轻烃回收工艺在海上油田的应用实践及效果

2021-03-10程博

科技创新导报 2021年26期

程博

摘要：海上油田伴生气回收利用是油田开发过程中的主要节能减排措施，伴生气组分不同，回收及处理工艺也不同。对于重組分含量较高的伴生气，由于热值较高，容易影响发电机正常运转，不能满足电站和热站对燃料热值的指标要求。为了切实提高伴生气资源利用效率，通过设置燃料气处理系统、低压气压缩系统及轻烃回收装置，分离重组分，既可保证锅炉、发电机的正常运转，同时又能生产具有经济价值的LPG产品，环保效益和经济效益一举两得。

关键词：海上油田;伴生气;轻烃回收;LPG

Abstract： The recovery and utilization of associated gas in offshore oilfield is the main energy-saving and emission reduction measure in the process of oilfield development. The recovery and treatment processes are also different due to different components of associated gas. For associated gas with higher recombination content， it is easy to affect the normal operation of the generator due to its high calorific value， which cannot meet the fuel calorific value index requirements of power station and heat station. In order to effectively improve the utilization efficiency of associated gas resources， fuel gas treatment system， low pressure gas compression system and light hydrocarbon recovery device can be set up to separate and recombine， which can not only ensure the normal operation of boilers and generators， but also produce LPG products with economic value. Environmental and economic benefits can be achieved at one time.

Key Words： Offshore oilfield; Associated gas; Light hydrocarbon recovery; LPG

1.背景

南海东部某油田群开发项目拟新建1艘FPSO（浮式生产储卸油装置）、1套单点系泊系统、3套水下生产系统、6条海底混输管道、9条海底电缆和3条海底脐带缆。FPSO用于接收三个油田水下生产系统的来液，处理成合格原油储存并外输{1}。FPSO带电站，为油田群水下生产系统提供电力，并为水下生产系统提供控制、化学药剂注入和海管通球能力。

该油田群原油密度较轻，气油比较高，伴生气丰富，伴生气中重组分含量较高、热值较高，超出了FPSO上透平发电机和锅炉燃料气用户的热值需求范围，直接通过火炬燃烧放空会出现大量黑烟，造成严重的资源浪费和环境污染。因此，在油田开发项目前期研究阶段就考虑设置燃料气处理系统、低压气压缩系统和LPG系统，将伴生气中的重组分分离用于生产LPG产品{2}，轻组分用于锅炉和发电机燃料。

LPG回收装置包括脱乙烷塔、脱丁烷塔等，生产的LPG产品进入LPG储罐储存，由专用的LPG运输船定期外输，塔底凝液进入原油舱储存{3}，塔顶气进火炬放空系统。

燃料气处理系统和低压气压缩系统包括燃料气涤气罐、低压压缩机、凝液分离罐、凝液增压泵，经过处理的伴生气轻组分用于锅炉和透平发电机燃料，锅炉为FPSO热用户提供热源，透平发电机为FPSO用电设备提供电力{4}。

2.LPG系统工艺设计

LPG是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。LPG回收装置是基于蒸馏原理，利用伴生气不同组分的沸点不同，在一定压力和温度下，对不同组分进行分离{5}。

2.1 海上FPSO装置LPG设计难点

（1）FPSO上设有油、气、水处理装置，以及发电和生活辅助系统，受限于空间和尺寸，LPG回收处理工艺需要根据气体组分适当简化{6}。

（2）基于海上环境和设备条件，FPSO上LPG储罐一般采用常温压力式储存方式，而且LPG需通过LPG运输船外输，外输过程包含充压、外输、回收及吹扫等操作，流程复杂而且安全性要求较高。

