（石油与天然气工程专业论文）某滩海油田1号构造油气集输系统优化.pdf

摘要 某滩海油田1 号构造部署新建产能4 5 0 x 1 0 4 妇，设置l 号、2 号、3 号人工端岛3 座， 1 号陆岸终端1 座，陆地平台( 先导试验区) l 座。为保证油田的经济有效开发，坚持 技术与经济相结合，对地面建设方案进行多方案综合优选。 根据产量预测，确定油气集输、原油脱水、原油稳定、天然气处理、含油污水处 理、注水等主体骨架规模均按4 5 0 1 0 4 f f a 产能基础进行设计，油田注水和污水处理规 模为8 5 x 1 0 4 m 3 d 。为保护环境，减少污染，油田产水考虑不外排全部回注。以处理规模 最大的污水处理设置地点为主导方向，对油田内部1 - - - 3 号人工端岛及陆岸终端的油气 集输方向、原油脱水设置地点、供水方式进行总体布局的方案对比，并优选出“1 号人 工端岛污水处理，污水低压供至各岛回注，原油在l 号人工端岛放水，陆上脱水”的总 体布局方案。该方案的管理相对集中，简化了海上生产流程，即节约运行成本，又达到 安全、环保地开发油田，还有利于油田开发向海上延伸。 在推荐的总体布局方案下，以井口回压q 5 m p a 为技术界线，优选出2 号人工端岛 至1 号人工端岛海底混输管线为巾4 5 7 x 1 4 3 ；3 号人工端岛至1 号人工端岛的海底混输 管线管径为由5 0 8 x 1 4 3 ；l 号人工端岛至l 号陆岸终端的输油管道管径为巾4 5 7 x 7 1 ；集 气管线管径为巾7 6 2 x 1 0 3 。通过比选确定输油管道采用普通级三层结构聚乙烯防腐层的 防腐管。并根据规范对陆上管道的管材强度进行了校核。在试验基础上选择原油脱水工 艺并制定游离水预脱除和原油脱水工艺方案。优化后的方案技术先进，安全可靠，缩短 了集油半径，合理利用了井口压力能。 关键词：滩海油田，总体布局，油气集输系统，优化 a b s t r a c t d e p l o y i n gn e wp r o d u c i n gi s 4 5 0 10 4 t ai ns t r u c t u r e io fs o m eb e a c ho i l f i e l d ，t h r e e a r t i f i c i a le n di s l a n d s ( n o 1 ，n o 2a n dn o 3 ) ，n o 1l a n db a n ke n da n do n el a n dp l a t f o r m ( p i l o t t e s ta r e a ) a r es e t t oe n s u r et h ee c o n o m i ce f f e c t i v ed e v e l o p m e n to fo i l f i e l da n di n s i s to nt h e c o m b i n a t i o no ft e c h n o l o g ya n de c o n o m i c ，m u l t i p l es c h e m ea r ec o m p r e h e n s i v e l ya n d o p t i m a l l ys e l e c t e df o rs u r f a c ec o n s t r u c t i o ni sc a r r i e do u t a c c o r d i n gt oy i e l dp r e d i c t i o n ，t h em a i ns k e l e t o ns c a l ei n c l u d i n go i l g a sg a t h e r i n ga n d t r a n s f e r r i n g ，c r u d eo i ld e h y d r a t i o n ，c r u d e o i ls t a b i l i z a t i o n ，n a t u r a lg a st r e a t m e n t ，o i l y w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，w a t e ri n j e c t i o ni sd e s i g n e da l lb a s e do np r o d u c t i v i t yi s4 5 0 x10 4 t a ，t h e s c a l eo fw a t e ri n j e c t i o na n dw a s t e w a t e rt r e a t m e n ti no i l f i e l di s8 5 x 1 0 4 m 3 d t op r o t e c tt h e e n v i r o n m e n ta n dr e d u c ep o l l u t i o n ，o i l f i e l dw a t e rp r o d u c t i o ni sn o tc o n s i d e r e dt od i s c h a r