（油气储运工程专业论文）江苏油田伴生气利用分析.pdf

a n a l y s i s o ft h ea s s o c i a t e dg a su t i l i z a t i o n i nj i a n g s uo i l f i e l d a b s t r a c t t h i st h e s i sc o n d u c t st h ed e t a i l e di n v e s t i g a t i o no f t h e a s s o c i a t e dg a su t i l i z a t i o n i nj i a n g s uo i l f i e l da n dt h er e s e a r c ho fr e l a t e dd o m e s t i ca n do v e r s e a st e c h n o l o g y i t b r i n g sf o r w a r das e r i e so fs y n t h e t i c a la n de f f e c t i v em e 船u r e st oi m p r o v et h e u t i l i z a t i o nl e v e lo ft h ea s s o c i a t e dg a si nc o m p l i c a t e ds m a l lf a u l tb l o c ko i l f i e l d i ti si m p o r t a n tf o rt h es i m i l a rr e s e a r c ho f o t h e rs i m i l a ro i l f i e l d s t h ep a p e rm a i n l y a n a l y z e st h et e c h n i q u e so f t h ec r u d eo i ls t a b i l i z a t i o np l a n t s ，n g lr e c o v e r yp l a n t s a n dt h ec o n d e n s a t ed u s t e rp r o c e s si n j i a n g s u 0 i l f i e l d c o m b i n e dw i t ht h e e x p e r i e n c eo f t h ep l a n tr u n n i n gt h et h e s i si n t r o d u c e ss o m en e wi d e a st os i m p l i f y t h ea n a l y t i c a lm e t h o do ft h ef u l ls p e c t r u mo fc r u d eo i l ，t oo p t i m i z et h ew h o l e p r o c e s so f t h ec r u d eo i ls t a b i l i z a t i o np l a n ta n dt h en g l r e c o v e r yp l a n ta n dt o i m p r o v e t h er e c t i f i c a t i o nd e v i c e i ti so b s e r v e dt h a tt h ec r u d eo i ls t a b i l i z a t i o nf u l l s p e c t r u me n g i n e e r i n ga n a l y s i sc a l lb es i m p l i f i e db yc o m b i n a t i o nt h er e s u l t so f a t b pd i s t i l l a t i o n ，ah y d r o c a r b o na n a l y s i sl e s st h a n2 0 0 ，ah y d r o c a r b o na n a l y s i s o ft h eg a sb r e a t h i n gf r o mt h eo i ls t o m g et a n ka n dt h es o f t w a r es i m u l a t i o no ft h e a c t u a lo p e r a t i n gs i t u a t i o n i tn o to n l yc 8 i lm e e tt h ep r o j e c tr e q u i r e m e n tb u ta l s o r e d u c et h ea n a l y s i sd i f f i c u l t yl e v e l b yu s i n gt h et w og r a d e so fp i s t o nv a c u u m c o m p r e s s o r t oi n c r e a s et h e d i s c h a r g ep r e s s u r