一体化思维提升海上天然气管网集输安全研究

郭文飞（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300450）

0 引言

海上石油平台开采的天然气，大多采用三甘醇再生系统进行脱水[1-3]，合格后的干气再经海底管道输送至各下游用户。因此，三甘醇系统作为天然气脱水的核心设备，对天然气管网的集输安全起到十分重要的作用[4]。

某海上油气田拥有两个中心平台CEPA 和CEPB，其生产系统具有很高的关联性，其各自拥有一套三甘醇脱水再生系统，用于脱水处理整个油气田开采的天然气，然后通过海底管道输送至下游相关生产单元。然而在实际生产中，三甘醇系统给整个油气田的安全生产带来两个明显的隐患：一是，三甘醇系统每年都需要定期停运清洗维护；二是，三甘醇系统本身也有随时故障停运的可能，造成湿气外输不可避免。本文通过分析两个中心平台天然气系统关联性特点，利用一体化思维对天然气系统进行优化改造，可以实现三甘醇系统停运期间最大程度的干气外输，为天然气管网的安全运行提供重要保证。

1 油气田天然气系统生产情况简介

1.1 油气田天然气系统简介

某海上油气田拥有两个中心平台CEPA 和CEPB，通过栈桥相互连接。CEPA 中心平台的天然气处理系统主要包括本中心平台所辖井口平台的气井气和伴生气，伴生气经过压缩机增压后与气井气合并，进入三甘醇脱水系统进行处理。CEPB 中心平台的天然气处理系统与CEPA 中心平台类似。两个中心平台经三甘醇脱水合格后的天然气汇合后，除小部分供本油气田透平发电机组自用外，大部分天然气一起通过海底管线输送至某陆地C 终端处理厂、D 陆地终端处理厂和E 油田群供透平发电用（流程详情见图1 中除红色管线部分所示）。

C 天然气终端海管具备湿气外输的条件，因为该海管下游终端拥有乙二醇回收装置，根据过去生产经验，只要持续注入乙二醇，让海管下游乙二醇浓度高于50%，便可以保证天然气海管的运输安全。然而另外两条海管D 和E，因下游均没有乙二醇回收装置，必须确保干气外输。

1.2 天然气系统生产的主要问题

1.2.1 三甘醇系统计划性停运维护

在实际生产过程中，油气田两个中心平台都会安排三甘醇系统停运维保，期间让湿气外输不可避免。比如CEPA 中心平台进行三甘醇系统停运维护时，CEPA 处理的天然气就从干气变成了湿气，同样的，当CEPB 中心平台进行三甘醇系统停运维护时，CEPB 处理的天然气同样从干气变成了湿气，因为两个中心平台处理后的天然气是汇合以后共同外输到下游三条海管的，意味着整个天然气管网的各条海管都不得不面临湿气外输的风险。

每年对三甘醇系统进行的停运维护的主要内容是进行彻底的碱洗，利用强碱循环清除整个三甘醇系统内部的杂质、结垢等，以实现整个三甘醇系统的纯净和品质。但因三甘醇系统流程复杂，清洗牵涉的工作量大，每一次作业至少需要7 天，两个中心平台就需要14 天。为了最大程度降低三甘醇系统停运期间海管输冻堵的风险，油气田一般会选择夏天进行三甘醇系统清洗作业。在此期间，会向另外两条干气海管注大量甲醇。因甲醇无法回收，每年都会造成不小的经济浪费。从油气田历年甲醇使用量统计情况看，三甘醇系统清洗期间甲醇的使用量占了油气田全年甲醇使用量的约90%。

1.2.2 三甘醇系统非计划性故障停运

三甘醇系统除了上述计划性停运外，非计划性故障停运这种极端工况也是很有可能发生的，其中CEPA 中心平台就有一段时间因三甘醇加热炉的故障造成了整个三甘醇系统的长时间停运。如若三甘醇系统的停运发生在冬季，则会给整个天然气管网外输安全带来更大的困难，特别是供E 油田群透平发电机的E 海管，长时间的湿气外输，势必会影响其生产用电的稳定，甚至可能引起E 油田群大范围的失电关停，给公司造成更大的安全风险和经济损失。

2 一体化思维实施优化生产改造

2.1 分析两个中心平台天然气系统特点

通过分析油气田天然气生产流程就会发现，两个中心平台的天然气流程有两个特点：一是，独立性。两个中心平台的天然气系统或三甘醇系统在各自生产平台时相互独立的。任何一个中心平台天然气系统或三甘醇系统的因自身原因造成的停运，都不会引起另外一个中心平台天然气系统或三甘醇系统的停运；二是，关联性。因为两个中心平台三甘醇脱水后的天然气是共同汇合后输往下游三条海管的，无论是哪一个中心平台三甘醇系统的停运都会造成湿气不可避免地进入下游三条天然气海管中。

