海上油田伴生气的运输方式选择

邵天泽 王章领 张重德

（1.中海油能源发展采油服务公司，天津 300452；2.中海石油（中国）有限公司，天津 300452）

海上油田伴生气的运输方式选择

邵天泽1王章领2张重德2

（1.中海油能源发展采油服务公司，天津 300452；2.中海石油（中国）有限公司，天津 300452）

针对海上油田伴生气运输问题，从经济和技术两方面，比较分析海下管道运输、船舶液化运输和船舶压缩运输方式的利弊。认为压缩运输方式是处理海上油田伴生气的一种比较经济合理的方式，适合在我国渤海地区加以推广运用。

油田伴生气；运输方式；海上油田；管道运输；船舶运输；压缩；液化

在油层间与石油共生的并伴随石油一起被开采出来的天然气，被称为油田伴生气。油田伴生气的主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷，通常还有少量的戊烷和重烃。与天然气田对天然气的采收情况相比，油田开采过程中对伴生气的采收在技术上要难得多。长期以来，受到技术手段、经济成本等因素的制约，大部分油田的伴生气都被排空或烧掉了。这既是对资源的一种浪费，同时也会造成对环境的破坏。因此，油田伴生气的控制采集与运输技术的研究一直为社会所关注。

1 海上油田伴生气的处理手段

1.1 海管运输

海管运输技术是将天然气增压后通过海下管道输送至目的地，增压程度要受气量、管线尺寸、温度和是否混输的影响。修建海下管道，是渤海地区海上平台解决伴生气的主要办法。但是，敷设海下管道造价高、建设周期长、施工难度大，管道在海里又容易漂移，而且还存在泄露的风险。由于油田开发的特殊性，伴生气的产量往往不是一定的，因此所要建造的海下管道的容量也不好确定。

1.2 加压回注

天然气回注技术在渤海地区也有所应用，主要是将伴生气加压后通过注气井将伴生气暂时注入地层，具备外输条件时再进行二次开采。运用这种技术可以减少伴生气排放，但增压过程是需要能源的，回注的伴生气再次开发也很困难。

1.3 压缩运输

将天然气压缩到一定压力（12.6～28.9MPa），将其储存在船上耐压力容器中，以气态或气液共存形式进行运输。这种技术成本低，利用率高，驳船、单点、压缩机等设备一次性投入小，可以重复利用。但它的适用范围不大，主要适用于2 800 n mile以内的贫气油田。

1.4 液化运输

液化运输技术，是在常压下将天然气冷却至-1 600℃，使其变成液态（容积缩小为原来的1/600）后，通过船舶储存和运输。液化天然气海上运输技术是现阶段运用最多的天然气海上运输技术。但是，运用这种方法所涉及的装载平台和卸载平台都需要大面积化工设备，这在海上平台的实施难度较大。

2 压缩运输的优势

海洋天然气的输运方式，目前主要采用的是海底管线输运、液化天然气船舶输运两种。20世纪20年代以前，由于运输手段的局限，天然气只是一种产地利用的能源，只能就地消费。随着冶金业和机械制造业的发展，出现了大口径耐高压的输气管道，海底管线渐渐成为接收海上天然气的运输方式。海底管线的铺设受到海底地形等条件的限制，长距离运输显得不经济。60年代，北美出现了适合大容量、长距离输运天然气的液化天然气运输模式。80年代后，压缩天然气陆地运输技术得到快速发展，出现了适合在高速公路上运行的压缩天然气拖车，各地也建立了压缩天然气加气站等，而压缩天然气海运技术的发展则比较缓慢。随着世界各国海上油田的大规模开发和贫气油田、边际油田的开发，90年代末压缩天然气海运技术得到广泛重视，于是进入快速发展阶段。与管道运输与液化运输方式相比，压缩运输具有很多优点。

海洋管道运输，在大储量、近距离的天然气运输中能获得较好的经济效益。液化天然气船舶运输，只有在大储量、远距离的天然气运输中才能获得良好的经济效益。而在其他情况下，由于投资过大，设备不能移动和重复利用，结果可能得不偿失。目前世界上很多地区都有潜在的天然气储量，但储量都不大。渤海地区有多个边际油田等待开发，在这种情况下，若使用管道运输或液化运输技术，投资成本势必难以回收。

液化运输大部分投资用于岸边码头建设和液化再气化设备及配套设施，占总投资的75%以上，极其昂贵，而且项目周期一般长达6～8a，极易造成成本的相对提高和原有设施的极大浪费。压缩天然气船舶运输，80%以上的投资是在船上。船舶作为移动资产可以多次重复使用，对于小储量天然气的开采运输很容易实现。随着开采量的增多，可以增加每艘船的运输量或增加船舶数量。这就提高了成本的利用率，降低了投资风险。压缩运输的总成本投资一般仅为液化运输的15%～50%（见表1）。

