《海上油气田天然气（伴生气）膜净化处理装置技术规范》编制说明

制定《海上油气田天然气（伴生气）膜净化处理装置技术规范》

化工行业团体标准编制说明

（征求意见稿）

（一）工作简况

1任务来源

根据中国石油和化学工业联合会《关于印发2023年第二批中国石油和化学工业联合会团体标准项目

计划的通知》（中石化联质发（2023）231号）的要求，将于2024年12月31日前完成《海上油气田天然

气（伴生气）膜净化处理装置技术规范》团体标准的制定工作。

2主要工作过程

本标准主要起草单位接到上级部门下达的制定《海上油气田天然气（伴生气）膜净化处理装置技术

规范》团体标准的计划后，成立了标准起草小组，首先查阅了国内外标准及有关技术资料，并向相关单

位发函，广泛征求对制定标准工作的意见。

2024年3月在四川成都就标准的方案和草案进行了讨论，标准起草小组进行了认真仔细的讨论，并

了解相关的实际情况，初步确定了标准的框架及内容，提出了工作方案及工作进度。方案会主要讨论内

容及形成的结论如下：

1、修改标准名称为《海上油气田天然气（伴生气）膜净化处理装置技术规范》，相应修改标准中

的内容；

2、术语中增加“烃回收率”，删除“预冷器”，水露点和烃露点的概念进一步核实；

3、第4章中修改：

1）设计寿命：装置应采用撬块化设计，设计寿命应不低于海上平台设计寿命。

2）增加台风及其他设计考虑条件：装置结构设计应考虑海上平台所处位置海洋环境条件（台

风）及设备震动等要求。

3）产品气压力确定：产品气输送压力应综合考虑海上平台工艺处理流程和外输管道压力确定。

4）平面布局删除章节，修改为：装置的安装位置应与平台的综合平面布局、立面布局相协调，

兼顾操作、维修、施工的需要。

5）4.2章节中关于安全部分，参考《海上固定平台安全规则》，核实标准中提到的其他安全条

款是否已经包含在上述文件中。

6）关于4.2中的防爆条款的说法核实。

7）4.3章节中修改和增加两项条款“应急工况或停机检修时，装置内的气体应通过放空总管收

集排入平台火炬放空系统，液态烃宜排入闭排系统，且满足项目环境影响评价文件的相关要求。”

“装置净化处理产生的CO2宜根据海上平台油气开发的具体需求进行CO2回注驱采（CCUS）或

CO2封存（CCS）。”