e w ec a n r e c o v e r yc 3 + l i q u i d h y d r o c a r b o nt h r o u g hl o wp r e s s u r ea n ds h a l l o wc o o l i n gp r o c e s s i ts i m p l i f i e st h e r o u t i n ep r o c e s sa n df i t st h ea c t u a lc o n d i t i o n so f j i a n g s uo i l f i e l d f i n a l l y , w e p r o p o s ead u a lf e e di n l e t ，i n c r e a s e o ft h eh e i g h to ft h er e c t i f y i n gs e c t i o na n d i n c r e a s e 也ei n t e m a lr e f l u xc o n d e n s e r sa r e ao f t h er e c t i f i c a t i o nd e v i c ei no r d e rt o m e e tt h ef r e q u e n tc h a n g e so ft h ef e e d sc o m p o s i t i o ni nc o m p l i c a t e ds m a l lf a u l t b l o c k0 i l f i e l d k e y w o r d s ：j i a n g s uo i l f i e l d ，a s s o c i a t e dg a s ，c r u d eo i ls t a b i l i z a t i o n ，n g lr e c o v e r y ， r e c t i f i c a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石油大学或其它教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 棠；屿jf b 口p 年i 护月4日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： b 吼 年，月t _ u 日 枷j 峥年 ，口月彳日一 石油大学( 华东) 硕士论文第l 章前言 第1 章前言 对于复杂小断块油田，地质情况复杂，断层非常发育，区块多， 断层多，含油面积相对较小，单元储量少，构造和油气分布却十分复 杂，产能2 0 xl o t a 以上规模的油田区块较少，且这些油田也是e h 多 层系组成，开发难度较大，经济效益较低，百万吨产能投资高，地面 工程节能降耗环保的工艺、流程和设备开发较少，新技术研发投入较 少，引进新工艺、新设备的能力较弱，对于伴生气的回收利用能力较 弱，大量零散伴生气只能放空，给环境带来了污染，同时浪费了资源。 因此，我们应该给与伴生气综合利用更多的关注和重视，在获取原油 资源的同时保护环境、节约资源。 江苏油田属于典型的复杂小断块油田，勘探开发采用滚动发展的 模式，在油气集输过程中伴生气损耗比较严重，伴生气的利用能力比 较薄弱，在边远零散井、计量站、接转站和联合站都不能很好的利用， 存在较大的浪费，油气综合损耗率在1 2 左右。本文对江苏油田油 气集输过程的损耗情况进行了简要描述，对提高利用率提出了些有 效措施，着重对小断块油田如何发挥原油稳定、轻烃回收及气分精馏 装置的作用，以最大限度地提高油田伴生气利用率方面进行了阐述， 侧重点在于工程设计过程当中一些技术问题的分析研究与改进提高。 文中对江苏油田原油稳定工程中所采用的3 种不同的原油全组份 化验分析方法进行了介绍，并与工程投运后的结果进行比较，对3 种化验分析方法结果的准确性进行了分析，优选出了简便易行的化验 分析方法，供大家参考。原油稳定装置在国内外多采用负压稳定工艺， 一般均用水冷脱出部分轻油，所产稳定气一般与前端分离出的伴生气 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 一同或单独进入轻烃回收系统。 天然气轻烃回收工艺自2 0 世纪7 0 年代后多采用冷凝分离法冷 凝分离法又分为冷剂制冷法、直接膨胀制冷法和联合制冷法三种 ”， 各种工艺根据条件不同、要求不同，本着节能降耗、提高凝液收率及 减少投资的基本原则，衍生出了许多新的方法。对于小断块油田来说， 一般具有气量少、气源分散的特点，轻烃回收系统应针对小断块油田 的实际情况对流程进行简化。本文结合江苏油田实际情况，对本油田 第3 套原油稳定及配套轻烃回收系统进行了简化，采用了负压稳定工 艺，稳定气压缩机两级压缩，出口压力o 5 0 7 m p a ，稳定气直接单独 进入轻烃回收系统，由水冷、氨冷两级冷却，分离出混烃增压后储存、 外运。所选用工艺适合江苏油田实际情况，简化了工艺、缩短了流程、 降低了能耗，其混烃适合于后续的分馏处理，所剩干气冬季弥补燃料 气的不足，夏季只能放空。下一步可考虑加以利用。 