渤海在役油田海上平臺(tái)油氣處理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究

韓貴松，錢欣，劉春悅，董博，萬宇飛 (.海油發(fā)展裝備技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)研發(fā)中心，天津 30045；.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

0 引言

自渤海油田第一個(gè)海上平臺(tái)投產(chǎn)以來，目前共有45個(gè)油氣田進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，其中包括153座海上平臺(tái)、242條共計(jì)約2 160公里海底管線、6個(gè)陸上終端和5條FPSO。隨著海上生產(chǎn)設(shè)施的逐漸增多，海洋平臺(tái)的信息量也越來越大，若對(duì)渤海油田的生產(chǎn)設(shè)施加以總結(jié)歸納，定制一套適用于渤海油田設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程，不僅能夠加快進(jìn)度，節(jié)省時(shí)間，又能保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，節(jié)約投資成本[1]。本次研究基于上述在役設(shè)施，依據(jù)典型性(選取海上最常見、技術(shù)最成熟的固定平臺(tái))、通用性(中心平臺(tái)、有人駐守井口平臺(tái)、無人駐守井口平臺(tái))、獨(dú)立性(井口平臺(tái)選取無棧橋平臺(tái))、時(shí)效性(設(shè)計(jì)建造時(shí)間較近)四大原則選取工程設(shè)施樣本，通過充分梳理工程樣本的原油處理系統(tǒng)、天然氣處理系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)、開排系統(tǒng)、閉排系統(tǒng)、公用氣/儀表氣系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)和熱介質(zhì)系統(tǒng)的處理能力等現(xiàn)狀，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、歸類總結(jié)，最終為渤海油田油氣處理系統(tǒng)和輔助公用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化提供參考。

1 工程樣本分析

根據(jù)渤海地區(qū)典型平臺(tái)功能，截至到2018年底，將153座海上在役處理設(shè)施分為中心平臺(tái)、井口平臺(tái)、其他平臺(tái)及設(shè)施三類，其中井口平臺(tái)85座，占比56%；中心平臺(tái)20座，占比13%；其余平臺(tái)設(shè)施48座，占比31%。

經(jīng)過研究和篩選，從153個(gè)在役平臺(tái)中選定53個(gè)典型生產(chǎn)處理平臺(tái)作為油氣處理流程標(biāo)準(zhǔn)化母型進(jìn)行分析和研究。將樣本平臺(tái)分為中心平臺(tái)、井口平臺(tái)(有人駐守)和井口平臺(tái)(有人駐守)三大類，共計(jì)53座平臺(tái)，其中中心平臺(tái)包括BZ35-2CEPA、KL10-1CEP、JZ9-3CEPD、JX1-1 CEPA等 18座，井口平臺(tái)包括BZ29-4WHPC、BZ35-2WHPB、KL10-1WHPA、BZ28-2WHPA等26座有人駐守平臺(tái)和CFD18-1WHP、BZ26-3WHPB、BZ34-1WHPB等9座無人駐守平臺(tái)。

通過對(duì)各平臺(tái)油氣系統(tǒng)處理能力要求等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)其處理流程和能力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、歸納，形成最終的標(biāo)準(zhǔn)化處理系列及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)建議。

2 油氣處理系統(tǒng)分析

海上平臺(tái)油氣處理系統(tǒng)主要包括原油處理系統(tǒng)和天然氣壓縮機(jī)處理系統(tǒng)。原油處理系統(tǒng)分析內(nèi)容包括原油分離級(jí)數(shù)、各級(jí)分離器處理效果，一級(jí)分離器停留時(shí)間和處理規(guī)模。天然氣壓縮機(jī)處理系統(tǒng)主要包括壓縮機(jī)處理級(jí)數(shù)和處理規(guī)模。

2.1 中心平臺(tái)

根據(jù)18座樣本平臺(tái)，按照油品性質(zhì)分為輕質(zhì)、中質(zhì)、重質(zhì)原油三類油品，其中輕質(zhì)原油處理平臺(tái)5座，中質(zhì)原油處理平臺(tái)6座，重質(zhì)原油處理平臺(tái)7座。根據(jù)統(tǒng)計(jì)各平臺(tái)流程，“一級(jí)分離+二級(jí)分離+電脫水”的流程出現(xiàn)12次，“一級(jí)分離”的流程出現(xiàn)3次，“一級(jí)分離+二級(jí)分離”的流程出現(xiàn)2次，“一級(jí)分離+二級(jí)分離+三級(jí)分離”的流程出現(xiàn)1次。因此，對(duì)于輕質(zhì)、中質(zhì)、重質(zhì)原油三類油品，除部分平臺(tái)依托下游平臺(tái)處理以及輕質(zhì)原油涉及二級(jí)分離以外，均定為一級(jí)分離+二級(jí)分離+電脫水的處理流程。

另外，根據(jù)各油田的分離器停留時(shí)間及含水率統(tǒng)計(jì)情況分析，初步定義一級(jí)分離器出口含水30%～50%，二級(jí)分離器出口含水不高于10%～30%，電脫水器出口含水率0.5%～2%。

同時(shí)根據(jù)平臺(tái)的配產(chǎn)數(shù)據(jù)和原油系統(tǒng)處理能力，將一級(jí)分離器油水處理能力進(jìn)行組合，可將平臺(tái)配產(chǎn)分為4檔，初步實(shí)現(xiàn)原油系統(tǒng)一級(jí)分離器與配產(chǎn)的匹配關(guān)系，其中處理能力分配如下：1 檔：油 2 400 m3/d，水 12 000 m3/d；2 檔：油 2 400～4 800 m3/d，水 12 000 m3/d；3 檔：油 4 800～9 600 m3/d，水 12 000～24 000 m3/d；4 檔：油 4 800～9 600 m3/d，水 24 000～48 000 m3/d。