8）4.4章节中对于就地控制盘与平台中控系统的描述进行了修改，具体见草案。

9）4.6章节中对于涂装的养护期是否有出处，需要进行核实。

4、第5章中修改5.1标题，增加冗余设计系数为不小于20%；其他修改见修改后草案稿；

5、第6章检验方法中为标准第4章、第5章提出的指标的检验方法或依照的检测方法标准，具体为：

1

1）水露点检测方法

2）烃露点检测方法

3）产品气中CO2含量的测定方法：按GB/T13610或GB/T27894执行

4）烃回收率检测方法

5）C5+(包含C5)含量检测方法

6）聚结分离器分离效率检测方法

7）天然气中CO2的分压检测方法

6、删除第7章；

7、其他编辑性或文字修改，具体见修改后的标准草案稿。

方案会后标准起草小组就讨论内容与基本框架修改了标准草案稿，尽快完善其中的关于检测方法的

内容，并于5月份提出标准征求意见稿，提交至石化联合会官网上公开征求意见。

3主要参加单位

参加标准起草工作的单位有：中海油天津化工研究设计院有限公司、中海油研究总院有限责任公司、

中海石油（中国）有限公司深圳分公司等。

（二）标准编制原则和主要内容

1标准编制原则

（1）积极采用国际标准和国外先进标准的原则；

（2）有利于促进技术进步，提高装置技术水平的原则；

（3）利于保护生态环境、人身健康、合理利用资源、提高经济效益的原则；

（4）遵循科学性、先进性、统一性等原则。

2标准主要解决的问题

据社科院发布的《世界能源蓝皮书：世界能源发展报告（2023）》，2025年我国天然气表观消费量

将达到4454亿立方米，“十四五”复合增长率为6.2%，进口依存度为44%。为保证国家能源安全，降低

能源进口依存度，天然气增产迫在眉睫。过去十年，在全球大型油气田发现中，海洋油气发现数量、可

采储量占比均超过80%。2022年，海上油气开采作为我国油气“增储上产”的主力军，增量占全国总增量

的60%以上。海油油气开采对保证国家能源安全意义重大。

2020年9月22日，国家主席习近平提出CO2排放力争于2030年前达到峰值，2060年前实现碳中

和。能源化工行业是化石能源的重要生产者和消费者，实现碳达峰、碳中和目标，对能源化工行业来说

既是重大责任，也是深刻革命。为达到降低碳减排的目标，油气开发、生产过程大力推广节能降耗、CCUS

等相关技术。海上天然气/伴生气中CO2捕集—运输—封存是公认的一种有效的CCUS方式，即可避免

海上高CO2含量天然气长距离海管输送至陆地终端造成的海管腐蚀、海管成本增加、天然气输送效率偏

低等问题，还可实现捕集CO2海上直接回注或封存，减少CO2自陆上再次运输到海上的成本。

海上油田天然气、伴生气中主要是以CO2、C1～C10烷烃类气体为主，其中CO2气体含量1%～60%

不等。油田伴生气气量从几千方每天至十几万方每天不等。因海上平台对处理装置的重量和尺寸限制，

之前伴生气大多通过火炬直接燃烧排放，即浪费资源又增加碳排放。

原料天然气/伴生气一般为运行工况下的饱和蒸汽，水/烃露点一般在40℃～50℃，经过本标准所述

2

装置处理，净化天然气/伴生气可达到国家一类天然气标准（CO2含量小于3%，水/烃露点小于最低输送

温度10℃）目前该装置已经在南海多个海上平台上应用。

海上平台在设计阶段需做好平台所有生产设施及配套设施的空间、重量预留，如果没有预留，或者

预留空间/重量不合理，可能会导致平台载重超负荷，进而导致伴生气回收装置无法安装投用。目前，缺

少海上油田天然气、伴生气净化处理装置的标准规范，在设计阶段没有标准可参考，容易出现设计冗余

或者设计缺陷，迫切需要制定相关标准，提高天然气（伴生气）处理装置标准化和规范化水平。

3标准主要内容

3.1范围

标准规定了海上油田天然气（伴生气）膜净化处理装置的适用范围，术语和定义，一般要求（基本

要求、平面布置要求、安全设计要求、自动控制要求等），装置技术要求（低温脱水脱烃橇、制冷橇、

水合物抑制剂储存输送橇、膜分离脱碳橇、压缩机等）。标准主要适用于海上油气田生产过程天然气（伴

生气）的净化回收。

本文件规定了海上油气田天然气（伴生气）膜净化处理装置的一般要求、装置技术要求、检验方法

与标志、包装和运输要求。

本文件适用于海上油气田天然气（伴生气）膜净化处理装置的设计与运行。

3.2术语

术语部分根据标准内容具体确定，设置了“闭排系统、聚结分离器、水合物抑制剂、水露点、烃露

点、跨膜压差”等术语。术语部分尽量采用现有标准中的说法，尽量采标。

3.3一般要求

一般要求是对海上油气田天然气（伴生气）膜净化处理装置的基础要求，如基本要求，安全设计

要求，液态烃、气体排放要求，自动控制要求、消防要求、材质与防腐涂装要求等。

1、基本要求

基本要求中对装置选择和设计前的背景调查，装置设置的经济合理性，技术选择，设计寿命，海上

气候海洋条件调查，平面布局、立面布局，出入装置气压力要求以及隔热保温，机电设备的节能要求等

均提出了相关要求。

2、安全设计要求

装置安全设计首先应满足《海洋石油安全生产规定》（原国家安全监管总局令第4号）、《海洋石

油安管理细则》（原国家安全监管总局令第25号）、《海上固定平台安全规则》（国经贸安全[2000]944

号）等有关法律法规要求。

安全设计要求对设备设施的防爆等级、泄压要求、低压配电要求、短路和接地保护、防雷防静电设

施以及安全报警等提出要求。并鼓励企业宜对处理装置及配套设施进行危险与可操作性行分析（HAZOP

分析）。通过以上安全设计的要求，最大限度上保证装置及配套设施与平台其他设备的协调性，保证设

备的运行安全、人员安全。

3、液态烃、气体排放要求

处理的液态烃和气体等的收集处理、排放规定了正常工况和事故应急工况下气液的去向；对处理后

收集的CO2的主要去向进行了要求。

4、自动控制要求

3

自动控制要求中要求自控系统经济可靠，对自动控制要求提出了具体的如就地控制盘的设置，与中

控系统的协调等。

5、消防要求

