BZ34-1油田工藝流程整體優(yōu)化

馬 亮

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300456）

BZ34-1油田工藝流程整體優(yōu)化

馬 亮

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300456）

在2010年渤海油田3 000萬t建設(shè)中，BZ34-1油田在充分利用平臺原有原油工藝流程及處理設(shè)施的基礎(chǔ)上，通過對流程控制參數(shù)優(yōu)化、工藝設(shè)施改造等方法，解決流程處理能力受限、外輸壓力低、外輸量小等問題，實現(xiàn)原油工藝流程的整體優(yōu)化和擴容，有效地實現(xiàn)了油田增產(chǎn)的目的。

增產(chǎn)；流程；擴容

BZ34-1油田位于渤海灣南部，屬于渤中34油田群，海域水深約20m。BZ34-1油田生產(chǎn)設(shè)施包括中心平臺 1座(CEPA)、井口平臺 7座(WHPB、2EP、2EW、4EP、4WP、3WJ、5WJ)和改造過的單點設(shè)施（現(xiàn)稱為過油保護架）。CEPA平臺負責(zé)整個BZ34-1油田的油氣收集、處理及外輸，BZ34-1油田的各生產(chǎn)設(shè)施的產(chǎn)液通過海底管線輸送到CEPA平臺進行脫氣脫水處理，處理后的合格原油（合格標準：飽和蒸汽壓和含水標準：含水率＜0.5%（w），雷特蒸氣壓＜70kPaA））通過海底管線輸送到“友誼號”浮式儲油輪上。CEPA平臺同時負責(zé)BZ34-1油田所有生產(chǎn)設(shè)施的電力供應(yīng)和注水支持。

目前BZ34-1油田產(chǎn)液在CEPA平臺處理后，原油輸送到“友誼號”FPSO（浮式儲油輪）上儲存、外輸。分離出的天然氣除作為透平發(fā)電機用燃料氣、部分火炬系統(tǒng)放空外，大部分天然氣則通過海底管線外輸至BZ28-2S油田后進入渤西南聯(lián)合供氣網(wǎng)。

根據(jù)BZ34-1油田石油產(chǎn)量預(yù)測，油田探明石油地質(zhì)儲量 3 062×104m3，探明含油面積 12.8km2，具有豐富的石油資源。控制石油地質(zhì)儲量1 974×104m3，可采地質(zhì)儲量549.9×104m3。設(shè)計動用探明地質(zhì)儲量2 180×104m3，采出程度24.4%。

依據(jù)BZ34-1油田ODP報告，BZ34-1油田設(shè)計原油處理、外輸能力為2 700m3/d。但隨著BZ34-1油田各單井的陸續(xù)投產(chǎn)、調(diào)整井的開發(fā)，原油處理及外輸量將遠超過2 700m3/d。為配合渤海油田3 000萬t戰(zhàn)略規(guī)劃，按照天津分公司的統(tǒng)一部署，需對原油工藝流程整體優(yōu)化擴容，以達到增加原油處理量及外輸量的目的。

1 原油工藝流程優(yōu)化擴容前狀況分析

1.1 原油工藝流程介紹

CEPA平臺油井產(chǎn)液與2EP、WHPB平臺來液匯合后，經(jīng)原油換熱器預(yù)熱至53℃，再通過一級加熱器加熱至60℃后，進入一級分離器進行初步的油、氣、水三相分離，分離出的天然氣、生產(chǎn)污水分別進入燃料氣系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)。含水原油經(jīng)過二級加熱器升溫至80℃后，進入二級分離器再次進行油、氣、水三相分離，分離的氣相、生產(chǎn)污水分別去火炬系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)，含水原油則經(jīng)過電脫水供給泵增壓后進入電脫水器。來自電脫水器的80℃高溫合格原油經(jīng)原油換熱器與低溫含水原油換熱后溫度降至60℃，進入原油緩沖罐，經(jīng)原油外輸泵增壓后，通過8"22km外輸海管輸往“友誼號 ”浮式儲油輪，儲存并外輸，見圖1。

1.2 原油工藝流程設(shè)備處理能力校核及工況分析

原油工藝流程依據(jù)油田ODP（開發(fā)方案）設(shè)計建造，通過對原油工藝流程進行整體考察、調(diào)研，充分了解原油設(shè)計處理能力和外輸能力，在充分考慮流程設(shè)備及管線承壓能力基礎(chǔ)上，對原油處理系統(tǒng)設(shè)施及性能進行診斷，找出擴容增產(chǎn)中的問題結(jié)癥，并提出解決方案。