g e d a n da l lr e i n j e c t e d t a k i n gt h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n ts e t t i n gp l a c eo ft h el a r g e s tt r e a t m e n ts c a l e a st h em a i nd i r e c t i o n ，t h eo v e r a l ll a y o u ts c h e m e so ft h ea r t i f i c i a li s l a n d ( n o 1 3 ) ，l a n d - s i d e o f f s h o r et e r m i n a lo i la n dg a sg a t h e r i n ga n dt r a n s p o r t a t i o nd i r e c t i o n , c r u d eo i ld e h y d r a t i o n l o c a t i o na n dw a t e rs u p p l ym e a n sa r ec o m p a r e de a c ho t h e r b e s i d e s ，t h eo v e r a l ll a y o u to fn o 1 a r t i f i c i a li s l a n d ，s e w a g et r e a t m e n tf o rl o w v o l t a g et oe a c ho ft h ei s l a n d s ，c r u d eo i ld r a i n a g ei n n o 1a r t i f i c i a li s l a n da n dl a n dd e h y d r a t i o ni so p t i m i z e d t h em a n a g e m e n to ft h ep r o g r a mi s n o to n l yr e l a t i v e l yc o n c e n t r a t e d ，s i m p l i f i e dp r o d u c t i o nf l o wa ts e aa n ds a v eo p e r a t i n gc o s t s ， b u ta l s os a f e l ye x p l o r et h eo i l f i e l da n db e n e f i tf o ro i l f i e l dt oe x t e n dt oo f f s h o r e b a s e do nt h er e c o m m e n d e do v e r a l ll a y o u ts c h e m e ，w e l l h e a db a c kp r e s s u r e _ 2 5 m p ai s t h et e c h n i c a lb o u n d a r y t h eo p t i m a lr e s u l t s ：t h eu n d e r s e am i x e dp i p e l i n e sd i a m e t e rf r o mn o 2 a r t i f i c i a le n di s l a n dt on o 1i s 平4 5 7 x14 3 ；t h eu n d e r s e am i x e dp i p e l i n e sd i a m e t e rf r o mn o 3 a r t i f i c i a le n di s l a n dt on o 1i sq 5 0 8 1 4 3 ；t h ed i a m e t e ro f o i lp i p e l i n e sf r o mn o 1 a r t i f i c i a le n d i s l a n dt on o 1l a n db a n ke n di s ( p 4 5 7 x 7 1 t h r o u g hc o m p a r e dw i t he a c ho t h e r ，u s i n gt h e a n t i c o r r o s i o np i p eo ft h eo r d i n a r yt h r e e - l a y e rp o l y e t h y l e n ea n t i c o r r o s i o nc o a t i n ga st h eo i l p i p e l i n ei sd e t e r m i n e d t h eo p t i m i z e ds c h e m ei sa d v a n c e d ，s a f ea n dr e l i a b l e i tc u t sd o w no i l g a t h e r i n gr a d i u sa n du s e st h ee n e r