海上油气田伴生气产量的修正及其意义_陈佳.pdf

16 天 津 科 技第 50 卷 第 2 期第 50 卷 第 2 期2023 年 2 月Vol.50 No.2Feb.2023天 津 科 技 TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY 应用技术海上油气田伴生气产量的修正及其意义陈 佳，罗 阳，胡红亮（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300459）摘 要：海上油气田普遍使用油气计量分离器对油井的伴生气进行计量，但此方法往往忽略了溶解在原油中的伴生天然气，以至上游计量结果难以真实有效地反映实际伴生气产量，与下游终端接收的天然气产量存在较大的误差。而由于伴生气计量结果较实际偏低，将有可能出现混输海管和生产处理设备超设计情况而不自知，存在安全隐患。通过文献调研得到天然气溶解度在不同压力及温度下的关系式，用于计算在油气计量分离器运行工况下伴生天然气在原油中的溶解度，进而得到溶解在原油中伴生天然气体积，并通过计算结果对伴生天然气产量系数进行修正，从而更为准确地反映实际伴生气产量。关键词：海上油气田 天然气溶解度 溶解气油比 伴生天然气产量中图分类号：TE83 文献标志码：A 文章编号：1006-8945（2023）02-0016-04Production Correction of Associated Gas in Offshore Oil Field and Its Significance CHEN Jia，LUO Yang，HU Hongliang（Tianjin Branch，CNOOC Co.，Ltd.，Tianjin 300459，China）Abstract：Offshore oil and gas fields generally use oil-gas metering separator to measure the associated gas of oil wells，but the natural gas production measured by this method often ignores the associated gas dissolved in crude oil.The upstream metering results are difficult to truly and effectively reflect the actual associated gas production，and there is a large error with the natural gas production received by the downstream terminal.In this case，the measurement result of associated gas is lower than the actual situation，and it is possible that the mixed transportation pipeline and production and treatment equipment exceed the design without knowing it，which has potential safety hazards.Through literature research，this paper obtains the relationship of natural gas solubility under different pressures and temperatures，calculates the solubility of associated natural gas in crude oil under the operating conditions of oil-gas metering separator，and then obtains the volume of associated natural gas dissolved in crude oil，and corrects the coefficient of associated natural gas production through the calculation results，so as to reflect the actual associated gas production more accurately.Key words：offshore oil and gas fields；natural gas solubility；dissolved gas-oil ratio；associated natural gas production收稿日期：2023-02-070 引 言在采油过程中，原油不断地被开采出来从井筒进入地面，随着压力的降低，溶解在原油过程中的天然气不断分离脱出，然后进入油气分离器进行初步分离计量1-3。但油气分离器在运行工况下往往具有较大的压力和较高的温度4-6，导致部分伴生气仍溶解在原油中未被分离脱出从而未被计量7-9。在后续的工艺处理中，随着压力进一步降低，这部分未被计量的溶解伴生气将从原油中分离脱出，导致油气分离器计量的伴生气产量与实际存在不符。1 海上井口产出油气输送流程以渤海某油气田为例，该油气田由 1 座中心平台（CEPF平台）和 4 座井口平台（WHPB/WHPC/WHPD/WHPE平台）组成，当前油气田日产原油约 5 330 m3，日产天然气约 103104 m3。其物流示意图如图 1 所示，WHPB/WHPC/WHPD/WHPE井口平台的物料通过混输海管传输至CEPF中心平台DOI:10.14099/ki.tjkj.2023.02.002 17 2023 年 2 月进行处理，然后再通过CEP中心平台外输海管输送至陆地终端处理厂。