一种油气田生产过程排放气的回收利用系统的制作方法

1.本发明涉及海洋工程领域技术领域，具体是有一种油气田生产过程排放气的回收利用系统。


背景技术：

2.密闭的原油和天然气处理系统通常会在分离、增压等主要节点设置调压阀和泄压阀，在流程压力波动时，改变调压阀开度保持流程压力稳定，在设备维检修时，开启泄压阀释放系统内可燃烃。调压阀和泄压阀对稳定生产流程操作压力、保证维检修的操作安全不可或缺，但会造成伴生气的间歇甚至连续排放。
3.随着能源行业对节能减排的日益重视，调压排放气和泄压排放气(下简称“排放气”)须按“能收尽收”的原则回收利用。海上油气田排放气约每天3000-10000sm3/d，是海上油气田主要物料损失，且伴随火炬火焰持续燃烧、火炬冒黑烟等环境问题，因此，经济有效地回收排放气是节能减排、提高油田生产能级的重要途径。
4.目前，相关文献和标准对低压气回收问题有所关注，防治措施聚焦于闭式火炬系统，即在火炬分液罐气相出口连接压缩设施回收泄放气，由于新增火炬气压缩机且压缩机频繁启停，闭式火炬系统投资高、占地大、运维复杂，在海上平台使用经济性较差，难以推广。
5.综上，亟需一种油气田生产过程排放气的回收利用系统。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种油气田生产过程排放气的回收利用系统，以解决上述背景技术海上油气田伴生气回收利用差的问题。
7.为实现上述目的一种油气田生产过程排放气的回收利用系统，本发明采取以下技术方案：
8.一种油气田生产过程排放气的回收利用系统，包括气液分离器单元、排放气汇合单元、压缩机单元、涤气罐单元、火炬分液罐和控制器；
9.所述气液分离器单元用于对原油进行气液分离，所述气液分离器单元的气相出口与所述涤气罐单元的进气口相连，所述涤气罐单元的出气口分别与所述压缩机单元和所述火炬分液罐相连；
10.所述排放气汇合单元的进气端分别与所述气液分离器单元的气相出口和所述压缩机单元的进气口相连，所述排放气汇合单元的出气端与所述涤气罐单元的进气口相连，所述排放气汇合单元的控制阀与所述控制器相连。
11.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，还包括压力稳定单元，所述压力稳定单元包括第一压力检测变送器、变频控制器和涤气罐调压阀，所述涤气罐单元的出气口与所述火炬分液罐之间设有所述涤气罐调压阀，所述第一压力检测变送器用于测量所述涤气罐单元内的压力，所述第一压力检测变送器、所述变频控制器和所述涤气罐调
压阀分别与所述控制器相连，所述变频控制器与所述压缩机单元相连。
12.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，还包括伴生气冷却器，所述伴生气冷却器设置在所述涤气罐单元的入口处，所述伴生气冷却器的进气口分别与所述排放气汇合单元和气液分离器单元的气相出口相连。
13.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，所述压缩机单元包括低压压缩机、中压压缩机和高压压缩机，所述低压压缩机、所述中压压缩机和所述高压压缩机依次连接，并且所述低压压缩机的进气口、所述中压压缩机的进气口和所述高压压缩机的进气口处分别设有所述涤气罐单元，所述中压压缩机与所述变频控制器相连。
14.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，所述涤气罐单元包括低压压缩机入口涤气罐、中压压缩机入口涤气罐和高压压缩机入口涤气罐，所述低压压缩机入口涤气罐、所述低压压缩机、所述中压压缩机入口涤气罐、所述中压压缩机、所述高压压缩机入口涤气罐和所述高压压缩机依次相连；
15.所述低压压缩机入口涤气罐的进气口处设有所述伴生气冷却器；
16.所述中压压缩机入口涤气罐的进气口还与所述气液分离器单元相连；
17.所述低压压缩机入口涤气罐上设有所述第一压力检测变送器，所述低压压缩机入口涤气罐的出气口还与所述火炬分液罐相连，所述低压压缩机入口涤气罐的出气口与所述火炬分液罐之间设有所述涤气罐调压阀。
18.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，所述排放气汇合单元包括排放气管组件、泄压阀组件和调节阀组件；
19.所述排放气管组件包括第一排放气管、第二排放气管和第三排放气管；
20.所述泄压阀组件包括第一泄压阀、第二泄压阀和第三泄压阀；
