CN113047818A - 一种海上油田伴生气的储存与利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海上油田伴生气的储存与利用方法，该方法适用于海上油田伴生气的储存与高效利用。通过分析海上油田伴生气产量与海上平台需求量之间的关系选用不同的储气库类型并设计相应的伴生气处理环节，当产量远大于需求量时采用浮式LNG储气库实现伴生气直接利用和富余伴生气的液化外输；当产量接近需求量时采用海底储气库用于调节伴生气的供应波动；当产量远小于需求量时采用浮式CNG储气库用于小规模伴生气收集利用，通过选用不同的储气库可降低建设运营成本、提高海上平台的经济效益和伴生气的利用效率。本发明适用范围广、使用便捷、可靠性高，可有效提高海底伴生气利用效率、减少能源浪费和环境污染，具有良好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及伴生气储存及应用领域，特别涉及一种海上油田伴生气储存和海上平台伴生气利用的海上油田伴生气的储存与利用方法。
背景技术
伴生气是伴随原油产生的天然气，经过一定处理后伴生气可作为燃料气使用，具有很大的利用价值。然而由于油田伴生气产量与伴生气的利用量不匹配，近年来每年因直接燃烧或排空的伴生气超千亿立方米，在造成巨大直接经济损失的同时产生了严重的空气污染和温室效应，对人类健康造成严重危害。在化石能源短缺以及生态环境破坏日益严重的今天，由伴生气造成的经济损失和环境破坏已引发了社会的高度关注，经过研究发现伴生气的回收利用是解决该问题的有效方式之一。对伴生气进行回收利用，不仅是实施节能减排，绿色发展的现实要求，也是应对未来我国天然气需求量不断增大的有效途径。
目前，通过建设地下储气库的方式，陆上油田开采的伴生气已得到较好的利用，但是由于海洋的特殊性和油田生产前期伴生气产量大、压力高，生产后期伴生气往往产量小、压力低的特点，海上油田与海上平台之间的伴生气供需不平衡，造成了严重的伴生气浪费和环境污染。本发明针对伴生气的高效利用提出了一种海上油田伴生气的储存与利用方法，以达到对海上油田伴生气资源的合理分配与利用。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种适用于海上油田伴生气储存和伴生气高效利用的方法，可有效解决油田开采过程中伴生气浪费和环境污染问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种海上油田伴生气的储存与利用方法，应用于海上油田开采伴生气的储存并综合油田伴生气与海上平台之间的供需关系实现伴生气的高效利用，所述伴生气储存与利用方法包括以下四个步骤：
步骤一：估算海上油田伴生气产量和海上平台伴生气需求量；
步骤二：根据伴生气产量与用量完成伴生气储气库选择与设计；
步骤三：所述伴生气分离提纯、升降压处理及计量流程；
步骤四：综合海上油田伴生气的实际产量和海上平台伴生气的实际需求量实现伴生气的储存与高效利用。
进一步的，所述海上油田伴生气产量估算包括伴生气储量计算、同类油田伴生气产量统计、油田生产计划安排三大部分；
所述伴生气储量计算通过容积法公式进行计算，初步估计海上油田伴生气规模和储气库规模：
G＝0.1AHΦ(1-Sw)pTb/PbTZ
其中：G—在Pb和Tb条件下的地下储气库储气量，108m3；A—储气库的含气面积，km2；H—储气层的有效厚度，m；Φ—储气层的有效孔隙度，％；Sw—孔隙空间的平均含水饱和度，％；p—储气层的压力，MPa；T—储气层的温度，K；Pb—测量的基准压力，MPa；Tb—测量的基准温度，K；Z—气体偏差系数；
所述同类油田伴生气产量统计，通过历史数据和计算所得的伴生气储量拟合出海上油田日产量/月产量变化趋势；
所述油田生产计划安排，通过分析油田伴生气含量和历史数据获得经验值得出油田当前工作安排下的油田产量M1。
进一步的，海上平台潜在伴生气能源需求量估算由海上平台生产计划安排和海上平台设备能源结构类型决定；
所述海上平台生产计划安排决定了平台生产生活需要消耗的能源总量M2；
所述海上平台设备能源结构类型决定了海上平台使用天然气供能的最大比例K(0<k<1)。
进一步的，所述伴生气储气库选择与设计包括储气库选择和设计两个部分；
所述储气库选择根据伴生气储量、产量、海上平台伴生气需求量进行选择，选择类型及方式如下：
1)当伴生气储量规模较大且产量远高于海上平台伴生气需求量时采用浮式LNG储气库，数学表示为：
G>>k*M2*N，M1>>k*M2，S1+S2>S3；
式中G—估算的油田伴生气储量，N—海上平台工作期限；S1—伴生气的直接经济价值，S2—直接或燃烧伴生气导致的环境治理损失，S3—储库建设及运营成本；
2)当伴生气产量波动较大、产量落差较大且经过储气库调节后能为海洋平台稳定能源供给时采用海底储气库，数学表示为：
G≈k*M2*N，S1+S2>S3；
3)当伴生气规模较小、不能用于海上平台稳定能源供给且具备经济效益时，采用浮式CNG储气库，数学表示为：
