米思丞，張紹廣，李 政

[中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300450]

油田燃料氣處理系統(tǒng)主要為透平發(fā)電機(jī)提供燃料，燃料氣來源為本平臺產(chǎn)出的伴生氣，伴生氣經(jīng)天然氣壓縮機(jī)加壓至 3 600kPaG、冷卻至 40℃后，進(jìn)入燃?xì)鈨蕹ヒ旱?，天然氣在壓縮、冷卻處理過程中由于壓力、溫度的變化會有液烴析出，原有設(shè)計流程為排放至平臺閉排罐，通過火炬系統(tǒng)燃燒放空。通過調(diào)取分析閉排罐液位變化曲線，計算得出油田在產(chǎn)氣量約為 11×104m3/d 工況下，每月產(chǎn)生液態(tài)輕烴總量約為 850m3，折合為經(jīng)濟(jì)效益約為 312 萬元。由于輕烴是寶貴的化工原料，在我國有著巨大的市場空間，本著節(jié)能降耗，增產(chǎn)增效的思路，計劃增加輕烴回收流程，以實(shí)現(xiàn)對這部分輕烴的有效回收利用，同時降低輕烴對于原油流程的干擾，提高油田燃?xì)庀到y(tǒng)輕烴回收利用率。

1 流程現(xiàn)狀

油田燃料氣系統(tǒng)投用運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)天然氣壓縮后會有液烴析出排向閉排，通過持續(xù)跟蹤閉排罐液位變化曲線，計算出油田液態(tài)輕烴數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 油田液態(tài)輕烴效益

為進(jìn)一步確定液烴來源，通過查閱各烷烴的臨界溫度及臨界壓力（如表2、表3所示），確定在燃?xì)庀礈炱鳎ú僮鲏毫?溫度：250kPaG/40℃）中會有戊烷及以上液態(tài)烷烴存在，燃?xì)鈨蓿ú僮鲏毫?溫度：3 700kPaG/40℃）中會有丙烷及以上液烴脫出，在天然氣壓縮機(jī)二級分液罐（操作壓力/ 溫度：1 020kPaG/40℃）等小型設(shè)備中會有丁烷及以上液烴存在。

表2 烷烴臨界溫度及臨界壓力數(shù)據(jù)表

表3 丙烷及以上烷烴 40℃時臨界壓力數(shù)據(jù)表

因?yàn)槿魏螝怏w在一點(diǎn)溫度和壓力下都可以液化，溫度越高，液化所需要的壓力也越高，但是當(dāng)溫度超過某一數(shù)值時，即使在增加多大的壓力也不能液化，這個溫度叫臨界溫度，在這一溫度下最低的壓力就叫做臨界壓力，故甲烷和乙烷在程操作壓力下不會液化。

在油田日產(chǎn)氣量約為11×104m3/d 工況下，通過持續(xù)觀察天然氣系統(tǒng)各罐體液位變化曲線，燃?xì)庀礈炱髦形焱橐陨弦簾N總量約為82m3/月（折合3m3/d），燃?xì)鈨薇橐陨弦簾N總量約為830m3/月（折合30m3/d），其他設(shè)備總量約為 59m3/月（折合 2m3/d），燃?xì)鈨拗休p烴產(chǎn)量占比達(dá)到 85.71%，得出燃?xì)鈨掭p烴回收利用率低確定為問題癥結(jié)所在。

2 燃?xì)鈨掭p烴回收利用率低的原因分析

如表4，表5所示，確認(rèn)癥結(jié)為燃?xì)鈨掭p烴回收利用率低，綜合分析了燃?xì)鈨掭p烴回收利用率低的原因：天然氣重組分含量偏高、燃?xì)鈨迚毫\(yùn)行偏高、燃?xì)鈨逌囟冗\(yùn)行偏低、燃?xì)鈨奕鄙佥p烴回收流程，下面針對這幾點(diǎn)進(jìn)行分析。

表4 油田天然氣組分表

表5 油田天然氣組分表

2.1 天然氣重組分含量偏高

通過對天然氣組分取樣化驗(yàn)和對油田地質(zhì)資料和油藏方案等資料進(jìn)行查閱，發(fā)現(xiàn)兩者中丙烷及以上烷烴含量偏差值為 0.86%，小于 1%。

2.2 燃?xì)鈨迚毫\(yùn)行偏高

通過對 2018年11月—2019年3月燃?xì)鈨迣?shí)際運(yùn)行壓力與設(shè)計值進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)兩者偏差均小于30kPaG，如表6所示。

表6 燃?xì)鈨迣?shí)際運(yùn)行壓力與設(shè)計值對標(biāo)表

2.3 燃?xì)鈨逌囟冗\(yùn)行偏低

通過對 2018年 11 月—2019 年 3 月燃?xì)鈨迣?shí)際運(yùn)行溫度與設(shè)計值進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)兩者中偏差均小于1℃，如表7所示。

