提高海上平台油田伴生气利用效益

提高海上平台油田伴生气利用效益的探讨
摘要：海上平台的油田伴生气作为燃料气时，需要针对项目具体条件，进行技术、经济上的研究论证。

结合具体案例，对提高伴生气利用的综合效益的各方面影响因素做了深入分析探讨。

abstract： when the oilfield associated gas in the offshore platform is serving as fuel gas， according to the project specific conditions， it needs technical and economic argumentation. combining with the specific case， the article analyzes and discusses every influencing factors of improving the comprehensive benefit of associated gas utilization. 关键词：海上平台；油田伴生气利用；燃料气；综合效益；节能
key words： offshore platform；utilization of oilfield associated gas；fuel gas；comprehensive benefit；energy conservation
中图分类号：te54 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）18-0061-02
0 引言
将海上平台油田伴生气用作燃料，可缓解能源紧张，降低原油燃料消耗。

本文将主要针对当油田伴生气用作燃料时，如何根据项目具体条件，合理利用伴生气资源，提高能源利用的综合经济效益进行分析探讨。

1 优化方案是合理利用的前提
1.1 集中利用与本地利用的比选
1.1.1 影响方案经济性的几方面因素海上油田开发的工程设施往往由1个或多个井口平台与至少1个中心平台组成，井口平台并不配置工艺处理设施，生产物流将输送到中心平台进行处理。

这时，油田伴生气在中心平台集中处理、回收利用，在一般情况下，无疑是更为经济的方案选择。

这是由于，如果油田伴生气在井口平台就地利用，将会对平台设施、平台规模等产生较大影响，这些影响表现在以下几方面：①工艺、水处理流程的变化；②相应设备投资的变化；③配电系统的变化；④平台总体布置的变化；
⑤平台结构（组块和导管架）及吊装方案的变化；⑥燃料操作费用的变化。

以某油田开发为例，工程设施由1座钻采生产平台（dpp）与1
条浮式生产储油装置（fpso）组成，生产物流在dpp经初步脱水后，经海底管道及单点输送至fpso进行工艺处理。

生产物流中含有少量油田伴生气，伴生气利用利用方式有2种：①在dpp平台分离，经处理后用作天然气发电机燃料；②输送至fpso，处理。

在2种利用方案在技术上均可行的前提下，分别对方案投资和燃料操作费用进行经济对比，投资的变化见表1。

当油田伴生气用作热介质加热炉燃料时，节约的是热炉燃用原油的消耗；而油田伴生气供天然气发电机组发电时，使fpso上原油发电机组的原油耗用量降低。

这2个方案节约的燃油费用比较参见
表2。

油田伴生气在dpp利用，使dpp平台增加较多设备，对平台结构、总体布置及配电系统等均有较大影响，投资增加20，890万元rmb，燃料操作费用比在fpso上利用多了550万元rmb，综合经济效益较差。

1.1.2 技术因素对经济性的影响实际上，在许多情况下，油田伴生气利用方案的比选结果，还要受到项目本身条件的影响，主要考虑的因素有：①工艺处理方案；②输送距离；③供电、供热方式；
④油田伴生气气质组分。

由于油田伴生气利用方案的研究内容涉及到工程开发的许多方面，有时候，还会影响到工程开发方案的确定。

仍以上述油田开发为例，油田二期开发将在距fpso约15km处再新建1座钻采平台（dpp2），油田伴生气中co2含量较高，在此输送距离下，经测算，如果co2含量大于5%，为防止对海底管道的腐蚀，管道就需采用ss316内衬，导致海底管道费用将增加约3亿人民币，大大增加了项目工程投资。

经济比较后，得到了与上述案例完全相反的结论。

1.2 有选择地利用油田伴生气当油田伴生气来源复杂，选择适当的气源作为燃料气是一项重要的研究工作。

例如，某油田群开发，3个油田生产物流分别进入综合平台b进行处理。

油田伴生气来源及综合平台燃料气用户参数见表3。

合理地选择油田伴生气作为燃料气源，可以简化工艺流程及燃料气处理流程，减少能源损失，使油田伴生气利用的效益最大化。

研
究时应考虑油田伴生气压力与燃料气需求压力的匹配、油田伴生气供应量与燃料气需求量的匹配、伴生气组分、低热值等条件对机组的适应性以及对相关工艺流程、工艺设备选型的影响等等诸多因素。

本案例中，油田伴生气量充足，除用作燃料气外，多余气体将输往与b平台栈桥相连的已建平台a，并经a平台上压缩机增压后外输至陆上终端。

其中油田c的伴生气中含有少量h2s。

在确定燃料气中含有少量h2s，主电站的透平发电机组及热介质加热炉、燃料气压缩机等均可适应，对投资影响也较小的前提下，经反复研究论证，优化后的伴生气处理流程示意图见图1，燃料气处理流程示意图见图2。

