月东油田A人工岛燃料系统优化设计

摘 要：本文结合月东油田A平台前期拉油生产，后期海底管线输送的工艺特点，对海上平台燃料处理工艺进行优化设计，优化后的燃料处理工艺更适用于空间狭小的海上平台，适应不同开采期、产量及参数变化的需要，充分考虑了能源的综合利用，有效的避免了能源浪费。

关键字：海上平台 拉油生产 燃料系统 节能

一、概述

月东油田位于渤海辽东湾北端的浅海地区，距离辽宁省盘锦市约40km。月东油田地理位置见图1。

图1 月东油田地理位置图

月东油田由A、B、C、D四座人工岛组成，各岛之间相距约1～2km，根据总体开发进度，安排A岛先期开发投产。A岛共由A人工岛、A1生活动力平台、A2储罐平台三座平台组成（统称A平台）。A人工岛上共布置35口油井，1口水源井，以及油气处理设备。A平台所产原油前期采用船拉油的方式，油井产出液储存在原油储罐中由油轮定期拉走，后期待B人工岛（中心岛）及海底管线投产后，A平台产出的油气通过海底管线混合输送至B岛，在B人工岛进行油气分离后，含水原油通过B岛登陆管线输送至岸上处理。

月东油田A平台的油井均采用蒸汽吞吐的开发方式，且该平台产出的原油为高粘原油，需加热降粘后外输，平台需要大量的燃料提供热源。结合A平台初期及后期原油输送方式的不同以及本项目工艺系统的特点，A平台的燃料来源共设计有三种：即天然气、原油和柴油。柴油系统主要用于应急发电机等；正常情况下注汽锅炉和热媒炉的燃料为原油或天然气，应急情况下使用柴油做燃料，以确保生产。

二、主要燃料用户

月东油田A平台燃料系统的主要用户为：热媒炉、注蒸汽锅炉、应急发电机。

1.热媒炉

热媒炉主要热负荷见表1。

表1 热媒炉主要热负荷表

根据规范[1]加热炉宜选用2台以保证在低负荷运行时其中一台能保证正常生产，因此选用2台2000kW热媒炉。

2.注蒸汽锅炉

注蒸汽锅炉主要设计参数见表2。

表2 注蒸汽锅炉主要设计参数表

注蒸汽锅炉为最大的燃料用户，功率为21000kW。

3.应急发电机

应急发电机主要设计参数见表3。

表3 应急发电机主要设计参数表

三、燃料系统设计

1.燃料选择

1.1海底管线投产前

前期，海底管线投产前，平台采用拉油生产，含水原油由油轮定期拉运至岸上处理，天然气通过火炬放空。此时尚不需要注蒸汽吞吐采油，因此热媒炉为燃料的主要用户。

经计算，天然气的消耗量为305Nm3/h（0.73×104Nm3/d），根据产能预测指标，此时伴生气产量为 0.76×104Nm3/d。为了充分利用能源，此时热媒炉考虑使用伴生气做燃料。

应急发电机作为保障海洋平台安全生产的应急电源，对发电机本身及其燃料要求比较高，根据设计经验，一般均选用柴油作为燃料。

1.2海底管线投产后

海底管线建成投产后，A岛产出的原油及伴生气通过海底管线混合输送至B人工岛统一处理。此时油井需要注蒸汽吞吐采油，注蒸汽锅炉为主要燃料用户。

伴生气产量及伴生气消耗量见表4：

表4 伴生气产量及伴生气消耗量表

从上表可以看出，热媒炉及注蒸汽锅炉的总用气量为7.25×104Nm3/d，根据产能预测指标伴生气的最大量为3.36×104Nm3/d，不能满足燃料用户的需求，因此考虑使用低含水原油为热媒炉及注蒸汽锅炉提供燃料。

经计算，热媒炉及注蒸汽锅炉的燃料油消耗量为850kg/h（2.04×104kg/d）。

应急发电机选用柴油作为燃料。

2.燃料系统设计及优化措施

2.1燃料气系统

（1）燃料气系统设计

A平台井口产出液经换热器加热后，进入两相生产分离器，其中含水原油由油轮定期拉走，伴生气经气体洗涤器、过滤分离器等设备处理合格后为热媒炉供气，多余部分通过火炬放空。具体流程见图1：

图1 燃料气工艺系统图

燃料气工艺系统主要设备见表5：

表5 燃料气系统主要设备表

（2）燃料气系统主要优化措施

①充分考虑了能源的综合利用。海底管线投产前，A平台采用船拉油的生产方式，天然气通过火炬放空。此时，从两相分离器中引伴生气为热媒炉供气，充分利用了能源，有效的减少了对环境的污染，节省运行费用约28万元/年。

②可以同时满足不同生产时期的需要。拉油生产时，燃料气处理系统可以满足为热媒炉提供燃料、火炬放空的生产需要。海底管线投产后，当海底管线检修或因其他原因停输时，该系统可以满足本平台天然气放空的需要。

2.2燃料油系统

（1）燃料油系统设计

海底管线投产后，A平台井口产出液经换热器加热后，利用井口压力，混合输送至附近的中心平台集中处理；少部分井口产出液进入分离器内，在分离器分离后，作为燃料使用，分离器内的高含水原油经底水泵增压后，通过海底管线外输。具体流程见图2：

图2 燃料油工艺系统图

燃料油工艺系统主要设备见表6：

表6 燃料油系统主要设备表

（2）燃料油系统主要优化措施

①充分利用平台已有设备，节省平台空间，减少一次投资。本项目设计时，将拉油生产时的一台生产分离器结构进行优化，兼做燃料油分离器，在分离器内取低含水原油作为平台燃料油，有效的节省了平台空间，减少一次投资。

②优化设备结构，节省能源。为了使油水更好的分离，在分离器油层设置热媒油加热盘管，仅加热顶部原油，使油水充分分离，以保证燃料油的含水要求。采用仅加热油层的方法，节省运行费用约16.5万元/年。

③针对燃料油需求波动较大的特点，合理设计燃料油箱尺寸，提高系统的稳定性和可靠性。设计中充分考虑注蒸汽锅炉用油量较大，且运行模式为间歇运行的特点，合理选择燃料油箱的尺寸，缓解了系统对燃料油分离器的依赖程度，有效的提高燃料油处理系统的稳定性及可靠性。

（3）柴油系统

①柴油系统设计

应急发电机为柴油的主要用户，当应急情况下，热媒炉及注蒸汽锅炉使用柴油为燃料，柴油的供给方式为供应船定期供给。具体流程见图3：

图3 柴油工艺系统图

柴油工艺系统主要设备见表7：

表7 柴油系统主要设备表

②柴油系统主要优化措施

有效提高了燃料系统的可靠性。柴油作为注蒸汽锅炉和热媒炉的备用燃料，有效的提高了燃料系统的可靠性，充分的保障了平台的生产运行。

四、结论

针对月东油田A平台前期拉油生产，后期海底管线输送的工艺特点，在设计中充分考虑了能量的综合利用和节能措施，优化工艺流程，设备选型适应不同开采期、产量及参数变化的需要，有效的避免能源了浪费。经约两年的实际生产运行验证，该燃料系统设计合理，系统运行稳定、可靠，满足海上平台安全生产、生活的需要。

参考文献：

[1]GB50350-2005《油气集输设计规范》

作者简介：段晓珍，女，1983.10，2005年07月毕业于中国石油大学（华东）油气储运专业，工程师，目前于中石化石油工程设计有限公司海洋工程设计所从事海洋采油平台工艺设计工作。