海上油田生产平台燃气发电机组的选型

2024-01-03把全龙侯辰光梁建斌冀光峰

设备管理与维修 2023年22期

把全龙，侯辰光，郭金，梁建斌，冀光峰

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300450）

0 引言

根据区块方案规划，将在渤海某区域新建一座中心处理平台A，整个该区域油田的物流将全部输送至A 平台，在其上进行分离和处理；分离出的伴生气经压缩机增压后部分进入该平台的燃料气处理系统，为平台主电站提供燃料气，剩余气量与处理后的含水原油一起混输至已建的B 平台。在中心处理平台A上设有主电站，为自身及区域周边其他平台供电。A 平台的物流输送至B 平台后，经分离出的伴生气则为该平台电站提供燃料气，剩余气体经过该平台的注气压缩机增压后注入地下储存。

1 主电站发电机组型式选择

主电站是海上油田工程的心脏，为整个工程的生产和生活等设施提供电力能源，以保证海上油田工程正常、连续、安全地进行生产。根据不同的油气条件、建设规模、开采方式、操作运行等客观条件，合理选用电站的发电机组，是为海上油气开采提供安全、可靠、优质电力的先决条件。

海上油田的伴生气一般不回收处理，多数情况下通过火炬燃烧掉，因此在电站原动机的选型方面，发动机的效率或燃料消耗量并不是首要考虑的问题。这也是以伴生气为燃料的燃气轮机电站在海上油田广泛应用的重要原因之一。燃气透平发电机组技术成熟、应用广泛、出力规格的可选择性多，在国内外及海洋平台上均有较多应用业绩，是已被证实的具有良好、可靠发电性能的电站类型。上述区域油田以产出原油为主，并在整个油田开发期间均有较丰富的伴生气产出，可以作为燃料气供给主电站使用，因此在中心处理平台A 的电站宜采用燃气透平发电机组。

2 燃气透平发电机组的主要特点

（1）燃气透平发电装置重量轻、体积小。通常情况下，轻型燃气透平发电装置的单位质量约为6～9 kg/kW；各类中速往复机电站机组单位重量约为10～13 kg/kW；蒸汽轮机电站机组（含锅炉）单位重量约为50～60 kg/kW。相比之下，燃气透平发电装置优势明显。

（2）燃气透平发电装置可成橇供应。它在油（气）田工程现场安装的工作量很少，为此非常适用于海上油（气）田工程应用。

（3）燃气透平发电装置水、电和润滑油消耗量少。燃气透平发电机组耗水极少，甚至可以不用水，燃气透平发电机组自用电也很少，许多机组可以无电源启动，所需的润滑油也明显低于汽轮机及柴油机。

（4）启动快，从冷态启动、加速，直至带上满负荷，一般只需3～15 min。自动化程度高，现代燃气透平发电装置可通过微机进行控制，通过程序设定以实现启动或停机，可实现程控、遥控和集中控制，便于实现机房的无人值守运行。

（5）燃气透平发电装置易磨损件少，连续运行可靠性高，维修方便。轻型燃气透平发电机组输出单位电功率的平均维修费用较中速往复机电站机组低约15%～20%。

（6）由于燃气透平发电装置主燃料是天然气，现代燃气透平发电装置的排气比较干净，烟尘、CO、SO2、NOx和未燃碳氢化合物（UHC）的排放一般都能满足严格的环保标准。燃气透平为高速回转机械，而且是橇装形式，因此振动和噪声也低于中速往复机。

燃气透平发电机组拥有以上技术特点，因此，目前的海上油（气）田工程的主电站主要采用这种机型作为原动机。

3 电站设计电负荷量的确定

根据油田生产、生活、消防等用电负荷的统计，按不同负荷分类，考虑相应的需要系数、同时系数，计算出平台在整个开采期内分年的负荷要求，还应考虑某些时段内特殊工艺过程或操作情况下的负荷要求，启动大容量电机的能力。结合以上各种要求，确定电站设计电负荷量。

中心处理平台A 及周边区域整体用电负荷如表1 所示。

表1 平台A 及周边区域整体用电负荷表 kW

电站机组设计电负荷量ND为：NDW=NWmax/a；NDS=NSmax/a。其中，NDW（或NDS）为主电站机组冬季（或夏季）总设计电负荷量，NWmax（或NSmax）为主电站机组在油（气）田生产期内冬季（或夏季）设计需要的典型电负荷量；a 为主电站机组的设计负荷量，建议控制在80%～90%，最大值一般不宜超过90%。

由表1 查得，NWmax=25 652 kW，NSmax=25 158 kW，取值a=0.86。计算得NDW=29 828 kW，NDS=29 254 kW。

因此，取设计电负荷量为30 000 kW。