油氣礦場加工系統的規劃設計

大慶油田天然氣分公司

油氣礦場加工系統的規劃設計

殷季慧 祖佳男大慶油田天然氣分公司

近幾年大慶油田天然氣分公司將全面實現站場集中控制改造，包括生產裝置、輕烴儲庫及儲運系統的升級改造。針對CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度的問題，擬在2～5年內，探索研究適合的脫碳技術工藝；根據大慶東、西城區城市建設總體規劃，對東、西城區的民用氣供氣管網進行完善，根據用戶分布合理安排供氣站的擴改建和新建工程。

油氣礦場；輕烴回收；原油穩定；集中控制

1 系統簡介

大慶油田有限責任公司天然氣分公司成立于1973年，是集輕烴回收、原油穩定、天然氣凈化、城鎮燃氣、產品銷售、天然氣長輸管道于一體的專業化公司，主要生產資源型產品天然氣和輕烴，產品廣泛應用于合成氨、甲醇和乙烯生產，同時承擔著為油田生產、工業用戶、城市居民提供原料和燃料的任務。目前已建油氣處理裝置28套，其中輕烴回收裝置17套，天然氣凈化裝置1套，原油穩定裝置10套，天然氣增壓站5座，輕烴儲庫2座，計量閥組間94座，現有輸氣、輸烴、輸油管道211條（合計1 891公里）。

2 系統存在的主要問題

（1）原油品質將更加復雜。近幾年來，原油中泥砂等雜質含量逐年增高，導致原穩裝置中原油換熱器管隙積垢量和積垢速度增加，換熱器的換熱效率下降較快，原油回油溫度高，影響原油穩定率，多數裝置不得不一年一次清洗換熱器，對原油穩定裝置的長周期安全平穩運行造成了不利影響。隨著油田三次采油（聚驅）產量逐年上升，原油含雜質、含聚、含堿使原油成分更為復雜，原油成分復雜導致采油廠電脫水裝置故障頻繁，造成原穩裝置來油高含水影響加劇，以及換熱器堵塞等一系列問題，嚴重地影響了分公司輕烴產量。

（2）伴生氣產量高于預測值。近幾年來，喇薩杏油田的伴生氣產量呈上升趨勢。根據最近幾年的實際統計數據，一廠伴生氣最高接收量2008年為220×104m3/d，2013年已達270×104m3/d。預計未來幾年伴生氣產量會高于“十二五”初期預測值。由于伴生氣量上升，目前部分輕烴回收裝置已從季節性調峰運行，變成正常生產運行。

（3）部分輕烴回收裝置制冷方式存在較大安全隱患。天然氣分公司10淺冷裝置中采用氨壓縮制冷工藝的裝置有6套。氨屬于易燃易爆、有強烈刺激性氣味的有毒介質。在常溫環境下液氨發生泄漏，將迅速揮發形成氨氣并擴散，按照裝置循環氨量，約15.3m半徑內的人員可能處于立即致死濃度范圍內，周邊人群也可能造成中度毒性危害。

（4）部分裝置設備老化、輕烴收率低。天然氣分公司部分裝置投產于20世紀80、90年代，壓縮機和儲罐等關鍵設備、儀表、控制系統都存在不同程度的老化，如壓縮機組的主要部件如活塞、活塞桿、曲軸等出現疲勞現象，配套電機也存在電機過熱、振動、絕緣性能差等現象，達不到設計時的運行參數，導致輕烴收率低。

（5）CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度。從近幾年的天然氣檢驗數據看，油田伴生氣中CO2含量呈上升趨勢，平均含量已超過3.5%，最高值達到6%。分公司深冷裝置在-88℃以下均不同程度地發生CO2凍堵，是制約分公司深冷輕烴上產的主要生產瓶頸。依據《天然氣質量標準（GB17820—2012）》中規定，民用氣CO2的含量也必須小于等于3%。CO2含量上升同時也造成深冷裝置高壓部位設備、管線碳酸腐蝕加劇，影響深冷裝置安全平穩運行。

（6）杏北地區兩套原穩裝置負荷率偏低的問題。杏北地區現有杏九原穩和杏三原穩兩套正壓原穩裝置，規模分別為350×104t/a和300×104t/a。由于杏北地區原油產量下降，“十二五”期間杏北地區的原穩裝置負荷率低（58%），裝置能耗高。擬在適當時機進行規模調整及關鍵設備更新。

（7）輕烴儲運系統問題。一是現有產量不能滿足深冷輕烴分儲分輸需求。目前分公司深冷輕烴年產量達到28.9×104t，現有深冷、淺冷、原穩三種輕烴在管道內采用混合、間歇輸送，混輸使輕烴外輸系統飽和蒸汽壓升高，淺冷、原穩外輸泵能耗增大，部分使用年限長的管道安全運行風險性增加；同時間歇輸送使外輸泵啟停頻繁，管道壓力波動范圍較大；目前光明輕烴儲庫僅有兩個1 000m3的深冷烴球罐，不能滿足深冷輕烴分儲分輸需求。二是部分裝置的輕烴儲罐均已運行超過20年，經檢測存在壁厚減薄等問題，繼續運行存在安全隱患。

