某沙漠油田標準化設計提升實踐

張力,胡景磊

(中石化石油工程設計有限公司 新疆分公司,新疆 庫爾勒 843000)

某沙漠油田位于塔克拉瑪干沙漠腹地,自然環境惡劣,溫差大,風沙肆虐,工程建設人員身體精神經受多重考驗;油田遠離城市,社會依托條件差,材料物資購買運輸困難;沙漠環境影響施工,基坑、管溝容易坍塌,混凝土養護困難。

針對沙漠油田環境惡劣、施工難度大、設計與施工技術要求高、工程建設工期緊、安全風險高等特點[1],2018—2020年間,“五化”[2]技術在油田地面工程建設中開始推廣,逐步建立了標準化設計體系,形成了一批標準化圖集和設計標準、標識規范等成果,中小型站場標準化設計覆蓋達到90%。工程成本較傳統工程降低,建設工期縮短,占地面積減少,標準化采購規模大幅提升,生產效率和管理水平顯著提高。

為助力地面工程建設高質量發展,設計單位瞄準“省心、省力、省人、省時、省錢”的目標,在總結前期工程實踐標準化設計成果基礎上,對集輸系統、天然氣處理站進行了總結提升,相關成果在2021—2022年工程建設中應用,經實踐證明總結提升頗有成效。

1 集輸系統

1.1 標準化井場

綜合考慮安全間距、修井場地因素,將井口加熱設施、加藥設施、視頻監控桿、RTU機柜間、工藝管線及光纜的布置及做法固定,形成標準化井場。

1.2 統一材質及配套工藝

前期單井集輸管線材質固定選用柔性復合管,最高運行溫度不能超65 ℃。為適應高產及產能釋放井的生產實際需要,增加加厚的抗硫鋼管。

前期工程集輸干線管材材質種類較多,結合現場實際應用效果統一為抗硫碳鋼+緩蝕劑+定期清管,適應性好,工程投資性價比高。

1.3 優化計量方式

由于該油區油井呈條帶狀布置,前期采用閥組站選井計量,造成閥組站數量較多、單井管線普遍偏長、工程投資偏高。后期采用閥組站選井計量+井口計量相結合,減少計量閥組站數量,單井井口計量后直接就近插輸進集輸干線,大大降低了工程投資,井口計量、選井計量及單井插輸進干線如圖1所示。

圖1 井口計量、選井計量及單井插輸進干線

1.4 簡化閥組站

前期采用閥組站選井計量,選井計量裝置自帶分離器安全閥放空需要配套建設放空火炬、放空分液罐等設施,設備多、占地寬。后期從源頭安全設計出發,存在超壓工況時井口聯鎖關井,取消閥組站放空系統,降低投資及節約用地。優化后閥組站三維效果及現場圖如圖2所示。

圖2 優化后閥組站三維效果及現場圖

1.5 統籌規劃分輸站功能及布局

建設分輸站時,提前考慮混輸、分輸兩種工況,平面布局“統籌規劃、分步實施”,確保功能分區明確,流程順暢。前期油氣混輸,充分利用地層能量,降低能耗;油氣規模上產后,油氣分輸保生產。分輸站三維效果及流程示意如圖3所示。

圖3 分輸站三維效果及流程示意圖

1.6 源頭防腐

針對高含H2S、高Cl-、高壓、高氣油比的工況,存在苛刻腐蝕環境下電化學腐蝕、高壓、高氣量、多流態沖刷腐蝕,經綜合比選抗硫碳鋼、碳鋼+不銹鋼和碳鋼+鎳基合金三種方案,分輸站分離器材質統一采用碳鋼+鎳基合金復合板內襯分離器(Q345R+NS1402),雖然前期一次性投入較大,但耐蝕性好、耐Cl-性能強、使用壽命長。

2 天然氣處理站

W天然氣處理站分兩列建設:一列天然氣處理能力3.8億m3/a,二列10億m3/a,相同處理工藝及運行壓力。

2.1 平面布置優化

一列、二列占地均為14.4畝。二列設計時從如下三個方面進行優化提升:

1)設備平鋪式布置優化為模塊化多層布置,形成獨立撬塊,整體模塊的優化布局;

2)平鋪式布管改為立面空間布管;

3)優化檢修通道、操作空間。

經過優化,二列站場總平面布置更緊湊,優化2.344畝/億m3天然氣用地。

2.2 流程優化及四新應用

1)一列采用的脫硫劑是UDS-F,投產后脫硫效果不穩定、溶劑易起泡、消泡劑加注量大。為解決脫硫問題,二列應用XDS+UDS-F新型復合溶劑,在二氧化碳、硫化氫、有機硫含量增長的情況下脫硫效果較一列更好,脫硫效果對比見表1。

表1 脫硫效果對比表

2)一列采用4A分子篩,經過分子篩后有機硫含量≤14 mg/m3;二列采用13X分子篩脫甲硫醇+4A分子篩脫水耦合工藝,脫有機硫、脫水“一塔雙效”,13X有機硫脫除率約90%,經過13X后有機硫含量≤10 mg/m3,脫有機硫效果對比見表2。

表2 脫有機硫效果對比表

3)采用高效纖維膜堿洗液化氣脫除有機硫的技術,應用前,一列總硫含量300～600 mg/m3,超過標準343 mg/m3的要求,總硫指標不合格;應用后,液化氣總硫為240～325 mg/Nm3,總硫指標合格。

2.3 模塊化設計提升

在一列模塊化設計基礎上,二列設計時對脫硫脫碳模塊、脫水模塊及凝液回收模塊進行了提升。

1)脫硫脫碳模塊提升集成度,子模塊由8個優化為5個;豎向布局,再沸器安裝于貧液泵頂部,豎向布置吸收塔底閥組,節省占地;頂部平臺聯通便于巡檢,通道1 m優化為1.5 m。一列、二列脫硫脫碳模塊對比見圖4。

圖4 一列、二列脫硫脫碳模塊對比圖

2)脫水模塊的分子篩程控閥組及管道由零散分布優化成撬,平臺互聯互通,軌道球閥操作通道由單側改為兩側,方便操作維護。一列、二列脫水模塊對比見圖5。

圖5 一列、二列脫水模塊對比圖

3)凝液回收模塊塔器設置聯合框架,撬塊豎向分層布置,與塔器框架互聯互通,裝置同比減少占地30%;操作維護舒適度提升。一列、二列凝液回收模塊對比見圖6。

圖6 一列、二列凝液回收模塊對比圖

3 結論

在總結前期工程實踐標準化設計成果基礎上,通過優化提升,對集輸系統的井場、閥組站及分輸站等中小型站場進行標準化定型;對天然氣處理站的平面布置、工藝流程及模塊化設計進一步優化,穩步推進四新技。實踐證明,這一系列總結提升是有效的,加快了工程建設速度,提供了建設水平,提升了產品質量,真正達到了“五省”的目標,有效助力了地面工程建設高質量發展。