21.所述调节阀组件包括第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀；
22.所述第一排放气管与所述气液分离器单元的气相出口相连，所述第一排放气管上并联设有所述第一泄压阀和所述第一调节阀；
23.所述第二排放气管与所述中压压缩机的进气端相连，所述第二排放气管上并联设有所述第二泄压阀和所述第二调节阀；
24.所述第三排放气管与所述高压压缩机的进气端相连，所述第三排放气管上并联设有所述第三泄压阀和所述第三调节阀；
25.所述第一排放气管的出气端、所述第二排放气管的出气端和所述第三排放气管的出气端均与所述伴生气冷却器相连；
26.所述第一泄压阀、所述第一调节阀、所述第二泄压阀、所述第二调节阀、所述第三泄压阀及所述第三调节阀分别与所述控制器相连。
27.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，所述气液分离器单元上设有第二压力检测变送器，所述第二压力检测变送器与所述控制器相连。
28.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，所述中压压缩机入口涤气罐上设有第三压力检测变送器，所述第三压力检测变送器与所述控制器相连。
29.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，所述高压压缩机入口涤气罐上设有第四压力检测变送器，所述第四压力检测变送器与所述控制器相连。
30.所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，优选地，所述气液分离器单元包
括生产分离器和低压分离器，所述生产分离器的液相出口和所述低压分离器的液相进口相连，所述生产分离器的气相出口分别与所述第一排放气管和所述中压压缩机入口涤气罐的进气口相连，所述低压分离器的气相出口与所述伴生气冷却器相连。
31.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
32.经济性：本发明专利利用平台原有的低压压缩系统回收生产流程的排放气，仅以配管连接、接入改造和仪控信号的接入实现油气田排放气的回收利用。
33.稳定性：本发明专利利用低压分离器的伴生气汇合排放气，以大带小，保证了伴生气回收压缩机(即低压压缩机)的连续稳定运行，避免了伴生气回收压缩机频繁启停。
34.自动性：本发明专利自动回收生产流程大部分的压力调节排放气和维检修排放气，尽可能减少油气田生产平台流程的伴生气泄放。
35.本发明使用海上油气平台已有的低压压缩机回收生产处理流程中调压阀和泄压阀排放的伴生气，将生产过程中各压力控制点的排放气汇入低压分离器气相出口、与低压分离器的伴生气共同增压至下一流程一步处理，以低压压缩机连续运转和低压吸入增压的配置解决排放气不稳定和低压力的问题，以连续运转解决排放气间歇排放的问题、以生产气的大气量兼容排放气的小气量问题，实现排放气的稳定回收利用，大幅减少排放到火炬的调压阀、泄压阀数量和火炬排放气量，增加油田经济效益。
附图说明
36.图1为本发明的系统示意图。
37.图中：
38.1、生产分离器；2、低压分离器；
39.3-1、第一泄压阀；3-2、第二泄压阀；3-3、第三泄压阀；
40.4-1、第一调节阀；4-2、第二调节阀；4-3、第三调节阀；4-4、第四调节阀；
41.5-1、第一排放气管；5-2、第二排放气管；5-3、第三排放气管；
42.6-1、低压压缩机；6-2、中压压缩机；6-3、高压压缩机；
43.7、伴生气冷却器；8-1、低压压缩机入口涤气罐；8-2、中压压缩机入口涤气罐；
44.8-3、高压压缩机入口涤气罐；9-1、第一压力检测变送器；10、变频控制器；
45.11、涤气罐调压阀；12、火炬分液罐；9-2、第二压力检测变送器；
46.9-3、第三压力检测变送器；9-4、第四压力检测变送器；13、总管路；
47.14-1、第一液位变送器；14-2、第二液位变送器；15、输送泵。
具体实施方式
48.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”和“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.本发明提供一种油气田生产过程排放气的回收利用系统。本发明包括气液分离器单元、排放气汇合单元、压缩机单元、涤气罐单元、火炬分液罐和控制器；所述气液分离器单元用于对原油进行气液分离，所述气液分离器单元的气相出口与所述涤气罐单元的进气口相连，所述涤气罐单元的出气口分别与所述压缩机单元和所述火炬分液罐相连；所述排放气汇合单元的进气端分别与所述气液分离器单元的气相出口和所述压缩机单元的进气口相连，所述排放气汇合单元的出气端与所述涤气罐单元的进气口相连，所述排放气汇合单元的控制阀与所述控制器相连。