根據(jù)以上油氣處理系統(tǒng)的處理規(guī)模分檔情況可在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)作為參考，針對(duì)需求處理規(guī)模超出以上能力界限的情況，在現(xiàn)場(chǎng)空間允許的條件下可考慮采用2套相同規(guī)模的處理設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 井口平臺(tái)

一般情況，井口平臺(tái)原油處理系統(tǒng)比較簡(jiǎn)易，不設(shè)置原油分離器以及電脫水器，因此總結(jié)出最常用的處理流程供設(shè)計(jì)參考。經(jīng)統(tǒng)計(jì)26座有人駐守平臺(tái)的原油處理系統(tǒng)和9座無人駐守平臺(tái)的原油處理系統(tǒng)的處理流程得出如下結(jié)論：

有人駐守井口平臺(tái)大多采用以下流程：井口物流→生產(chǎn)管匯→生產(chǎn)加熱器(需要時(shí))→外輸球筒外輸，同時(shí)伴有計(jì)量加熱器和計(jì)量分器；無人駐守井口平臺(tái)多采用以下流程：井口物流→多路閥→生產(chǎn)加熱器(需要時(shí))→外輸球筒外輸。

基于以上油氣處理系統(tǒng)的全面統(tǒng)計(jì)和深入分析，得出油氣處理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建議，如表1所示。

3 輔助系統(tǒng)分析

輔助系統(tǒng)主要包括燃料氣系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)、開排系統(tǒng)、化學(xué)藥劑系統(tǒng)、公用風(fēng)/儀表風(fēng)系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、熱介質(zhì)系統(tǒng)和閉排系統(tǒng)?；谳o助系統(tǒng)的處理流程對(duì)海上油田具備普適性，本次研究?jī)H針對(duì)該類系統(tǒng)的處理規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析?；瘜W(xué)藥劑系統(tǒng)的能力和種類主要與油品屬性和產(chǎn)量相關(guān)，考慮到該系統(tǒng)受影響因素較多，不具備標(biāo)準(zhǔn)化條件，不再進(jìn)行深入研究。

3.1 燃料氣系統(tǒng)

一般情況下，井口平臺(tái)物流經(jīng)采油樹采出后，通過單井計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量后，經(jīng)由海管輸送至中心處理平臺(tái)或其他生產(chǎn)處理設(shè)施進(jìn)行處理，不設(shè)置燃料氣系統(tǒng)。因此僅針對(duì)中心處理平臺(tái)進(jìn)行燃料氣系統(tǒng)分析。根據(jù)18座樣本平臺(tái)的燃料氣處理能力，可以按照平臺(tái)處理氣量初步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能力的匹配關(guān)系，將燃料氣系統(tǒng)處理能力劃分為4檔：1檔，100 000 Sm3/d；2檔，300 000 Sm3/d；3 檔，400 000 Sm3/d；4 檔，700 000 Sm3/d。

3.2 其他輔助系統(tǒng)

柴油系統(tǒng)主要功能是儲(chǔ)備柴油并輸送給平臺(tái)各用戶使用，平臺(tái)上柴油用戶主要有燃料用戶和作為溶劑或清洗液的用戶，但無人駐守井口平臺(tái)一般無柴油系統(tǒng)，因此建議設(shè)計(jì)無人井口平臺(tái)時(shí)不考慮柴油系統(tǒng)，以減少無人平臺(tái)設(shè)備運(yùn)維，提高經(jīng)濟(jì)效益。開排系統(tǒng)主要是收集平臺(tái)各處與大氣相通的水、污水和污油。公用風(fēng)/儀表風(fēng)系統(tǒng)主要為海上平臺(tái)的生產(chǎn)操作提供穩(wěn)定、可靠的壓縮氣體，可以是空氣、天然氣、也可以是氮?dú)?。氮?dú)庀到y(tǒng)主要為平臺(tái)各用戶提供吹掃氣和覆蓋氣使用，一般情況下，僅在中心平臺(tái)進(jìn)行設(shè)置。熱介質(zhì)系統(tǒng)主要為各平臺(tái)熱用戶提供熱油進(jìn)行加熱。閉排系統(tǒng)的作用是將生產(chǎn)和公用系統(tǒng)中帶壓排放的氣液混合物進(jìn)行收集和處理。

基于以上各類處理系統(tǒng)在油氣田開發(fā)過程中的重要性，針對(duì)以上各系統(tǒng)處理規(guī)模進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)和深入分析，得出各處理系統(tǒng)規(guī)模建議如表2所示。

表1 油氣處理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建議

表2 輔助處理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建議

4 結(jié)語

通過對(duì)渤海地區(qū)在役平臺(tái)油氣處理能力和流程的研究分析，流程的標(biāo)準(zhǔn)化是可行的；同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化工作可以為石油行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供有力的支持和保障[2]。

隨著海上油氣田的開發(fā)技術(shù)日趨成熟，針對(duì)海上生產(chǎn)油田的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化是很有必要的，這不僅可以大大縮短設(shè)計(jì)工期、減少人員成本，也可以減少設(shè)計(jì)投資。