張力,胡景磊

(中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司 新疆分公司,新疆 庫(kù)爾勒 843000)

某沙漠油田位于塔克拉瑪干沙漠腹地,自然環(huán)境惡劣,溫差大,風(fēng)沙肆虐,工程建設(shè)人員身體精神經(jīng)受多重考驗(yàn);油田遠(yuǎn)離城市,社會(huì)依托條件差,材料物資購(gòu)買運(yùn)輸困難;沙漠環(huán)境影響施工,基坑、管溝容易坍塌,混凝土養(yǎng)護(hù)困難。

針對(duì)沙漠油田環(huán)境惡劣、施工難度大、設(shè)計(jì)與施工技術(shù)要求高、工程建設(shè)工期緊、安全風(fēng)險(xiǎn)高等特點(diǎn)[1],2018—2020年間,“五化”[2]技術(shù)在油田地面工程建設(shè)中開(kāi)始推廣,逐步建立了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)體系,形成了一批標(biāo)準(zhǔn)化圖集和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)識(shí)規(guī)范等成果,中小型站場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)覆蓋達(dá)到90%。工程成本較傳統(tǒng)工程降低,建設(shè)工期縮短,占地面積減少,標(biāo)準(zhǔn)化采購(gòu)規(guī)模大幅提升,生產(chǎn)效率和管理水平顯著提高。

為助力地面工程建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展,設(shè)計(jì)單位瞄準(zhǔn)“省心、省力、省人、省時(shí)、省錢”的目標(biāo),在總結(jié)前期工程實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成果基礎(chǔ)上,對(duì)集輸系統(tǒng)、天然氣處理站進(jìn)行了總結(jié)提升,相關(guān)成果在2021—2022年工程建設(shè)中應(yīng)用,經(jīng)實(shí)踐證明總結(jié)提升頗有成效。

1 集輸系統(tǒng)

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化井場(chǎng)

綜合考慮安全間距、修井場(chǎng)地因素,將井口加熱設(shè)施、加藥設(shè)施、視頻監(jiān)控桿、RTU機(jī)柜間、工藝管線及光纜的布置及做法固定,形成標(biāo)準(zhǔn)化井場(chǎng)。

1.2 統(tǒng)一材質(zhì)及配套工藝

前期單井集輸管線材質(zhì)固定選用柔性復(fù)合管,最高運(yùn)行溫度不能超65 ℃。為適應(yīng)高產(chǎn)及產(chǎn)能釋放井的生產(chǎn)實(shí)際需要,增加加厚的抗硫鋼管。

前期工程集輸干線管材材質(zhì)種類較多,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用效果統(tǒng)一為抗硫碳鋼+緩蝕劑+定期清管,適應(yīng)性好,工程投資性價(jià)比高。

1.3 優(yōu)化計(jì)量方式

由于該油區(qū)油井呈條帶狀布置,前期采用閥組站選井計(jì)量,造成閥組站數(shù)量較多、單井管線普遍偏長(zhǎng)、工程投資偏高。后期采用閥組站選井計(jì)量+井口計(jì)量相結(jié)合,減少計(jì)量閥組站數(shù)量,單井井口計(jì)量后直接就近插輸進(jìn)集輸干線,大大降低了工程投資,井口計(jì)量、選井計(jì)量及單井插輸進(jìn)干線如圖1所示。

圖1 井口計(jì)量、選井計(jì)量及單井插輸進(jìn)干線

1.4 簡(jiǎn)化閥組站

前期采用閥組站選井計(jì)量,選井計(jì)量裝置自帶分離器安全閥放空需要配套建設(shè)放空火炬、放空分液罐等設(shè)施,設(shè)備多、占地寬。后期從源頭安全設(shè)計(jì)出發(fā),存在超壓工況時(shí)井口聯(lián)鎖關(guān)井,取消閥組站放空系統(tǒng),降低投資及節(jié)約用地。優(yōu)化后閥組站三維效果及現(xiàn)場(chǎng)圖如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后閥組站三維效果及現(xiàn)場(chǎng)圖

1.5 統(tǒng)籌規(guī)劃分輸站功能及布局

建設(shè)分輸站時(shí),提前考慮混輸、分輸兩種工況,平面布局“統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施”,確保功能分區(qū)明確,流程順暢。前期油氣混輸,充分利用地層能量,降低能耗;油氣規(guī)模上產(chǎn)后,油氣分輸保生產(chǎn)。分輸站三維效果及流程示意如圖3所示。