回收的轻烃是很好的化工原料，利用的途径很多，为了进步提 高回收烃液的经济价值，江苏油田与1 9 9 9 年建成了1 套烃液精馏装置， 生产几种溶剂油。但建成后随着油田各区块产能的变化，精馏装置的 原料有了一些变化，装置难以适应这种变化，文中对原料变化对装置 提出的新要求进行了分析，并针对复杂小断块油田的特点提出了气分 精馏装置的一些设计要求及注意事项。 本文通过对典型复杂小断块油田一江苏油田伴生气利用方面的分 析、总结，可以给其他同类油田提供有益地参考。 本文需说明的问题： 1 所用压力如无特殊说明均表示为表压； 2 本文提到气体体积m 3 为标方，标准条件为o 、1 0 1 3 2 5 k p a ； ? 石油大学( 华东) 硕士论文第l 章前言 3 本文提到的投资或费用均为人民币； 4 本文工艺计算模拟采用软件为h y s y s2 2 2 版，状态方程采用 p r ( p e n g r o b i n s o n ) 方程。 石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章江苏油田伴生气损耗概述 第2 章江苏油田伴生气损耗概述 2 1 江苏油田概况 江苏油田已发现3 4 个油气田，在正式投入开发的3 1 个油气田上， 共有油井1 2 7 8 口，开井1 0 7 0 口中，己建成年产1 6 0 万吨的油田生产 及辅助设施。2 0 0 4 年6 月，全油田建有联合站1 1 座，接转站2 8 座， 原油集输管道2 3 3 k m ，单井集浊管线lt 0 5 k m ，原油储罐3 9 座，总容 量1 3 5 x 1 0 4 m 3 ，建有正规原油外销口11 个，原油销售主要依靠码头一 水路运输。 油田油气集输系统基本为三级布站，采用改进的三管伴热保温的 单井集油流程，计量站分离器计量，接转站油气分离单管集输或油气 混输，联合站集中处理和外输。 全油田原油集输密闭率9 3 、原油稳定率2 5 ，伴生气综合损耗 率大于l ，可以看出伴生气的损耗是惊人的，在浪费资源的同时带 来了严重的环境污染。 下面分别就油气集柬系统中的边远零散井、计量接转站、联合站 伴生气损耗调查情况进行简要介绍。 2 2 边远零散井 复杂小断块油田的边远零散井所占比例较大，这些井密闭进入集 输系统的成本太高，只能采用车、船拉油方式，流程不能密闭，伴生 气多就地排放，进入大气当中。带来环境的污染。江苏油田各区块气 油比平均在2 0 - 3 0 左右，原油凝点一般在3 5 4 5 左右，对原油进行 加热集输，集输过程中损耗率大于气油比，经测算伴生气损耗占产油 量比例( 损耗率) 一般在2 5 ( w ) 以上。 4 石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章江苏油田伴生气损耗概述 2 。3 计量、接转站 计量站一般只起到计量转输作用，单井计量时会有部分伴生气损 耗，损耗量较小。小断块油田接转站一般采用开式流程，油气分离后 原油进集油干线或车拉至联合站处理，伴生气部分用来作锅炉燃料， 剩余伴生气放空，油气损耗较大，损耗率一般也在2 左右，车拉油 集输方式损耗要更大。 江苏油田唯一的断块气田盐城集气站情况： 目前盐城天然气的开发，下游用户主要是用作民用燃气，受各种 因素的影响，实际用量小于2 x 1 0 4 m 3 d 。而当初盐城气站设计时，主 要设备脱水撬是以实际生产能力3 0 , q o m 3 ，d ，最大可达5 0 , - - 6 0 x 1 0 4 m 3 d 设诗的，输送管道也是以与之配套的输量设计。现有的实际用量使脱 水撬无法开工运行( 低于最小处理量) 。天然气的脱水输送是利用管道 加工乙醇来降低烃露点运行时，按目前的用量，经济效益甚微。 2 4 联合站 复杂小断块油田的联合站数量少、规模小、处理系统经常不完善， 多数联合站没有原油稳定和伴生气处理系统，伴生气多用来做锅炉燃 料，多余的只有放空。未稳定原油进入储油罐储存，在常压状态下会 有大量伴生气挥发出来。散发到大气中。小断块油田的原油通常通过 车、船运输至炼油厂，在装卸及运输过程还会有部份伴生气挥发到大 气中。油气损耗依据油品性质不同而有所差异，曾经对江苏油田几个 联合站的大罐挥发气进行调查，损耗量在0 6 2 5 之间，测试结果见 下表。 石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章江苏油田伴生气损耗概述 黄珏、沙埝、刘陆联合站油气损耗测试数据 黄珏联合站损耗数据 表2 4 1 参数5 0 0 0 方罐罐损耗锅炉燃烧锅炉燃烧合计损耗率 损耗率( 吨量( k g损耗量损耗率 ( 吨吨) ，吨) o 0 0日) ( k g 日) ( 吨吨) c l 1 5 01 0 2 1 13 4 7 8 65 1 16 6 l c 2 0 4 73 2 0 02 8 6 50 4 2 o 8 9 c 3 1 3 59 1 9 03 9 2 20 5 81 9 3 c 4 1 5 91 0 8 2 43 9 8 10 5 8 2 1 7 c 5 o 8 35 6 5 01 8 5 30 2 71 1 0 c 6 0 3 52 3 8 38 8 1o 1 30 4 8 c 70 0 