shù)與超重化學(xué)吸收方法兩種不同的油氣分離技術(shù)及其特點(diǎn)進(jìn)行對比分離，以對其在海上油田開發(fā)中的應(yīng)用提供支持。

(1)膜分離技術(shù)。膜分離技術(shù)在海上油田開發(fā)的油氣分離中應(yīng)用，是通過在一定的條件因素下，借助膜在氣體滲透中的選擇性，來實(shí)現(xiàn)二氧化碳與其他氣體的有效分離。其中，采用膜分離技術(shù)進(jìn)行油氣分離，是對二氧化碳?xì)怏w能夠在分離膜或吸收膜中快速通過，并有效降低其在另一側(cè)的濃度，使其在一側(cè)形成富集，從而實(shí)現(xiàn)對油氣資源中的二氧化碳進(jìn)行有效分離。膜分離技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，不僅操作簡單、污染較小，而且進(jìn)行保養(yǎng)也較為方便，能耗較低，作用優(yōu)勢十分顯著。但是，由于膜分離技術(shù)在具體操作中需要通過脫水以及過濾等預(yù)處理操作，進(jìn)行油氣分離所獲取的二氧化碳純度相對較低。近年來，膜分離技術(shù)在世界各個(gè)先進(jìn)國家中受到研究和關(guān)注較多，通過對膜分離技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行全面掌握，以通過先進(jìn)且成熟的控制系統(tǒng)應(yīng)用，來實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)中的溫度、壓力與流量等參數(shù)檢測和自動調(diào)節(jié)、報(bào)警等，從而在智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持下，對其集中控制與管理進(jìn)行完善，更好地滿足現(xiàn)代油田開采中對膜分離技術(shù)的研究和應(yīng)用需求[2]。

(2)超重力化學(xué)吸收分離方法。超重力化學(xué)吸收方法在海上油田開發(fā)的油氣分離中應(yīng)用，是通過對旋轉(zhuǎn)環(huán)形多孔填料床的應(yīng)用，使其在替代傳統(tǒng)的垂直靜止塔器裝置基礎(chǔ)上，通過氣液在上述設(shè)備的旋轉(zhuǎn)填料層進(jìn)行充分接觸，從而在液相高度分散以及表面急速更新、相界面強(qiáng)烈擾動等情況下實(shí)現(xiàn)充分的傳熱與傳質(zhì)運(yùn)行，促進(jìn)混合氣體中的二氧化碳和吸收劑進(jìn)行充分反應(yīng)，并強(qiáng)化其反應(yīng)過程，最終實(shí)現(xiàn)對油田開采的油氣資源中二氧化碳與天然氣的有效分離。這種油氣分離技術(shù)與油田開采中使用的塔式設(shè)備及其效果相比，由于其體積傳質(zhì)系數(shù)與塔式設(shè)備相比明顯較高，因此，進(jìn)行油氣分離應(yīng)用的效果也更突出。

雖然上述兩種油氣分離技術(shù)在油田開采中應(yīng)用，都能夠有效滿足海上油田開發(fā)的空間與重量限制，但對其在海上油田開發(fā)中的應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性對比顯示，由于超重力化學(xué)吸收方法在實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)研究尚未完全成熟，導(dǎo)致其在油田開發(fā)的油氣分離中應(yīng)用，還需要對其可操作性開展進(jìn)一步的研究和證實(shí)。而膜分離技術(shù)進(jìn)行油氣分離應(yīng)用的技術(shù)條件相對成熟且穩(wěn)定，但其在適用性上表現(xiàn)出一定的缺陷，像對膜分離技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用中需要增加氣體預(yù)處理的操作過程與內(nèi)容環(huán)節(jié)，同時(shí)對膜分離技術(shù)中應(yīng)用的膜組件，也需要定期進(jìn)行更換，導(dǎo)致其成本相對較高[3]。