2.2 一体化思维实施优化改造方案

既独立又关联，是油气田天然气系统的两个重要特点，也是解决三甘醇系统停运时天然气管网集输安全问题的关键。因此从油气田整个天然气系统出发，采用一体化思维，将这个系统合二为一。如图1 所示，建立CEPB 中心平台天然气系统单独去具备湿气外输能力的C 终端海管以及单独去D 和E 两条需要干气外输的优化流程。这样改造后，就可以实现在CEPA三甘醇系统停运时，CEPA 的湿气全部去具备湿气外输条件的C 海管，而D、E 两条海管的天然气则由CEPB 中心平台的干气供应；同样，当CEPB 三甘醇系统停运时，可以让CEPB 中心平台的湿气单独去具备湿气外输条件的C 海管，D、E 两条海管的天然气则由CEPA 中心平台的干气供应。总之，让具备湿气外输条件的C 海管充分发挥其湿气外输功能的优势，同时让D、E 两条海管最大限度地避免湿气的影响。

2.3 一体化思维优化改造体现的优点

（1）前瞻性的设计思路：利用一体化思维优化改造，是考虑到了未来可能发生的风险而提前预制的，是居安思危，是将生产的现在与未来进行系统化的结合，设计思路具有前瞻性和预判性。

（2）不用停产，降本增效：改造是依托原两个中心平台现有的湿气外输生产流程进行的，改造期间无需对CEPA 或者CEPB 平台天然气系统进行停产，将改造和生产一体化思考，避免了流程停用对生产带来的风险和损失。

（3）改造不影响因果逻辑控制：优化改造是依托油气田前期流程进行改造，压力等级一致，流程互联互通，油气田原有生产关断因果逻辑完全可以对优化流程进行实际控制，完全能够保证流程改造后的运行安全。

3 流程优化改造后的使用效果

利用一体化思维，对油气田天然气系统实施优化改造以后，取得了良好的使用效果，油气田三甘醇系统无论是计划停运还是或障停运，都不会对整个天然气管网集输安全带来严重的影响，最大程度上保证了天然气管网运行的安全稳定。

3.1 流程投用安全平稳

油气田天然气系统流程优化改造以后，针对CEPA 中心平台和CEPB 中心平台三甘醇系统各自停运的情况，对投用流程进行了严格的测试。测试结果表明，只要提升C 终端海管乙二醇的注入浓度，保证其接收的乙二醇浓度高于50%，便可以保证C 海管天然气输送的稳定。另外D、E 两条天然气海管检测的露点完全合格，天然气管网运行安全平稳，达到了预期的目的，实现了油气田整个天然气系统和气管网系统一体化管理应急能力的全面完善和提升。

3.2 节省大量甲醇费用

油气田天然气系统流程优化改造以后，无论是CEPA 中心平台还是CEPB 中心平台三甘醇系统在停运时，均不需要向下游各条天然气海管注入大量甲醇，油气田全年甲醇的使用量整体上降低了近90%，为公司带来了很好的经济效益。

3.3 油气田区域经济效益更加明显

该海上油气田是整个区域天然气管网的集输中心，通过一体化思维优化改造让油气田整个区域的经济效益更加明显，主要体现在以下3 点：（1） 无论是CEPA 还是CEPB 都是区域天然气管网的主要供应者，流程程优化改造以后，即便是任何一个中心平台三甘醇系统停运，都可以保证其所产天然气湿气的长时间正常外输，最大程度避免了因三甘醇系统停运就造成天然气系统停产的经济损失，实现了生产系统的更加完善；（2）此次优化改造之前，一旦湿气外输造成海管冻堵，则E 油田群透平发电机必须且为燃油模式，如若透平发电机切油成功，柴油消耗将是大费用。若透平没有切油成功，因此造成生产关停，则造成的经济损失将更为大幅增加。因此一体化思维的优化改造，最大程度上保证了E 油田群生产稳定，将生产的经济效益扩大到了更大范围的生产单元；（3）实现了C 终端天然气海管和D 终端天然气海管运行安全，保证了这两个终端厂天然气的正常供应，实现了这两个终端厂向其下游相关企业稳定供气的条件，保证了公司在下游业务的经济效益。

4 结语

（1）某海上油气田针对海上天然气管网集输安全问题，在充分分析研究两个中心平台天然气生产系统既独立又关联特点的基础上，践行居安思危的思想，利用一体化思维实施优化改造，思路清晰新颖，设计具有前瞻性和预判性，是对系统性思维的重要实践。

（2）优化改造的流程投用后，生产平稳并节省了大量甲醇费用，将三甘醇系统停运对天然气管网造成的风险降至了最低，为油气田安全管理奠定了基础，为油气田区域经济带来了可观的经济效益，更为公司履行天然气保供和服务民生发挥了重要作用。