G<<k*M2*N，S1+S2>S3；
所述储气库设计根据所选择的储气库类型进行设计，具体包括伴生气处理流程设计、储库设计、注采气流程设计。
进一步的，步骤三所述伴生气分离提纯、升降压处理及计量流程包括伴生气分离提纯、伴生气升降压处理和伴生气计量三大部分；
所述伴生气分离提纯包括入库前分离器、净化器对杂质的滤除和出库分离器对杂质的进一步滤除；
所述伴生气升降压处理包括入库前升压调节和出库降压调节；所述入库前升压调节通过压缩机、缓冲罐、空冷设备等对伴生气注气压力、温度进行调节，使其满足储气库要求的压力和温度范围；所述出库降压调节通过减压阀和缓冲器调节伴生气输出气压，使之满足设备端相关要求；
所述伴生气计量包括伴生气入库前计量、入库计量、出库计量、出库后计量四大部分；
所述伴生气入库前计量与入库计量可用于采出伴生气中杂质含量和伴生气开采量统计；所述入库计量与出库计量用于统计储库内伴生气损失量，可用于评估储气库状态；所述出库计量、出库后计量出库伴生气中杂质含量和接入设备的伴生气总量统计。
进一步的，所述伴生气储存与利用包括伴生气的储存外输、储存备用两大部分；
所述伴生气的储存外输针对伴生气产量远大于海上平台需求的情况下，该情况下海上平台各设备按可用天然气的最大比例系数利用伴生气供能，再将剩余伴生气存入浮式LNG储库向外运输供能；
所述伴生气储存备用针对伴生气储量、产量与海上平台需求量相近以及产量远小于需求量的情况：
1)在针对伴生气储量、产量与海上平台需求量相近的情况下当伴生气产量大于海上平台需求量时将多余部分存入海底储库，当产量小于需求量时利用储库内伴生气供能；
2)在产量远小于海上平台伴生气需求量的情况下，将伴生气存入浮式CNG储气库，待储量满足需求量时再统一调用。
上述海上油田伴生气的储存与利用方法的具体实现步骤如下：
第一步：根据伴生气储量计算、同类油田伴生气产量统计、油田生产计划安排估算油田开采伴生气的产量，根据海上平台生产计划安排和海上平台设备能源结构类型计算海上平台伴生气的潜在需求量；
第二步：根据伴生气容量、产量和海上平台伴生气需求量关系选择适当的储气库类型，根据储气库类型完成相应的储气库系统设计；
第三步：根据不同的储气库类型完成伴生气分离提纯、升降压处理及计量工作；
第四步：综合伴生气的实际产量和海上平台的实际需求量制定合理的功能策略，确保伴生气利用的最大化。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
本发明应用于海上油田伴生气的储存管理和高效利用，在优先利用伴生气的基础上综合海上油田伴生气和海上平台之间的供需关系，并通过计算建设成本设计合适的伴生气储存和利用方式，保证在充分利用伴生气的同时降低伴生气的使用成本，使伴生气产生的经济价值和社会效益最大。本发明可对海底伴生气进行储存利用和优化调度，减少了能源浪费和环境污染，提高了海上平台和油田的经济效益，为海底伴生气的资源利用和能源供应提出了一种切实有效的方案，具有很好的应用价值和发展前景。
附图说明
图1为浮式LNG储气库工作示意图
图2为海底储气库工作示意图
图3为浮式CNG储气库工作示意图
图4为海上油田伴生气储存与利用流程图
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的保护范围。
如图4所示，海上油田伴生气的储存与利用首先需进行伴生气产量和海上平台伴生气需求量的估算；
所述伴生气产量的估算由伴生气储量计算、同类油田伴生气产量统计、油田生产计划安排三部分构成；
所述伴生气储量计算通过容积法公式计算，初步估计海上油田伴生气规模和需要建设的储气库规模，容积法计算公式如下：
G＝0.1AHΦ(1-Sw)pTb/PbTZ
其中：G—在Pb和Tb条件下的地下储气库储气量，108m3；A—储气库的含气面积，km2；H—储气层的有效厚度，m；Φ—储气层的有效孔隙度，％；Sw—孔隙空间的平均含水饱和度，％；p—储气层的压力，MPa；T—储气层的温度，K；Pb—测量的基准压力，MPa；Tb—测量的基准温度，K；Z—气体偏差系数；
所述同类油田伴生气产量统计，通过历史数据和计算所得的伴生气储量拟合出海上油田日产量/月产量变化趋势；
所述油田生产计划安排为油田按生产计划目标制定的开采策略，可为油田伴生气的产量提供参考；通过综合分析油田伴生气储量、类似油田伴生气产出数据、油田开采计划可估算伴生气产量为M1及其波动量ΔM。
所述海上平台伴生气需求量估算由海上平台生产计划安排与海上平台设备的能源结构类型决定；
所述海上平台生产计划安排决定了平台生产生活需要消耗的能源总量M2；
所述海上平台设备能源结构类型决定了海上平台使用天然气供能的最大比例K(0<k<1)。其次，根据图4所示中的伴生气储量、产量、海上平台伴生气需求量进行储气库类型的选择和设计，所述储气库类型及选择方式如下：
1)当伴生气储量规模较大且产量远高于海上平台伴生气需求量时采用浮式LNG储气库，数学表示为：
G>>k*M2*N，M1+ΔM>>k*M2，S1+S2>S3；