目前各平台的油气产量如表 1所示。表 1 各平台产液量、产油量及产气量Tab.1 Liquid production，oil production and gas production of each platform平台名称WHPEWHPCWHPDWHPB产液量m3/d3 2834 3791 4731 199产油量m3/d1 6402 503387800产气量104 m3/d27.618.831.222.72 溶解伴生气体积计算对于天然气在原油中的溶解度计算，国内外已经有很多学者进行了相关研究，目前主要使用诺莫图、雷萨特关系式、斯坦丁关系式和瓦兹奎兹-贝格斯公式10-17。由于这些方法计算精度一般，并且需要进行图版查找，计算过程较为复杂，不适用于现场工程环境。为此，西南石油大学魏纳等18在雷萨特关系式的基础上将其数学模型归纳推理得到一个新模型（式 1），只需要代入绝对压力、温度、脱气原油对水的相对密度和天然气对空气的相对密度 4 个已知参数，通过计算便可快速求出溶解油气比。式（1）中：为溶解油气比；p为绝对压力，MPa；T为温度，K；为天然气相对密度，kg/m3；为脱气原油相对密度，kg/m3。4个井口平台油气计量分离器运行工况如表2所示。将 4 个平台的相关参数带入上式，计算得到在油气计量分离器运行工况下各个平台的伴生天然气溶解度，如图 2 所示。表 2 4 个井口平台油气分离器运行工况Tab.2 Operating conditions of oil-gas separators on well-head platforms平台WHPCWHPDWHPEWHPB原油相对密度0.863 80.893 10.865 80.836 9天然气相对密度0.681 10.667 50.660.672 2绝对压力/MPa2.52.40.92.5温度/K335.15317.15328.15313.15（1）图 1 渤海某油田物流流程示意图Fig.1 Logistics diagram of an oilfield in Bohai Sea 陈佳等：海上油气田伴生气产量的修正及其意义 18 天 津 科 技第 50 卷 第 2 期图 2 油气计量分离器运行工况下各平台伴生天然气溶解度Fig.2 solubility of associated natural gas on each platform under operating conditions of oil and gas metering separator再根据各个平台的产油量计算出在油气计量分离器运行工况下能够溶解在原油中的伴生天然气体积，如图 3 所示。图 3 油气计量分离器运行工况下各平台溶解的伴生天然气 体积Fig.3 Volume of dissolved associated natural gas under oper-ating conditions of oil and gas metering separator由计算结果可以看出，4 个井口平台在油气计量分离器运行工况下能够溶解在原油中的伴生天然气体积分别为28 268、3 783、3 612、11 311 m3/d，与油气计量分离器的计量值误差分别达到 15.04%、1.21%、1.31%、4.98%。其中WHPC平台溶解伴生天然气最多，计量产气量与实际产气量误差高达 15.04%，根据计算公式，产油量越大，计量分离器运行工况压力越高，最终计量出的溶解气数值也就越大。WHPC平台的油气分离器压力高，产油量较大，因此能够溶解更多的天然气。海上井口平台通过混输海管将平台物料传输到中心平台一般需要较高的压力。因此，对于井口平台而言，通过计量分离器计量得到的产气量与实际数值相比通常都具有较大的误差。3 溶解伴生气数据修正4 个平台溶解在原油中的伴生气总计达到约4.7 万m3/d，即在上游油气计量分离器中计量伴生天然气产量时，这部分溶解伴生天然气未被进行计量。上游计量产气量约 103 万m3/d，与实际产气量存在4.56%的误差，难以真实有效地反映平台每日的实际产气量。根据前文计算结果对各个平台的伴生气产量进行修正，WHPB/WHPC/WHPD/WHPE 4 个平台的修正系数分别为1.150 4、1.012 1、1.013 1、1.049 8，修正后的数据能更加准确地反映上游各个平台的实际产气量。对于井口平台较多的中心平台而言，井口平台伴生气计量结果较实际数值偏低，各个井口平台的伴生气通过混输海管输送至中心平台进行处理的过程中，将有可能出现混输海管和生产处理设备超设计情况而不自知。特别是对于油气计量分离器压力较高、产油量较大的井口平台，实际产气量与计量产气量间的误差较大，对混输海管的安全平稳运行具有较大的影响，存在安全风险隐患。4 结 论海上平台普遍使用油气计量分离器对油井的伴生气进行计量，但往往忽略了溶解在原油中的伴生天然气。本文针对渤海某油田，计算得到各个平台在油气计量分离器运行工况下溶解在原油中的伴生天然气体积，并根据计算结果对伴生气产量进行修正，从而更加准确地反映了上游各个平台的实际产气量。采用此方法对海上平台的原油伴生气产量进行核算修正，能够较为准确地掌握生产处理过程中伴生气产量和及时对运行工况及流程进行调控处理，从而有效保证安全生产。此方法适用性广，基本适用于海上所有平台，特别是对于压力较高、产油量较大的的井口平台和需要集中处理各个井口平台油气产量的中心平台而言，更加具有积极意义。参考文献1 谢晓勤，徐文超，廖雍.油气分离设备在油气集输中 的应用 J .石油和化工设备，2012，15（1）：33-35.2 原理.试论油气分离设备在油气集输中的应用 J .中 国石油石化，2016（23）：22-23.3 徐鑫.海上油气分离技术的应用 J .化工管理，2021（13）：193-194.19 2023 年 2 月4 孙纪富，耿拥军，刘家恒.WS 型油气水三相分离器设 计与应用 J .胜利油田职工大学学报，2007（3）：62-63.5 鞠微.卧式沉降三相分离器设计