海上油氣田低壓氣回收技術應用分析

伴生氣的釋放在海上開采油田時，地下油藏的液體從井筒中出來，進入工藝處理模塊后，隨著壓力的變化，油田的伴隨氣體逐漸釋放。主要成分是甲烷，其中大部分是大量的丙烯酸和丁烷等重組物。1改造方案介紹壓縮機增壓回收低壓天然氣技術成熟，應用也很廣泛，關鍵在于壓縮機的選型，以海上甲油田為例，低壓天然氣回收工藝流程圖如圖1所示，該油田浮式生產儲卸油裝置有兩個油氣水處理系列，分別處理來自上游不同平臺的井液。井液經過工藝模塊的處理設備進行油氣水三相分離后，一級分離器分離出來的伴生氣大部分用于本設施熱介質鍋爐和透平發電機組，作為燃料氣使用，富余的伴生氣去火炬和冷防空系統，通過火炬燃燒或冷放空，二級分離器出來的低壓伴生氣直接去火炬燃燒或冷放空。本次改造項目將兩個系列的兩臺二級分離器氣相出口前連接新管線（引出一根3寸管線，管線上布置3寸球閥一個、單向閥一個）至新增低壓回收裝置入口（低壓壓縮機1臺），通過二級分離器出口壓力調節閥控制低壓回收裝置入口調節閥流量，設定壓力70KPaG，為防止二級分離器被抽空，入口設置SDV閥，報警值設定為50KPaG，關斷值設定為30KPaG（二級分離器低低關斷值壓力設定值為10KPaG），當二級分離器壓力低于30KPaG時，回收裝置入口SDV閥關斷，單元關斷不引起生產關斷。伴生氣增壓至380KPaG后，輸送至天然氣洗滌罐，一路經旋風分離器凈化后，為鍋爐提供燃料，另一路經天然氣壓縮機增壓后，進入燃料氣緩沖罐，為透平發電機組提供燃料。在壓縮機選型方面，技術人員從使用環境條件、振動和噪音大小、后期維護成本、以往應用業績、初期投資等幾個方面進行比較，比較參數和結果見表1，經綜合比選，本改造項目選擇了螺桿式壓縮機。結構受力校核方面，本改造項目新增一個壓縮機撬，總重量6.5噸，撬塊尺寸5.5m×2.5m×2.8m，此區域原結構主梁為H700×300，輔梁為H440×300和H300×200，舷側外延甲板鋪格柵，外延甲板的梁規格為H300×150，增加壓縮機撬后，該區域最大桿件UC值為0.73，該桿件尺寸類型為H440×300，整體結構強度滿足要求。消防校核方面，由于新增壓縮機撬塊布置在工藝模塊的高壓分離器和中壓分離器之間，按照危險區劃分原則，該區域屬于一類危險區，需要新增一組雨淋閥，新增消防水量為52.2m本項目投運后，油田每天回收天然氣7000多方，火炬放空量由2.1萬方下降到1.1萬方2射流器增壓技術射流器增壓技術源于文丘里效應原理，以其發現者，意大利物理學家文丘里命名。根據文丘里效應，受限流動在通過縮小的過流斷面時，流速會增大，流速與過流斷面成反比。根據伯努利方程，流速的增大伴隨流體壓力的降低，即常見的文丘里效應，這種效應是指在高速流動的氣體附近會產生壓強減少，從而產生吸附作用，利用這種效應可以制作出射流器，如圖2，高壓氣通過拉法爾噴嘴產生高速氣流，將壓力能轉化成動能，低壓氣被高速氣流裹挾，吸入真空氣室，在其內部混合后，進入尾部擴張室，在擴張室內混合氣流的速度逐步降低，形成介于高壓和低壓之間某個壓力的混合氣。以海上乙油田為例，該油田采用了射流器增壓技術用于低壓天然氣回收，工藝流程圖如圖3所示，從二級分離器出口調節閥前連接低壓氣進口管線到射流器低壓入口，高壓天然氣儲罐出口連接到射流器高壓端入口，射流器高壓入口流量控制器由低壓氣管線壓力控制，射流器混合氣進入一級分離器氣相出口天然氣冷卻器，再進入壓縮機入口，壓縮后外輸或用作透平發電機組燃燒。該項目投產后，射流器高壓氣入口全開，二級分離器低壓氣回收量高峰時候高達12580Sm低壓天然氣回收設施主要運行情況目前，兩種低壓天然氣回收技術在海上油田都有成功的應用，從實際運行情況來看，系統運行都比較穩定，節能減排效果也很明顯，但適用范圍和優劣勢不同，對于需要進行低壓天然氣回收的海上油氣生產處理設施，需要根據本設施工藝流程、氣油比、設備情況等，進行有針對性的選擇。(1）天然氣回收工藝兩種低壓天然氣回收技術都適用于回收后的低壓天然氣有下游用戶，比如，海上油氣生產處理設施設計上有到海底管道的工藝流程和接口，回收后的天然氣通過海底管道外輸到陸地終端對外銷售，或者設施上有鍋爐、透平發電機組等設備，回收后的天然氣可以作為其燃料補充，部分或者全部替代原燃料，柴油或原油，達到節能的目的。(2）裝置結構校核和工藝改造的必要性壓縮機增壓回收技術成熟，技術可靠性高，可回收低壓天然氣量的范圍比較廣，但需要新增的附屬設備較多，如壓縮機橇塊、過濾分離器等，涉及工藝流程和控制邏輯改造，改造工作量大，初期投資大，投資回報期長，撬塊重量大，占用甲板面積大，需要前期進行結構校核，確保新增壓縮機撬后，整體結構強度滿足要求，由于壓縮機增壓撬塊屬于危險區，需要前期進行消防、火氣探測方面的校核，另外，壓縮機為動設備，后期需要專人操作和維護。和壓縮機增壓回收技術相比，射流增壓技術相對較新，前期投資小，一般為壓縮機增壓回收技術的20%-35%，工藝改造主要是配套工藝管線改造及控制回路的調整，改造工作量相對較小，且射流增壓裝置體積小、重量輕，占地面積小，為靜設備，后