g yo f w e l l h e a dp r e s s u r er e a s o n a b l y k e y w o r d s ：b e a c ho i l f i e l d ，o v e r a l ll a y o u t ，o i l - g a sg a t h e r i n ga n dt r a n s f e r r i n gs y s t e m ， o p t i m i z a t i o n 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均己在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：参够日期：沙7 年年月如日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他 复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：够醛 特别磁锄氢乡 ( r - 月雩口e t ( 阴；口e l 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题研究的背景 某滩海地区属渤海湾盆地黄骅坳陷北部，发育5 个构造滩海1 、2 、3 、4 、5 号 构造。经过多年的滩海勘探工作，分析认为该地区油气资源十分丰富，最终发现和落实 了1 号构造、2 号构造、3 号构造等3 个重点勘探目标，并首先部署了滩1 井和滩2 井。 2 0 0 4 年底，滩海勘探获得重大突破，滩1 井在奥陶系和中浅层获高产油气流，滩2 井在 中浅层钻遇厚油层，截止2 0 0 5 年底，先后完钻预探井、评价井2 4 口，发现了明化镇馆 陶组、东营组一段和奥陶系三套主力含油层系，落实三级储量规模3 8 9 亿吨，展示了巨 大的开发潜力和良好的发展前景。表明该滩海开发具有良好的发展前景。 某滩海油田开发部署与产能目标是：立足滩海l 号、2 号构造东营组一段和明馆浅 层油藏，主要利用5 个人工端岛实现海油陆采，在充分利用大斜度井、水平井等新技术、 新工艺的基础上，整体部署产能建设，动用地质储量2 5 亿吨，建成6 0 0 万吨原油生产 能力。其中滩海l 号构造部署新建产能4 5 0 x 1 0 4 t a ，滩海2 号构造部署新建产能 1 5 0 x 1 0 4 t a 。 1 2 课题研究的目的和意义 油气集输流程是油气集输处理系统的中心环节，只有采用高效油气集输流程，为整 个高效集输处理系统形成一个总体框架，才能为实现油气集输处理全系统的节能、低耗 和高效益打下坚实的基础【1 】【2 1 。 为制定出一套高效节能的油气集输流程，在对某滩海油田l 号构造开发建设前，需 要对地面建设工程从总体布局上进行方案的优化论证。并在此基础上，根据优选出的总 体布局方案，对从井口至转油站，转油站至脱水站的油气集输系统，对原油的处理工艺 从技术上、经济上进行了多方案比选，为业主推荐先进、成熟和可靠的油气集输及处理 工艺，力求做到“先进、实用、节能、安全、环保、方便管理 ，实现油田的经济有效 开发。通过对总体布局方案和油气集输系统的研究，优化出一套满足未来开发需要、经 济高效、操作性强的地面建设总体布局模式和油气集输处理方案。本研究所用的方法、 步骤以及优化出的最终结论也可为同类工程无论从研究方法还是技术方案角度提供重 要的指导和借鉴作用。 1 3 论文的主要内容 第一章绪论 本文通过对油田的自然状况、地面工程现状，开发部署情况的调查研究，对油田的 总体布局情况进行多方案的分析比较，推荐出最佳布局方案，并以此为基础，对油气集 输系统进行方案比选，确定出油气集输处理方法。 具体研究内容如下： ( 1 ) 本文以某滩海油田1 号构造为例，进行总体布局方案的研究，并对各个方案 进行比较； ( 2 ) 对油气集输系统进行多方案比选； ( 3 ) 通过对试验数据的分析优选出原油处理方法。 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第二章总体布局方案优化 2 1 油田自然状况 某滩海地区位于某省某县境内0 - - 一5 m 浅水海域，沿岸有高速公路和沿海公路，区内 有多条河流穿越入海，海陆交通十分便利。沿海潮滩十分发育，宽度一般为3 - 5 公里。 是我国典型的粉砂淤泥质海岸。从陆地向海潮滩可分为贝壳堤、高潮滩、中潮滩、低潮 滩。属暖温带半湿润季风气候，气候温和，全年日照2 6 0 0 2 9 0 0 小时，年平均气温1 2 5 c ， 无霜期1 8 0 1 9 0 天，常年降水5 0 0 7 0 0 m m ，降霜日数年平均1 0 天左右。工程所处海域 地震基本烈度为7 度。 2 2 油田地面工程现状 某滩海油田己开发建设了6 个油田，分属三个采油作业区管理，已形成年产原油1 5 0 万吨生产规模。其中有三个油区已建成了完整的全密闭油气集输系统。