52.本发明将生产过程中各压力控制点的排放气汇入低压分离器气相出口，并且与低压分离器的伴生气共同增压至下一流程一步处理，以低压压缩机连续运转和低压吸入增压的配置解决排放气不稳定和低压力的问题，以连续运转解决排放气间歇排放的问题、以生产气的大气量兼容排放气的小气量问题，实现排放气的稳定回收利用，大幅减少排放到火炬的调压阀、泄压阀数量和火炬排放气量，增加油田经济效益。
53.参阅图1所示，一种油气田生产过程排放气的回收利用系统，包括气液分离器单元、排放气汇合单元、压缩机单元、涤气罐单元、火炬分液罐12、控制器和压力稳定单元，所述压力稳定单元包括第一压力检测变送器9-1、变频控制器10和涤气罐调压阀11，所述涤气罐单元的出气口与火炬分液罐12之间设有涤气罐调压阀11，第一压力检测变送器9-1用于测量所述涤气罐单元内的压力，第一压力检测变送器9-1、变频控制器10和涤气罐调压阀11分别与所述控制器相连，变频控制器10与所述压缩机单元相连。
54.另外，所述涤气罐单元的入口处还设有伴生气冷却器7，伴生气冷却器7的进气口分别与所述排放气汇合单元和所述气液分离器单元的气相出口相连。生产分离器1上设有第二压力检测变送器9-2，第二压力检测变送器9-2与所述控制器相连。
55.其中，所述气液分离器单元用于对原油进行气液分离，所述气液分离器单元包括生产分离器1和低压分离器2，生产分离器1上设有第一液位变送器14-1，低压分离器2上设有第二液位变送器14-2，生产分离器1的液相出口和低压分离器2的液相进口相连，并且低压分离器2的液相进口处设有第四调节阀4-4，第一液位变送器14-1、第二液位变送器14-2和第四调节阀4-4分别与所述控制器相连，所述控制器根据第一液位变送器14-1检测到的生产分离器1内的液位高度来控制所述第四调节阀4-4的开合，低压分离器2的气相出口与伴生气冷却器7相连。生产分离器1的气相出口分别所述排放气汇合单元和所述涤气罐单元的进气口相连。低压分离器2的液相出口与输送泵15抽出至下游处理流程进行处理。
56.其中，所述压缩机单元包括低压压缩机6-1、中压压缩机6-2和高压压缩机6-3，低压压缩机6-1、中压压缩机6-2和高压压缩机6-3依次连接，并且低压压缩机6-1的进气口、中压压缩机6-2的进气口和高压压缩机6-3的进气口处分别设有所述涤气罐单元，中压压缩机6-2与变频控制器10相连。
57.其中，所述排放气汇合单元包括排放气管组件、泄压阀组件和调节阀组件；
58.所述排放气管组件包括第一排放气管5-1、第二排放气管5-2和第三排放气管5-3；
59.所述泄压阀组件包括第一泄压阀3-1、第二泄压阀3-2和第三泄压阀3-3；
60.所述调节阀组件包括第一调节阀4-1、第二调节阀4-2和第三调节阀4-3；
61.第一排放气管5-1与生产分离器1的气相出口相连，第一排放气管5-1上并联设有第一泄压阀3-1和第一调节阀4-1；
62.第二排放气管5-2与中压压缩机6-2的进气端相连，第二排放气管5-2上并联设有第二泄压阀3-2和第二调节阀4-2；
63.第三排放气管5-3与高压压缩机6-3的进气端相连，第三排放气管5-3上并联设有第三泄压阀3-3和第三调节阀4-3；
64.第一排放气管5-1的出气端、第二排放气管5-2的出气端和第三排放气管5-3的出气端均与伴生气冷却器7相连。其中，第一排放气管5-1的出气端、第二排放气管5-2的出气端和第三排放气管5-3的出气端能够分别与伴生气冷却器7相连，或者，第一排放气管5-1的出气端、第二排放气管5-2的出气端和第三排放气管5-3的出气端连接到一个总管路13上，总管路13与伴生气冷却器7相连。
65.第一泄压阀3-1、第一调节阀4-1、第二泄压阀3-2、第二调节阀4-2、第三泄压阀3-3及第三调节阀4-3分别与所述控制器相连。
66.其中，所述涤气罐单元包括低压压缩机入口涤气罐8-1、中压压缩机入口涤气罐8-2和高压压缩机入口涤气罐8-3，低压压缩机入口涤气罐8-1、低压压缩机6-1、中压压缩机入口涤气罐8-2、中压压缩机6-2、高压压缩机入口涤气罐8-3和高压压缩机6-3依次相连；中压压缩机入口涤气罐8-2上设有第三压力检测变送器9-3，高压压缩机入口涤气罐8-3上设有第四压力检测变送器9-4，第三压力检测变送器9-3和第四压力检测变送器9-4分别与所述控制器相连；