74 7 74 1 5o 0 6o 1 3 合计6 1 67 1 51 3 3 1 6 石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章江苏油田伴生气损耗概述 沙埝联合站损耗数据 表2 4 2 参数2 9 0 0 方罐罐损耗锅炉燃烧锅炉燃烧合计损耗率 损耗率( 吨量( k g 损耗量损耗率( 吨( 吨吨) 吨) 日) ( k g e ) 吨) c i 1 1 1 55 1 1 71 0 3 2 52 2 5 03 3 6 5 c 2 0 9 2 94 2 6 31 8 4 80 4 0 31 3 3 2 c 3 2 5 4 91 1 6 9 73 2 9 50 7 1 83 2 6 7 c 4 2 9 6 51 3 6 0 62 7 1 90 5 9 33 5 5 8 c s 1 5 2 26 9 8 41 0 5 30 ，2 2 9 1 7 5 l c 6 1 1 0 1 64 6 6 24 5 10 0 9 81 1 1 4 c 0 6 3 82 9 2 82 5 7 0 0 5 60 6 9 4 合计1 0 7 3 44 3 4 71 5 0 8 石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章江苏油田伴生气损耗概述 刘陆联合站损耗数据 表2 4 3 参数5 0 0 0 方罐罐损耗锅炉燃烧锅炉燃烧合计损耗率 损耗率( 吨量( k g 损耗量损耗率( 吨 ( 吨吨) 吨) 日) ( k 日) 吨) c l 4 7 1 45 4 5 01 1 3 60 ：9 8 25 6 9 6 c 2 1 1 7 31 3 5 64 60 4 01 2 1 3 c 3 5 4 4 66 2 9 72 1 40 1 8 65 6 3 2 c d6 8 0 17 8 6 32 0 8o 1 8 06 9 8 l c 5 3 6 1 24 1 7 61 0 60 0 9 23 7 0 4 c 6 2 0 4 02 3 5 81 0 20 0 8 82 。1 2 8 c 7 1 4 4 51 6 7 02 40 0 2 01 4 6 5 合计 2 5 2 31 5 8 2 6 。8 1 8 石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章江苏油田伴生气损耗概述 大罐挥发气损耗测试结果汇总表 表2 4 - 4 黄珏联合站沙埝联合站 刘陆联合站 参数损耗率损耗量损耗率损耗量损耗率损耗量 o ( w ) ( k d ) o ( w ) ( k g ，d ) o ( w ) ( k d ) c l 1 5 01 0 2 1 11 1 1 55 1 1 74 7 1 45 4 5 0 c 2 0 4 73 2 0 00 9 2 94 2 6 31 1 7 31 3 5 6 c 3 1 3 59 1 9 02 5 4 91 1 6 9 75 4 4 66 2 9 7 c 4 1 5 91 0 8 2 42 9 6 51 3 6 0 66 8 0 17 8 6 3 c 5 o 8 35 6 5 01 5 2 26 9 8 43 6 1 24 1 7 6 c 6 o 3 52 3 8 31 0 1 64 6 6 。22 0 4 02 3 5 8 c 7 0 0 74 7 ，7o 。6 3 82 9 2 8 1 4 4 51 6 7 0 合计6 1 64 1 9 3 51 0 7 3 44 9 2 5 72 5 2 32 9 1 7 0 1 9 9 9 年对沙埝联合站、刘陆联合站依照大气污染综合排放标准 g b l 6 2 9 7 1 9 9 6 进行了测试，测试结果见表2 4 5 。 表2 4 5 i 项目 非甲烷总烃浓度m m 3达标情况 l 沙埝联合站 3 2 3 达标 l 刘陆联合站6 3超标 注：大气污染综合排放标准耐非甲烷总烃的排放浓度限值为： 周界外浓度最高点4 0 m m 3 。 由测试结果可以看出：沙埝联合站这次测试数据是达标的，但由于 测试数据与排放限值相差较小，随着原油产量的不断提高大罐挥发气 9 石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章江苏油田伴生气损耗概述 还将增多，排放还有可能超标应尽早考虑大罐挥发气的治理。 刘陆联合站测试数据是超标的，而且其原油产量及挥发量在江苏 油田来说都是最大的，应加以利用和治理a 石油大学( 华东) 硕士论文第3 章提高伴生气利用率的措施 第3 章提高伴生气利用率的措施 3 1 边远零散井 对于边远零散井，应尽量采用可利用伴生气资源的集输工艺，例 如：采用多功能罐集油，可将伴生气分离出来作为集油加热燃料；采 用燃气发动机作为采油动力：气油比高的还可以考虑采用微型燃气发 电机为集输系统供电等技术。江苏油田采用了几套多功能集油罐，使 用效果比较满意，应加以推广。 3 2 计量、接转站 对于计量、接转站应考虑密闭流程，可以考虑采用多相混输泵将 多余伴生气与原油一起输送到联合站处理，同时也可解决联合站锅炉 冬季燃料不足的问题，当然也可以考虑在接转站设置燃气发电机热电 联供。利用剩余伴生气为接转站提供电力与热水。 