目前油田原油处 理能力1 6 5 x 1 0 4 f f a ，原油稳定能力7 5 x 1 0 4 t a ，天然气处理能力2 5 x 1 0 4 m 3 d ，天然气外输 能力1 2 x 1 0 4 m 3 d ，污水处理能力2 1 5 x 1 0 4 m 3 d ，原油管道外输能力为2 4 0 x 1 0 4t a ，火车 外运能力为1 0 0 x 1 0 4 t a 。 油田集输主体工艺流程采用了单井进站、分区掺水、计量站单井集中计量与联合站 分区计量相结合，以二级或三级布站为主的双管掺水密闭集输流程。 2 3 油气资源市场需求分析与预测 2 3 1 原油销售方向 根据该地区总体规划，原油外输系统从三个方向考虑，即原油分别外输至地区l 、 地区2 或地区3 。经过调查，这3 个地区均可接收本项目生产原油。 2 3 2 天然气需求 某滩海油田所在地区，天然气供应缺口较大，且呈逐年递增趋势，市场需求巨大。 本项目年产天然气量远小于市场需求量，其销售无市场风险。本地区l n g 工程输气管 网工程实施后，加上该地区周围原有的多条l n g 管线，将形成由多个管道系统组成多 气源。多方向供气系统，能实现本地及周边地区各用气市场间的灵活调气。 2 3 3 液化石油气 液化石油气( l p g ) 为丙烷、丁烷混合物。主要用于民用燃料、车用燃料、制冷剂、 化工裂解制乙烯原料及提取丙烷、丁烷。 第二章总体布局方案优化 受石化原料利用和民用需求的推动，世界l p g 需求增速明显加快，1 9 8 5 年，全球 l p g 年需求量只有1 1 6 亿吨，2 0 0 4 年全球l p g 需求量已经增长到近3 亿吨。过去的1 0 年里，我国l p g 消费量以年均1 8 的速度快速增长，到2 0 世纪9 0 年代末，中国已一 跃成为仅次于美国和日本的全球第三大l p g 消费国。目前我国人均液化气消费量由1 0 年前的1 4 千克增加到超过7 千克。尽管如此，我国人均l p g 消费量仍远低于世界人均 消费水平，这预示着中国的l p g 市场在今后若干年里仍会继续保持强劲的增长势头， 特别是我国政府对环保的要求空前高涨，l p g 做为使用方便又环保的清洁燃料在我国发 展空间将十分广阔。目前，我国液化石油气市场总体表现为供不应求，进口量占表观消 费的1 3 左右。 从油田天然气凝液提取的液化气具有不含烯烃、硫化物含量少、丙烷含量高的优点， 在很多方面具有炼油和石化企业所产液化气无可比拟的优势，如作为汽车燃料、化妆品 行业的气雾推进剂、制冷剂和对硫敏感的农药、杀虫剂等方面。 本项目液化石油气生产能力为18 0 t d ，基本上可在某滩海油田所在地区范围内全部 销售，产品市场有保证。 2 3 4 稳定轻烃 稳定轻烃是从天然气凝液中提取的，以戊烷和更重的烃类为主要成分的液态石油产 品，可用于石油化工燃料、民用燃料、车用汽油调和燃料及提取溶剂油等。 本项目稳定轻烃生产能力为2 0 0 t d 。根据对目前用户的调查，结合实际情况油田销 售公司与用户进行了磋商，得出结论每天销售2 0 0 t 是可行的。 2 4 采油方案 2 4 1 开发方案 某滩海油田l 号构造部署新建产能4 5 0 x 1 0 4 t a ，其中在陆地平台部署产能5 0 x 1 0 4 t a ， 在1 号人工端岛部署产能2 0 0 x 1 0 4 v a ，2 号人工端岛部署产能1 0 0 x 1 0 4 v a ，3 号人工端岛 部署产能1 0 0 x 1 0 4 t a 。某滩海油田l 号构造总计部署开发7 9 4 井，其中油井4 6 7 口，注 水井3 2 7 口。开采层系为奥陶系、东营组一段、明化镇馆陶组，东营组一段为主力含油 层系。 某滩海油田l 号构造产能规模见表2 1 。 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 表2 - 1 某滩海油田1 号构造产能规模 t a b l e2 1n o 1s t r u c t u r a lp r o d u c t i o nc a p a c i t yo f o f f s h o r eo i l f i e l d 井数预计产能 名称 油井( 口)注水井( 口)小计( 口)( 万吨) 1 号陆地平台 5 43 89 25 0 l 号人工端岛 2 0 7 1 4 5 3 5 22 0 0 2 号人工端岛 1 0 37 21 7 51 0 0 3 号人工端岛 1 0 37 21 7 51 0 0 合计 4 6 73 2 77 9 44 5 0 2 4 2 开发井网 根据井型、断块大小、形状、储层发育分布等选择井距。面积较大区块采用较大井 距规则井网，面积较小区块，采用较小井距不规则井网。据不同区块、不同层系、不同 井型，优化开发井网。考虑后期调整的灵活性，初次部署以较大井距正方形井网为主( 可 调整为较小井距三角形井网) 。 2 4 3 钻井方案 立足l 号、2 号构造东营组一段油藏，采用人工端岛海油陆采模式，充分利用大斜 度井、水平井等新技术、新工艺。为了满足批量、快速打井，减少占地面积，采用模块 钻机实现批量打井。 2 4 4 开采方案 初期井筒保持自然开采。见水后根据产液量、井深结构和可用的能量，采用电潜泵 举升采油。