減少大慶油田天然氣放空措施的應用

張群（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

“十二五”期間，天然氣分公司新建產能裝置，伴生氣處理能力增加，商品氣量逐年增加。由于東北地區自然條件的原因，用氣峰谷比較大，冬夏季用氣量不平衡。在大慶石化分公司裝置大檢修期間，盡管通過開發新用戶、增加儲氣庫注氣量、增加調峰用戶用氣量等措施來減少放空，但天然氣放空量仍高達150×104m3/d，造成極大能源浪費。2013年至2014年，天然氣分公司對現有紅壓增壓站壓縮機、紅壓深冷壓縮機外輸工藝進行了改造，實現紅壓增壓站與紅壓深冷壓縮機并網運行。2017年，在大慶石化分公司大檢修期間天然氣實際放空量為零[1]，既實現了節能減排，又達到環保要求。

1 天然氣應用現狀

1.1 大慶地區用氣

大慶市天然氣市場發展較早，天然氣主要供給化肥、化工、發電等工業用戶。2002年開始，城市燃氣、車用氣進入快速發展時期，目前城區居民用戶40多萬戶，CNG母站9座（設計規模182×104m3/d），主要用戶有大慶石化分公司、化工集團甲醇分公司、電力集團燃機電廠、大慶中石油昆侖燃氣公司等。

大慶市天然氣需求從2015年的16.1×108m3增長到2020年的22.5×108m3，增長6.4×108m3，年均遞增1.28×108m3。

在油田生產用氣方面，根據油田生產的需要，近年采油廠用氣量逐年增加，2015年達到8.4×108m3。

屆時，大慶地區用氣總需求量預計將由目前的24×108m3增至31×108m3以上。

1.2 哈齊兩市用氣

隨著哈齊兩市天然氣管道的建成投產，民商和工業用戶用氣量快速增長。哈爾濱市包括9區和9縣（市），人口1060萬，是全省政治、經濟、文化中心，天然氣市場有較大發展潛力，目前已發展居民用戶160萬戶，CNG母站4座，38個子站。齊齊哈爾市包括7區和9縣（市），人口570萬，2008年慶齊天然氣管道投產后，天然氣市場迎來快速發展時期，目前已發展居民用戶42萬戶。到2015年，預計將由目前的2.6×108m3增至16×108m3。哈爾濱市天然氣需求從2015年的5.6×108m3增長到2020年的10.2×108m3，凈增4.6×108m3，年均遞增0.92×108m3。齊齊哈爾市2015年天然氣需求計劃2.25×108m3，2020年天然氣需求量將達到3.1×108m3，凈增0.85×108m3，年均遞增0.17×108m3。

今后幾年，天然氣供需矛盾會越來越突出，預計到2020年，省內天然氣需求總量將達到44.3×108m3以上。

1.3 冬夏季用戶用氣不平衡，存在較大的峰谷比

由于東北氣候和油田生產用氣的特點，導致冬夏季氣量差異較大，冬夏用氣不平衡矛盾還十分突出。以工業用氣大戶大慶石化分公司為例，該公司實行“一年一小檢，兩年一大檢”計劃檢修模式，夏季大檢修期間日用氣量由200×104m3減少到20×104m3；盡管采取開發新用戶、增加儲氣庫注氣量、增加調峰用戶用氣量等措施，但每年還有8000×104m3天然氣放空。

表1 2014—2017年大慶油田天然氣放空情況 104m3

冬季最大用氣需求約為900×104m3/d，實際可供氣量約為640×104m3/d。雖然已采取了儲氣庫采氣、增大氣井氣量、限制發電用戶、停用季節性用戶等調控手段，但目前仍有缺口約為260×104m3/d。

2 工藝措施

2.1 紅壓深冷壓縮機外輸工藝改造

2013年天然氣分公司開始對紅壓深冷工藝進行改造，將紅壓深冷壓縮機二級出口與紅壓計量間慶齊管道相連；在大慶石化分公司裝置大檢修期間，停運紅壓深冷制冷系統，將杏區淺冷外輸干氣輸送至慶齊高壓管道[2]，每天69×104m3，運行壓力3.8～3.9 MPa，替換深層氣作為供氣源頭（圖1）。