在单井进站方面研究了常温输送工艺，可以大量节省能耗节约 伴生气的用量。 陈3 断块三口水平井成功实现单管常温集输流程，围绕这三口水 平井单管常温集输流程的成功实践，又进行了大量的研究与试验，确 定了单管常温集输流程的适应范国和条件、井口加热单管流程的适应 范围、高含水油井的单管常温集输范围及相关经济技术比较等，主要 研究成果如下。 据初步统计，真武、曹庄、陈堡、卞、闵、杨等油区有大量高 含水油井，且产液量大，井日油温高，约1 0 6i ：2 井可实麓单管常温集 输流程，如逐步采用单管常温集输流程，总体讲可减少热耗1 2 2 4 k w , 可节约伴生气约9 5 1 0 4 m 3 年。 石油大学( 华末) 硕士论文 第3 章提高伴生气利用率的措施 江苏油田在多级布站基础上，引进籁开发了灌气混输技术，将伴 生气较多的油区，实现以油气混输泵为核一i i 的油气混输，在永安油田 首先取得应用性成功，取消了接转站，简化了工艺和流程，节省投资 和运行费，尔后又在许庄等油田应用，正在逐步推广和应用此技术。 油气混输技术的关键是油气混输泵，我们采用的是上海7 1 1 研究所研 制的l w b 型双螺杆泵，运行5 年来状况良好，是一可靠设备。经论 证，永安油田采用油气混输流程节省投资约6 0 万元，降低井口回压 o 2 - 0 3 m p a ，泵效达6 5 7 0 ，节能效栗好。 永7 堪气井气进行了成功的集输和处理，由于井口气压较低 4 2 55 6 5 2o 9 1 0 56 2 8 2 3 3 1 1 5 2 0 0 馏分烃组成分析表表4 2 1 3 组分c ic 2c 3i c 。n c 日i c 5n c j m o l 2 6 54 5 0 c 。 c ， c ec 9c mc l ic l z 1 5 9 91 8 。4 41 8 5 71 9 6 31 2 6 97 0 1o 5 2 全组份分析数据表表4 2 1 4 组分c 【 c 2 c 3 i c 。 n c 4 i c j n c ； m 0 1 1 7 l0 4 01 1 30 9 03 1 01 0 6 1 4 6 c 6 c ， c sc 。c 【0c i o + 4 5 65 2 45 2 75 5 73 6 06 6 0 0 依据化验结果进行闪蒸计算，原油自三相分离器出来后进入闪蒸 塔，三相分离器运行压力为o 3 m p a 、温度为5 0 ，设计闪蒸压力 0 0 5 m p a 、闪蒸温度6 0 ，计算拔出气量3 0 0 0 m 3 d 。装置投运后，闶 蒸塔操作压力为o 1 m p a 、操作温度为5 0 ，运行1 0 小时拔出气量为 4 2 2 m 3 ，折合1 0 1 2 m 3 ，d 。利用模拟软件模拟实际工况计算得出可拔 出气量为1 0 7 0m 3 d 。可以看出，计算结果与实际运行情况相差不多， 石油大学( 华东) 硕士论文第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 基本可以肯定化验结果。 b 沙埝、刘陆联合站化验方法 这种取样化验方法油气分取，化验后通过软件模拟来进行加和得 出全组份分析结果，从方法来讲肯定有一定偏差，但在软件模拟中如 加以注意所得结果也是可以使用的。2 0 0 2 年我们自沙埝、刘陆两个联 合站三相分离器出口常压取原油样品做窄馏分分析，同时测量拱顶罐 量油口呼出伴生气量并取样做色谱分析，取样时集输系统及联合站运 行正常。对化验结果用h y s y s 软件模拟，并依据三相分离器的压力、 温度、含水率进行调整。 石油大学( 华东) 硕士论文第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 沙埝原油窄馏分实沸点蒸馏及其窄馏分性质表 表4 2 1 - 5 沸点范围 收率密度2 0 粘度5 0 m e , c m 3 m m 2 s 1 7 2 0 01 3 1 2 20 7 3 8 8 2 0 2 3 03 1 7o 8 0 1 91 _ 3 9 2 3 0 2 6 03 9 4 0 8 0 7 71 8 4 2 6 0 2 9 04 0 4o s 1 2 5 2 4 7 2 9 0 3 2 05 5 4o 8 1 2 2 3 5 2 3 2 3 5 05 1 5 0 8 2 4 54 7 9 3 5 0 - - 4 0 08 1 60 8 3 9 38 7 7 4 0 0 - - 4 5 01 2 1 90 8 4 4 81 4 7 5 4 5 0 - - , 5 0 0 1 1 2 l0 8 7 7 9 8 4 0 ( 1 0 0 ) 5 0 03 3 3 8 1 7 - 2 0 0 c 馏分烃组成分析表表4 2 1 6 组分 c c 2c 3 i c 。 n c 4 i c jn c 5 m o l o 3 9o 6 02 0 4 2 1 52 8 4 c 6c 7c s c 9 c l o c l ic 1 2 1 2 1 91 7 3 02 0 0 21 8 3 21 6 2 1 6 8 01 15 大罐挥发气组成分析表表4 2 1 7 组分c jc 2c 3 i c 。 n c 。