针对某滩海油田1 号构造西区油气分布及海底地形情况，海上生产采用3 岛 + 陆地平台的布置模式，其中近岸的岛水深在2 m 左右，考虑建设大岛；南侧的两个岛 水深为3 m 和4 5 m ，距岸较远，建设小岛。人工端岛上为配合模块钻机钻井，设井口槽。 2 5 油田地面建设规模 根据开发方案，某滩海油田1 号构造共建设陆地平台1 座、陆岸终端l 座( 1 号陆上 终端) 、人工端岛3 座( 分别为1 号人工端岛、2 号人工端岛和3 人工端岛) ，总体开发布 岛情况见图2 1 。 第= 章总体布扁方案优化 舶2 - 1 总体开发布部署圈 c h a r t2 - 1 t h e g e n e r a ld e v e l o p m e n t a n d d e p l o y m e n t c h a r t 陆地平台作为先导试验区，先期建成5 0 l o 产能，以解决前期开发试验的需求， 同时为其全面开发筛选先进、可靠、高效、节能的先进工艺技术和设备，做好技术准备。 l 号陆岸终端及3 座人工端岛也已先期实施完成。 根据产量预测某潍海油田1 号构造地面建设工程总体规模按原油生产4 5 0 1 0 ( 纯油) 的能力配套建设。油气集输、原油脱水、原油稳定、天然气处理、含油污水处 理、注水等主体骨架规模均按4 5 0 x 1 0 4 1 a 产能基础进行设计。各系统建设规模见表2 - 2 。 表2 - 2 某滩海油田1 号构造地面建设规模 t a b l e 2 - 2n o 1s t r u c t u r a ls u r f a c ec o n s t r u c t i o ns e a l e o f o f f s h o r e o i i 刷d 序号 项目 单位总规模备注 原油生产能力 1 一曲4 5 0其中试验井组5 0 x 1 0 4 t a 原油脱水能力 1 0 4 t a 原油稳定能力 1 0 4 t a4 5 0 原油储存能力 1 0 4 2 0 原油外输能力 1 酽t a4 5 0 其中试验井组脱水能力 天然气处理能力 1 0 4 m 3 d 2 0 x 1 0 柏 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 表2 - 2 某滩海油田1 号构造地面建设规模( 续) t a b l e2 - 2n o 1s t r u c t u r a ls u r f a c ec o n s t r u c t i o ns c a l eo f o f f s h o r eo i l f i e l d ( a d d ) 序号项目单位 总规模备注 7天然气外输能力 1 0 4 m 3 d1 8 0 8 污水处理能力 1 0 4 m 3 d 8 5 9 油田注水 1 0 4 m 3 d8 5 注：1 号构造产水能力为7 2 x 1 0 4 m 3 d ，为满足注水量8 5 x 1 0 4 m 3 d 的需求，不足部 分由陆上油田供污水，因此确定污水处理规模为8 5 x 1 0 4 m 3 d 。 2 6 总体布局原则 1 ) 遵循国家法律、法规、建设方针和建设程序； 2 ) 在海工部门先期比选论证，确定建设1 号陆上终端和1 - - 3 号人工端岛成果的基 础上进行总体布局方案优化； 3 ) 陆海资源有机结合，地面建设满足海工、钻井、采油工艺需要，适应海上油田 开发、建设、生产和日常管理； 4 ) 远期规划和近期建设相结合； 5 ) 尽量减少人工端岛的占地面积，减少投资； 6 ) 处理工艺力求简化前端，优化后端，简化海上工艺； 7 ) 力求介质流向合理，技术经济合理； 8 ) 为最大限度减小环境污染，本总体布局方案立足于水量平衡，实现采出水全部 有效回注。 2 7 总体布局方案 1 号构造产能建设工程包括1 号陆岸终端、1 号人工端岛、2 号人工端岛、3 号人工 端岛和陆地平台。 总体安排上，l 号构造产量在l 号陆岸终端集中进行原油稳定、天然气处理，并作 为原油存储与外输首站、商品天然气外输首站，稳定轻烃、液化石油气在1 号陆岸终端 储存和装车外运。 先期建成投产陆上试验井组，试验井组具有油气集输、原油脱水、天然气脱水、污 水处理、注水功能。在l 号陆岸终端建成之前，净化油进入已建油田统一外输。1 号陆 岸终端建成后，试验井组净化油进入l 号陆岸终端油气处理厂进行原油稳定，并统一外 7 第二章总体布局方案优化 输。试验井组天然气脱水后，先期进入陆上已建天然气管网，待陆岸终端油气处理厂建 成后，进入油气处理厂统一处理。 由于陆地平台试验井组先期独立建设，总体方案比选中，试验井组作为独立项目， 不进入比选。总体方案布局优化基于1 号陆岸终端、1 号人工端岛、2 号人工端岛和3 号人工端岛进行比选。在此总体安排下，油田内部l 3 号人工端岛及陆岸终端的油气 集输方向、原油脱水设置地点、污水处理设置地点、供水方式是总体布局方案需要比选 的内容。 2 、3 号人工端岛对外采用海管连接，管道走向路由须经过近岸海沟。从已有的1 号构造水深地形图可知，该海沟宽度约3 k m ，海沟最深处标高7 1 m ，平均深度6 9 m ， 海沟坡面在0 5 1 5 之间，坡度较缓，完全满足海底管道铺设要求，因此，该海沟的 存在，不影响2 、3 号人工端岛海底管道走向布局。 