（1）一級加熱器：一級加熱器功率為1 800kW，加熱器出口溫度60℃。由表1可知，擴容增產(chǎn)后一級加熱器功率無法滿足要求。

（2）一級分離器：一級分離器操作壓力350kPa，操作溫度60℃。由于單位時間內(nèi)流程處理量的增加，而一級分離器油相出口液位調(diào)節(jié)閥（LV-2013）最大流通量僅為3 375m3/d，加上CEPA油井來液不穩(wěn)定以及2EP、WHPB至CEPA海管內(nèi)段塞流嚴重（2EP、WHPB至CEPA海管均為油氣水混輸海管，管內(nèi)流體流動不均勻，段塞流情況嚴重[1]），使得流程液位不穩(wěn)，壓力波動大，無法滿足增產(chǎn)后的處理要求，給流程正常操作帶來較大影響。

（3）二級加熱器：二級加熱器功率為1 800kW，加熱器出口溫度80℃。由表1可知，二級加熱器功率無法滿足要求，需要提高一級加熱器出口溫度到63.5℃。

（4）二級分離器：根據(jù)采油技術(shù)服務(wù)公司《脫水實驗報告》，二級分離器出口原油含水率能夠保證不小于8%，可以滿足增產(chǎn)后對處理效果的要求，見表1。

（5）電脫水器供給泵：平臺原設(shè)三臺電脫水器供給泵，單臺排量1 680m3/d，出口壓力350kPa，兩臺泵運行無法滿足擴容后來液量增大的要求。

（6）電脫水器：電脫水器操作壓力300kPa，溫度80℃，停留時間24min，由表1可知，原油在電脫水器中停留時間縮短，加上流程溫度降低，導(dǎo)致原油破乳能力變差，脫水效果大大降低[1]。

（7）原油外輸泵：平臺原來配有兩臺原油外輸泵，一用一備，外輸泵為離心泵，變頻控制，單臺排量2 760m3/d，出口壓力 2 200kPa，海管進口壓力2 050kPa。由表1可知，一臺外輸泵無法滿足增產(chǎn)后外輸液量要求，同時根據(jù)海管校核結(jié)果，只有將海管進口壓力提高到3 300kPa以上，才能彌補更多流體用海管輸送時損失的壓降，使擴容后液量全部外輸，而外輸泵出口壓力無法滿足提壓要求，受上述因素的制約，原油外輸泵成為影響擴容增產(chǎn)的瓶頸。

通過對原油處理系統(tǒng)設(shè)備處理能力校核及上述理論分析得知：依據(jù)油田ODP建設(shè)的配套生產(chǎn)設(shè)施會因為產(chǎn)量提高使原油工藝流程出現(xiàn)壓力、液位波動變大，流速減慢，加熱器熱功率不能滿足要求，流程溫度降低，外輸壓力低等問題，限制生產(chǎn)能力的提高。

表1 擴容后原油處理系統(tǒng)設(shè)備處理能力校核

2 流程優(yōu)化設(shè)計依據(jù)、原則及目標

設(shè)計依據(jù)：（1）BZ34-1 油田投產(chǎn)方案；（2）BZ34-1油田CEPA平臺詳細設(shè)計資料；（3）中海石油（中國）有限公司天津分公司油藏室油井產(chǎn)能分析及調(diào)整方案；（4）BZ34-1油田群內(nèi)部升壓可行性研究報告；（5）渤中 34-1油田調(diào)整井工程設(shè)計；（6）現(xiàn)行海洋油田生產(chǎn)設(shè)施國際、國內(nèi)相關(guān)標準和規(guī)范。

設(shè)計原則：（1）全面考慮BZ34-1油田投產(chǎn)以來平臺運行的實際情況，在充分利用平臺原有設(shè)施工程條件的基礎(chǔ)上，最大限度提高設(shè)備利用率，降低工程建設(shè)投資。（2）各專業(yè)的材料選用與設(shè)備選型基本與BZ34-1油田原設(shè)計一致，設(shè)計中嚴格按照現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計標準和規(guī)范執(zhí)行。

設(shè)計目標：通過本次原油工藝流程整體優(yōu)化、改造擴容，解決流程設(shè)施與處理能力的矛盾，使BZ34-1油田原油生產(chǎn)能力由2 700m3/d增加到4 200m3/d。

3 擴容增產(chǎn)的主要方案

針對擴容出現(xiàn)的問題，圍繞充分挖掘流程處理潛能，提高原油生產(chǎn)能力這一指導(dǎo)思想，對工藝流程參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，在充分利用原有設(shè)施的基礎(chǔ)上，改造、增加部分設(shè)施，消除限制產(chǎn)量提升的弊端，實現(xiàn)擴容增產(chǎn)目標。

3.1 BZ34-1油田內(nèi)部升壓的可行性

由利豐海洋工程（天津）有限公司對BZ34-1油田群內(nèi)部升壓（針對BZ34-1油田內(nèi)部各井口平臺）可行性進行理論分析，得出油田總體升壓可行性報告，并通過 CCS（中國船級社）審核驗收。

3.2 油井増油上產(chǎn)

對新增2、3井區(qū)調(diào)整井進行開發(fā)；科學(xué)調(diào)整、優(yōu)化在生產(chǎn)油井工作制度；對“高產(chǎn)井、異常井、低產(chǎn)低效井、措施井及水源井、注水井”實施分類管理，對停躺井、低效井、高含水井采取上產(chǎn)措施，有效控制自然遞減率，實現(xiàn)油井増油上產(chǎn)。

