海上油气分离技术的应用

徐鑫(中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057)

0 引言

海上油田的开发中，由于一些油气田开发过程中的二氧化碳含量较高，对油田开发资源的利用及发展均具有不利影响。本文结合我国海上油田开发现状，从海上油田开发中的油气分离技术应用要求出发，对海上油田开发中应用的油气分离技术以及有关应用实例进行研究。

1 海上油田开发现状与油气分离技术的应用要求

现阶段，我国的油田开发中对油气混输技术的应用和研究发展较为显著，其中，在油田开发实践中应用的油气混输技术，不仅具有结构简单且惯性作用力较小、适应性突出、可靠性显著等特点，而且其工作范围也比较广泛，对海上油田开发的抗泥沙能力要求适应效果也比较显著。值得注意的是，上述油田开发的油气混输技术在海上油田开采中进行应用，其作用效果却并不十分显著。这是由于与其他油田开发情况相比，受海上油田开采的特殊地理位置限定，导致海上油田开采中不仅存在钻井平台的结构较为复杂、开采空间较小等问题，而且对开采过程中的重量要求十分严格，从而存在着较为突出的开采难度较高以及对开采技术的要求也比较高等特征。此外，海上油田开采的油气资源纯度均比较低，二氧化碳含量较高。因此，在海上油田开采中进行油气分离技术引进和应用，对海上油田的开采与发展有着重要的作用和影响。

结合上述对海上油田开发先现状的分析，在对海上油气分离技术进行引入应用过程中，受海上油田开采的各条件与因素影响，不仅对油气分离技术的应用形成了一定的困难影响，而且需要确保海上油田开采中应用的油气分离装置处于相应的空间承受重量标准以内，从而对其海上油田开发及其技术应用进行支持。另一方面，受海上油田开采本身对各项技术应用的要求较高这一实际情况影响，在对海上油气分离技术的运用中，还需要对其操作装置进行不断减缓，同时促进其耗能控制技术不断提升，避免对海上油田开发以及对海上油气分离技术的良好应用产生不利影响[1]。

2 海上油田开发中对油气分离技术的应用

2.1 海上油气分离技术

综合上述对海上油田开发现状及其对油气分离技术的应用要求分析，当前，在我国海上油田开发中进行应用的油气分离技术主要包括膜分离技术、电化学分离技术、吸附分离技术、吸收分离技术、低温分离技术以及化学循环燃烧分离技术等多种不同的技术形式。下文将以膜分离技术与超重化学吸收方法两种不同的油气分离技术及其特点进行对比分离，以对其在海上油田开发中的应用提供支持。

(1)膜分离技术。膜分离技术在海上油田开发的油气分离中应用，是通过在一定的条件因素下，借助膜在气体渗透中的选择性，来实现二氧化碳与其他气体的有效分离。其中，采用膜分离技术进行油气分离，是对二氧化碳气体能够在分离膜或吸收膜中快速通过，并有效降低其在另一侧的浓度，使其在一侧形成富集，从而实现对油气资源中的二氧化碳进行有效分离。膜分离技术在实际应用中，不仅操作简单、污染较小，而且进行保养也较为方便，能耗较低，作用优势十分显著。但是，由于膜分离技术在具体操作中需要通过脱水以及过滤等预处理操作，进行油气分离所获取的二氧化碳纯度相对较低。近年来，膜分离技术在世界各个先进国家中受到研究和关注较多，通过对膜分离技术的特点进行全面掌握，以通过先进且成熟的控制系统应用，来实现其生产中的温度、压力与流量等参数检测和自动调节、报警等，从而在智能网络系统的支持下，对其集中控制与管理进行完善，更好地满足现代油田开采中对膜分离技术的研究和应用需求[2]。

(2)超重力化学吸收分离方法。超重力化学吸收方法在海上油田开发的油气分离中应用，是通过对旋转环形多孔填料床的应用，使其在替代传统的垂直静止塔器装置基础上，通过气液在上述设备的旋转填料层进行充分接触，从而在液相高度分散以及表面急速更新、相界面强烈扰动等情况下实现充分的传热与传质运行，促进混合气体中的二氧化碳和吸收剂进行充分反应，并强化其反应过程，最终实现对油田开采的油气资源中二氧化碳与天然气的有效分离。这种油气分离技术与油田开采中使用的塔式设备及其效果相比，由于其体积传质系数与塔式设备相比明显较高，因此，进行油气分离应用的效果也更突出。