此利用方案的优势体现在：①避免了高压气节流，能量损失最小，达到了节能的目的；②有利于压缩机选型；③
尽量采用含有h2s的气源作为燃料气，减少h2s外输量，尽可能减轻h2s对下游的腐蚀影响。

2 合理分配燃料气，提高能源利用效率
2.1 热效率的比较海上平台的主电站机组及热介质加热炉是2
类主要的耗能用户。

这2类用户的机组热效率并不相同，轻型燃气轮机机组的热效率控制在27%以上，往复式燃气机组的热效率控制在40%以上[1]。

以天然气为燃料热介质加热炉的效率与加热炉容量（热负荷）有关，参见表4。

机组的热效率实际反映的是燃料的热能在转换成发电功率或加热功率时，机组对燃料热能的利用程度，
没有被有效利用的其余热能通过排烟浪费掉。

很显然，无论是透平发电机组或是往复式发电机组，其热效率都远远低于热介质加热炉。

2.2 能源消耗比较为便于说明问题，以往复式发电机组和为例。

以天然气为燃料时，机组热耗r按8100kj/kw.h计，燃气热炉热效率η按85%计，每1 sm3同样低热值lhv按38000 kj/m3取值的天然气可发电功率或加热功率为：p电= q*lhv/r=38000/8100=4.69kw p热= q*lhv*η/3600=38000*0.85/3600=8.97 kw
当平台上电、热负荷比为1：1.9时，发电机组与热介质加热炉所需要的燃料气量是相等的。

不同项目的主电站电负荷、热站加热负荷差别很大，选取不同电、热负荷比值，推算出电站、热站所需燃料气量的比值，参见表5。

发电机组与热介质加热炉燃料气量的比值随平台电、热负荷的比值线性变化，发电机组每发1kw功率的燃料用量是加热炉每发1kw 功率的燃料用量的1.9倍，这实际上也是发电机组热效率与热炉热效率的比值。

只有当发电功率是发热功率的0.53倍以下时，加热炉的燃料用量才会大于发电机组的燃料用量。

2.3 油田伴生气作为燃料的优先利用顺序分析虽然油田伴生气的低热值与原油低热值会有差别，但无疑，油田伴生气做为燃料的耗用量越大，节省的原油量也就越多。

如果油田伴生气条件允许，采用以天然气为主要燃料的燃气发电机组，并将其高温烟气回收，作为余热热油锅炉的热源，实现热电联供，可最大限度的减少能源
消耗，降低污染物排放，所以，热电联供方案应优先考虑。

这也与国家将天然气热电联产，作为天然气利用的优先用户的有关政策要求相符合[3]。

在油田伴生气量不充足的情况下，作为燃料如何对其分配，与实际的电、热负荷情况有关。

上述例子中，电、热负荷比的0.53是分界点，大于此值，油田伴生气应优先用作发电机组的燃料；低于此值，则要考虑优先用作加热炉燃料。

以上只是以特定的机型参数做参考，进行理论上的分析。

在具体项目中，燃料气分配方案的确定，应考虑以下因素：
2.3.1 机组的热效率往复式发电机组热效率与燃气透平发电机组热效率相差较大，即使同一类型机组，机组热效率也并不相同。

以透平发电机组为例，不同功率的机组，对应的热效率大约是27%～35%。

同样，不同容量的加热炉，热效率也有差别，但变化范围比发电机组要小得多。

2.3.2 电、热负荷发电及供热机组的热效率确定后，燃料耗量相同时的电、热负荷比值就可找到。

再根据具体项目中电、热负荷情况，与此值比较，燃料气分配的大致趋势即可确定。

不过，实际情况中，电、热负荷往往是随开采年份不断变化的，需要尽可能多的掌握这些数据，为确定燃料气分配方案打好基础。

2.3.3 燃料气的供给量与需求量项目所能提供的燃料气量是影响燃料气分配方案的主要因素，不同开采年份，燃料气供给量会随配产变化；逐年电、热负荷不同，发电、加热机组的燃料气需求量也不同，供给量与需求量之间的关系，也会变化。

在确定燃料气的
分配方式时，要充分考虑这些工况变化，使所采用方案更加经济合理。

3 结束语
油田伴生气利用方式与用能设备配置方案相互关联。

技术可靠、经济合理的设备选型设计不但可以降低工程投资、节约操作成本，还可以充分利用油田伴生气、减少能源消耗。

优化能源结构、发展低碳经济，促进节能减排是目前我国的一项基本国策。

[3]节能减排以创新为先导、技术作依托。

突破传统思维模式，采用创新技术，尽可能降低减排成本，提高节能的综合效益，是设计人员的责任和义务。

参考文献：
[1]q/hs13008-2010海上油气田工程设计节能技术规范，中国海洋石油总公司.
[2]海洋石油工程机械与设备设计.海洋石油工程设计指南第2册.《海洋石油工程设计指南》编委会.
[3]国家发展和改革委员会.天然气利用政策[z].2012-10.。