海上油田火炬“碳排放”综合治理实践及决策树模型分析.pdf
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1、 40 天 津 科 技第 50 卷 第 10 期第 50 卷 第 10 期2023 年 10 月Vol.50 No.10Oct.2023天 津 科 技 TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY收稿日期:2023-10-080 引 言海上油气田工艺处理流程通常包含火炬放空系统1,该系统负责油气生产安全泄压,主要用于处理正常生产条件下来自原油处理工艺系统的天然气排放和事故工况(包括火灾工况)下的天然气放空,是海上油气田“碳排放”的主要途径2。渤海A油田火炬放空系统主要包括火炬分液罐(V-3401)、罐内加热器(H-3401)和火炬头(3401)等。来自生产分离器、凝析油分离器、伴生气洗
2、涤器、伴生气压缩机组、伴生气接收罐、水源井脱气罐、热介质锅炉等泄放的气体进入火炬系统,在一个安全的位置上燃烧掉,以确保平台的安全。火炬放空综合治理前渤海A油田日产天然气30 万m3以上,除小部分自用和大部分外输至下游平台外,通过火炬系统放空约 1.4 万m3/d。大量天然气燃烧放空,不仅造成了能源浪费,同时产生了大量的碳排放。根据渤海A油田火炬放空气的天然气组分,参照天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计 应用技术海上油田火炬“碳排放”综合治理实践及决策树模型分析刘景亮(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300456)摘 要:在实际生产中,渤海A平台水源井及轻烃回收系统覆盖气直接进
3、入火炬系统燃烧,导致放空量大、气体重质组分燃烧不完全、火炬黑度较高,存在资源浪费及空气污染问题。随着该油田后续项目的投产及后期开发井、调整井陆续投产,产气量、放空气量仍有上涨空间,在公司绿色低碳发展战略的大背景下,回收利用放空气具有较高的经济价值和环保意义。渤海A平台通过设计试验及现场流程改造,实现了放空天然气回收,为节能减排和为海上油田绿色发展提供了改造思路和经验。关键词:火炬放空 脱气罐改造 再处理 回收放空 凝析油分离器改造中图分类号:TE992.1 文献标志码:A 文章编号:1006-8945(2023)10-0040-04Practice and Decision Tree Mode
4、l Analysis of Comprehensive Control of“Carbon Emission”of Offshore Oilfield Torch LIU Jingliang(Tianjin Branch,CNOOC Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China)Abstract:In actual production,the associated gas and cover gas of light hydrocarbon recovery system in water well of Bohai A platform directly enter the
5、flare system to burn,resulting in large blowout,incomplete combustion of heavy components of gas,high blackness of flare,and resource waste and air pollution.In addition,with the commissioning of subsequent projects and the gradual production of development wells and adjustment wells in the later st
6、ages,there is still room for increase in gas production and venting volume.In the context of the company s green and low-carbon development strategy,the recovery and utilization of vented gas has high economic value and environmental protection significance.Bohai A platform has achieved the recovery
7、 of vented natural gas through design experiments and on-site process transformation,providing transformation ideas and experience for energy conservation,emission reduction,and green development of offshore oilfields.Key words:flare vent;degassing tank transformation;reprocessing;recovery and venti
8、ng;reconstruction of condensateseparator 41 2023 年 10 月算方法,计算出天然气折标煤系数为 1.506 3 kgce/m3,如表 1 所示。表 1 火炬放空天然气折标煤系数Tab.1 Standard coal coefficient of natural gas from flare组分数据C170.42%C212.72%C38.72%iC41.08%nC42.73%iC50.43%nC50.41%C60.10%CO23.33%N20.07%热值(计算值)44.143 7 MJ/m3折标煤系数1.506 3 kgce/m3为满足中长期发展规
9、划要求和实现绿色发展战略,本着节能降碳、绿色发展的理念,找准症结,开拓思路,通过优化流程参数、改造工艺流程和更换内漏阀门等多项措施,进行火炬放空专项治理,践行了“碳减排”,大幅减少了油田火炬放空量,降低了火炬灰度,天然气减排约 1.3 万m3/d,效果显著。1 火炬“碳排放”来源排查与分析综合分析渤海A油田生产工艺流程,正常生产状态下火炬放空气的来源有以下几个方面:安全阀未达设计压力起跳泄压或密封性不严;常闭状态放空压力调节阀密封性不严;部分设备气相压力调节流程设计直接放空至火炬。1.1 工艺流程接入火炬系统的安全阀密封性排查渤海A油田工艺系统安全阀泄压侧接入火炬系统,当安全阀失效时,会导致火
10、炬放空气增加。为此,对现场 33 组安全阀进行保压试验和起跳压力校验,确认流程各点安全阀密封性良好,未发现存在渗漏的安全阀,火炬放空与油田安全阀因素无关。1.2 接入火炬系统的常闭压力调节阀密封性排查渤海A油田工艺系统部分伴生气设备压力调节阀接入火炬放空系统,阀门常闭状态下,若阀门密封性不严产生内漏,则会增加火炬放空量。通过对调节阀进行隔离、保压,排查发现伴生气储罐PV阀密封性不严,泄漏量约 500 m3/d。1.3 部分设备气相压力调节流程放空排查1.3.1 地层水脱气罐气相放空流程工艺流程初始设计中,地层水脱气罐设备主要进行水源井地热水的脱气处理,脱离出的伴生气3通过气相压力调节流程排放至
11、火炬系统。因此,对水源井脱气罐放空气进行探讨,验证放空流量和回收价值。通过气体组分化验,分析结果如表 2 所示。表 2 地热水伴生气组分明细Tab.2 Composition of geothermal water associated gas 分 析 项 目无空气计体积百分比Analytical itemsAir-free%Vol 1.二氧化碳 CO20.99 2.氮N21.35 3.甲烷CH494.01 4.乙烷C2H62.87 5.丙烷C3H80.61 6.异丁烷i-C4H100.05 7.正丁烷n-C4H100.09 8.异戊烷i-C5H120.02 9.正戊烷n-C5H120.01
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