表1 压缩运输与液化运输成本比较 万元

压缩运输能源消耗少。压缩船舶运输能源消耗少。液化运输过程中能量损耗为15%，压缩运输损耗为5%～8%，仅为液化运输的1/3～1/2。

压缩运输技术的适应性较强。对平台设施可利用空间的要求低，平台或终端无需重大改造即可满足输气要求。在平台上增加一套压缩机组，所占空间约为7m×3m×3m。渤海地区现有平台几乎都能满足安装的位置要求。装载和卸载平台需要在平台附件增加系泊系统，但这套系泊系统可以重复使用。

当然，压缩运输方式储气能力相对较小。将天然气液化后进行运输，由于液态容积为原来的1/600，所以相同容积储气罐中所储存的液化天然气肯定大于所储存的压缩天然气的量。

3 压缩运输方式在渤海地区的适用性

3.1 所需设备和设施

以渤海油田BZ34-1平台和QK18-1平台为例。BZ34-1平台，2007年12月投产，水深约21 m，位于渤海湾南部海域。QK18-1平台，1997年12月投产，水深约10 m，位于渤海湾西部海域的渤西油群。QK18-1平台与渤西终端油气处理厂（天津港西约5km）有长约46.5km的8×14"输油管线和12"输气管线连接。根据渤中34-1油田群伴生气产量预测，该油田2008～2013年间，产生的伴生气放空量均超过20万m3/d，约占渤海湾伴生气排放量总量的28%。

BZ34-1平台与QK18-1平台直线距离为73 n mile，以海运拖轮航速7n mile/h计算，一次拖航的时间为12h（含系泊和解脱时间）。为了不间断装载和平稳卸载，需要3条或者3条以上的驳船。以3条驳船（A船/B船/C船）2条拖轮（拖轮A/拖轮B）计算，连续装载时间可以长达24h。A船在BZ34-1平台装载24h，B船接替A船继续装载。拖轮A将A船拖航至QK18-1平台卸载（航行时间12h），拖轮B将C船拖航至BZ34-1平台航行时间12h，拖轮B正好可以将满载的A船拖航至QK18-1平台，拖轮B到达QK18-1平台后拖轮A也可以将B船拖航至BZ34-1平台。如此循环，可以连续装载和连续卸载，不会对上游流程和下游流程造成冲击。两个平台都需要新增2套靠船系泊装载和相应连接管线。

BZ34-1平台原有压缩机能将天然气增压到2.5 MPa（50℃），最终天然气储罐的满载压力为11 MPa（25℃）（11MPa为压缩天然气存储的理想压力）。如果需要将20×104m3天然气增压至11 MPa常温，那么驳船的容积为2 000 m3。以国内现有的工艺技术，可制造400 m3以内容积的高压容器，则该驳船内需要放置5个储气罐。平台上增加一个压缩机，其排量为1 万 m3/h，工作压力为入口 2.5 MPa（50℃），出口11 MPa（25℃）。

3.2 压缩运输与海管运输建设投资比较

根据上述分析，对比所需要设备及工程安装费用（按使用时间10a计算），40n mile以上距离，敷设海管的费用明显高于利用压缩运输技术回收伴生气的费用（见表2）。虽然压缩运输项目建设还需要运营费用（拖轮和人工），但这些费用与海管的造价相比是微不足道的。压缩运输项目建设中的部分工程设施如驳船、拖轮、系泊装置、天然气压缩机等，都是可以重复利用的，当一个油田的伴生气衰竭后，可以将其转移到另一个油田使用。

表2 压缩运输与海管运输项目建设10a期投资费用

4 结 语

根据以上分析，我们认为，处理海上油田的伴生气，采用压缩运输方式比较经济合理。采用压缩运输方式对平台面积要求不高，而且有关工程设施可重复利用，有利于海上平台的节能减排，在海上边际油田开发中具有重大意义。因此，压缩运输技术在处理海上油田伴生气方面，应该有广阔的运用前景。

[1]郭揆常.液化天然气（LNG）应用与安全[M].北京：中国石化出版社，2008.

[2]韩法，王军平，郭忠，等.压缩天然气技术的应用现状及进展[J].油气田环境保护，2004（3）：

On the Choice of Transportation Way of the Oilfield Associated Gas in the Offshore Oilfield

SHAO Tian-ze WANG Zhang-lingZHANG Chong-de
(1.The Oilfield Service Company of CNOOC,Tianjin 300452;2.The Petroleum(China)Co.Ltd.,CNOOC,Tianjin 300452)

The paper discusses the transportation of the oilfield associated gas.In terms of economy and technology,the paper compares the advantages and disadvantages of submarine pipeline transportation,liquefied gas transportation and gas condensation shipping.It is proposed that gas condensation shipping is an economical way for the oilfield associated gas and it can be widely used in Bohai area in China.

the oilfield associated gas；transportation way；offshore oilfield；pipeline transportation；ship transport；condensation；liquefaction

TE832

A

1673-1980（2011）06-0089-03

2011-07-29

邵天泽（1980-），男，重庆人，中海油能源发展采油服务公司助理工程师，研究方向为海洋石油工程管理。