式中G—估算的油田伴生气储量，N—海上平台工作期限；S1—伴生气的直接经济价值，S2—直接或燃烧伴生气导致的环境治理损失，S3—储库建设及运营成本；
2)当伴生气产量波动较大、产量落差较大且经过储气库调节后能为海洋平台稳定能源供给时采用海底储气库，数学表示为：
G≈k*M2*N，S1+S2>S3；
3)当伴生气规模较小、不能用于海上平台稳定能源供给且具备经济效益时，采用浮式CNG储气库，数学表示为：
G<<k*M2*N，S1+S2>S3；
所述储气库设计根据所选择的储气库类型进行设计，设计环节包括伴生气处理流程设计、储库设计、注采气流程设计。
然后，根据图1、图2、图3、图4和步骤二中选择不同的储气库类型进行伴生气提纯分类、升降压处理、计量等流程的设计；
如图1所示，如果选取浮式LNG储气库，需要设计独立的海上平台供能回路和储气库回路；所述海上平台供能回路将海上油田伴生气经两次计量、分离净化、升降压处理后直接输入海上平台；
所述储气库回路将海上油田伴生气经两次计量、分离净化、液化后输入浮式LNG储气库，待达到储量标准后经过船舶外送。
如图2所示，如果选取海底储气库，需要设计闭合供气回路分别用于伴生气的直接利用和富余伴生气的储存利用，包括伴生气分离提纯、升降压处理、计量等流程；
所述伴生气分离提纯包括入库前分离器、净化器对杂质的滤除和出库分离器对杂质的进一步滤除；
所述伴生气升降压处理包括入库前升压调节和出库降压调节；所述入库前升压调节通过压缩机、缓冲罐、空冷设备等对伴生气注气压力、温度进行调节，使其满足储气库要求的压力和温度范围；所述出库降压调节通过减压阀和缓冲器调节伴生气输出气压，使之满足设备端相关要求；
所述伴生气计量包括伴生气入库前计量、入库计量、出库计量、出库后计量四大部分；
所述伴生气入库前计量与入库计量可用于采出伴生气中杂质含量和伴生气开采量统计；所述入库计量与出库计量用于统计储库内伴生气损失量，可用于评估储气库状态；所述出库计量、出库后计量出库伴生气中杂质含量和接入设备的伴生气总量统计。
如图3所示，如果选取浮式CNG储气库，仅需设计单向供气回路，海上油田伴生气经两次计量、分离提纯、升降压处理后输入浮式CNG储气库，待达到储量标准后计量输出到海上平台。
最后，根据图1、图2、图3、图4所示，完成伴生气的储存外输、储存备用和直接利用；所述伴生气的储存外输针对伴生气产量远大于海上平台需求的情况下，该情况下海上平台各设备按可用天然气的最大比例系数利用伴生气供能实现伴生气的直接利用，再将剩余伴生气存入浮式LNG储库向外运输供能；
所述伴生气储存备用针对伴生气储量、产量与海上平台需求量相近以及产量远小于需求量的情况：
1)在针对伴生气储量、产量与海上平台需求量相近的情况下当伴生气产量大于海上平台需求量时将多余部分存入海底储库，当产量小于需求量时利用储库内伴生气供能；
2)在产量远小于海上平台伴生气需求量的情况下，将伴生气存入浮式CNG储气库，待储量满足需求量时再统一调用。
上述海上油田伴生气的储存与利用方法的具体实现步骤如下：
第一步：根据伴生气储量计算、同类油田伴生气产量统计、油田生产计划安排估算油田开采伴生气的产量，根据海上平台生产计划安排和海上平台设备能源结构类型计算海上平台伴生气的潜在需求量；
第二步：根据伴生气容量、产量和海上平台伴生气需求量关系选择适当的储气库类型，根据储气库类型完成相应的储气库系统设计；
第三步：根据不同的储气库类型完成伴生气分离提纯、升降压处理及计量工作；
第四步：综合伴生气的实际产量和海上平台的实际需求量制定合理的功能策略，确保伴生气利用的最大化。
Claims (9)
1.一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，该方法应用于海上油田开采过程中伴生气的储存利用，其包括以下步骤：
步骤一：估算海上油田伴生气产量和海上平台伴生气需求量；
步骤二：根据伴生气产量与用量完成伴生气储气库选择与设计；
步骤三：所述伴生气分离提纯、升降压处理及计量流程；
步骤四：综合海上油田伴生气的实际产量和海上平台伴生气的实际需求量实现伴生气的储存与高效利用。
2.如权利要求1所述一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，所述海上油田伴生气产量的估算，通过估算伴生气储量和分析已开采海上油田的伴生气开采数据，初步获得伴生气的日产量、产量变化趋势及伴生气可开采年限。
3.如权利要求1所述一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，所述海上平台伴生气需求量由海上平台供电、供热系统的发电量、产热产冷量和能源利用结构确定，通过海上平台生产过程的能源消耗数据和设备类型获得海上平台伴生气需求量。
4.如权利要求1所述一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，所述伴生气储气库选择与设计包含储气库类型选择和设计两大部分；
