适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法及装置与流程

1.本发明涉及石油开采技术领域，具体是关于一种适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法及装置。


背景技术：

2.在海上生产工艺处理设计中，伴生气或闪蒸气压缩机系统在增压、冷却过程中往往产生一定数量的凝析液，其组分一般以c5+为主，以往设计中此部分凝析液集中输送至闭式排放系统，但因为闭式排放系统压力较低，凝析液会产生气化现象，一是降低了产品收率，二是气化气去往火炬系统，造成碳排放强度增大，能耗增加。
3.目前存在一些凝析液回收技术，但大部分以回收设备为主，整体上不系统，尤其是面对复杂多变的海上油气处理工艺，缺少一套系统化的方案研究比选方法。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法及装置，合理地对压缩系统产生的凝析液进行处置，并尽可能地利用现有流程，减少新增处理设备，实现经济效益和社会效益最大化。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.本发明所述的适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法，包括以下步骤：
7.以采出物流的油气水分离及气体压缩系统为设计分析对象，以工艺模拟软件hysys为工具，结合平台整体工艺流程设计，确定若干处理策略，进而在若干处理策略中选取产出和投入比最高的处理策略为凝析液处理方式；
8.所述处理策略为：
9.凝析液在平台流程内部消化处理；
10.凝析液外输，具体为：一是凝析液脱水处理后去往干气外输管线，二是凝析液脱水脱气处理后去往原油外输管线，三是单独建设凝析液外输管线；
11.凝析液形成产品储存；
12.凝析液脱水处理后回注地层。
13.所述的节能降耗设计方法，优选地，对于凝析液在平台流程内部消化处理，通过以下方法实现的：
14.1)以凝液去往闭式排放罐作为空白方案进行模拟分析，获取整个分析对象的压缩机气量、系统加热负荷、系统冷却负荷、油气产品产出量以及工程设施投资；
15.2)根据凝析液的产生节点及压力体系，以分析对象的压缩机气量、系统加热负荷、系统冷却负荷、油气产品产出量、工程设施投资为基准，创建回流方案比选矩阵，矩阵横向参数为不同回流位置，矩阵纵向为比选参数项，以单位产品的负荷或单位产品的投资回报比为择优原则，确定具体的回流方式；
16.3)修正设计分析对象的压力体系，重复步骤2)。
17.所述的节能降耗设计方法，优选地，对于凝析液外输，通过以下方法实现的：
18.对凝析液的外输路径进行技术分析，确定是否存在技术可行、经济有效的外输方式，具体为：若有干气外输管线且干气接收端允许凝析液进入，优先选择将凝析液排入干气外输管线；若有油外输管道，且没有饱和蒸气压指标要求，凝析液进入油管道；判断凝析液量是否支撑独立外输管线的建设与运行，若是，则凝析液可以单独外输，若否，则凝析液需要处理后同干气或原油混合外输。
19.所述的节能降耗设计方法，优选地，对于凝析液形成产品储存，通过以下方法实现：
20.对于凝析液形成lpg产品方案，完成工艺方案设计，根据设备投资与产品销售价值评测经济性。
21.所述的节能降耗设计方法，优选地，对于凝析液脱水处理后回注地层，通过以下方法实现：
22.对于凝析液回注方案，完成凝析液脱水、增压流程设计，明确相关设备的投资，评估产生的驱油效果，所述驱油效果为原油采收率提升幅度。
23.本发明所述的适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计装置，包括：
24.处理单元：用于以采出物流的油气水分离及气体压缩系统为设计分析对象，以工艺模拟软件hysys为工具，结合平台整体工艺流程设计，确定若干处理策略，进而确定投入产出比最优的凝析液处理方式；
25.所述处理策略为：
26.凝析液在平台流程内部消化处理；
27.凝析液外输，具体为：一是凝析液脱水处理后去往干气外输管线，二是凝析液脱水脱气处理后去往原油外输管线，三是单独建设凝析液外输管线；
28.凝析液形成产品储存；
29.凝析液脱水处理后回注地层。
30.本发明提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法步骤。
31.本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法步骤。
32.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
33.1)系统性地对凝析液处理方式进行优选分析；
34.2)通过矩阵方式和修正压力梯度的操作，对凝析液不同回流路径进行逐项分析，避免遗漏方案；
35.3)综合技术、投资等对比，确定最优的凝析液处理方案，降低火炬排放量，达到节能降耗、体质增效的目的。
附图说明
36.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明
的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