表7 燃?xì)鈨迣?shí)際運(yùn)行溫度與設(shè)計值對標(biāo)表

2.4 燃?xì)鈨奕鄙佥p烴回收流程

通過現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)燃?xì)鈨抟合喑隹诠芫€全部去往閉排，當(dāng)液相調(diào)節(jié)閥打開時，液烴快速流向閉排，由于閉排處于常溫、常壓狀態(tài)，液態(tài)丙烷和丁烷迅速氣化進(jìn)入火炬系統(tǒng)燃燒放空，放空氣量瞬時值增加 1 200m3/h，是造成輕烴浪費(fèi)的主要因素。

3 流程改造

3.1 方案確認(rèn)

依托燃?xì)鈨薇旧砭彺婺芰Γ诠迌?nèi)實(shí)現(xiàn)輕烴和水的重力分異，對液相出口管線進(jìn)行改造，在排液調(diào)節(jié)閥 下游新增至天然氣海管管線，當(dāng)燃?xì)鈨抟何簧蠞q高于調(diào)節(jié)閥設(shè)定值后，調(diào)節(jié)閥打開，儲罐內(nèi)液烴進(jìn)入天然氣海管外輸，在儲罐底部出口與正常排液出口之間加裝油水界面液位計，手動排水控制油水界面，實(shí)現(xiàn)對燃?xì)鈨薜妮p烴回收。

3.2 方案調(diào)研

為了能夠更好地開展項(xiàng)目實(shí)施，充分利用現(xiàn)有設(shè)備和空間，同時為了優(yōu)化施工方案，降低施工難度，減少施工費(fèi)用，根據(jù)選定的改造方案開展了現(xiàn)場調(diào)研，具體如下：①排液調(diào)節(jié)閥下游新增至天然氣海管流程。②在儲罐底部出口球閥前端與正常排液出口球閥之間加裝油水界面液位計。③油水界面液位計浮子密度的選擇。2019 年 5 月 5 日—5 月 11 日對燃?xì)鈨迌?nèi)輕烴密度進(jìn)行跟蹤取樣化驗(yàn)，結(jié)果如表8所示，根據(jù)測量結(jié)果，采購的浮子密度為 800kg/m3，以保證正常顯示燃?xì)鈨迌?nèi)油水界面。

表8 燃?xì)鈨掭p烴和底水密度化驗(yàn)結(jié)果

4 效果檢驗(yàn)

工藝流程改造完成后，進(jìn)行了投用，新增流程的控制操作正常，能實(shí)現(xiàn)輕烴的自動回收，回收輕烴量約29m3，實(shí)現(xiàn)了對策目標(biāo)。油水界面液位計能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測油水界面的功能，輕烴進(jìn)入天然氣海管后，海管運(yùn)行狀態(tài)正常，滿足日常生產(chǎn)需求。

4.1 檢查效果

4.1.1 輕烴回收率分析

改造流程投運(yùn)后，連續(xù)觀察 3 個月，油田每天回收輕烴約 29m3（折合每月 871m3/月），油田輕烴回收率達(dá)到 82%，如表9所示。

表9 改造前后數(shù)據(jù)對比表

4.1.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

據(jù)油田統(tǒng)計，改造后油田每日外輸輕烴量約為29m3，每天經(jīng)濟(jì)效益為 13 萬元；自 2019 年7月 1日投入使用，截至 2019年 9 月 30 日，已實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益1 270萬元；在保持產(chǎn)量不變的情況下，預(yù)計每年的經(jīng)濟(jì)效益為5 080萬元，因此，該改造項(xiàng)目具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

4.1.3 節(jié)能減排分析

據(jù)油田統(tǒng)計，改造后油田每天可減少天然氣放空 4 000m3，自 投入使用，已累計減少天然氣放空36×104m3，減少二氧化碳排放：36×104×3.30/1 000=1 188 t。（注：1m3丙烷產(chǎn)生3m3二氧化碳，1m3丁烷產(chǎn)生4m3二氧化碳，根據(jù)天然氣組分化驗(yàn)結(jié)果，增加放空氣中丙烷和丁烷占比為 65%和 35%，經(jīng)計算產(chǎn)生二氧化碳 3.30kg。

每年可減少二氧化碳排放量約為 4 752t。

每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤：29×365×0.6×1.71=10 860.21 t。

注：按輕烴密度為 0.6 t/m3，1t 輕烴折合標(biāo)準(zhǔn)煤1.71 t 計算。

5 結(jié)論與建議

為進(jìn)一步鞏固流程改造效果，提高輕烴回收利用率，制定了相應(yīng)的鞏固措施，一方面更新了燃?xì)鈨藜疤烊粴夂９軜?biāo)準(zhǔn)化操作程序，加強(qiáng)流程改造后的巡檢及維護(hù)工作。另一方面對天然氣組分及輕烴密度繼續(xù)跟蹤化驗(yàn)，跟蹤油水界面液位計運(yùn)行狀態(tài)，防止外輸輕烴含水增高。