海上油气田天然气（伴生气）膜净化处理装置的消防应纳入平台总体消防设计，本小节对消防的设

计和灭火设备的配置等提出了要求。

6、材质与防腐涂装要求

由于设备的应用环境的特殊性，标准中对设备的材质和涂装提出了特殊要求，防腐蚀设计提到了较

高的水平，尤其使用海水做换热器，冷却器等，材质应选用钛材；对设备的焊缝，边角等部位的涂装提

出完整、无漏点等要求。

3.4装置技术要求

根据现有技术应用情况，提出了装置的组成与设计负荷要求；装置组成主要包含预处理单元和膜分

离单元。

两个单元从装置处理的原理、设计要求、运行参数控制以及处理结果及性能要求等方面来规范。

1、预处理单元技术要求

预处理单元，主要的作用是去除天然气（伴生气）中的重烃、水分、其他颗粒物等，预处理单元是

对膜分离单元的保护性措施，经过处理后的产气，物质组成较为纯净，大幅度提高了膜分离的效率。目

前分离重烃与水分，主要采取的是降温的措施，可以采用制冷机组或者节流膨胀阀等，低温下达到重烃

和水的烃露点、水露点等，起到分离重烃和水分的作用。

（1）装置工作原理

将天然气（伴生气）冷却至烃、水露点温度以下某一低温，得到部分富含较重烃类的凝液，并在此

低温下使其与气体分离，从而脱除气体中的重烃、水。

（2）设备设计要求

预处理单元一般包括低温脱水脱烃橇、制冷橇（或节流膨胀阀）、水合物抑制剂储存输送橇等，其

中低温脱水脱烃橇包括预冷器、气液分离器、低温换热器、聚结分离器、加热器等。

设计要求中主要为聚结分离器、制冷机撬、低温换热器的规格以及控制系统设置仪控检测等设备，

保证预处理单元各设备的稳定运行和处理效果达标。

（3）运行参数控制

本节主要对影响预处理效果的参数进行了规范，包括过程压降，单元温度控制等。

（4）处理结果及性能要求

+

处理结果以适宜进入膜处理单元为主要要求，包括预处理后产气的水露点、烃露点以及C5含量等。

（5）设备实际运行监测

单元处理效果监测见下表：

表1预处理单元处理效果

原料气指标预处理后气体指标

序号

+

CO2含量mol%C5含量mol%CO2含量mol%水露点℃

4

118.31.03522.84.9

218.51.06624.53.7

318.61.05424.44.8

418.41.06223.84.9

518.71.03324.14.4

618.71.03823.93.1

718.31.04524.34.7

818.41.03924.23.1

918.31.04424.34.9

1018.61.03223.94.6

11//24.34.6

12//24.23.5

13//24.53.9

14//24.34.1

15//24.24.5

16//24.43.9

17//24.53.4

18//25.54.6

19//22.894.6

20//23.44.8

21//21.74.9

22//20.34.6

23//20.34.4

24//20.14.6

25//20.44.5

26//20.84.7

27//19.34.8

28//20.64.5

29//20.64.5

30//20.754.5

31//20.44.4

32//20.54.5

33//18.34.6

34//19.64.6

35//19.394.3

36//20.14.5

37//19.664.2

38//19.74.5

39//19.44.5

40//19.34.7

41//19.64.5

42//19.63.9

43//18.62.8

44//18.24.6

45//19.93.1

46//19.84.3

47//19.53.5

48//19.24.5

49//19.44.1

50//19.13.6

2、膜分离单元技术要求

膜分离单元为整个装置的核心单元，利用膜两侧气体的渗透压差来分离出CO2，目前膜分离的效率

高于同类CO2去除技术。膜分离过程不发生相变，具有能耗低、操作简单、设备占地面积小等优点，特

5

别适用于空间受限的场合，如海上平台天然气（伴生气）脱碳处理等。

（1）装置工作原理

利用各气体组分在膜中的传递速率不同，在膜两侧分压差的作用下导致其渗透通过膜的速率不同

而分离。

（2）设备设计要求

膜分离单元一般包括膜分离橇、膜级间压缩机橇等，其中膜分离撬根据分离要求，可选用一级膜分

离或多级膜分离。

设计要求中主要为各设备入口设置、膜组件设计要求以及控制系统设置仪控检测等设备，保证膜分

离单元各设备的稳定运行和处理效果达标。

（3）运行参数控制

本节主要对影响膜分离效果的参数进行了规范，包括运行温度、跨膜压差、膜渗余气的压降等。

（4）处理结果及性能要求

处理结果以产品气指标为主要要求，包括膜分离后产气的CO2含量、二级膜富集CO2含量等。

（5）设备实际运行监测

单元处理效果监测见下表：

表2单元处理效果

膜分离后产品气指标二级膜富集CO2气体指标

序号

CO2含量mol%CO2含量mol%

12.5793.0

23.395.5

33.195.1

43.195.3

53.195.1

63.495.1

73.295.2

83.195.2

93.195.1

103.3/

113.1/

123.2/

133.2/

144.4/

154.2/

164.3/

174.2/

184.5/

194.4/

203.4/

212.8/

222.7/

231.7/

242.1/

252.3/

263.7/

6

273.3/

283.6/

293.5/

304/

314.3/

324.2/

334.2/

344.4/

353.7/

363.9/

373.9/

383.5/

393.5/

403.4/

413.3/

423.3/

433.7/

443.6/

454.7/

464.8/

473.5/

483.6/

49