渤海在役油田海上平台油气处理系统标准化设计研究

韩贵松，钱欣，刘春悦，董博，万宇飞 (.海油发展装备技术有限公司设计研发中心，天津 30045；.中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

0 引言

自渤海油田第一个海上平台投产以来，目前共有45个油气田进行开发建设，其中包括153座海上平台、242条共计约2 160公里海底管线、6个陆上终端和5条FPSO。随着海上生产设施的逐渐增多，海洋平台的信息量也越来越大，若对渤海油田的生产设施加以总结归纳，定制一套适用于渤海油田设计的标准化工艺流程，不仅能够加快进度，节省时间，又能保证设计质量，节约投资成本[1]。本次研究基于上述在役设施，依据典型性(选取海上最常见、技术最成熟的固定平台)、通用性(中心平台、有人驻守井口平台、无人驻守井口平台)、独立性(井口平台选取无栈桥平台)、时效性(设计建造时间较近)四大原则选取工程设施样本，通过充分梳理工程样本的原油处理系统、天然气处理系统、燃料气系统、柴油系统、开排系统、闭排系统、公用气/仪表气系统、氮气系统和热介质系统的处理能力等现状，进行数据分析、归类总结，最终为渤海油田油气处理系统和辅助公用系统的标准化提供参考。

1 工程样本分析

根据渤海地区典型平台功能，截至到2018年底，将153座海上在役处理设施分为中心平台、井口平台、其他平台及设施三类，其中井口平台85座，占比56%；中心平台20座，占比13%；其余平台设施48座，占比31%。

经过研究和筛选，从153个在役平台中选定53个典型生产处理平台作为油气处理流程标准化母型进行分析和研究。将样本平台分为中心平台、井口平台(有人驻守)和井口平台(有人驻守)三大类，共计53座平台，其中中心平台包括BZ35-2CEPA、KL10-1CEP、JZ9-3CEPD、JX1-1 CEPA等 18座，井口平台包括BZ29-4WHPC、BZ35-2WHPB、KL10-1WHPA、BZ28-2WHPA等26座有人驻守平台和CFD18-1WHP、BZ26-3WHPB、BZ34-1WHPB等9座无人驻守平台。

通过对各平台油气系统处理能力要求等关键参数进行统计分析，并对其处理流程和能力进行统计、归纳，形成最终的标准化处理系列及标准化设计建议。

2 油气处理系统分析

海上平台油气处理系统主要包括原油处理系统和天然气压缩机处理系统。原油处理系统分析内容包括原油分离级数、各级分离器处理效果，一级分离器停留时间和处理规模。天然气压缩机处理系统主要包括压缩机处理级数和处理规模。

2.1 中心平台

根据18座样本平台，按照油品性质分为轻质、中质、重质原油三类油品，其中轻质原油处理平台5座，中质原油处理平台6座，重质原油处理平台7座。根据统计各平台流程，“一级分离+二级分离+电脱水”的流程出现12次，“一级分离”的流程出现3次，“一级分离+二级分离”的流程出现2次，“一级分离+二级分离+三级分离”的流程出现1次。因此，对于轻质、中质、重质原油三类油品，除部分平台依托下游平台处理以及轻质原油涉及二级分离以外，均定为一级分离+二级分离+电脱水的处理流程。

另外，根据各油田的分离器停留时间及含水率统计情况分析，初步定义一级分离器出口含水30%～50%，二级分离器出口含水不高于10%～30%，电脱水器出口含水率0.5%～2%。

同时根据平台的配产数据和原油系统处理能力，将一级分离器油水处理能力进行组合，可将平台配产分为4档，初步实现原油系统一级分离器与配产的匹配关系，其中处理能力分配如下：1 档：油 2 400 m3/d，水 12 000 m3/d；2 档：油 2 400～4 800 m3/d，水 12 000 m3/d；3 档：油 4 800～9 600 m3/d，水 12 000～24 000 m3/d；4 档：油 4 800～9 600 m3/d，水 24 000～48 000 m3/d。

根据以上油气处理系统的处理规模分档情况可在实际设计时作为参考，针对需求处理规模超出以上能力界限的情况，在现场空间允许的条件下可考虑采用2套相同规模的处理设备进行设计。

2.2 井口平台

一般情况，井口平台原油处理系统比较简易，不设置原油分离器以及电脱水器，因此总结出最常用的处理流程供设计参考。经统计26座有人驻守平台的原油处理系统和9座无人驻守平台的原油处理系统的处理流程得出如下结论：

有人驻守井口平台大多采用以下流程：井口物流→生产管汇→生产加热器(需要时)→外输球筒外输，同时伴有计量加热器和计量分器；无人驻守井口平台多采用以下流程：井口物流→多路阀→生产加热器(需要时)→外输球筒外输。

基于以上油气处理系统的全面统计和深入分析，得出油气处理系统标准化建议，如表1所示。

3 辅助系统分析

辅助系统主要包括燃料气系统、柴油系统、开排系统、化学药剂系统、公用风/仪表风系统、氮气系统、热介质系统和闭排系统。基于辅助系统的处理流程对海上油田具备普适性，本次研究仅针对该类系统的处理规模进行统计分析。化学药剂系统的能力和种类主要与油品属性和产量相关，考虑到该系统受影响因素较多，不具备标准化条件，不再进行深入研究。

3.1 燃料气系统

一般情况下，井口平台物流经采油树采出后，通过单井计量系统计量后，经由海管输送至中心处理平台或其他生产处理设施进行处理，不设置燃料气系统。因此仅针对中心处理平台进行燃料气系统分析。根据18座样本平台的燃料气处理能力，可以按照平台处理气量初步实现系统能力的匹配关系，将燃料气系统处理能力划分为4档：1档，100 000 Sm3/d；2档，300 000 Sm3/d；3 档，400 000 Sm3/d；4 档，700 000 Sm3/d。

3.2 其他辅助系统

柴油系统主要功能是储备柴油并输送给平台各用户使用，平台上柴油用户主要有燃料用户和作为溶剂或清洗液的用户，但无人驻守井口平台一般无柴油系统，因此建议设计无人井口平台时不考虑柴油系统，以减少无人平台设备运维，提高经济效益。开排系统主要是收集平台各处与大气相通的水、污水和污油。公用风/仪表风系统主要为海上平台的生产操作提供稳定、可靠的压缩气体，可以是空气、天然气、也可以是氮气。氮气系统主要为平台各用户提供吹扫气和覆盖气使用，一般情况下，仅在中心平台进行设置。热介质系统主要为各平台热用户提供热油进行加热。闭排系统的作用是将生产和公用系统中带压排放的气液混合物进行收集和处理。

基于以上各类处理系统在油气田开发过程中的重要性，针对以上各系统处理规模进行全面统计和深入分析，得出各处理系统规模建议如表2所示。

表1 油气处理系统标准化建议

表2 辅助处理系统标准化建议

4 结语

通过对渤海地区在役平台油气处理能力和流程的研究分析，流程的标准化是可行的；同时，标准化工作可以为石油行业的稳定发展提供有力的支持和保障[2]。

随着海上油气田的开发技术日趋成熟，针对海上生产油田的设计工作进行标准化是很有必要的，这不仅可以大大缩短设计工期、减少人员成本，也可以减少设计投资。