目前，美國有五個(gè)人口密集區(qū)被環(huán)境保護(hù)署認(rèn)定為臭氧嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)區(qū)。石油和天然氣生產(chǎn)商正在積極尋求大幅降低油田碳排放的鉆井和油井生產(chǎn)的解決方案，以實(shí)現(xiàn)降碳目標(biāo)。所采用的策略包括取消原油儲罐、取消天然氣驅(qū)動器以及整合焊盤的加工，每一種策略都提供了漸進(jìn)式的改進(jìn)，但并不能解決整個(gè)問題。目前的生產(chǎn)設(shè)施使用被動方式分離油、氣和水。這種不完全分離導(dǎo)致氣體殘留在原油中，當(dāng)這些氣體離開原油時(shí)，會造成逸散性碳排放。

01. 技術(shù)介紹

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，先鋒能源開發(fā)了一種稱為排放控制處理器（ECT）的主動分離工藝。ECT接收井口流體，并在閉環(huán)過程中利用重力和加熱的組合作用來分離水、石油和天然氣。該系統(tǒng)對碳?xì)浠衔锏姆诌x效率比傳統(tǒng)工藝高得多，可獲得不含閃蒸氣體的完全穩(wěn)定的原油。此外，天然氣中的粗分子反而留在原油中，從而增加了原油的體積。消除閃蒸氣體，即消除了通過工藝過程電氣化與井場焊盤所產(chǎn)生的碳排放。從ECT輸出的油為符合管道外輸標(biāo)準(zhǔn)的原油，可以直接輸送到井區(qū)自動轉(zhuǎn)輸站（LACT）裝置，如果原油中游供應(yīng)商需要緩沖，ECT輸出的油也可輸送到增壓船。

ECT在電網(wǎng)供電時(shí)無排放，不包含排氣處理器，并取代了幾乎所有現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備，包括高低壓分離器（HLP）、蒸汽回收裝置（VRU）、氣體破壞器、蒸汽回收塔（VRT）和儲罐。它能夠進(jìn)行批量加工，當(dāng)與多個(gè)撬塊并聯(lián)組裝時(shí)，ECT系統(tǒng)可以適應(yīng)各種生產(chǎn)型材。

02.試驗(yàn)案例

先鋒能源與Bayswater勘探生產(chǎn)公司簽訂合同，在科羅拉多州韋爾德縣的一個(gè)八井井場進(jìn)行500桶/日ECT的試點(diǎn)。該試點(diǎn)項(xiàng)目不僅為展示該系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場的連續(xù)運(yùn)行，也為表明其消除排放、提高原油產(chǎn)量和簡化操作的主要優(yōu)勢。

ECT與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施并聯(lián)，在試點(diǎn)操作期間將原油產(chǎn)量轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)。ECT將油穩(wěn)定輸送到現(xiàn)場現(xiàn)有的散裝油分離器中。在散裝分離器之后，原油進(jìn)入常壓儲罐，最后進(jìn)入井區(qū)自動轉(zhuǎn)輸站?，F(xiàn)場的蒸汽回收裝置還壓縮了從散裝油分離器和氣舉壓縮機(jī)中逸出的低壓氣體。

在測試期間，在整個(gè)站點(diǎn)的各個(gè)點(diǎn)監(jiān)控和收集數(shù)據(jù)。散裝油分離器內(nèi)部壓力是關(guān)鍵的測量點(diǎn)。在常規(guī)操作中，原油中的閃蒸氣體會從該容器中逸出，導(dǎo)致其內(nèi)部壓力上升。一旦達(dá)到預(yù)定壓力，蒸汽回收裝置就會激活并自動提取容器中的任何蒸汽，這些蒸汽會被壓縮并輸送到氣體銷售管線。

