王 睿，代齊加，徐學(xué)智，方 剛

（中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459）

1 項目背景概述

目前隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)外對不可再生資源的依賴程度越來越高。國家提出增儲上產(chǎn)“七年行動計劃”以來，國內(nèi)各大油氣田順勢而為，紛紛制定相應(yīng)計劃加大勘探開發(fā)力度，全力保障國家能源供應(yīng)。輕烴作為油田開發(fā)生產(chǎn)中的伴生副產(chǎn)品，通常未經(jīng)回收處理直接通過火炬燃燒放空，造成了資源的嚴(yán)重浪費和環(huán)境污染，與國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略背道而馳。因此，輕烴回收利用項目順勢而生。

某油田由 1 個中心平臺和 3 個井口平臺組成，該油田為原油外輸樞紐，在設(shè)計中無天然氣外輸流程，所產(chǎn)出天然氣全部用作透平發(fā)電，其余天然氣通過火炬燃燒放空。該油田油井產(chǎn)出與上游油田物流共同進(jìn)入原油處理系統(tǒng)，熱化學(xué)處理器分離出的伴生氣進(jìn)入低壓壓縮機(jī)，通過低壓壓縮機(jī)凝析油分離器進(jìn)行氣液分離。分離后氣體進(jìn)入燃?xì)庀到y(tǒng)繼續(xù)增壓處理，而分離出的輕烴通過排液閥排入閉排系統(tǒng)，再由閉排泵增壓轉(zhuǎn)入原油處理系統(tǒng)。

在油田開發(fā)生產(chǎn)中，液態(tài)輕烴富集到閉排系統(tǒng)，由于閉排系統(tǒng)為常壓罐，受壓力及溫度的變化，液態(tài)輕烴揮發(fā)生成的重組分含量較高的氣體直接進(jìn)入火炬系統(tǒng)燃燒放空，造成火炬黑煙嚴(yán)重，污染環(huán)境［1］。為合理有效利用平臺輕烴資源，需要對現(xiàn)有流程進(jìn)行優(yōu)化改造，以實現(xiàn)輕烴的高效回收利用［2］。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀問題分析

2.1 原設(shè)計無法對輕烴液位有效監(jiān)測

原工藝流程中，浮子液位計的設(shè)計未考慮流程出現(xiàn)輕烴的因素。原流程中液位計的浮子密度為0.69 g/cm3，而輕烴密度遠(yuǎn)小于0.69 g/cm3，造成原流程浮子液位計無法正常實時監(jiān)測輕烴液位，導(dǎo)致虛假液位，影響生產(chǎn)人員對流程實時監(jiān)控和準(zhǔn)確判斷，給油田生產(chǎn)帶來了巨大的安全隱患。

2.2 應(yīng)急設(shè)備正常運轉(zhuǎn)可靠性降低

油田天然氣低壓系統(tǒng)的凝析油分離器將接收的天然氣進(jìn)行氣液分離。分離后的氣體進(jìn)入天然氣處理系統(tǒng)，液態(tài)輕烴排入閉排系統(tǒng)。由于輕烴的沸點和飽和蒸汽壓較低，故閉排泵轉(zhuǎn)輸過程中容易發(fā)生氣蝕而無法正常運行，同時，由于氣蝕引起離心泵震動過大、加速設(shè)備損耗，導(dǎo)致設(shè)備性能下降［3］。閉排系統(tǒng)屬于應(yīng)急設(shè)備，閉排罐由于輕烴過多無法轉(zhuǎn)輸而造成長期處于高液位，降低了油田應(yīng)急設(shè)備的可靠性，導(dǎo)致油田應(yīng)急能力驟降，直接影響到油田的安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

2.3 嚴(yán)重影響原油處理系統(tǒng)流程穩(wěn)定性

輕烴通過閉排系統(tǒng)進(jìn)入生產(chǎn)分離器，而輕烴一旦進(jìn)入生產(chǎn)分離器則會降低原油的脫水效果，使污水系統(tǒng)頻繁收油，加劇原油系統(tǒng)處理壓力，造成原油處理系統(tǒng)紊亂，嚴(yán)重影響原油外輸樞紐平臺生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

2.4 燃燒產(chǎn)生黑煙造成環(huán)境污染

輕烴進(jìn)入閉排系統(tǒng)，由于壓力和溫度的變化，導(dǎo)致輕烴揮發(fā)生成的重組分含量較高的氣體直接進(jìn)入火炬分液罐，并通過火炬系統(tǒng)進(jìn)行燃燒。由于燃燒不充分產(chǎn)生黑煙造成環(huán)境污染。

2.5 資源浪費

經(jīng)核算低壓壓縮機(jī)排液閥開度得出，每天排放至閉排系統(tǒng)的輕烴量約為10 m3/d，每年損失輕烴資源約為 3 650 m3。如果能夠合理利用，必將利于緩解能源緊張的嚴(yán)峻形勢。