1 号构造( 除陆地平台外) 油田中后期开采原油含水率达到9 0 ，总产水量达到 6 2 x 1 0 4 m 3 d ，与最高原油处理量1 1 1 0 4 t d 相比，污水量巨大。因此污水处理布局方案 的选择，将成为总体布局方案比选的主导因素，直接影响原油集输系统的工艺布局方案。 污水处理布局方案的选择，也将对能否简化海上处理工艺，达到安全、环保地开发资源， 起到十分关键的作用。 以下总体布局方案以污水处理设置为主导方向进行方案优化比选。 2 7 1 污水处理布局方案策划 根据油田开发总体部署安排，并综合考虑油田上产、稳产和油田远期规划，以处理 规模最大的含油污水处理和供给方式的设置为主导方向，确定污水处理站的建设方式。 某滩海油田由于位于海产养殖海域内，污水排放标准要求严格，污水排放必须达到 国家一级排放标准( b o d 5 一 2 0 m g l 、c o d 一 6 0 m g l 、石油类一 5 m g l ) ，另外，随着国 家环境治理，工业污水排放也会受到限制，排放标准也会要求更加严格，大规模的工业 污水排放前景不容乐观。 基于以上因素，油田产水考虑全部回注方案，不考虑外排，以期实现油田开发与环 境保护的自然和谐。 基于污水全部回注油层，污水设置考虑三类方案： 方案i 类，1 号构造污水在1 号陆上终端集中处理； 方案i i 类，1 号构造污水在l 号人工端岛集中处理； 方案i i i 类，1 号构造污水分岛处理，就地回注。 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 总体布局方案按以上三个污水处理设置方案为主导方向，以供水方案和原油脱水站 设置地点为主线，确定以下五个总体布局方案，见表2 3 。 表2 - 3 总体布局方案表 t a b l e2 - 3t h eg e n e r a ll a y o u tp r o j e c tt a b l e 污水处理方案布局方案方案名称供、注水方案脱水站建设地点 方案i 类污水低压供至各 油气水陆上集中处理，污1 号陆岸终端建脱 含油污水陆上终端方案一岛注水，补水由已 水低压供至各岛回注水站 集中处理建油田站场提供 1 号人工端岛污水处理， 污水低压供至各 污水低压供至各岛回注，1 号陆岸终端建脱 方案二岛注水，补水由已 原油在1 号人工端岛放水站 方案i i 类 建油田站场提供 水、陆上脱水 含油污水l 号人工 端岛集中处理 l 号人工端岛污水处理， 1 号人工端岛建脱 方案三污水低压供至各岛回注， 水站 原油在1 号人工端岛脱水 污水分岛就地处理、回注，污水分岛处理、就 1 号陆岸终端建脱 方案四原油在l 号人工端岛放地回注，1 号人工 水站 方案i 类水、陆上脱水端岛补水由已建 含油污水分岛处理 油田站场提供；2 、 污水分岛就地处理、回注，1 号人工端岛建脱 方案五3 号人工端岛补水 原油在l 号人工端岛脱水水站 由海水处理补充 2 7 2 总体布局方案比选 总体布局各方案优缺点对比见表2 4 。 9 第二章总体布局方案优化 表2 - 4 总体布局方案优缺点对比表 t a b l e2 - 4t h es t r o n gp o i n t sa n ds h o r t c o m i n g so fg e n e r a ll a y o u tp r o j e c tc o m p a r e dt a b l e 方案方案名称优缺点对比 1 海上前端处理流程最简单，海上只有集油和注水，管理点最少； 2 污水全部回注： 3 原油脱水与稳定之间流程短，设备共用，并可实现能量梯级利 优点 用，利用稳后油为原油脱水提供热量，由于实现能量梯级利用， 方油气水陆上集中 可节约天然气消耗量1 3 x1 0 4 m 3 d ； 案处理，污水低压 4 油气水陆上集中处理，生产统一管理，集中维护，公用工程共 供至各岛回注 享。 l 污水在1 号人工端岛与陆上之间迂回； 缺点2 与方案四、五相比，向各岛供水系统投资高，运行成本高； 3 集油半径长，不利于各岛向外延伸。 1 海上流程相对简单，管理点较少； 2 污水处理与注水系统流程短； 1 号人工端岛污 3 污水全部回注。 水处理，污水低优点 方4 原油脱水与稳定之间流程短，设备共用，并可实现能量梯级利 压供至各岛回 案用，利用稳后油为原油脱水提供热量； 注，原油在1 号 5 油气陆上集中处理，生产统一管理，集中维护，公用工程共享。 人工端岛放水、 l 与方案四、五相比，向各岛供水系统投资高，运行成本高； 陆上脱水 缺点 2 少量脱后水需重返l 号岛处理，局部流程不顺； 3 原油放水与脱水分地设置，流程长。 1 采出液在1 号人工端岛脱水，避免部分污水在1 号人工端岛与 陆上之间迂回； 2 污水处理与注水之间流程短； 优点 3 污水全部回注。 4 集油半径短，利于各岛向外延伸； 5 原油放水与脱水之间流程短。 