月東油田燃料系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化

劉茜 勝利石油管理局科技處

灘海油田燃料系統(tǒng)常用的燃料有原油、柴油和伴生氣，為了降低生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用，通常優(yōu)先選用伴生氣作為燃料。合理地利用伴生氣為燃料不僅可以將伴生氣轉(zhuǎn)化為油田的產(chǎn)能，提升油田的經(jīng)濟(jì)效益，還能節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境。本文以月東灘海油田為例，論述灘海油田燃料系統(tǒng)合理利用伴生氣的節(jié)能優(yōu)化措施。

月東油田位于渤海遼東灣北端，油田海上工程包括4座人工島，其中B島為中心島，其余A、C、D島為衛(wèi)星島，月東油田油氣集輸管網(wǎng)見圖1。各島之間相距約1~2km，分布有油井和水源井。油井常規(guī)生產(chǎn)1年后轉(zhuǎn)入蒸汽吞吐開發(fā)，所產(chǎn)原油屬于成熟稠變油（即原油密度大而黏度相對(duì)較低），原油伴生氣較少。

圖1 月東油田油氣集輸管網(wǎng)

月東油田距岸較近，陸地有遼河油田可依托，油氣集輸系統(tǒng)采用半海半陸式地面工程方案，即在海上進(jìn)行油氣分離，含水原油經(jīng)外輸泵增壓后通過海底管線輸送上岸處理。因伴生氣量較小，不能成規(guī)模生產(chǎn)，若外輸上岸，投資較高，很不經(jīng)濟(jì)。因此，伴生氣除用作該油田燃料系統(tǒng)的燃料外，其余在海上放空燒掉。為最大限度地利用伴生氣資源，降低燃料系統(tǒng)能耗并減少工程投資，結(jié)合集輸系統(tǒng)對(duì)各島燃料系統(tǒng)的設(shè)置采取了多項(xiàng)優(yōu)化措施。

1 系統(tǒng)總體布局優(yōu)化

生產(chǎn)采用蒸汽吞吐開發(fā)方案，燃料需求量大。根據(jù)油井?dāng)?shù)量及生產(chǎn)負(fù)荷的不同，各島設(shè)置了不同規(guī)格的熱媒爐及注汽鍋爐，即使在產(chǎn)量最高的年份各島伴生氣產(chǎn)量也不能滿足自身需求。因此，燃料系統(tǒng)總體布局是在中心島B島集中分氣作為燃料供應(yīng)，或者各島分別分氣作為各自的燃料供應(yīng)。

B島集中分氣僅需在B島設(shè)置兩相分離器及火炬，其他各衛(wèi)星島的油氣采用密閉流程并利用井口回壓經(jīng)海底管線輸送至B島。若各衛(wèi)星島分別分氣，需要在各島均設(shè)置兩相分離器和火炬，并且分氣后的含水原油需要泵外輸，整個(gè)工程投資和能耗會(huì)大大增加。綜合對(duì)比得出在B島集中分氣投資較小，管理工作量較少，并且通過計(jì)算可以得出各島井口回壓均可控制在1.5MPa以內(nèi)，能夠滿足正常外輸生產(chǎn)需要。因此采用在中心島B島集中分氣，分出的天然氣作為B島燃料；同時(shí)，在B島設(shè)置燃料油處理系統(tǒng)作為氣源不足時(shí)的補(bǔ)充。根據(jù)月東油田開發(fā)指標(biāo)預(yù)測，前6年伴生氣量可滿足B島全部燃料需求，多余部分排放至火炬放空燃燒。隨著產(chǎn)量的遞減，啟動(dòng)燃料油處理系統(tǒng)作為燃料的補(bǔ)充。

其余各島分別設(shè)置燃料油分離器，對(duì)少量原油進(jìn)行凈化處理，作為熱媒爐及注汽鍋爐的燃料。

2 系統(tǒng)的優(yōu)化措施

2.1 中心島燃料系統(tǒng)

B島井口區(qū)生產(chǎn)的油氣與A、C、D各島混輸來油氣混合后，根據(jù)生產(chǎn)需要，除部分油氣混合物進(jìn)入燃料油處理系統(tǒng)外，其余輸送至生產(chǎn)分離器進(jìn)行油、氣二相分離。天然氣去燃料氣系統(tǒng)作為燃料供應(yīng)，多余部分進(jìn)入火炬放空燃燒，含水原油進(jìn)入分離緩沖罐經(jīng)外輸泵增壓后外輸。當(dāng)伴生氣產(chǎn)量不能滿足B島的燃料需求時(shí)，由燃料油分離器分出的凈化原油作為燃料補(bǔ)充，其工藝流程見圖2。

圖2 B島工藝流程

B島設(shè)有2臺(tái)注汽鍋爐和3臺(tái)熱媒爐，每臺(tái)注汽鍋爐消耗伴生氣量2.61×104m3/d，每臺(tái)熱媒爐消耗伴生氣量0.89×104m3/d。為了最大限度地利用伴生氣，不同燃料的供應(yīng)根據(jù)各島燃料需求量及不同年份伴生氣的產(chǎn)量進(jìn)行如下分配，見表1。

表1 B島不同燃料供應(yīng)分配情況

2.2 衛(wèi)星島燃料系統(tǒng)

由于A、C、D各衛(wèi)星島的油氣均輸送至中心島B島集中分氣，因此各衛(wèi)星島不再以伴生氣為燃料。各衛(wèi)星島設(shè)置燃料油處理系統(tǒng)，以原油作為燃料供應(yīng)。各島生產(chǎn)的少量油氣分別進(jìn)入該島設(shè)置的燃料油分離器，燃料油分離器分出的原油經(jīng)凈化后為注汽鍋爐和熱媒爐等提供燃料，分出的極少量的伴生氣冷放處理。多余油氣采用密閉流程并利用井口回壓經(jīng)海底管線混輸至中心島B島，其工藝流程見圖3。

3 效益評(píng)價(jià)

圖3 A、C、D島工藝流程

月東灘海油田在油氣生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的大部分伴生氣作為熱媒爐和注汽鍋爐燃料，節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境。按照表1中不同燃料供應(yīng)的分配情況，15年的開發(fā)周期內(nèi)燃料系統(tǒng)共消耗伴生氣量2.36×109m3。如果僅以原油為燃料，根據(jù)熱值計(jì)算15年的開發(fā)周期內(nèi)燃料系統(tǒng)需要多消耗17×104t原油。對(duì)月東油田的燃料系統(tǒng)采取優(yōu)化措施后，平均每天節(jié)約原油約38.1t，原油價(jià)格按90美元/桶計(jì)算，每天直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約15.0萬元人民幣。

4 結(jié)論

月東油田燃料系統(tǒng)是依據(jù)各島生產(chǎn)負(fù)荷及伴生氣產(chǎn)量并結(jié)合集輸系統(tǒng)開發(fā)方案進(jìn)行綜合優(yōu)化的系統(tǒng)，采用衛(wèi)星島與中心島相結(jié)合的生產(chǎn)工藝，衛(wèi)星島采用獨(dú)立的燃料油處理系統(tǒng)，中心島以燃料氣為主，燃料油作為補(bǔ)充。

月東油田燃料系統(tǒng)通過優(yōu)化可充分利用伴生氣資源，減少了各衛(wèi)星島的生產(chǎn)設(shè)施。衛(wèi)星島油氣采用密閉流程并利用井口回壓外輸至中心島，減少了管理工作量及生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用，降低了能耗和工程投資，提高了經(jīng)濟(jì)效益，為灘海油田燃料系統(tǒng)節(jié)能降耗措施的優(yōu)化提供借鑒。