37.图1是采出物流的油气水分离及气体压缩系统示意图；
38.图2是凝析液内部消化处理中去往空白方案的示意图；
39.图3是凝析液内部消化处理中内部循环方案的示意图；
40.图4是凝析液外输方案的示意图；
41.图5是凝析液储存方案的示意图；
42.图6是凝析液回注方案的示意图。
具体实施方式
43.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
44.本发明提供了一种适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法，合理地对压缩系统产生的凝析液进行处置，并尽可能地利用现有流程，减少新增处理设备，实现经济效益和社会效益最大化。
45.本发明所述的适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法包括以下步骤：
46.以采出物流的油气水分离及气体压缩系统为设计分析对象，以工艺模拟软件hysys为工具，结合平台整体工艺流程设计，确定若干处理策略，进而在若干处理策略中选取产出和投入比(即产出/投入)最高的处理策略为凝析液处理方式；
47.具体地：首先划分研究设计的范围，将采出物流的气液分离、油水分离以及气体压缩系统纳为分析对象，一般包括平台上的各级分离器、分离器间液相增压设备、分离器气相增压、冷却、涤液设备等，通过hysys模拟软件，初步确定在设计要求的流程内，产生凝析液的参数，包括流量、温度、压力、组分等；然后以平台整体处理方式为底层逻辑，分析确定凝析液的几大类处理方向。
48.其中，需要说明的是，如图1所示，采出物流的油气水分离及气体压缩系统包括：依次串接的一级分离器、二级分离器及三级分离器；第一入口涤气罐，其入口与一级分离器的气相出口连接，其第一出口输出凝析液；第二入口涤气罐，其入口与二级分离器的气相出口连接，其第一出口输出凝析液；低压压缩机冷却器，其入口与第二入口涤气罐的第二出口连接；第一出口涤气罐，其入口与低压压缩机冷却器的出口连接，其第一出口输出凝析液；中压压缩机冷却器，其第一入口与第一入口涤气罐的第二出口连接，其第二入口与第一出口涤气罐的第二出口连接；第二出口涤气罐，其入口与中压压缩机冷却器的出口连接，其第一出口输出凝析液，其第二出口输出伴生气；经三级分离器分离的合格油输送至下游，三级分离器的水相出口输出的水输送至水处理系统进行处理。
49.凝析液的几大类处理方向为：
50.①
内部处理类：凝析液在平台流程内部消化处理。
51.1)如图2所示，以凝液去往闭式排放罐作为空白方案，模拟获取整个处理系统的压缩机气量、系统加热负荷、系统冷却负荷、油气产品产出量、工程设施投资；
52.2)根据凝析液的产生节点及压力体系，以处理系统的压缩机气量、系统加热负荷、
系统冷却负荷、油气产品产出量、工程设施投资为基准，创建回流比选方案矩阵，矩阵横向参数为不同回流位置，矩阵纵向为比选参数项，以单位产品的负荷或单位产品的投资回报比为择优原则，确定具体的回流方式，一般，回流方式应包括不限于以下几类：压缩机涤气罐内部逐级回流、统一回流至第一级涤气罐、统一回流至第一级分离器、压缩机涤气罐逐级回流至对应分离器；其中，回流比选方案矩阵表格如表1所示，图3是其中一种回流方式的示意图，即统一回流至第一级分离器。
53.表1.回流比选方案矩阵表格
[0054][0055]
3)根据流程处理需要和产品的要求等，调整分离与增压的压力梯度，重复步骤2)，并与步骤2)中分析得到的结果进行纵向比对，确定最优的压力梯度与回流方案。
[0056]
②
外输类：具体为：一是凝析液脱水处理后去往干气外输管线，二是凝析液脱水脱气处理后去往原油外输管线，三是单独建设凝析液外输管线；
[0057]
如图4所示，若有干气外输管线且干气接收端允许凝析液进入，优先选择将凝析液排入干气外输管线；若有油外输管道，且没有饱和蒸气压指标要求，凝析液进入油管道；判断凝析液量是否支撑独立外输管线的建设与运行，若是，则凝析液可以单独外输，若否，则凝析液需要处理后同干气或原油混合外输。
[0058]
③
产品类：凝析液处理成lpg产品进行储存和销售。
[0059]
如图5所示，对于凝析液形成lpg产品方案，完成工艺方案设计，根据设备投资与产品销售价值评测经济性；具体为：
[0060]
根据凝析液的特性，分析生产lpg的技术路线，包括处理方式、储存方式、外输方式等；完成方案投资与效益测算。
[0061]
④
回注类：凝析液脱水处理后回注地层。
[0062]
如图6所示，对于凝析液回注方案，完成凝析液脱水、增压流程设计，明确相关设备的投资，评估产生的驱油效果，所述驱油效果为原油采收率提升幅度；具体为：
[0063]
1)根据凝析液回注所需的指标，如回注流量、回注压力、回注温度、回注含水量等，确定所需新增的凝液处理设备；
[0064]
2)与油藏开发专业结合，分析确定凝液回注带来的物流采出具体增量；
[0065]
3)根据方案投资与产品增量，完成效益测算。
[0066]
本发明还提供一种适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计装置，包括：
[0067]
处理单元：用于以采出物流的油气水分离及气体压缩系统为设计分析对象，以工艺模拟软件hysys为工具，结合平台整体工艺流程设计，确定若干处理策略，进而在若干处理策略中选取产出和投入比最高的处理策略为凝析液处理方式；
