海上油气田低压气回收技术应用分析

海上油气田低压气回收技术应用分析

伴生气的释放在海上开采油田时，地下油藏的液体从井筒中出来，进入工艺处理模块后，随着压力的变化，油田的伴随气体逐渐释放。主要成分是甲烷，其中大部分是大量的丙烯酸和丁烷等重组物。1改造方案介绍压缩机增压回收低压天然气技术成熟，应用也很广泛，关键在于压缩机的选型，以海上甲油田为例，低压天然气回收工艺流程图如图1所示，该油田浮式生产储卸油装置有两个油气水处理系列，分别处理来自上游不同平台的井液。井液经过工艺模块的处理设备进行油气水三相分离后，一级分离器分离出来的伴生气大部分用于本设施热介质锅炉和透平发电机组，作为燃料气使用，富余的伴生气去火炬和冷防空系统，通过火炬燃烧或冷放空，二级分离器出来的低压伴生气直接去火炬燃烧或冷放空。本次改造项目将两个系列的两台二级分离器气相出口前连接新管线（引出一根3寸管线，管线上布置3寸球阀一个、单向阀一个）至新增低压回收装置入口（低压压缩机1台），通过二级分离器出口压力调节阀控制低压回收装置入口调节阀流量，设定压力70KPaG，为防止二级分离器被抽空，入口设置SDV阀，报警值设定为50KPaG，关断值设定为30KPaG（二级分离器低低关断值压力设定值为10KPaG），当二级分离器压力低于30KPaG时，回收装置入口SDV阀关断，单元关断不引起生产关断。伴生气增压至380KPaG后，输送至天然气洗涤罐，一路经旋风分离器净化后，为锅炉提供燃料，另一路经天然气压缩机增压后，进入燃料气缓冲罐，为透平发电机组提供燃料。在压缩机选型方面，技术人员从使用环境条件、振动和噪音大小、后期维护成本、以往应用业绩、初期投资等几个方面进行比较，比较参数和结果见表1，经综合比选，本改造项目选择了螺杆式压缩机。结构受力校核方面，本改造项目新增一个压缩机撬，总重量6.5吨，撬块尺寸5.5m×2.5m×2.8m，此区域原结构主梁为H700×300，辅梁为H440×300和H300×200，舷侧外延甲板铺格栅，外延甲板的梁规格为H300×150，增加压缩机撬后，该区域最大杆件UC值为0.73，该杆件尺寸类型为H440×300，整体结构强度满足要求。消防校核方面，由于新增压缩机撬块布置在工艺模块的高压分离器和中压分离器之间，按照危险区划分原则，该区域属于一类危险区，需要新增一组雨淋阀，新增消防水量为52.2m本项目投运后，油田每天回收天然气7000多方，火炬放空量由2.1万方下降到1.1万方2射流器增压技术射流器增压技术源于文丘里效应原理，以其发现者，意大利物理学家文丘里命名。根据文丘里效应，受限流动在通过缩小的过流断面时，流速会增大，流速与过流断面成反比。根据伯努利方程，流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里效应，这种效应是指在高速流动的气体附近会产生压强减少，从而产生吸附作用，利用这种效应可以制作出射流器，如图2，高压气通过拉法尔喷嘴产生高速气流，将压力能转化成动能，低压气被高速气流裹挟，吸入真空气室，在其内部混合后，进入尾部扩张室，在扩张室内混合气流的速度逐步降低，形成介于高压和低压之间某个压力的混合气。以海上乙油田为例，该油田采用了射流器增压技术用于低压天然气回收，工艺流程图如图3所示，从二级分离器出口调节阀前连接低压气进口管线到射流器低压入口，高压天然气储罐出口连接到射流器高压端入口，射流器高压入口流量控制器由低压气管线压力控制，射流器混合气进入一级分离器气相出口天然气冷却器，再进入压缩机入口，压缩后外输或用作透平发电机组燃烧。该项目投产后，射流器高压气入口全开，二级分离器低压气回收量高峰时候高达12580Sm低压天然气回收设施主要运行情况目前，两种低压天然气回收技术在海上油田都有成功的应用，从实际运行情况来看，系统运行都比较稳定，节能减排效果也很明显，但适用范围和优劣势不同，对于需要进行低压天然气回收的海上油气生产处理设施，需要根据本设施工艺流程、气油比、设备情况等，进行有针对性的选择。(1）天然气回收工艺两种低压天然气回收技术都适用于回收后的低压天然气有下游用户，比如，海上油气生产处理设施设计上有到海底管道的工艺流程和接口，回收后的天然气通过海底管道外输到陆地终端对外销售，或者设施上有锅炉、透平发电机组等设备，回收后的天然气可以作为其燃料补充，部分或者全部替代原燃料，柴油或原油，达到节能的目的。(2）装置结构校核和工艺改造的必要性压缩机增压回收技术成熟，技术可靠性高，可回收低压天然气量的范围比较广，但需要新增的附属设备较多，如压缩机橇块、过滤分离器等，涉及工艺流程和控制逻辑改造，改造工作量大，初期投资大，投资回报期长，撬块重量大，占用甲板面积大，需要前期进行结构校核，确保新增压缩机撬后，整体结构强度满足要求，由于压缩机增压撬块属于危险区，需要前期进行消防、火气探测方面的校核，另外，压缩机为动设备，后期需要专人操作和维护。和压缩机增压回收技术相比，射流增压技术相对较新，前期投资小，一般为压缩机增压回收技术的20%-35%，工艺改造主要是配套工艺管线改造及控制回路的调整，改造工作量相对较小，且射流增压装置体积小、重量轻，占地面积小，为静设备，后