油氣礦場加工系統(tǒng)的規(guī)劃設計

大慶油田天然氣分公司

油氣礦場加工系統(tǒng)的規(guī)劃設計

殷季慧 祖佳男大慶油田天然氣分公司

近幾年大慶油田天然氣分公司將全面實現(xiàn)站場集中控制改造，包括生產(chǎn)裝置、輕烴儲庫及儲運系統(tǒng)的升級改造。針對CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度的問題，擬在2～5年內(nèi)，探索研究適合的脫碳技術工藝；根據(jù)大慶東、西城區(qū)城市建設總體規(guī)劃，對東、西城區(qū)的民用氣供氣管網(wǎng)進行完善，根據(jù)用戶分布合理安排供氣站的擴改建和新建工程。

油氣礦場；輕烴回收；原油穩(wěn)定；集中控制

1 系統(tǒng)簡介

大慶油田有限責任公司天然氣分公司成立于1973年，是集輕烴回收、原油穩(wěn)定、天然氣凈化、城鎮(zhèn)燃氣、產(chǎn)品銷售、天然氣長輸管道于一體的專業(yè)化公司，主要生產(chǎn)資源型產(chǎn)品天然氣和輕烴，產(chǎn)品廣泛應用于合成氨、甲醇和乙烯生產(chǎn)，同時承擔著為油田生產(chǎn)、工業(yè)用戶、城市居民提供原料和燃料的任務。目前已建油氣處理裝置28套，其中輕烴回收裝置17套，天然氣凈化裝置1套，原油穩(wěn)定裝置10套，天然氣增壓站5座，輕烴儲庫2座，計量閥組間94座，現(xiàn)有輸氣、輸烴、輸油管道211條（合計1 891公里）。

2 系統(tǒng)存在的主要問題

（1）原油品質(zhì)將更加復雜。近幾年來，原油中泥砂等雜質(zhì)含量逐年增高，導致原穩(wěn)裝置中原油換熱器管隙積垢量和積垢速度增加，換熱器的換熱效率下降較快，原油回油溫度高，影響原油穩(wěn)定率，多數(shù)裝置不得不一年一次清洗換熱器，對原油穩(wěn)定裝置的長周期安全平穩(wěn)運行造成了不利影響。隨著油田三次采油（聚驅(qū)）產(chǎn)量逐年上升，原油含雜質(zhì)、含聚、含堿使原油成分更為復雜，原油成分復雜導致采油廠電脫水裝置故障頻繁，造成原穩(wěn)裝置來油高含水影響加劇，以及換熱器堵塞等一系列問題，嚴重地影響了分公司輕烴產(chǎn)量。

（2）伴生氣產(chǎn)量高于預測值。近幾年來，喇薩杏油田的伴生氣產(chǎn)量呈上升趨勢。根據(jù)最近幾年的實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)，一廠伴生氣最高接收量2008年為220×104m3/d，2013年已達270×104m3/d。預計未來幾年伴生氣產(chǎn)量會高于“十二五”初期預測值。由于伴生氣量上升，目前部分輕烴回收裝置已從季節(jié)性調(diào)峰運行，變成正常生產(chǎn)運行。

（3）部分輕烴回收裝置制冷方式存在較大安全隱患。天然氣分公司10淺冷裝置中采用氨壓縮制冷工藝的裝置有6套。氨屬于易燃易爆、有強烈刺激性氣味的有毒介質(zhì)。在常溫環(huán)境下液氨發(fā)生泄漏，將迅速揮發(fā)形成氨氣并擴散，按照裝置循環(huán)氨量，約15.3m半徑內(nèi)的人員可能處于立即致死濃度范圍內(nèi)，周邊人群也可能造成中度毒性危害。

（4）部分裝置設備老化、輕烴收率低。天然氣分公司部分裝置投產(chǎn)于20世紀80、90年代，壓縮機和儲罐等關鍵設備、儀表、控制系統(tǒng)都存在不同程度的老化，如壓縮機組的主要部件如活塞、活塞桿、曲軸等出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，配套電機也存在電機過熱、振動、絕緣性能差等現(xiàn)象，達不到設計時的運行參數(shù)，導致輕烴收率低。