67.低压压缩机入口涤气罐8-1的进气口处设有伴生气冷却器7；
68.中压压缩机入口涤气罐8-2的进气口还与生产分离器1的气相出口相连；低压压缩机入口涤气罐8-1上设有所述压力检测变送器，低压压缩机入口涤气罐8-1的出气口还与火炬分液罐12相连，低压压缩机入口涤气罐8-1的出气口与火炬分液罐2之间设有涤气罐调压阀11。
69.工作过程：
70.正产生产工况，油井物流经过生产分离器1进行气液分离，气相通过管路进入中压压缩机入口涤气罐8-2，再经过中压压缩机6-2、高压压缩机入口涤气罐8-3、高压压缩机6-3处理后进入到伴生气用户；
71.生产分离器1的液相出口与低压分离器2进行相连，低压分离器2的液相出口通过输送泵15送至下游处理流程进行处理；
72.生产分离器1的气相出口与伴生气冷却器7相连，低压分离器2的伴生气经伴生气冷却器7冷却、低压压缩机入口涤气罐8-1稳定压力后进入低压压缩机6-1，低压压缩机6-1进口物料状态稳定，低压压缩机入口涤气罐8-1的涤气罐调压阀11关闭，低压压缩机6-1运行稳定。伴生气经过低压压缩机6-1、中压压缩机入口涤气罐8-2，再经过中压压缩机6-2、高压压缩机入口涤气罐8-3、高压压缩机6-3处理后进入到伴生气用户。
73.通过第二压力检测变送器9-2检测生产分离器1中的压力，控制第一调节阀4-1的开合大小，当压力过大时，通过第一泄压阀3-1打开通过第一排放气管5-1泄压。
74.通过第三压力检测变送器9-3检测中压压缩机入口涤气罐8-2中的压力，控制第二调节阀4-2的开合大小，当压力过大时，通过第二泄压阀3-2打开通过第二排放气管5-2泄压。
75.通过第四压力检测变送器9-4检测高压压缩机入口涤气罐8-3中的压力，控制第三调节阀4-3的开合大小，当压力过大时，通过第三泄压阀3-3打开通过第三排放气管5-3泄压。
76.保证低压压缩机6-1连续工作方式为：
77.排放气接入工况，排放气汇入伴生气接入伴生气冷却器7，新物料接入促使低压压缩机入口涤气罐8-1压力提高，第一压力检测变送器9-1将压力信号传送到变频控制器10，根据压力-频率的控制算法增加低压压缩机6-1频率，增大低压压缩机6-1的抽吸能力，稳定地减少低压压缩机入口涤气罐8-1的压力；如排放气流量较大、变频调节一时无法稳定压力、低压压缩机入口涤气罐8-1压力高于250kpaa时，第一压力检测变送器9-1将压力信号传送到涤气罐调压阀11，根据正向pid调节模式增大涤气罐调压阀11的开度、释放伴生气到火炬分液罐12，低压压缩机入口涤气罐8-1压力快速回落到正常操作压力。
78.其中，压力-频率的控制算法是现有的一种正反馈流程控制技术，即压缩机前入口涤气罐压力提高，压缩机内置算法将计算与之对应的压缩机转速，并传送到压缩机控制系统提高转速，以消减入口涤气罐压力，反之亦然。具体的计算方法，各压缩机厂家(如乐东气田的solar turbine压缩机、陵水气田的ge压缩机)会有不同模板，内部的参数也会根据生产情况进行调整。对此，本发明不进行改进，根据需要去选择厂家即可。
79.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，包括气液分离器单元、排放气汇合单元、压缩机单元、涤气罐单元、火炬分液罐和控制器；所述气液分离器单元用于对原油进行气液分离，所述气液分离器单元的气相出口与所述涤气罐单元的进气口相连，所述涤气罐单元的出气口分别与所述压缩机单元和所述火炬分液罐相连；所述排放气汇合单元的进气端分别与所述气液分离器单元的气相出口和所述压缩机单元的进气口相连，所述排放气汇合单元的出气端与所述涤气罐单元的进气口相连，所述排放气汇合单元的控制阀与所述控制器相连。2.根据权利要求1所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，还包括压力稳定单元，所述压力稳定单元包括第一压力检测变送器、变频控制器和涤气罐调压阀，所述涤气罐单元的出气口与所述火炬分液罐之间设有所述涤气罐调压阀，所述第一压力检测变送器用于测量所述涤气罐单元内的压力，所述第一压力检测变送器、所述变频控制器和所述涤气罐调压阀分别与所述控制器相连，所述变频控制器与所述压缩机单元相连。3.根据权利要求2所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，还包括伴生气冷却器，所述伴生气冷却器设置在所述涤气罐单元的入口处，所述伴生气冷却器的进气口分别与所述排放气汇合单元和气液分离器单元的气相出口相连。