l o 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 表2 _ 4 总体布局方案优缺点对比表( 续) t a b l e2 - 4t h es t r o n gp o i n t sa n ds h o r t c o m i n g so fg e n e r a ll a y o u tp r o j e c tc o m p a r e dt a b l e ( a d d ) 方案方案名称优缺点对比 】1 号人工端岛流程变复杂； 1 号人工端岛污2 与方案四、五相比向各岛供水系统投资高，运行成本高； 水处理，污水低3 需在陆上和l 号人工端岛上建分别建2 个相对集中的管理点； 方案 压供至各岛回缺点4 原油脱水不能与原油稳定联合，无法实现能量梯级利用和设备 注，原油在1 号共享，使原稳供油泵、缓冲罐重复建设； 人工端岛脱水5 需向人工岛供干气作为燃料。 1 不需建海底供水管道，投资和运行成本低； 优点 产液分岛放水、2 原油脱水与稳定之间流程短，设备共用； 方案就地处理、回注，1 海上进行放水、污水处理、海水处理，流程复杂，管理难度大， 四原油陆上统一脱 管理点多； 缺点 水2 集油半径长，不利于各岛向外延伸。 3 污水处理污泥，需装船外运处理，管理困难 1 不需建海底供水管道，投资和运行成本低； 优点2 集油半径短，利于各岛向外延伸； 污水分岛就地处3 原油放水与脱水之间流程短。 方案理、回注，原油1 海上进行放水、污水处理、海水处理，流程复杂，管理难度大， 五在1 号人工端岛 管理点多； 脱水 缺点2 原油脱水不能与原油稳定联合，不能实现设备共用和能量梯级利 用； 3 污水处理污泥，需装船外运处理，管理困难 2 7 3 总体布局方案投资对比及分析 总体布局方案对比投资见表2 5 。 第二章总体布局方案优化 表2 - 5 总体布局方案按对比投资+ 十年运行费用升序排序表 t a b l e2 - 5t h ei n v e s t m e n ta d d i n gt ot e ny e a r s o p e r a t i o nf e eo fg e n e r a ll a y o u tp r o j e c ta s c e n d i n g s o r to r d e rt a b l e 序号工程名称单位四五 1 一次投资汇总万元 9 6 13 7 4 5 10 2 4 3 2 7 71 0 2 1 3 0 9 09 6 7 0 0 4 71 0 3 4 1 7 2 5 2 投资及十年运行费用现值万元 18 2 9 9 7 2 0】8 8 0 2 8 6 0 18 9 0 9 8 7 119 3 0 2 4 3 31 9 8 1 5 7 5 8 2 7 4 总体布局方案比选及结论 从表2 - 4 和表2 5 中可以看出，工程投资+ 1 0 年运行费用现值以方案四( 污水分岛 处理、分岛回注、1 号岛放水、陆上统一脱水方案) 对比投资和运行成本最底，但由于 2 、3 号人工端岛均为孤岛，距离陆上较远，岛上设备多本身就增加了潜在环境污染源。 在岛上建放水站、污水处理站、海水处理站，使岛上流程复杂化，管理环节增多，管理 难度也增大。原油放水、污水处理和海水处理过程中各种药剂的运输、人员的运输、污 水处理产生的含油污泥的运输，都在降低海上生产的可操作性。另外，设备多，人员多， 使人工端岛抗灾害风险能力，应对突发事件如火灾、地震、事故等能力明显降低。 从日常管理来讲，污水处理后的含油污泥，需装船运至陆上，污水处理、海水处理 所需的各种药剂也需船运于岛上，加上管理点多，管理人员多，生活必须品日常供给也 必须船运，使人工岛的管理难度明显大于陆上处理或1 号人工岛处理。 综合考虑环境保护、海上安全、日常管理等因素，不推荐方案四。 方案五尽管一次投资相对较低，但生产运行成本较高，没有优势，也不推荐。 方案三，1 号人工端岛污水处理，污水低压供至各岛回注，原油在l 号人工端岛脱 水，由于原油脱水不能与原油稳定实现设备共享和能量梯级利用，投资和运行费比方案 一和方案二要高，也不推荐。 方案一，油气水陆上集中处理，污水低压供至各岛回注，虽使海上生产流程最简单， 但大量的污水需在l 号岛与1 号陆岸终端之间迂回，物料流向不合理，污水无谓的大量 调用，增加了运行成本；同时该方案集油半径最长，不利于油田开发向海上延伸，可扩 展性差。 由于原油脱水与原油稳定实现联合，方案二的投资+ 1 0 年运行费用在方案一、二、 三中是最低的。为达到管理相对集中，简化海上生产流程，既节约运行成本，又达到安 全、环保地开发油田，有利于油田开发向海上延伸，推荐总体布局方案二，即“1 号人工 端岛污水处理，污水低压供至各岛回注，原油在l 号人工端岛放水、陆上脱水方案。 1 2 中国石油大学( 华东) i 程硕学位论文 该方案站场布局关系见图2 - 2 图2 - 2 站场布局关系圈 c h a r t 2 - 2t h es t a t i o nv a r d l a y o u tr e l a t i o nc h a r t 该方案采用2 、3 号人工端岛产液全部自压混输至1 号人工端岛，在1 号人工端岛 上预放水、1 号人工端岛污水集中处理、污水供各岛回注( 注水不足部分采用陆上己建 油田调水补充) 、油气在1 号陆岸终端集中处理的总体布局模式。