3.3 優(yōu)化原油工藝流程操作壓力

一級分離器:通過對原油工藝流程進行整體考察、研究，反復(fù)試驗，一級分離器操作壓力由320kPa提高到400kPa，以增大流程中的原油的流動速度。原油緩沖罐：緩沖罐操作壓力由50kPa提高到180kPa，增加原油緩沖罐合格原油的流速，提高原油外輸泵壓頭。

3.4 改造原油工藝流程設(shè)施

（1）一級分離器新增油相液位調(diào)節(jié)閥。一級分離器新增一個油相液位調(diào)節(jié)閥LV-2060，與原液位調(diào)節(jié)閥LV-2013并聯(lián)，實現(xiàn)一級分離器油相出口的分程控制調(diào)節(jié)。

（2）增加一臺原油一級加熱器。增加一臺功率為1 200kW的一級加熱器H-2003，H-2003與H-2001并聯(lián)使用，使原油溫度穩(wěn)定在60℃之上，達到一級分離器所要求的溫度，使其脫水效果良好，保證流程整體運行平穩(wěn)正常。

（3）增加一臺電脫水器供給泵。增加一臺電脫水器供給泵（1 680m3/d），與原泵并聯(lián)使用，在日常生產(chǎn)中三用一備，實現(xiàn)對二級分離器的實時調(diào)節(jié)，控制其液位的合理穩(wěn)定。同時保證電脫水器壓力在340～350kPa，防止電脫水器脫氣影響正常運行。

（4）更換原油外輸泵。原油外輸泵作為影響擴容增產(chǎn)的節(jié)點，外輸泵的更換成為本次擴容的關(guān)鍵。根據(jù)伯努利方程可知，泵的排出壓力是由該泵的揚程決定[2]，因此將原來低揚程外輸泵更換為揚程更大的外輸泵。更換后平臺配有三臺外輸泵，兩用一備，單臺排量1 920m3/d，出口壓力3 750kPa，海管進口壓力達到3 680 kPa，提高了原油外輸壓力，滿足了對提產(chǎn)后外輸液量的要求，大大提高了原油外輸能力。

（5）完善安全措施。新增設(shè)備布置對原平臺火區(qū)劃分無影響，在新增設(shè)備區(qū)域增加消防水噴淋，管線與CEPA平臺消防水環(huán)路連接，就近引易熔塞回路對新增設(shè)備區(qū)域進行高溫保護，以控制相應(yīng)的噴淋閥，并在新增設(shè)備附近增加相應(yīng)的消防設(shè)備。

圖1 優(yōu)化后的原油工藝流程

4 化學(xué)藥劑的優(yōu)化、調(diào)整

（1）電脫水器供給泵出口加裝清水劑注入管線：電脫供給泵出口管線加設(shè)化學(xué)藥劑注入點，加裝清水劑注入管線 （目前使用清水劑型號為BHQ-16），提高電脫水器破乳能力和脫水能力，保障外輸原油含水達標，同時降低“友誼號”FPSO（浮式儲油輪）的生產(chǎn)處理壓力。

（2）化學(xué)藥劑濃度、注入量的合理調(diào)整：根據(jù)增產(chǎn)情況，聯(lián)合采油技術(shù)服務(wù)公司人員反復(fù)實驗、分析，確定出合理的化學(xué)藥劑添加種類、濃度及其注入量，使藥劑達到最優(yōu)處理效果。

5 結(jié) 語

BZ34-1油田通過對原油工藝流程生產(chǎn)設(shè)備的升級改造，對流程參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，順利實現(xiàn)了原油工藝流程的整體擴容增產(chǎn)，使原油處理能力由ODP設(shè)計的2 700 m3/d增加到4 200 m3/d，累積增產(chǎn)原油 14.1×104m3，創(chuàng)造收益 57 738萬元，實現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益，同時有效的配合了渤海油田3 000萬t戰(zhàn)略規(guī)劃的實現(xiàn)。

[1]《海上采油工程手冊》編寫組.海上采油工程手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001:5.

[2]袁恩熙.工程流體力學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1986：10.

On Overall Optimization of BZ34-1 Oilfield Processing

MA Liang
(Tianjin Branch of CNOOC，Tianjin 300456)

In the construction of 30 million tons of Bohai Oilfield in 2010,in the full use of existing oil processing and facilities process,and on the basis of process control parameters through optimization,technology infrastructure improvement and other methods,this paper solves the following problems such as limited capacity,low external input pressure,small amount of outside input and other issues,and achieves the overall optimization and expansion of crude oil.The purpose of oil production is achieved.

increase；process；expansion

TE32+3

A

1673-1980（2012）01-0100-04

2011-07-03

馬亮（1983-），男，河北保定人，助理工程師，研究方向為生產(chǎn)工藝。