圖3 分輸站三維效果及流程示意圖

1.6 源頭防腐

針對(duì)高含H2S、高Cl-、高壓、高氣油比的工況,存在苛刻腐蝕環(huán)境下電化學(xué)腐蝕、高壓、高氣量、多流態(tài)沖刷腐蝕,經(jīng)綜合比選抗硫碳鋼、碳鋼+不銹鋼和碳鋼+鎳基合金三種方案,分輸站分離器材質(zhì)統(tǒng)一采用碳鋼+鎳基合金復(fù)合板內(nèi)襯分離器(Q345R+NS1402),雖然前期一次性投入較大,但耐蝕性好、耐Cl-性能強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)。

2 天然氣處理站

W天然氣處理站分兩列建設(shè):一列天然氣處理能力3.8億m3/a,二列10億m3/a,相同處理工藝及運(yùn)行壓力。

2.1 平面布置優(yōu)化

一列、二列占地均為14.4畝。二列設(shè)計(jì)時(shí)從如下三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化提升:

1)設(shè)備平鋪式布置優(yōu)化為模塊化多層布置,形成獨(dú)立撬塊,整體模塊的優(yōu)化布局;

2)平鋪式布管改為立面空間布管;

3)優(yōu)化檢修通道、操作空間。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化,二列站場(chǎng)總平面布置更緊湊,優(yōu)化2.344畝/億m3天然氣用地。

2.2 流程優(yōu)化及四新應(yīng)用

1)一列采用的脫硫劑是UDS-F,投產(chǎn)后脫硫效果不穩(wěn)定、溶劑易起泡、消泡劑加注量大。為解決脫硫問(wèn)題,二列應(yīng)用XDS+UDS-F新型復(fù)合溶劑,在二氧化碳、硫化氫、有機(jī)硫含量增長(zhǎng)的情況下脫硫效果較一列更好,脫硫效果對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 脫硫效果對(duì)比表

2)一列采用4A分子篩,經(jīng)過(guò)分子篩后有機(jī)硫含量≤14 mg/m3;二列采用13X分子篩脫甲硫醇+4A分子篩脫水耦合工藝,脫有機(jī)硫、脫水“一塔雙效”,13X有機(jī)硫脫除率約90%,經(jīng)過(guò)13X后有機(jī)硫含量≤10 mg/m3,脫有機(jī)硫效果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 脫有機(jī)硫效果對(duì)比表

3)采用高效纖維膜堿洗液化氣脫除有機(jī)硫的技術(shù),應(yīng)用前,一列總硫含量300～600 mg/m3,超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)343 mg/m3的要求,總硫指標(biāo)不合格;應(yīng)用后,液化氣總硫?yàn)?40～325 mg/Nm3,總硫指標(biāo)合格。

2.3 模塊化設(shè)計(jì)提升

在一列模塊化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,二列設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)脫硫脫碳模塊、脫水模塊及凝液回收模塊進(jìn)行了提升。

1)脫硫脫碳模塊提升集成度,子模塊由8個(gè)優(yōu)化為5個(gè);豎向布局,再沸器安裝于貧液泵頂部,豎向布置吸收塔底閥組,節(jié)省占地;頂部平臺(tái)聯(lián)通便于巡檢,通道1 m優(yōu)化為1.5 m。一列、二列脫硫脫碳模塊對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 一列、二列脫硫脫碳模塊對(duì)比圖

2)脫水模塊的分子篩程控閥組及管道由零散分布優(yōu)化成撬,平臺(tái)互聯(lián)互通,軌道球閥操作通道由單側(cè)改為兩側(cè),方便操作維護(hù)。一列、二列脫水模塊對(duì)比見(jiàn)圖5。

圖5 一列、二列脫水模塊對(duì)比圖

3)凝液回收模塊塔器設(shè)置聯(lián)合框架,撬塊豎向分層布置,與塔器框架互聯(lián)互通,裝置同比減少占地30%;操作維護(hù)舒適度提升。一列、二列凝液回收模塊對(duì)比見(jiàn)圖6。

圖6 一列、二列凝液回收模塊對(duì)比圖

3 結(jié)論

在總結(jié)前期工程實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成果基礎(chǔ)上,通過(guò)優(yōu)化提升,對(duì)集輸系統(tǒng)的井場(chǎng)、閥組站及分輸站等中小型站場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定型;對(duì)天然氣處理站的平面布置、工藝流程及模塊化設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化,穩(wěn)步推進(jìn)四新技。實(shí)踐證明,這一系列總結(jié)提升是有效的,加快了工程建設(shè)速度,提供了建設(shè)水平,提升了產(chǎn)品質(zhì)量,真正達(dá)到了“五省”的目標(biāo),有效助力了地面工程建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。