2013年紅壓深冷離心壓縮機運行104天，每天輸送氣量69×104m3，減少放空7059×104m3。

圖1 紅壓深冷壓縮機外輸工藝改造示意圖

2.2 紅壓增壓站壓縮機改造

2014年在大慶石化分公司裝置大檢修期間，為了進一步減少天然氣放空，根據裝置現狀確定最優壓縮機組及相應配套工程改造方案。新建紅壓增壓站，為滿足工藝條件，將原有壓縮機一級入口1個氣缸更換為平衡氣缸，即一級入口氣缸由3個工作氣缸改為2個工作氣缸，電動機功率更換為2500 kW，并更換壓縮機軸承、聯軸器和電動機底座[3]。增壓站壓縮機備機排量45×104～67×104m3/d，吸入壓力為0.7～1.0 MPa，排出壓力為4.6～5.3 MPa。檢修期間將干氣增壓送入大慶至齊齊哈爾管道，合理利用能源，減少天然氣放空損失。

2014年紅壓增壓站壓縮機運行111天，每天輸送50×104m3氣量至慶齊管網，年累計減少放空5586×104m3。

2015年紅壓增壓站壓縮機運行119天，每天輸送50×104m3氣量至慶齊管網，年累計減少放空5934×104m3。

2.3 雙機增壓并網運行改造

2014、2015年在大慶石化分公司裝置大檢修期間，為減少天然氣放空，采取紅壓增壓站壓縮機、紅壓深冷主壓縮機并網運行，將深層氣替換成淺冷出口天然氣（圖2）。

圖2 紅壓雙機增壓并網運行改造系統示意圖

2015年在大慶石化分公司裝置大檢修期間放空1173×104m3，比2013年大檢修期間放空減少3302×104m3。2014—2017年大慶油田天然氣放空情況見表1。

2.4 紅壓增壓站擴容改造

為了不影響紅壓深冷裝置輕烴產量，解決大慶石化分公司裝置檢修或故障停運期間的天然氣放空，對紅壓增壓站進行了擴容改造，從而實現3臺壓縮機獨立運行，互為備用。大檢修期間將外輸干氣輸送至慶哈、慶齊管道[4]。

為了滿足現有工藝條件，在壓縮機生產廠家對現有壓縮機進行改造：將一級入口1個氣缸更換為平衡氣缸，即一級入口氣缸由3個工作氣缸改為2個工作氣缸，每個二級氣缸增加余隙頭和ELP潤滑系統。電動機功率更換為2500 kW。壓縮機吸入壓力為0.7～1.0 MPa，經三級壓縮最高壓縮至5.3 MPa，單臺日輸氣量45×104～67×104m3。

2.5 增加儲氣庫注氣能力

在大慶石化分公司裝置大檢修期間，采油六廠的喇二儲氣庫全部5臺注氣機同時運行，每天可減少天然氣放空20×104m3。

2.6 冬季天然氣供給保障

1）冬季氣量供給原則：首先保證油田生產用氣；其次保證大慶、哈爾濱、齊齊哈爾城市居民用氣；再次保證股份公司內部化工用戶基本用氣量。

2）減停氣原則：首先停供季節性工業用戶用氣；其次減停發電用氣；再次等比例減少其他小工業、商服等用戶用氣；最后減少工業用戶用氣。

3）保證供氣管網的安全運行壓力：大慶地區系統管網壓力不低于0.5 MPa；慶哈、慶齊管道不低于2.5 MPa。

4）極端情況下停氣順序：當采氣分公司突發故障、天然氣分公司裝置故障或外輸干線發生故障的情況下，居民用氣最低保證量為哈爾濱市55×104m3/d，齊齊哈爾市25×104m3/d，大慶市25×104m3/d。同時要求哈爾濱、齊齊哈爾、大慶燃氣等用戶做好啟動極端情況下突發應急預案，確保突發事故的及時處理。

3 結束語

通過上述工藝措施，實現在大慶石化分公司大檢修期間天然氣零放空，解決了冬夏季用氣不平衡問題，確保冬季天然氣的供給，達到節能減排、保護環境的目的。