l 号人工端岛作为陆上 向海上延伸的平台，油气水分离、污水处理、供水均依托1 号人工端岛。原油脱水、原 油稳定、天然气处理、原油存储与外输、液化气存储与装车、稳定轻烃存储与装车在陆 岸终端完成。 该方案的特点是：海上处理流程简单，管理点少，生产管理相对集中。在油田开发 全过程中，污水全部回注，且可部分解决陆上油田剩余污水问题。原油稳定和原油脱水 之间实现工艺联合达到设备共享和能量梯级利用。从环境保护和安全的角度来看，海 上流程简单。设备少，潜在污染释放源少。从油田开发角度来讲，集油半径短，有利于 油田开发向海上延伸。 第三章油气集输系统优化 第三章油气集输系统优化 3 1 油气集输系统计算方法 3 1 1 水力计算 气、液混输管路的水力计算，目前还没有统一的、公认的计算方法。油田设计普遍 采用均相流模型气、液两相管路1 3 1 压降经验公式来计算水平管路的气、液两相管路压降 1 4 o 1 ) 杜克勒i i 法，水平管道可按下列公式计算： a o = k 糍 ( 3 1 ) 式中沪油气混输管道压降，m p a ； 元r 混输阻力系数，见式( 3 - 2 ) ； p 。，广气液混合物的平均密度，k g m 3 ，见式( 3 6 ) ； d m 一气液混合物平均流速，m s ，见式( 3 7 ) ； 三一管道长度，k m ； d 一管道内径，m 。 。q j ( 0 0 0 5 6 + 嚣) ( 3 2 ) r e 。：d o r a p m ( 3 3 ) u m 式中西一混输阻力系数与液相阻力系数的比值，可由无滑脱时的含液率砘，查图3 - 1 确定； r p 厂混输雷诺数，见式( 3 3 ) ； 广气液混合物的动力粘度，p a s ，见式( 3 - 4 ) 。 式中其它符号意义与式( 3 1 ) 中相同。 气液混合物的动力粘度可用下列公式计算： t m 邓lr l 堆g ( 1 - - r l ) r l = q t q m 式中肛、g - 液相、气相的动力粘度，p a s ； 1 4 ( 3 4 ) ( 3 5 ) 中国石油大学( 华东) 工程硕上学位论文 e r l 图3 - 1l 关系曲线 c h a r t3 1t h e 伽岫lr e l a t i o nc u r v ec h a r t r 广体积含液率，见式( 3 5 ) ； g l _ 液相的体积流量，m 3 s ： g ，。广气液混合物的体积流量，m 3 s 。 气液混合物的平均密度可用下式计算： p m = p l 鲁- l + p 。鬻 协6 ) m2l 百+ g 首 曲) 式中p l 、p g _ 液相、气相的密度，k g m 3 ； r r 体积含液率； 两- 截面含液率，即考虑气液相滑脱时的含液率，可根据m 和r ，查图3 2 确 定。 气液混合物的平均流速可用下式计算： = 等( 3 - 7 ) 式中g 。n _ 气液混合物的体积流量，m 3 s ； 仁管道内径，m 。 第三章油气集输系统优化 1 0 毒0 1 o o l l- i i ，) _ - j b：l o - 3 。 - - i o 1 _ 一么身歹 _ _ - 一 -_ 一哆珍歹 ， 一一 n 5 _ ， 一- ， 茗匠 _ 一一 笏汐 一一 多乡哆 _ ， 一 一 一一 r 一一7 、p 哆 _ r 厂 一一 ， 多 一，。 一一 ， 磁 7 7 严。 。 产 ， 敬p ，r 一 rj， ， 7 7 l， ， q 2 ：l 一r ， ，1 心， ，泽1 q q - ， 硝、 ， ly ，r 犬叮 0 0 0 10 o l 0 11 0 图3 - 2r i 广h l 关系曲线 c h a n3 2t h er i 厂_ h lr e l a t i o nc u r v ec h a r t 2 ) 采用贝格斯一布里尔法时，可按下列公式计算： 卸：坠芸竺粤= 兰互2 0 , g m 三 俘8 ) 印2 瓦万而面万厩芹一上 ) 式中旷混输管道压降，p a ； 两_ 截面含液率，无因次，其值可按流态( 分离流、过渡流、间歇流和分散流【5 】) 由计算确定； g 一重力加速度，i f = 9 81 m s 2 ； 肛管道倾角，度或弧度( 流体上坡护为正，下坡为负，水平管毋- - 0 ) ； 五。n _ 混输摩阻系数，可根据无滑脱水力摩阻系数a o 、含液率仇、无滑脱含液率 风，经计算确定； g i 液混合物质量流量，k g s ； 魄广气相折算流速，桃； p 一管道内介质的平均绝对压力，p a 。 截面含液率肌可按下列公式计算。 水平管分离流、间歇流、分散流的截面含液率按下式计算： 1 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 h l ( 0 ) - 攀 c r 式中h l ( 0 ) 一水平管截面含液率； 乃一弗劳德准数，可按下式计算： 丹：堕 醇 系数a ，b 、f 取决于流型，见表3 1 。 表3 - 1a 、b 、c 与流型的关系 t a b l e3 - 1t h er e l a t i o no f f l o wp a t t e r nb e t w e e na 、b 、e ( 3 - 9 ) ( 3 - l o ) 流