4.根据权利要求3所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，所述压缩机单元包括低压压缩机、中压压缩机和高压压缩机，所述低压压缩机、所述中压压缩机和所述高压压缩机依次连接，并且所述低压压缩机的进气口、所述中压压缩机的进气口和所述高压压缩机的进气口处分别设有所述涤气罐单元，所述中压压缩机与所述变频控制器相连。5.根据权利要求4所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，所述涤气罐单元包括低压压缩机入口涤气罐、中压压缩机入口涤气罐和高压压缩机入口涤气罐，所述低压压缩机入口涤气罐、所述低压压缩机、所述中压压缩机入口涤气罐、所述中压压缩机、所述高压压缩机入口涤气罐和所述高压压缩机依次相连；所述低压压缩机入口涤气罐的进气口处设有所述伴生气冷却器；所述中压压缩机入口涤气罐的进气口还与所述气液分离器单元相连；所述低压压缩机入口涤气罐上设有所述第一压力检测变送器，所述低压压缩机入口涤气罐的出气口还与所述火炬分液罐相连，所述低压压缩机入口涤气罐的出气口与所述火炬分液罐之间设有所述涤气罐调压阀。6.根据权利要求5所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，所述排放气汇合单元包括排放气管组件、泄压阀组件和调节阀组件；所述排放气管组件包括第一排放气管、第二排放气管和第三排放气管；所述泄压阀组件包括第一泄压阀、第二泄压阀和第三泄压阀；所述调节阀组件包括第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀；所述第一排放气管与所述气液分离器单元的气相出口相连，所述第一排放气管上并联设有所述第一泄压阀和所述第一调节阀；所述第二排放气管与所述中压压缩机的进气端相连，所述第二排放气管上并联设有所述第二泄压阀和所述第二调节阀；
所述第三排放气管与所述高压压缩机的进气端相连，所述第三排放气管上并联设有所述第三泄压阀和所述第三调节阀；所述第一排放气管的出气端、所述第二排放气管的出气端和所述第三排放气管的出气端均与所述伴生气冷却器相连；所述第一泄压阀、所述第一调节阀、所述第二泄压阀、所述第二调节阀、所述第三泄压阀及所述第三调节阀分别与所述控制器相连。7.根据权利要求6所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，所述气液分离器单元包括生产分离器和低压分离器，所述生产分离器的液相出口和所述低压分离器的液相进口相连，所述生产分离器的气相出口分别与所述第一排放气管和所述中压压缩机入口涤气罐的进气口相连，所述低压分离器的气相出口与所述伴生气冷却器相连。8.根据权利要求1至7中任一项所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，所述气液分离器单元上设有第二压力检测变送器，所述第二压力检测变送器与所述控制器相连。9.根据权利要求5至7中任一项所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，所述中压压缩机入口涤气罐上设有第三压力检测变送器，所述第三压力检测变送器与所述控制器相连。10.根据权利要求5至7中任一项所述的油气田生产过程排放气的回收利用系统，其特征在于，所述高压压缩机入口涤气罐上设有第四压力检测变送器，所述第四压力检测变送器与所述控制器相连。

技术总结
本发明涉及一种油气田生产过程排放气的回收利用系统，包括气液分离器单元、排放气汇合单元、压缩机单元、涤气罐单元、火炬分液罐和控制器；气液分离器单元用于对原油进行气液分离，气液分离器单元的气相出口与涤气罐单元的进气口相连，涤气罐单元的出气口分别与压缩机单元和火炬分液罐相连；排放气汇合单元的进气端分别与气液分离器单元的气相出口和压缩机单元的进气口相连，排放气汇合单元的出气端与涤气罐单元的进气口相连，排放气汇合单元的控制阀与控制器相连。本发明以低压压缩机连续运转和低压吸入增压的配置解决排放气不稳定和低压力的问题，以连续运转解决排放气间歇排放的问题、以生产气的大气量兼容排放气的小气量问题。问题。问题。


技术研发人员：杨泽军 杨天宇 张明 付殿福 郝蕴 郑海敏 胡冬 马晨波 柳歆 刘向东
受保护的技术使用者：中海油研究总院有限责任公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/7/25