i c ； n c s c 6 m 0 1 2 4 1 51 2 0 4 3 3 0 8 7 2 3 1 4 ，8 43 7 23 7 3 1 2 0 石油大学( 华东) 硕士论文 第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 测试得出大罐挥发气占原油产量的比率为1 0 7 3 4 ( w ) ，依照测 试所得比率，用h y s y s 软件对原油全组份进行合并，合并过程中2 0 0 以后馏分原油采用黑油模型，其他组份采用纯组份模型，含水率按 3 ( w ) 计，以库尔分率为基础得出全组份数据，见表4 2 1 8 。模拟 得出的原油全组份数据在o 2 m p a 、5 0 条件( 原油取样时油气水三相 分离器操作参数) 下气化分率为1 1 1 3 ，与实际情况基本相符。 沙埝联合站原油全组份数据表表4 2 1 8 组分 c lc 2c 3 i c 。 n c 4 i c 5n c 5 m o l 1 1 8 o 5 9 1 7 00 4 8 1 1 7 o 6 5o 8 0 c 6c 7c sc 9c 1 0c l 。+h 2 0 2 7 0 3 7 44 3 3 3 9 6 3 5 1 4 3 8 l3 1 3 8 利用所模拟基础数据对沙埝联合站今年6 月投产的原油稳定一期 工程进行校核： 原油稳定流程为油气水三相分离器出口低含水原油加热到6 5 ， 进入负压闪蒸塔，闪蒸塔操作压力为- 0 0 2 m p a ，稳定气经压缩机增压 至0 6m p a ，水冷至4 0 后进行油气分离，轻油进罐储存外运。依照 此流程及操作参数利用h y s y s 软件进行流程模拟，得出可产轻油 1 4 4 k c h ，折合3 4 6 t d 。原油产量5 6 0 v d ，运行1 个月，中间停工l 天， 其余时间操作较稳定，实际运行2 9 天，共产轻油1 0 0 t ，折合3 4 5 t d 。 可以看出模拟计算结果与实际结果基本相符，对基础数据进行了验证。 这种简易化验分析方法通过沙埝原油稳定工程的验证基本准确， 工艺模拟从气化分率来看也基本符合实际情况，在工程设计中还要考 石油大学( 华东) 硕士论文 第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 虑原料随时问的变化会有波动和改变，所以采用这种简化的化验分析 方法在原油稳定工程设计中应是可彳亍的。 c 沙埝联合站第2 次化验分析方法 沙埝联合站原油全组份数据表 表4 2 1 - 9 组分c l c 2 c 3 i c 。n c 。 i c 5n c 5 t o o l 4 1 51 3 42 0 10 5 71 3 30 6 70 7 1 c 6 c 7 c gc 9c l oc i o +h 2 0 1 7 01 8 91 6 41 4 41 4 6 4 7 6 62 8 7 5 沙埝原油两次分析化验数据对比见下图： 石油大学( 华东) 硕士论文第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 从图中可以看出：第二次化验分析数据中c l c 3 比例比第一次高 出许多，c 6 c i o 比例明显比第一次低，c 4 、c 5 所占比例基本相同。分 析认为：第二次化验取样方法与黄珏联合站相同，分析手段过于简单， 高碳分子异构体没有充分体现，全组份中c i 、c 2 偏大，c l 偏大程度 更大，大分子组份偏小；采用这分析方法所得结果，利用软件模拟发 现在三项分离操作工况条件下油品气相分率为，明显偏高；对此数 据与沙埝联合站今年6 月投产的原油稳定一期工程进行校核，发现所 产稳定气量偏大很多，对轻油收量影响不大。 从以上分析和验证结果可以看出，此种化验分析方法不可取。 通过对以上三种化验分析方法的分析验证可以看出：第2 种化验方 法简单易行，只要注意取样时生产运行正常、模拟时注意调整，可以 用来作为原油稳定工程设计的依据，该化验分析方法简单实用，对化 验设备要求不高，费用较低，值得进一步通过实践进行检验。以上三 种方法基于前端处理工程建成投产的基础，如与前端处理工程一同设 计当注意取样代表性，并在工程设计中考虑变化因素，下面在工艺流 程设计和设备选用方面有相关分析。 4 2 2 工艺流程的确定 原油稳定工艺分为负压闪蒸稳定、微正压闪蒸稳定和分馏法稳定， 其中负压闪蒸稳定工艺能耗较低，在国内外油田应用最广，一般负压 闪蒸塔操作压力在- 0 0 3 0 0 5 m p a 、操作温度在6 0 7 0 c 。在整装油田 原油稳定压缩机抽出的稳定气在o 3 m p a 压力下水冷或风冷分离出部 分未稳定轻油后，将伴生气送入就近管网，集中后综合处理，在复杂 小断块油田则需根据实际情况确定凝液回收处理工艺，同时也就对原 油稳定工艺提出了不同的要求。 2 6 石油大学( 华东) 硕士论文 第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 江苏油田第l 套原油稳定装置( 真2 联合站) 就是采用负压闪蒸 工艺，操作压力0 0 3 m p a 、操作温度6 5 。