海上油氣分離技術的應用

徐鑫(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

海上油田的開發(fā)中，由于一些油氣田開發(fā)過程中的二氧化碳含量較高，對油田開發(fā)資源的利用及發(fā)展均具有不利影響。本文結合我國海上油田開發(fā)現(xiàn)狀，從海上油田開發(fā)中的油氣分離技術應用要求出發(fā)，對海上油田開發(fā)中應用的油氣分離技術以及有關應用實例進行研究。

1 海上油田開發(fā)現(xiàn)狀與油氣分離技術的應用要求

現(xiàn)階段，我國的油田開發(fā)中對油氣混輸技術的應用和研究發(fā)展較為顯著，其中，在油田開發(fā)實踐中應用的油氣混輸技術，不僅具有結構簡單且慣性作用力較小、適應性突出、可靠性顯著等特點，而且其工作范圍也比較廣泛，對海上油田開發(fā)的抗泥沙能力要求適應效果也比較顯著。值得注意的是，上述油田開發(fā)的油氣混輸技術在海上油田開采中進行應用，其作用效果卻并不十分顯著。這是由于與其他油田開發(fā)情況相比，受海上油田開采的特殊地理位置限定，導致海上油田開采中不僅存在鉆井平臺的結構較為復雜、開采空間較小等問題，而且對開采過程中的重量要求十分嚴格，從而存在著較為突出的開采難度較高以及對開采技術的要求也比較高等特征。此外，海上油田開采的油氣資源純度均比較低，二氧化碳含量較高。因此，在海上油田開采中進行油氣分離技術引進和應用，對海上油田的開采與發(fā)展有著重要的作用和影響。

結合上述對海上油田開發(fā)先現(xiàn)狀的分析，在對海上油氣分離技術進行引入應用過程中，受海上油田開采的各條件與因素影響，不僅對油氣分離技術的應用形成了一定的困難影響，而且需要確保海上油田開采中應用的油氣分離裝置處于相應的空間承受重量標準以內，從而對其海上油田開發(fā)及其技術應用進行支持。另一方面，受海上油田開采本身對各項技術應用的要求較高這一實際情況影響，在對海上油氣分離技術的運用中，還需要對其操作裝置進行不斷減緩，同時促進其耗能控制技術不斷提升，避免對海上油田開發(fā)以及對海上油氣分離技術的良好應用產生不利影響[1]。

2 海上油田開發(fā)中對油氣分離技術的應用

2.1 海上油氣分離技術

綜合上述對海上油田開發(fā)現(xiàn)狀及其對油氣分離技術的應用要求分析，當前，在我國海上油田開發(fā)中進行應用的油氣分離技術主要包括膜分離技術、電化學分離技術、吸附分離技術、吸收分離技術、低溫分離技術以及化學循環(huán)燃燒分離技術等多種不同的技術形式。下文將以膜分離技術與超重化學吸收方法兩種不同的油氣分離技術及其特點進行對比分離，以對其在海上油田開發(fā)中的應用提供支持。

(1)膜分離技術。膜分離技術在海上油田開發(fā)的油氣分離中應用，是通過在一定的條件因素下，借助膜在氣體滲透中的選擇性，來實現(xiàn)二氧化碳與其他氣體的有效分離。其中，采用膜分離技術進行油氣分離，是對二氧化碳氣體能夠在分離膜或吸收膜中快速通過，并有效降低其在另一側的濃度，使其在一側形成富集，從而實現(xiàn)對油氣資源中的二氧化碳進行有效分離。膜分離技術在實際應用中，不僅操作簡單、污染較小，而且進行保養(yǎng)也較為方便，能耗較低，作用優(yōu)勢十分顯著。但是，由于膜分離技術在具體操作中需要通過脫水以及過濾等預處理操作，進行油氣分離所獲取的二氧化碳純度相對較低。近年來，膜分離技術在世界各個先進國家中受到研究和關注較多，通過對膜分離技術的特點進行全面掌握，以通過先進且成熟的控制系統(tǒng)應用，來實現(xiàn)其生產中的溫度、壓力與流量等參數(shù)檢測和自動調節(jié)、報警等，從而在智能網絡系統(tǒng)的支持下，對其集中控制與管理進行完善，更好地滿足現(xiàn)代油田開采中對膜分離技術的研究和應用需求[2]。

(2)超重力化學吸收分離方法。超重力化學吸收方法在海上油田開發(fā)的油氣分離中應用，是通過對旋轉環(huán)形多孔填料床的應用，使其在替代傳統(tǒng)的垂直靜止塔器裝置基礎上，通過氣液在上述設備的旋轉填料層進行充分接觸，從而在液相高度分散以及表面急速更新、相界面強烈擾動等情況下實現(xiàn)充分的傳熱與傳質運行，促進混合氣體中的二氧化碳和吸收劑進行充分反應，并強化其反應過程，最終實現(xiàn)對油田開采的油氣資源中二氧化碳與天然氣的有效分離。這種油氣分離技術與油田開采中使用的塔式設備及其效果相比，由于其體積傳質系數(shù)與塔式設備相比明顯較高，因此，進行油氣分離應用的效果也更突出。