所述储气库类型选择根据伴生气储量、产量和海上平台需求量进行储气库类型的选择，选择类型包括浮式CNG储气库、浮式LNG储气库、海底储气库；
所述储气库设计根据所选储气库类型完成储气库容量计算、储气库建造运营、注采气管道铺设工作。
5.如权利要求1所述一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，所述伴生气分离提纯、升降压处理及计量流程用于采出伴生气杂质的分离、伴生气输送储存压力的调节及伴生气出入库的计量统计；
所述伴生气出入库的计量统计用于储量、用量统计和储气库运行状态检测。
6.如权利要求1所述一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，所述伴生气的实际产量由海上油田伴生气含量、油田开采计划、临近时间段伴生气产出量进行计算；
所述海上平台伴生气的实际需求量由海上平台当日生产计划、设备消耗能源结构和备用能源库存量决定；
所述伴生气的储存与高效利用，通过综合伴生气产量、储库内伴生气存量、海上平台伴生气需求量制定储存与利用策略。
7.如权利要求2所述一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，所述伴生气储量使用容积法进行计算，计算公式如下：
G＝0.1AHΦ(1-Sw)pTb/PbTZ
其中：G—在Pb和Tb条件下的地下储气库储气量，108m3；A—储气库的含气面积，km2；H—储气层的有效厚度，m；Φ—储气层的有效孔隙度，％；Sw—孔隙空间的平均含水饱和度，％；p—储气层的压力，MPa；T—储气层的温度，K；Pb—测量的基准压力，MPa；Tb—测量的基准温度，K；Z—气体偏差系数。
8.如权利要求4所述一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，所述储气库类型选择的选择依据包括海上油田伴生气的产量、海上平台伴生气的需求量、海上平台与废弃油气藏群的距离、海上油田海况、离岸距离五大因素；
所述选择依据采用权重系数法对五大因素进行综合考量得出最优选择结果。
9.如权利要求4所述一种海上油田伴生气的储存与利用方法，其特征在于，所述海底储气库由海上废弃或枯竭的油气井改造而成。
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| CN202110333846.7A Active CN113047818B (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种海上油田伴生气的储存与利用方法 |
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| CN (1) | CN113047818B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8429705D0 (en) * | 1984-11-23 | 1985-01-03 | Park R S | Offshore oil fields |
| NO872666D0 (no) * | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Kvaerner Eng | Fremgangsmaate ved og anlegg for transport av hydrokarboner over lang avstand fra en hydrokarbonkilde til havs. |
| CN102971490A (zh) * | 2010-06-30 | 2013-03-13 | 雪佛龙美国公司 | 用于从井中生产油气的系统和方法 |
| CN108088298A (zh) * | 2016-11-21 | 2018-05-29 | 成都中安电气有限公司 | 一种油气田余热回收利用装置 |
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| CN212430451U (zh) * | 2020-07-09 | 2021-01-29 | 西安长庆科技工程有限责任公司 | 一种油气接转站一体化整合集成装置 |
-
2021
- 2021-03-29 CN CN202110333846.7A patent/CN113047818B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张龙: "《海上油田伴生气回收利用技术概述》", 《石油和化工节能》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113047818B (zh) | 2022-05-24 |
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