2.2 應(yīng)用實(shí)例

以某海上油田為例，為滿足該油田的安全生產(chǎn)需求，對其海上油田開發(fā)中的油輪與采油平臺安全生產(chǎn)進(jìn)行支持，專門在現(xiàn)有的邊際油井平臺中進(jìn)行相應(yīng)的油氣分離裝置增加設(shè)置，以通過油氣分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)對油田開采油氣資源中的二氧化碳進(jìn)行有效分離，提高其油田開采油氣資源的純度以及油氣資源開采利用率。如圖1 所示，即為該海上油田的油輪中所增加設(shè)置的油氣分離裝置及其工作運(yùn)行流程圖。該油氣分離裝置的增加設(shè)置應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)油輪操作人員的工作環(huán)境改善，減少油輪在油田開采中的事故和問題發(fā)生率，而且有效節(jié)約了在原平臺中進(jìn)行相應(yīng)設(shè)施增加的成本費(fèi)用，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)油輪的安全生產(chǎn)保障，效果更加顯著。

圖1 某海上油田油輪上增加的油氣分離裝置及其工藝流程

根據(jù)圖1 可以看出，通過在該海上油田開發(fā)的油輪中增加相應(yīng)的油氣分離裝置進(jìn)行應(yīng)用，在油田開采中，對平臺產(chǎn)出的原油，通過平臺和油輪的連接軟管進(jìn)行輸送至二次分離器后，即可對其進(jìn)行油氣分離處理，完成后對分離后的原油進(jìn)行計(jì)量并通過相應(yīng)的連接管道向油船的油艙流入，而對分離后的天然氣則通過放空管線在阻火器以及天然氣放空塔的支持下下，最終向外排入大氣中。上述對某海上油田的油氣分離裝置增設(shè)和應(yīng)用中，其二次分離裝置不需要通過蒸汽加熱或者是電拌熱等工藝支持，在原油開采結(jié)束后，即可通過油輪鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽對其運(yùn)行進(jìn)行支持，整體工藝過程更為簡單，并且投資較少且見效快，在實(shí)現(xiàn)海上油田的正常作業(yè)支持以及提高其油田開采生產(chǎn)效率等方面，均具有十分顯著的作用和效果[4]。

根據(jù)上述海上油田開發(fā)中的油氣分離裝置增設(shè)應(yīng)用情況，對其在油田開采生產(chǎn)中的工作運(yùn)行原理，主要表現(xiàn)如下，即：對油田開采生產(chǎn)出的原油，在通過其平臺中的油氣分離器進(jìn)行分離后，可沿著生產(chǎn)管線向油輪中流入；同時(shí)，對油田油井所開采出的原油，在其天然氣含量較大的情況下，可利用控制閥使其進(jìn)入到增加設(shè)置的原油生產(chǎn)分離器中，對其進(jìn)行再一次的油氣分離操作，然后再將分離后的原油通過生產(chǎn)管線進(jìn)行計(jì)量分析后，最終流入油輪的油艙中；對上述操作分離出來的天然氣，則會通過生產(chǎn)管線，使其進(jìn)入到旋風(fēng)式天然氣洗滌器中，利用該裝置對天然氣進(jìn)行甩干處理后，最后再阻火器的處理下，經(jīng)天然氣放空塔進(jìn)行排出。此外，在進(jìn)行上述海上油田的油氣分離裝置增加設(shè)置于應(yīng)用中，具體施工開展時(shí)，為確保各項(xiàng)技術(shù)方案于施工措施有效落實(shí)，進(jìn)而對其施工質(zhì)量進(jìn)行保障，還應(yīng)在施工操作中加強(qiáng)防靜電反應(yīng)以及對油氣分離器的保溫、防腐等保護(hù)施工和管理開展，確保其在海上油田油氣分離中的有效運(yùn)用。

3 結(jié)語

總之，海上油田開發(fā)中對油氣分離技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效降低油田開發(fā)油氣資源中的二氧化碳含量，促進(jìn)資源開發(fā)和利用的效率提升，降低開發(fā)成本，具有十分積極的作用和意義。尤其是隨著海上油田開發(fā)的不斷發(fā)展，對各種開發(fā)技術(shù)的研究和應(yīng)用要求也不斷提升，開展海上油氣分離技術(shù)研究，不僅能夠更好的適應(yīng)海上油氣田開發(fā)的技術(shù)要求，而且在推動其技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展方面也具有十分積極的作用和影響，值得研究。