【双碳】新型零碳排放原油生产设施

目前，美国有五个人口密集区被环境保护署认定为臭氧严重不达标区。石油和天然气生产商正在积极寻求大幅降低油田碳排放的钻井和油井生产的解决方案，以实现降碳目标。所采用的策略包括取消原油储罐、取消天然气驱动器以及整合焊盘的加工，每一种策略都提供了渐进式的改进，但并不能解决整个问题。目前的生产设施使用被动方式分离油、气和水。这种不完全分离导致气体残留在原油中，当这些气体离开原油时，会造成逸散性碳排放。

01. 技术介绍

为了应对这一挑战，先锋能源开发了一种称为排放控制处理器（ECT）的主动分离工艺。ECT接收井口流体，并在闭环过程中利用重力和加热的组合作用来分离水、石油和天然气。该系统对碳氢化合物的分选效率比传统工艺高得多，可获得不含闪蒸气体的完全稳定的原油。此外，天然气中的粗分子反而留在原油中，从而增加了原油的体积。消除闪蒸气体，即消除了通过工艺过程电气化与井场焊盘所产生的碳排放。从ECT输出的油为符合管道外输标准的原油，可以直接输送到井区自动转输站（LACT）装置，如果原油中游供应商需要缓冲，ECT输出的油也可输送到增压船。

ECT在电网供电时无排放，不包含排气处理器，并取代了几乎所有现有的生产设施设备，包括高低压分离器（HLP）、蒸汽回收装置（VRU）、气体破坏器、蒸汽回收塔（VRT）和储罐。它能够进行批量加工，当与多个撬块并联组装时，ECT系统可以适应各种生产型材。

02.试验案例

先锋能源与Bayswater勘探生产公司签订合同，在科罗拉多州韦尔德县的一个八井井场进行500桶/日ECT的试点。该试点项目不仅为展示该系统在实际生产现场的连续运行，也为表明其消除排放、提高原油产量和简化操作的主要优势。

ECT与现有基础设施并联，在试点操作期间将原油产量转移到系统。ECT将油稳定输送到现场现有的散装油分离器中。在散装分离器之后，原油进入常压储罐，最后进入井区自动转输站。现场的蒸汽回收装置还压缩了从散装油分离器和气举压缩机中逸出的低压气体。

在测试期间，在整个站点的各个点监控和收集数据。散装油分离器内部压力是关键的测量点。在常规操作中，原油中的闪蒸气体会从该容器中逸出，导致其内部压力上升。一旦达到预定压力，蒸汽回收装置就会激活并自动提取容器中的任何蒸汽，这些蒸汽会被压缩并输送到气体销售管线。

在该过程中，从多个点获得成分样品。其中，从ECT输出时的稳定原油取样，以确定饱和蒸汽压（RVP），并对ECT运行前和运行期间的销售气体分别取样，以评估设备稳定运行的效率和原油产量增加量。为了确定运营效率，在试点之前、之后和期间，均对生产商操作团队现场访问频率和现场正常运行时间进行了评估。

在试点测试期间，ECT总共运行了28天，现场总共八口井中，其中七口井中生产了近3600桶管道级原油，第八口井继续流经其高低压分离器（HLP）。

在整个试点过程中，对装置温度进行了调整，以测试其对原油饱和蒸汽压的影响。对流体样品进行定期分析，确使控制原油的饱和蒸汽压，以达到客户期望的产量。饱和蒸汽压一度控制到12psia或更低，且使其在ECT放电时维持稳定。

在先导试验中，发现散装油分离器内的压力始终低于通常观察到的压力，说明原油产生的蒸汽非常少。蒸汽回收装置（VRU）数据也证实了这一点，该数据显示与正常操作相比，利用率降低了50%。先锋能源认为剩余的逸出蒸汽主要来自于第八口井的生产，该井将压缩液体和现场周围的各个点不稳定的分离液直接注入散装油分离器，由现场的高低压分离器（HLP）继续处理。在完整的ECT实施中，这些不稳定液体将被引导到ECT的入口进行处理和稳流。

该试验在科罗拉多州一年中最冷的时候运行，当时气温经常降至冰点以下。在试运行之前和之后，气举压缩机因天气寒冷而停机，导致运营团队几乎每天都要进行维护活动。即使在这些极端条件下，当ECT运行时，运营团队现场访问的次数也仅限于几次检查，气举压缩机甚至没有关闭过一次，大大提高了井场的运行效率。

销售气体的第三方成分分析显示，能量含量从1400 BTU/ft3减少到1,322 BTU/ft3，表明粗分子已从气体中分离出来并进入原油中。这意味着原油量增长了11.3%。

03. 结论

该试点表明，ECT是减少井场焊盘碳排放和增加原油销售的可行解决方案。它加强分离和电气化，系统地消除了排放源，消除了罐式蒸汽的常规燃烧，提高了运营效率，同时使原油量增加了11.3%。有效改善运营效率，提高了现场气举压缩机的正常运行时间，并减少了工作人员在现场设备上的工作时间。该试点项目证明，通过采用这项技术，该行业可以大幅减少排放和碳足迹，同时提高利润。

在未来几个月内，先锋能源将为其他富含石油的盆地运营商进行额外试验，这些盆地的容量可能更大。其他设计配置包括250、1000和2000个B/D系统，这些系统可以并联安装，以实现所需的初始产量。