[0068]
所述处理策略为：
[0069]
①
凝析液在平台流程内部消化处理；
[0070]
②
凝析液外输，具体为：一是凝析液脱水处理后去往干气外输管线，二是凝析液脱
水脱气处理后去往原油外输管线，三是单独建设凝析液外输管线；
[0071]
③
凝析液形成产品储存；
[0072]
④
凝析液脱水处理后回注地层。
[0073]
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法步骤。
[0074]
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法步骤。
[0075]
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：
1.一种适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法，其特征在于，包括以下步骤：以采出物流的油气水分离及气体压缩系统为设计分析对象，以工艺模拟软件hysys为工具，结合平台整体工艺流程设计，确定若干处理策略，进而在若干处理策略中选取产出和投入比最高的处理策略为凝析液处理方式；所述处理策略为：凝析液在平台流程内部消化处理；凝析液外输，具体为：一是凝析液脱水处理后去往干气外输管线，二是凝析液脱水脱气处理后去往原油外输管线，三是单独建设凝析液外输管线；凝析液形成产品储存；凝析液脱水处理后回注地层。2.根据权利要求1所述的节能降耗设计方法，其特征在于，对于凝析液在平台流程内部消化处理，通过以下方法实现的：1)以凝液去往闭式排放罐作为空白方案进行模拟分析，获取整个分析对象的压缩机气量、系统加热负荷、系统冷却负荷、油气产品产出量以及工程设施投资；2)根据凝析液的产生节点及压力体系，以分析对象的压缩机气量、系统加热负荷、系统冷却负荷、油气产品产出量、工程设施投资为基准，创建回流方案比选矩阵，矩阵横向参数为不同回流位置，矩阵纵向为比选参数项，以单位产品的负荷或单位产品的投资回报比为择优原则，确定具体的回流方式；3)修正设计分析对象的压力体系，重复步骤2)。3.根据权利要求1所述的节能降耗设计方法，其特征在于，对于凝析液外输，通过以下方法实现的：对凝析液的外输路径进行技术分析，确定是否存在技术可行、经济有效的外输方式，具体为：若有干气外输管线且干气接收端允许凝析液进入，优先选择将凝析液排入干气外输管线；若有油外输管道，且没有饱和蒸气压指标要求，凝析液进入油管道；判断凝析液量是否支撑独立外输管线的建设与运行，若是，则凝析液可以单独外输，若否，则凝析液需要处理后同干气或原油混合外输。4.根据权利要求1所述的节能降耗设计方法，其特征在于，对于凝析液形成产品储存，通过以下方法实现：对于凝析液形成lpg产品方案，完成工艺方案设计，根据设备投资与产品销售价值评测经济性。5.根据权利要求1所述的节能降耗设计方法，其特征在于，对于凝析液脱水处理后回注地层，通过以下方法实现：对于凝析液回注方案，完成凝析液脱水、增压流程设计，明确相关设备的投资，评估产生的驱油效果，所述驱油效果为原油采收率提升幅度。6.一种适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计装置，其特征在于，包括：处理单元：用于以采出物流的油气水分离及气体压缩系统为设计分析对象，以工艺模拟软件hysys为工具，结合平台整体工艺流程设计，确定若干处理策略，进而在若干处理策略中选取产出和投入比最高的处理策略为凝析液处理方式；所述处理策略为：
凝析液在平台流程内部消化处理；凝析液外输，具体为：一是凝析液脱水处理后去往干气外输管线，二是凝析液脱水脱气处理后去往原油外输管线，三是单独建设凝析液外输管线；凝析液形成产品储存；凝析液脱水处理后回注地层。7.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述的适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法步骤。8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5任意一项所述适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法步骤。

技术总结
本发明涉及一种适用于海上生产工艺处理的节能降耗设计方法，包括以下步骤：以采出物流的油气水分离及气体压缩系统为设计分析对象，以工艺模拟软件HYSYS为工具，结合平台整体工艺流程设计，确定若干处理策略，对若干处理策略，进而在若干处理策略中选取产出和投入比最高的处理策略为凝析液处理方式；本发明能够合理地对压缩系统产生的凝析液进行处置，并尽可能地利用现有流程，减少新增处理设备，实现经济效益和社会效益最大化。经济效益和社会效益最大化。经济效益和社会效益最大化。


技术研发人员：静玉晓 衣华磊 杨天宇 张明 马晨波 刘向东 陈子婧 郭欣 郝蕴
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司北京研究中心
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/13