（5）CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度。從近幾年的天然氣檢驗數(shù)據(jù)看，油田伴生氣中CO2含量呈上升趨勢，平均含量已超過3.5%，最高值達到6%。分公司深冷裝置在-88℃以下均不同程度地發(fā)生CO2凍堵，是制約分公司深冷輕烴上產(chǎn)的主要生產(chǎn)瓶頸。依據(jù)《天然氣質(zhì)量標準（GB17820—2012）》中規(guī)定，民用氣CO2的含量也必須小于等于3%。CO2含量上升同時也造成深冷裝置高壓部位設備、管線碳酸腐蝕加劇，影響深冷裝置安全平穩(wěn)運行。

（6）杏北地區(qū)兩套原穩(wěn)裝置負荷率偏低的問題。杏北地區(qū)現(xiàn)有杏九原穩(wěn)和杏三原穩(wěn)兩套正壓原穩(wěn)裝置，規(guī)模分別為350×104t/a和300×104t/a。由于杏北地區(qū)原油產(chǎn)量下降，“十二五”期間杏北地區(qū)的原穩(wěn)裝置負荷率低（58%），裝置能耗高。擬在適當時機進行規(guī)模調(diào)整及關鍵設備更新。

（7）輕烴儲運系統(tǒng)問題。一是現(xiàn)有產(chǎn)量不能滿足深冷輕烴分儲分輸需求。目前分公司深冷輕烴年產(chǎn)量達到28.9×104t，現(xiàn)有深冷、淺冷、原穩(wěn)三種輕烴在管道內(nèi)采用混合、間歇輸送，混輸使輕烴外輸系統(tǒng)飽和蒸汽壓升高，淺冷、原穩(wěn)外輸泵能耗增大，部分使用年限長的管道安全運行風險性增加；同時間歇輸送使外輸泵啟停頻繁，管道壓力波動范圍較大；目前光明輕烴儲庫僅有兩個1 000m3的深冷烴球罐，不能滿足深冷輕烴分儲分輸需求。二是部分裝置的輕烴儲罐均已運行超過20年，經(jīng)檢測存在壁厚減薄等問題，繼續(xù)運行存在安全隱患。

（8）主干管道限制性調(diào)節(jié)閥問題。天然氣分公司主要通過已建管網(wǎng)為裝置輸送濕氣，為下游輸送干天然氣。下游用戶用氣量波動較大時，尤其是冬季用氣高峰時對外輸氣管網(wǎng)壓力造成較大影響。針對上述情況，分公司未來幾年擬通過增設限制性調(diào)節(jié)閥的方式對下游用戶流量、壓力等進行一定的限制，優(yōu)先保證天然氣管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行。

（9）民用氣系統(tǒng)問題。一是供氣站供氣能力不足。天然氣分公司民用氣供氣范圍覆蓋大慶市東、西主城區(qū)，東城區(qū)開發(fā)區(qū)供氣站設計供氣能力20×104m3/d，2012年底下游用戶需求氣量已達近30×104m3/d，供氣能力不足，需要擴建。二是供氣站布局不能滿足用氣需要。東城區(qū)現(xiàn)有的東風計量間開發(fā)區(qū)供氣站各自負責的供氣區(qū)域跨度較大，無論從日常管網(wǎng)運行管理、用戶壓力控制等均存在不便，需考慮在東城區(qū)增設城市供氣站；西城區(qū)也將根據(jù)用氣規(guī)模發(fā)展實際情況，擇機通過擴建供氣閥組、新建供氣站等方式，滿足城市發(fā)展需求。

3 系統(tǒng)規(guī)劃

（1）站場集中控制改造。近幾年天然氣分公司將全面實現(xiàn)站場集中控制改造，包括生產(chǎn)裝置、輕烴儲庫及儲運系統(tǒng)的升級改造。通過崗位合并實現(xiàn)生產(chǎn)運行的集中管理、集中控制，減少輔助崗位操作人員；對部分計量間、閥組間實現(xiàn)遠程控制操作，集中控制區(qū)域管理，減少值班人員。努力實現(xiàn)自動監(jiān)測、無人值守、視頻監(jiān)控、定期巡檢、專業(yè)化維修。