c ，稳定压缩机出口压力o 3 m p a ， 所产稳定气与三相分离器出口伴生气一同输往真武天然气集中处理 站，在真武天然气集中处理站再增压至1 9 m p a 后氨冷至一2 0 以回收 部分烃类凝液，混烃经脱乙烷塔和液化气塔处理后生产液化气和轻油， 所剩干气送入矿区生活燃气管网。原油稳定装置与天然气集中处理站 对真2 联合站伴生气进行了充分利用，天然气集中处理站根据需要还 可以处理其他联合站所产烃类凝液以及附近气井来气( 主要用以保证 生活供气) 。 真2 联合站与真武天然气集中处理站距离较近，可以采用管输稳 定气集中处理方式，其他区块油m 贝, j j 不能采用管输稳定气方式。江苏 油田第2 套原油稳定装置( 富民联合站) 采用的是微正压闪蒸工艺， 稳定塔操作压力为微正压、操作温度为8 0 9 0 。c ，原油稳定压缩机出 e l 压力为2 2 m p a , 增压后的稳定气利用氨冷至2 0 。c 分离出凝液，凝液 车拉至真武天然气集中处理站进行进一步处理，气体作为站内燃料气。 此种凝液回收方式能耗较高，凝液进入1 6 m p a 常温罐储存用液化气 槽车拉运，在储存、运输过程中有部分凝液升温后变为气体挥发掉了， 存在一定的浪费。 第3 套原浊稳定装置( 沙埝联合站) 借鉴了前两套原油稳定装置 的经验，采用负压闪蒸工艺，稳定塔操作压力为0 0 3 m p a 、操作温度 6 0 - - 6 5 ( 3 ，稳定压缩机出1 3 压力为0 7 m p a 。稳定气水冷、氨冷至2 0 进入分离器分离，凝液升压后进入1 6 m p a 常温罐储存，用液化气 槽车拉运到真武天然气集中处理站做进一步处理。稳定压缩机从 0 0 3 m p a 到0 7 m p a 是原油稳定工艺设计中极少采用的参数，目前所 2 7 石油大学( 华东) 硕士论文第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 查资料中还没有先例，一般负压闪蒸原油稳定工艺压缩机出口压力均 为0 3 m p a 。为什么要采用这种参数设计呢? 沙埝联合站产能在2 5 1 0 4 妇左右，稳产期在5 6 年，随后产能会逐渐下降，我们不可能在 这个站建一套比较完备的凝液处理装置，只能靠汽车拉运混烃至真武 天然气集中处理站进行下一步加工处理，储存及运输设备均为1 6 m p a 常温设备，经软件模拟在这种工况下生产的凝液刚好可以满足储、运 设备的工况，详细情况在4 3 2 节有详细介绍，而这种工况的活塞式压 缩机可以通过两级压缩来完成，同时简化了工艺、缩短了流程，所以 确定了这种工艺参数。目前稳定装置一期工程已投入运行，在压缩机 出口压力0 6 m p a 工况下通过水冷可产轻油3 - - - 4 t d ，轻油中c 4 + 组份较 多，液化气组份很少，通过二期工程氨冷系统投运后将大大增加c 3 、 c 4 的收率。 针对复杂小断块油田的自身特点，我们对江苏油田3 套原油稳定 装置进行了分析，证明：采用负压闪蒸原油稳定工艺，结合实际情况 尽量简化工艺流程，采用两级压缩活塞式压缩机，可以节约投资，提 高整体效益，提高伴生气利用率。 4 2 3 关键设备的选用 原油稳定装置的关键设备就是稳定压缩机，目前国内外常用螺杆 式压缩机，但对于复杂小断块油田来说，产量小、稳产期短、稳定气 量小，为了降低工程投资我油田3 套原油稳定装置均采用了活塞式压 缩机a 复杂小断块油田的原油稳定压缩机还需要考虑产能的变化，在 工程设计中设备的选用一般都预留2 0 的余量，但对于复杂小断块 油田来说波动量可能会更大。 在江苏油田第l 套原油稳定装置中选用的是排量为9 8 m 3 r a i n ( 入 2 r 石油大学( 华东) 硕士论文 第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 口工况) 压缩机3 台( 1 台备用) ，采用回流调节，先上了2 台预留l 台，后因原油产能上升又上了1 台，满足了产能的变化，又保证了投 资的利用效率。第2 套原油稳定装置中选用的是排量为7 m 3 r a i n 压缩 机2 台( 1 台备用) ，采用回流调节，但投产后稳定气量基本在 3 4 m 3 m i n ，投产后几年后原油产能急剧下降，压缩机随之停运，造成 了设备闲置。第3 套原油稳定装置中选用的是排量为7 m 3 m i n 压缩机 2 台( 1 台备用) ，采用变频调速技术，投运时原油产量在设计负荷的 7 0 ，稳定气量3 m 3 a m n ，拆除一半进气阀，通过变频调速可以满足 运行工况。分析原因认为：原油全组份分析数据采用的是第二次化验 分析结果，导致c l 、c 2 组份偏高，气量比实际组份偏大、偏轻，上文 也对此进行过分析。 从江苏油田3 套原油稳定装置压缩机选型可以看出：在压缩机选 用时应充分考虑产能变化情况；对原油全组份分析数据进行仔细分析， 汇总油品在三项分离器操作工况下气相分率应在合理范围内：压缩机 最好考虑二用一备比较稳妥；选用变频调控方式完全可行，比回流调 控安全、经济：分析的3 套装置都是在先有联合站后加原油稳定装置， 对于一同建设的工程可以起到借鉴作用。 4 3 轻烃回收工程设计分析 4 3 1 原料气分析 轻烃回收的原料气一般包括原油处理过程中油气水分离器分出的 伴生气( 以下简称分离气) 、原油稳定气、气井气三种，气井气的组份 一般较贫需采用较深的回收工艺进行处理，在本文中不加分析，以下 主要分析分离气与稳定气存在的情况。 