（3）LPG系统需在FPSO海上晃动的条件下正常运行，直接影响塔的处理效果，要从LPG回收塔尺寸、塔内件、设备负荷等方面综合考虑，确保晃动条件下的处理效果。

（4）LPG系统进料来自油田伴生气，气量波动大，气体组分变化也较大，在设计时要充分考虑进料量和组分变化带来的影响，确保不同进料条件下的稳定运行。

2.2 LPG系统工艺设计

该油田群伴生气组分和热值见表1，从组分数据可以看出，伴生气中重组分含量较高，热值较高，同时伴生气量较大{7}。因此考虑设置燃料气处理系统、低压气压缩系统和LPG系统，经过处理的伴生气满足锅炉、发电机对热值的要求，同时生产LPG储存外输。

受FPSO空间、尺寸等条件的限制，LPG系统工艺流程应尽量简化，经过方案对比，确定了投资相对较少、占地空间较小、工艺相对简单的双塔回收工艺，详见图1。

3.实施效果及意义

3.1 实施效果

依据企业标准《节能量计算方法》中“措施法节能量计算方法”的规定{8}，对于以能源回收为目的的措施节能量项目，按统计报告期内回收利用的能源量计算，同时应减去间接能耗效应修正量。本项目回收油田的伴生气，用于透平消耗、锅炉消耗、生产LPG，属于资源回收项目，项目节能量计算值应为透平、锅炉消耗伴生气量加生产LPG量与项目设备增加能耗之间的差值。根据FPSO生产日报{9}，透平燃气折标系数1.2966 kgce/m3，锅炉燃气折标系数1.1kgce/m3;LPG密度545.5 kg/ m3，折标系数为1.5661kgce/kg。考察期透平耗气量、锅炉耗气量和生产LPG量见表2{10}。

若項目伴生气不进行回收利用，透平、锅炉仍需配备使用，但不会有LPG回收、储存、外输系统及中压压缩机、低压压缩机等{11}。因此，间接能耗效应为LPG回收、储存、外输系统及中压压缩机、低压压缩机的能源消耗。间接能耗效应修正量主要为新增加的泵和压缩机的耗电量。根据考察期设备耗电量折算为全年耗电量为2062万千瓦时，FPSO自发电的发电单耗为0.000 731 8tce/ kW·h，因此能耗量为15 089.7tce。

项目年节能量：

为项目年节能量，tce;

为透平消耗回收伴生气产生的节能量，tce;

为锅炉消耗回收伴生气产生的节能量，tce;

为生产LPG产生的节能量，tce;

为间接能耗效应修正量，tce。

3.2 实施意义

通过在FPSO上设置燃料气处理系统、低压气压缩系统和LPG系统，回收油田伴生气用作锅炉、发电机燃料及生产LPG产品，节约实物原油消耗和生产LPG产品{12}。经计算，项目年节约原油8727.56t、生产LPG 8391.91t，取得显著的节能环保效益和经济效益的同时，大幅提升FPSO伴生气处理能力，可以充分释放油田产能，为后续新油田的投产奠定坚实的基础。

4 结语

在新油气田开发项目前期研究阶段对油藏进行细致专业的分析，充分考虑伴生气回收利用的可行性，减少火炬气放空，是提高能源资源综合利用效率的有效手段，需要在未来的海洋油气资源开发项目中大力推广和使用。“十四五”时期是国家碳达峰的关键期，中国海油将以更实举措推动油气生产过程节能降碳，加快促进公司发展全面绿色转型。

参考文献

[1]张琦.流花16-2 油田/流花20-2 油田联合开发项目和流花21-2油田开发项目节能报告[R].2018（7）：14-15.

[2]刘培林.简易轻烃回收工艺在浮式装置上的应用[J].盐科学与化工，2021（4）：29-30.

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[5]王健.轻烃回收工艺的发展方向及新技术探讨[J].天然气与石油，2003，21（2）： 20-22.

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[8]张俊峰，卢迪.节能量计算方法.Q/HS 13027-2020.2020

[9]“海洋石油119”FPSO生产日报[R].2020.10-2021.06.

[10]牛黎明.“海洋石油119”伴生气利用及生产LPG项目节能量审核报告[R].2021（6）：15-18.

[11]原林.我国天然气发电产业发展及经济性分析研究[J].科技创新导报，2020（20）：93-95.