（8）主干管道限制性調節閥問題。天然氣分公司主要通過已建管網為裝置輸送濕氣，為下游輸送干天然氣。下游用戶用氣量波動較大時，尤其是冬季用氣高峰時對外輸氣管網壓力造成較大影響。針對上述情況，分公司未來幾年擬通過增設限制性調節閥的方式對下游用戶流量、壓力等進行一定的限制，優先保證天然氣管網的安全平穩運行。

（9）民用氣系統問題。一是供氣站供氣能力不足。天然氣分公司民用氣供氣范圍覆蓋大慶市東、西主城區，東城區開發區供氣站設計供氣能力20×104m3/d，2012年底下游用戶需求氣量已達近30×104m3/d，供氣能力不足，需要擴建。二是供氣站布局不能滿足用氣需要。東城區現有的東風計量間開發區供氣站各自負責的供氣區域跨度較大，無論從日常管網運行管理、用戶壓力控制等均存在不便，需考慮在東城區增設城市供氣站；西城區也將根據用氣規模發展實際情況，擇機通過擴建供氣閥組、新建供氣站等方式，滿足城市發展需求。

3 系統規劃

（1）站場集中控制改造。近幾年天然氣分公司將全面實現站場集中控制改造，包括生產裝置、輕烴儲庫及儲運系統的升級改造。通過崗位合并實現生產運行的集中管理、集中控制，減少輔助崗位操作人員；對部分計量間、閥組間實現遠程控制操作，集中控制區域管理，減少值班人員。努力實現自動監測、無人值守、視頻監控、定期巡檢、專業化維修。

（2）深冷裝置脫碳技術的應用。針對CO2含量上升影響深冷裝置制冷深度的問題，擬在2～5年內，探索研究適合的脫碳技術工藝，并逐步在分公司深冷裝置上推廣實施。改造后深冷裝置凍堵問題將得到解決，深冷負溫將達到或接近設計指標，C3收率達到80%以上，同時外輸輕烴及外輸氣的質量也得到保證。

（3）關鍵設備更新改造。陸續對生產裝置運行時間長、能耗高、效率低、可靠性差的壓力容器、冷換設備、高低壓配電系統等進行更新改造。同時完善輕烴儲運系統管網建設及輕烴外輸泵改造，實現輕烴連續輸送、實現深冷輕烴分儲分輸；繼續對南八原穩等裝置的超期運行、腐蝕嚴重的輕烴儲罐進行更新改造，并對部分不滿足消防要求的輕烴儲罐噴淋系統進行完善。

（4）變配電系統升級改造。在“十二五”末，分公司配電系統將實現全部變配電所的綜合自動化系統完善、實現部分關鍵設備高壓電機的備用。下一步將重點解決高壓電機的在線監測功能和高壓電機備用、因變頻以及直流系統等設備引發的電能質量下降等問題，加強分公司配電系統抵御電網波動和雷擊的能力。

（5）加強深層氣田氣與老區管網的連接，提高管網供氣安全性、穩定性。目前，深層氣田氣與老區管網僅有紅崗調壓站一個接入點，由于深層氣田至紅崗調壓間的氣源管道為單線運行，一旦管道出現問題，將嚴重影響下游供氣安全性。擬考慮新增氣田氣與老區接入點，同時考慮新建深層氣至紅崗調壓間復線，提高運行可靠性。

（6）加強城市民用氣管網建設及供氣站布局調整。根據大慶東、西城區城市建設總體規劃，將結合下游用氣需求，對東、西城區的民用氣供氣管網進行完善，根據用戶分布合理安排供氣站的擴改建和新建工程。實現東、西主城區供氣站全區域覆蓋，同時通過環網建設，保證供氣站氣源穩定、可靠。

（7）減少工業、民用用戶用氣波動對外輸氣管網運行影響。將陸續對工業、民用氣用戶通過增設限制性調節閥的方式對流量、壓力等進行必要的限制，優先保證天然氣管網的安全平穩運行。適當時機考慮增設調峰設施。

（8）逐漸實現民用氣脫碳，達到城鎮燃氣民用天然氣氣質標準要求。近幾年來隨著油田的不斷開發，天然氣中二氧化碳含量逐年升高，因此在考慮生產裝置中建設脫碳設備的同時，也應重視民用天然氣中二氧化碳含量逐漸走高的實際情況。“十三五”期間天然氣分公司將在小型民用氣脫碳技術方面進行研究，并通過試點驗證，逐漸實現民用氣全部脫碳，滿足城鎮燃氣中民用天然氣一、二類氣質標準要求。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.026