（2）深冷裝置脫碳技術的應用。針對CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度的問題，擬在2～5年內(nèi)，探索研究適合的脫碳技術工藝，并逐步在分公司深冷裝置上推廣實施。改造后深冷裝置凍堵問題將得到解決，深冷負溫將達到或接近設計指標，C3收率達到80%以上，同時外輸輕烴及外輸氣的質(zhì)量也得到保證。

（3）關鍵設備更新改造。陸續(xù)對生產(chǎn)裝置運行時間長、能耗高、效率低、可靠性差的壓力容器、冷換設備、高低壓配電系統(tǒng)等進行更新改造。同時完善輕烴儲運系統(tǒng)管網(wǎng)建設及輕烴外輸泵改造，實現(xiàn)輕烴連續(xù)輸送、實現(xiàn)深冷輕烴分儲分輸；繼續(xù)對南八原穩(wěn)等裝置的超期運行、腐蝕嚴重的輕烴儲罐進行更新改造，并對部分不滿足消防要求的輕烴儲罐噴淋系統(tǒng)進行完善。

（4）變配電系統(tǒng)升級改造。在“十二五”末，分公司配電系統(tǒng)將實現(xiàn)全部變配電所的綜合自動化系統(tǒng)完善、實現(xiàn)部分關鍵設備高壓電機的備用。下一步將重點解決高壓電機的在線監(jiān)測功能和高壓電機備用、因變頻以及直流系統(tǒng)等設備引發(fā)的電能質(zhì)量下降等問題，加強分公司配電系統(tǒng)抵御電網(wǎng)波動和雷擊的能力。

（5）加強深層氣田氣與老區(qū)管網(wǎng)的連接，提高管網(wǎng)供氣安全性、穩(wěn)定性。目前，深層氣田氣與老區(qū)管網(wǎng)僅有紅崗調(diào)壓站一個接入點，由于深層氣田至紅崗調(diào)壓間的氣源管道為單線運行，一旦管道出現(xiàn)問題，將嚴重影響下游供氣安全性。擬考慮新增氣田氣與老區(qū)接入點，同時考慮新建深層氣至紅崗調(diào)壓間復線，提高運行可靠性。

（6）加強城市民用氣管網(wǎng)建設及供氣站布局調(diào)整。根據(jù)大慶東、西城區(qū)城市建設總體規(guī)劃，將結(jié)合下游用氣需求，對東、西城區(qū)的民用氣供氣管網(wǎng)進行完善，根據(jù)用戶分布合理安排供氣站的擴改建和新建工程。實現(xiàn)東、西主城區(qū)供氣站全區(qū)域覆蓋，同時通過環(huán)網(wǎng)建設，保證供氣站氣源穩(wěn)定、可靠。

（7）減少工業(yè)、民用用戶用氣波動對外輸氣管網(wǎng)運行影響。將陸續(xù)對工業(yè)、民用氣用戶通過增設限制性調(diào)節(jié)閥的方式對流量、壓力等進行必要的限制，優(yōu)先保證天然氣管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行。適當時機考慮增設調(diào)峰設施。

（8）逐漸實現(xiàn)民用氣脫碳，達到城鎮(zhèn)燃氣民用天然氣氣質(zhì)標準要求。近幾年來隨著油田的不斷開發(fā)，天然氣中二氧化碳含量逐年升高，因此在考慮生產(chǎn)裝置中建設脫碳設備的同時，也應重視民用天然氣中二氧化碳含量逐漸走高的實際情況?！笆濉逼陂g天然氣分公司將在小型民用氣脫碳技術方面進行研究，并通過試點驗證，逐漸實現(xiàn)民用氣全部脫碳，滿足城鎮(zhèn)燃氣中民用天然氣一、二類氣質(zhì)標準要求。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.026