石油大学( 华东) 硕士论文 第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分 ! f 真2 联合站原油稳定气与分离气一起进入真武天然气集中处理站， 真武天然气集中处理站具有较完备的轻烃回收系统，建有液化气塔， 1 9 9 9 年又建设了l 套7 塔流程气分装置，可以生产一系列溶剂油，这 套装置下文会有介绍及分析。真武天然气集中处理站的轻烃回收系统 的回收深度是1 6 m p a 压力下2 0 4 c ，对真2 联合站的伴生气进行了充分 的利用。 真2 联合站稳定气、分离气综合组成表 表4 3 1 1 l 组分c ic 2c 3 i c 。n c 。i c j n c sc 6c 6 +n 2c 0 2 i m 0 1 5 0 7 5 1 8 9 21 4 5 12 4 36 o o 1 1 11 1 3o 8 31 1 52 0 51 1 2 沙埝联合站设计中稳定气进入轻烃回收系统，分离气是否进入回 收系统由流程模拟软件计算出所产干气组成( 表4 3 1 - 2 ) 进行对比就 可以做出决定。表中稳定气组成是以沙埝原油第一次化验分析组成数 据为基础，原油在进油温度6 5 、0 ，0 3 m p a 闪蒸计算得出数据。表中 干气组成为稳定气增压至o 7 m p a ，冷却至- 2 0 ( 2 分离得出的模拟数据。 沙埝联合站稳定气、干气、分离气组成( t 0 0 1 )表4 3 1 - 2 组分c ic 2c 3 i c 4n c i c 5n c sc 6c 6 +n 2c o z 稳定气 2 1 2 59 9 62 5 1 05 7 41 2 6 04 ，6 24 9 87 9 37 8 2 干气6 6 1 4 1 6 9 91 3 9 31 1 01 5 30 1 60 1 1o 0 3o 0 1 分离气 7 2 0 98 2 28 3 6i 6 93 2 90 7 8o 7 7 0 4 93t 21 2 0 再进一步对分离气与稳定气同进入轻烃回收系统进行模拟，原 油产量与伴生气比例按生产实际比例，流程与工况参数与前面相同， 石油大学( 华东) 硕士论文第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 进行混烃收率能耗、比较见表4 3 1 - 3 。 不同原料结果对比表 表4 3 1 3 原料 混烃k g h能耗k j mc 3 收率 备注 稳定气 2 4 7 5 4 2 1 0 58 4 1 分离气+ 稳定气 2 6 27 2 7 1 0 5 4 3 9 分设压缩机 由表4 3 1 - 2 可以看出，分离气组成明显贫于干气组成。由表4 3 1 3 可以看出伴生气进入系统后混烃产量略有提高，系统能耗增加了3 4 ， 大大降低了c 3 的收率，压缩机还需要分开设置。因此，油气水三相分 离器分出的伴生气在这种流程工况情况下不易进入轻烃回收系统稳 定气单独进入轻烃回收系统是合理的。 从江苏油田的实际情况来看：一般只处理分离气、稳定气，气量 较小，应选用适当工艺，回收深度不宜太深；对于稳定气、分离气是 否都进入回收系统，应经工艺模拟、经济分析后才能决定。 4 3 2 回收工艺的确定 天然气凝液回收的工艺分为浅冷( 2 0 c ) 、中冷( 3 0 4 0 c ) 、深 冷( - 8 9 0 。c ) 三种工艺，西南石油学院的蒋洪等对小气量低压气轻 烃回收工艺方案进行过研究，以一个油田伴生气组份( 见表4 3 2 1 ) 为例，进行了回收压力、温度及制冷方式的研究，并绘制了不同压力、 温度下的液化率醢线图( 见以下附图) 。 表4 3 2 1 【3 l 组分c 1 c 2c 3 i c 4n c 4i c 5 n 0 5c 6 c c 8c 9c j on 2c 0 2 i t 0 0 1 6 0 11 2 18 7 52 0 63 7 1 5 71 7 l 1 6 10 8 40 - 3 30 0 4 0 0 0 40 5 4 6 3 3 石油大学( 华东) 硕士论文第4 章原油稳定、轻烃回收工程设计分析 p 鼍 | p 耸 | c ，+ 液化率一压力一温度曲线图叫1 6 m p a 液化率一温度曲线图。 诧牛 图4 3 2 5 p h 叠 p 薯 t 他卞( 一) 图4 1 3 2 - 4 研究认为：c 3 + 液化率随压力 的提高与温度的降低而提高，轻 烃回收工艺的压力宜为两级压缩 增压至1 6 m p a 2 2 1 v l p a ，制冷宜 采用冷荆+ 节流膨胀制冷，制冷 温度宜为一3 5 c ，每一种回收方案 都有其适应条件，不同条件下应 通过大量的工艺计算和方案对比给出合理方案。【3 】 望麟 一 明 瑚 0 岫 脚 石油大学( 华东) 硕士论文第4 章原油稳定，轻烃回收工程设计分析 以上研究针对的是一个已定义的伴生气组成，有一定的代表性， 但针对不同的环境、不同的组成应进行多方案比较来确定回收方案。 对于复杂小断块油田而言，伴生气利用中的轻烃回收应因时因地而异， 原料气难以形成较大规模，回收c l 、