虽然上述两种油气分离技术在油田开采中应用，都能够有效满足海上油田开发的空间与重量限制，但对其在海上油田开发中的应用的经济性和实用性对比显示，由于超重力化学吸收方法在实际应用中的技术研究尚未完全成熟，导致其在油田开发的油气分离中应用，还需要对其可操作性开展进一步的研究和证实。而膜分离技术进行油气分离应用的技术条件相对成熟且稳定，但其在适用性上表现出一定的缺陷，像对膜分离技术进行应用中需要增加气体预处理的操作过程与内容环节，同时对膜分离技术中应用的膜组件，也需要定期进行更换，导致其成本相对较高[3]。

2.2 应用实例

以某海上油田为例，为满足该油田的安全生产需求，对其海上油田开发中的油轮与采油平台安全生产进行支持，专门在现有的边际油井平台中进行相应的油气分离装置增加设置，以通过油气分离技术实现对油田开采油气资源中的二氧化碳进行有效分离，提高其油田开采油气资源的纯度以及油气资源开采利用率。如图1 所示，即为该海上油田的油轮中所增加设置的油气分离装置及其工作运行流程图。该油气分离装置的增加设置应用，不仅能够实现油轮操作人员的工作环境改善，减少油轮在油田开采中的事故和问题发生率，而且有效节约了在原平台中进行相应设施增加的成本费用，同时能够实现油轮的安全生产保障，效果更加显著。

图1 某海上油田油轮上增加的油气分离装置及其工艺流程

根据图1 可以看出，通过在该海上油田开发的油轮中增加相应的油气分离装置进行应用，在油田开采中，对平台产出的原油，通过平台和油轮的连接软管进行输送至二次分离器后，即可对其进行油气分离处理，完成后对分离后的原油进行计量并通过相应的连接管道向油船的油舱流入，而对分离后的天然气则通过放空管线在阻火器以及天然气放空塔的支持下下，最终向外排入大气中。上述对某海上油田的油气分离装置增设和应用中，其二次分离装置不需要通过蒸汽加热或者是电拌热等工艺支持，在原油开采结束后，即可通过油轮锅炉所产生的蒸汽对其运行进行支持，整体工艺过程更为简单，并且投资较少且见效快，在实现海上油田的正常作业支持以及提高其油田开采生产效率等方面，均具有十分显著的作用和效果[4]。

根据上述海上油田开发中的油气分离装置增设应用情况，对其在油田开采生产中的工作运行原理，主要表现如下，即：对油田开采生产出的原油，在通过其平台中的油气分离器进行分离后，可沿着生产管线向油轮中流入；同时，对油田油井所开采出的原油，在其天然气含量较大的情况下，可利用控制阀使其进入到增加设置的原油生产分离器中，对其进行再一次的油气分离操作，然后再将分离后的原油通过生产管线进行计量分析后，最终流入油轮的油舱中；对上述操作分离出来的天然气，则会通过生产管线，使其进入到旋风式天然气洗涤器中，利用该装置对天然气进行甩干处理后，最后再阻火器的处理下，经天然气放空塔进行排出。此外，在进行上述海上油田的油气分离装置增加设置于应用中，具体施工开展时，为确保各项技术方案于施工措施有效落实，进而对其施工质量进行保障，还应在施工操作中加强防静电反应以及对油气分离器的保温、防腐等保护施工和管理开展，确保其在海上油田油气分离中的有效运用。

3 结语

总之，海上油田开发中对油气分离技术的应用，能够有效降低油田开发油气资源中的二氧化碳含量，促进资源开发和利用的效率提升，降低开发成本，具有十分积极的作用和意义。尤其是随着海上油田开发的不断发展，对各种开发技术的研究和应用要求也不断提升，开展海上油气分离技术研究，不仅能够更好的适应海上油气田开发的技术要求，而且在推动其技术创新与发展方面也具有十分积极的作用和影响，值得研究。