雖然上述兩種油氣分離技術在油田開采中應用，都能夠有效滿足海上油田開發(fā)的空間與重量限制，但對其在海上油田開發(fā)中的應用的經濟性和實用性對比顯示，由于超重力化學吸收方法在實際應用中的技術研究尚未完全成熟，導致其在油田開發(fā)的油氣分離中應用，還需要對其可操作性開展進一步的研究和證實。而膜分離技術進行油氣分離應用的技術條件相對成熟且穩(wěn)定，但其在適用性上表現(xiàn)出一定的缺陷，像對膜分離技術進行應用中需要增加氣體預處理的操作過程與內容環(huán)節(jié)，同時對膜分離技術中應用的膜組件，也需要定期進行更換，導致其成本相對較高[3]。

2.2 應用實例

以某海上油田為例，為滿足該油田的安全生產需求，對其海上油田開發(fā)中的油輪與采油平臺安全生產進行支持，專門在現(xiàn)有的邊際油井平臺中進行相應的油氣分離裝置增加設置，以通過油氣分離技術實現(xiàn)對油田開采油氣資源中的二氧化碳進行有效分離，提高其油田開采油氣資源的純度以及油氣資源開采利用率。如圖1 所示，即為該海上油田的油輪中所增加設置的油氣分離裝置及其工作運行流程圖。該油氣分離裝置的增加設置應用，不僅能夠實現(xiàn)油輪操作人員的工作環(huán)境改善，減少油輪在油田開采中的事故和問題發(fā)生率，而且有效節(jié)約了在原平臺中進行相應設施增加的成本費用，同時能夠實現(xiàn)油輪的安全生產保障，效果更加顯著。

圖1 某海上油田油輪上增加的油氣分離裝置及其工藝流程

根據(jù)圖1 可以看出，通過在該海上油田開發(fā)的油輪中增加相應的油氣分離裝置進行應用，在油田開采中，對平臺產出的原油，通過平臺和油輪的連接軟管進行輸送至二次分離器后，即可對其進行油氣分離處理，完成后對分離后的原油進行計量并通過相應的連接管道向油船的油艙流入，而對分離后的天然氣則通過放空管線在阻火器以及天然氣放空塔的支持下下，最終向外排入大氣中。上述對某海上油田的油氣分離裝置增設和應用中，其二次分離裝置不需要通過蒸汽加熱或者是電拌熱等工藝支持，在原油開采結束后，即可通過油輪鍋爐所產生的蒸汽對其運行進行支持，整體工藝過程更為簡單，并且投資較少且見效快，在實現(xiàn)海上油田的正常作業(yè)支持以及提高其油田開采生產效率等方面，均具有十分顯著的作用和效果[4]。

根據(jù)上述海上油田開發(fā)中的油氣分離裝置增設應用情況，對其在油田開采生產中的工作運行原理，主要表現(xiàn)如下，即：對油田開采生產出的原油，在通過其平臺中的油氣分離器進行分離后，可沿著生產管線向油輪中流入；同時，對油田油井所開采出的原油，在其天然氣含量較大的情況下，可利用控制閥使其進入到增加設置的原油生產分離器中，對其進行再一次的油氣分離操作，然后再將分離后的原油通過生產管線進行計量分析后，最終流入油輪的油艙中；對上述操作分離出來的天然氣，則會通過生產管線，使其進入到旋風式天然氣洗滌器中，利用該裝置對天然氣進行甩干處理后，最后再阻火器的處理下，經天然氣放空塔進行排出。此外，在進行上述海上油田的油氣分離裝置增加設置于應用中，具體施工開展時，為確保各項技術方案于施工措施有效落實，進而對其施工質量進行保障，還應在施工操作中加強防靜電反應以及對油氣分離器的保溫、防腐等保護施工和管理開展，確保其在海上油田油氣分離中的有效運用。

3 結語

總之，海上油田開發(fā)中對油氣分離技術的應用，能夠有效降低油田開發(fā)油氣資源中的二氧化碳含量，促進資源開發(fā)和利用的效率提升，降低開發(fā)成本，具有十分積極的作用和意義。尤其是隨著海上油田開發(fā)的不斷發(fā)展，對各種開發(fā)技術的研究和應用要求也不斷提升，開展海上油氣分離技術研究，不僅能夠更好的適應海上油氣田開發(fā)的技術要求，而且在推動其技術創(chuàng)新與發(fā)展方面也具有十分積極的作用和影響，值得研究。