在該過程中，從多個(gè)點(diǎn)獲得成分樣品。其中，從ECT輸出時(shí)的穩(wěn)定原油取樣，以確定飽和蒸汽壓（RVP），并對ECT運(yùn)行前和運(yùn)行期間的銷售氣體分別取樣，以評估設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的效率和原油產(chǎn)量增加量。為了確定運(yùn)營效率，在試點(diǎn)之前、之后和期間，均對生產(chǎn)商操作團(tuán)隊(duì)現(xiàn)場訪問頻率和現(xiàn)場正常運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了評估。

在試點(diǎn)測試期間，ECT總共運(yùn)行了28天，現(xiàn)場總共八口井中，其中七口井中生產(chǎn)了近3600桶管道級原油，第八口井繼續(xù)流經(jīng)其高低壓分離器（HLP）。

在整個(gè)試點(diǎn)過程中，對裝置溫度進(jìn)行了調(diào)整，以測試其對原油飽和蒸汽壓的影響。對流體樣品進(jìn)行定期分析，確使控制原油的飽和蒸汽壓，以達(dá)到客戶期望的產(chǎn)量。飽和蒸汽壓一度控制到12psia或更低，且使其在ECT放電時(shí)維持穩(wěn)定。

在先導(dǎo)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)散裝油分離器內(nèi)的壓力始終低于通常觀察到的壓力，說明原油產(chǎn)生的蒸汽非常少。蒸汽回收裝置（VRU）數(shù)據(jù)也證實(shí)了這一點(diǎn)，該數(shù)據(jù)顯示與正常操作相比，利用率降低了50%。先鋒能源認(rèn)為剩余的逸出蒸汽主要來自于第八口井的生產(chǎn)，該井將壓縮液體和現(xiàn)場周圍的各個(gè)點(diǎn)不穩(wěn)定的分離液直接注入散裝油分離器，由現(xiàn)場的高低壓分離器（HLP）繼續(xù)處理。在完整的ECT實(shí)施中，這些不穩(wěn)定液體將被引導(dǎo)到ECT的入口進(jìn)行處理和穩(wěn)流。

該試驗(yàn)在科羅拉多州一年中最冷的時(shí)候運(yùn)行，當(dāng)時(shí)氣溫經(jīng)常降至冰點(diǎn)以下。在試運(yùn)行之前和之后，氣舉壓縮機(jī)因天氣寒冷而停機(jī)，導(dǎo)致運(yùn)營團(tuán)隊(duì)幾乎每天都要進(jìn)行維護(hù)活動。即使在這些極端條件下，當(dāng)ECT運(yùn)行時(shí)，運(yùn)營團(tuán)隊(duì)現(xiàn)場訪問的次數(shù)也僅限于幾次檢查，氣舉壓縮機(jī)甚至沒有關(guān)閉過一次，大大提高了井場的運(yùn)行效率。

銷售氣體的第三方成分分析顯示，能量含量從1400 BTU/ft3減少到1,322 BTU/ft3，表明粗分子已從氣體中分離出來并進(jìn)入原油中。這意味著原油量增長了11.3%。

03. 結(jié)論

該試點(diǎn)表明，ECT是減少井場焊盤碳排放和增加原油銷售的可行解決方案。它加強(qiáng)分離和電氣化，系統(tǒng)地消除了排放源，消除了罐式蒸汽的常規(guī)燃燒，提高了運(yùn)營效率，同時(shí)使原油量增加了11.3%。有效改善運(yùn)營效率，提高了現(xiàn)場氣舉壓縮機(jī)的正常運(yùn)行時(shí)間，并減少了工作人員在現(xiàn)場設(shè)備上的工作時(shí)間。該試點(diǎn)項(xiàng)目證明，通過采用這項(xiàng)技術(shù)，該行業(yè)可以大幅減少排放和碳足跡，同時(shí)提高利潤。

在未來幾個(gè)月內(nèi)，先鋒能源將為其他富含石油的盆地運(yùn)營商進(jìn)行額外試驗(yàn)，這些盆地的容量可能更大。其他設(shè)計(jì)配置包括250、1000和2000個(gè)B/D系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以并聯(lián)安裝，以實(shí)現(xiàn)所需的初始產(chǎn)量。