3 優(yōu)化解決方案

3.1 優(yōu)化浮子液位計浮子密度

經(jīng)過化驗核定得出液態(tài)輕烴密度，最終選取密度為0.48 g/cm3的浮子對流程進(jìn)行實時監(jiān)控。因此，該油田將生產(chǎn)流程中受輕烴影響的液位計浮子進(jìn)行統(tǒng)一更換，切實解決了原浮子液位計由于密度過大無法正常監(jiān)視流程中輕烴的問題。目前新更換的低密度浮子應(yīng)用效果良好，能夠及時、準(zhǔn)確判斷流程中存在的輕烴量，為油田的安全生產(chǎn)提供了堅實的保障。

3.2 改造工藝流程

表1為某油田放空氣全組分組成分析結(jié)果，可以看出該油田C3—C6組分占比7.88%，超過火炬產(chǎn)生黑煙的最小臨界值6%［4］，說明該油田天然氣中重組分含量偏高。但由于該油田天然氣產(chǎn)量并不是很高，大部分用作透平發(fā)電，僅有少量通過火炬燃燒放空，無需再加設(shè)一套輕烴回收系統(tǒng)，僅需將現(xiàn)有流程優(yōu)化改造，便可實現(xiàn)液態(tài)輕烴的回收利用。因此，為解決流程紊亂影響油田安全生產(chǎn)、輕烴浪費、燃燒不充分導(dǎo)致火炬黑煙造成環(huán)境污染現(xiàn)象，油田利用現(xiàn)有流程進(jìn)行適應(yīng)性改造，見圖1。

表1 某油田放空氣全組分組成分析結(jié)果Tab.1 Results of component analysis of vented gas in an oilfield

圖1 油田部分工藝流程簡圖Fig.1 Part of process flow diagram of oilfield

低壓壓縮機(jī)凝析油分離器操作壓力為550 kPaG，熱化學(xué)分離器操作壓力為65 kPaG，根據(jù)設(shè)備布置位置、壓差關(guān)系和設(shè)備處理能力，滿足物流由高壓端向低壓端排液的條件，故可以對流程優(yōu)化改造，其具體改造方案如圖2所示。將低壓壓縮機(jī)氣液分離罐中液相排液閥截斷，通過低壓壓縮機(jī)底部排液管線預(yù)留口連接管線接入至熱化學(xué)分離器入口，將輕烴一部分較輕組分通過揮發(fā)燃燒，較重組分重新進(jìn)入原油流程，隨原油處理流程外輸至下游處理廠，實現(xiàn)了不可再生資源回收利用的目的。

圖2 低壓壓縮機(jī)處理流程優(yōu)化改造簡圖Fig.2 Schematic diagram of process flow optimization for low pressure compressor

4 優(yōu)化改造成果

4.1 生產(chǎn)流程監(jiān)控

成功解決原浮子液位計無法正常監(jiān)控輕烴液位的安全隱患，提高了設(shè)備的本質(zhì)安全，切實保障了油田安全穩(wěn)定生產(chǎn)，提升了員工探索發(fā)現(xiàn)、解決問題的能力。

4.2 應(yīng)急設(shè)備可靠性

經(jīng)過流程改造，目前輕烴全部進(jìn)入熱化學(xué)分離器，減輕了閉排系統(tǒng)的處理壓力，減緩了閉排泵的設(shè)備損耗，最大限度地提高了應(yīng)急設(shè)備的可靠性。

4.3 生產(chǎn)處理流程穩(wěn)定性

鑒于該油田為原油外輸樞紐平臺，通過流程改造解決輕烴進(jìn)入生產(chǎn)處理流程造成的流程紊亂現(xiàn)象，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，減少了由于流程波動造成的油田群關(guān)停的風(fēng)險，實現(xiàn)了油田群生產(chǎn)效益最大化。

4.4 遏制環(huán)境污染

一定程度上解決了火炬黑煙問題，如圖3所示，火炬燃燒時由間歇性產(chǎn)生黑煙轉(zhuǎn)變?yōu)榍宄和噶?。同時，油田火炬放空量由約4 000 m3/d降至約3 000 m3/d，環(huán)保效益顯著，在認(rèn)真踐行綠色低碳環(huán)保發(fā)展的道路上穩(wěn)步前行［5］。

圖3 流程改造前后火炬燃燒對比圖Fig.3 Comparison diagram of flare combustion before and after process modification

4.5 不可再生資源回收

經(jīng)過流程改造，該油田日回收輕烴量約10 m3，每年可回收輕烴資源約 3 650 m3，按4 000元/m3計算，預(yù)計年收益 1 460 萬元以上，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

5 總 結(jié)

隨著我國能源供需矛盾的日益加劇，資源利用率最大化將是上游生產(chǎn)企業(yè)的最終目的。同時，隨著綠色開采概念的提出，如今人們對環(huán)境保護(hù)意識不斷提升，保護(hù)環(huán)境同樣具有十分重要的意義。低成本、簡易流程優(yōu)化改造在該油田的實施，有效解決了前期輕烴不能合理處理所帶來的安全隱患和環(huán)境問題，對其他油田現(xiàn)場流程優(yōu)化改造也有一定的參考和借鑒價值。■