一种海上油气田火炬排放燃料气的定量回收系统的制作方法

本发明属于海上油气田废弃低压燃料气排放与回收的技术领域，更具体地，涉及一种海上油气田火炬排放燃料气的定量回收系统。

背景技术：

油气田在开采和提炼石油和天然气过程中，会产生一部分低压燃料气，这部分气体通常通过火炬燃烧系统或冷放空，造成资源浪费和环境污染。出于环保的考虑，陆地石化企业在生产装置上加装火炬熄灭装置，然而，与陆地石化企业相比，海上油气田由于其地理位置和相对特殊的运行环境，难以在海上平台安装火炬熄灭装置，对大气污染和燃料气的浪费依然存在。因此，现有技术中亟需针对海上油气田火炬排放燃料气回收的技术方案。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种定量回收油气开采过程中产生的低压气态燃料，并将其余低压燃料气在火炬系统中燃烧排放的海上油气田火炬排放燃料气的定量回收系统。

为实现上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：

一种海上油气田火炬排放燃料气的定量回收系统，包括用于收集低压燃料气的低压气管汇和火炬系统。

所述低压气管汇分别连接有撬装式压缩机组和火炬总管汇，所述撬装式压缩机组包括与所述低压气管汇依次连接的第二紧急关断阀、压缩机入口冷却器、气液分离器、压缩机主机、压缩机出口冷却器和第三紧急关断阀，所述撬装式压缩机组上还设置有压缩机就地控制盘，所述压缩机就地控制盘分别与所述第二紧急关断阀和第三紧急关断阀连接，所述第三紧急关断阀与燃料气系统相连接，所述压缩机入口冷却器的排水管路与海水连通，所述压缩机入口冷却器的排水管路上设置有第一调节阀，所述第一调节阀与设置在所述压缩机入口冷却器的排气管路上的压缩机入口温度变送器相连接。

所述气液分离器通过气液分离器排水管路与闭式排放系统相连接，气液分离器排水管路上设置有第二调节阀，所述气液分离器上还设置有气液分离器压力变送器和气液分离器液位变送器，所述压缩机主机上设置有压缩机变频器，所述气液分离器压力变送器与所述压缩机变频器相连接，所述气液分离器液位变送器与所述第二调节阀相连接。

所述压缩机出口冷却器的排水管路与海水连通，所述压缩机出口冷却器的排水管路上设置有第三调节阀，所述压缩机出口冷却器的排气管路上设置有压缩机出口温度变送器，所述压缩机出口温度变送器与所述第三调节阀相连接，所述压缩机出口冷却器的排气管路还分别与所述气液分离器的进气管路和所述火炬总管汇连通，所述压缩机出口冷却器的排气管路与所述气液分离器的进气管路相连接的回流管路上设置有回流管路调节阀，所述压缩机出口冷却器的排气管路与所述火炬总管汇相连的管路上设置有bdv泄放阀。

所述火炬总管汇连接有火炬分液罐，所述火炬分液罐上设置有火炬分液罐压力变送器，所述压缩机就地控制盘分别与所述气液分离器压力变送器和所述火炬分液罐压力变送器连接，所述火炬分液罐通过水封罐入口管路连接有水封罐，所述水封罐入口管路上设置有超声波流量计，所述水封罐通过水封罐出口管路连接有火炬系统。

所述水封罐被堰板分隔为水封区和撇油区，所述水封区和所述撇油区通过连通管线相连通，所述连通管线上设置有气动开关阀，所述水封区设置有水封区液位变送器，所述水封罐入口管路与所述水封区相连通，所述水封区通过水封区补水管路与补水系统连接，所述水封区补水管路上设置有补水管路调节阀和第一紧急关断阀，所述补水管路调节阀与所述水封区液位变送器相连接，所述撇油区设置有撇油区液位变送器，所述撇油区通过水封罐撇油管路与撇油泵连接，所述撇油泵通过撇油泵出口管路与闭式排放系统连接，所述水封罐撇油管路上设置有撇油管路调节阀，所述撇油管路调节阀与所述撇油区液位变送器连接。所述水封罐上设置有水封罐液位指示变送器，所述水封罐液位指示变送器与所述第一紧急关断阀和所述撇油泵相连接。

所述火炬系统为自动点火系统。

所述堰板中贯穿有热油盘管，所述热油盘管的进油口和出油口均与热油循环发生系统连接。

所述堰板端部设置有撇油槽。

本发明与现有技术相比的有益效果是：压缩机就地控制盘根据火炬分液罐压力变送器和气液分离器压力变送器测得的压力来控制第二紧急关断阀是否关闭，可以定量回收部分低压燃料气，并将其余不能回收的低压气在火炬系统中燃烧排放。

附图说明

图1是撬装式压缩机组部分的局部放大图。

图2是水封罐部分的局部放大图。

图3是本发明的系统图。

附图标记：1-第二紧急关断阀，2-压缩机入口冷却器，3-第一调节阀，4-压缩机入口温度变送器，5-气液分离器，6-第二调节阀，7-气液分离器压力变送器，8-气液分离器液位变送器，9-压缩机主机，10-压缩机变频器，11-压缩机出口冷却器，12-第三调节阀，13-压缩机出口温度变送器，14-第三紧急关断阀，15-回流管路调节阀，16-bdv泄放阀，17-压缩机就地控制盘，18-撬装式压缩机组，19-火炬总管，20-堰板，21-火炬分液罐，22-火炬分液罐压力变送器，23-超声波流量计，24-水封罐入口管路，25-水封罐，26-水封区液位变送器，27-水封罐液位指示变送器，28-水封罐出口管路，29-火炬系统，30-撇油区液位变送器，31-补水管路调节阀，32-气动开关阀，33-水封罐撇油管路，34-热油盘管，35-撇油泵，36-撇油泵出口管路，37-水封区补水管路，38-气液分离器排水管路，39-压缩机出口排气管路，40-第一紧急关断阀，41-低压气管汇，42-撇油管路调节阀，43-连通管线，44-回流管路。

具体实施方式

如图1-3所示的一种海上油气田火炬排放燃料气的定量回收系统，包括用于收集低压燃料气的低压气管汇41和火炬系统29。

低压气管汇41分别连接有撬装式压缩机组18和火炬总管汇19，撬装式压缩机组18包括与低压气管汇41依次连接的第二紧急关断阀1、压缩机入口冷却器2、气液分离器5、压缩机主机9、压缩机出口冷却器11和第三紧急关断阀14，所述撬装式压缩机组18上还设置有压缩机就地控制盘17，所述压缩机就地控制盘17分别与所述第二紧急关断阀1和第三紧急关断阀14连接，第三紧急关断阀14通过压缩机出口排气管路39与燃料气系统相连接，压缩机入口冷却器2的排水管路与海水连通，压缩机入口冷却器2的排水管路上设置有第一调节阀3，第一调节阀3与设置在压缩机入口冷却器2的排气管路上的压缩机入口温度变送器4相连接。

气液分离器5通过气液分离器排水管路38与闭式排放系统相连接，气液分离器排水管路38上设置有第二调节阀6，气液分离器5上还设置有气液分离器压力变送器7和气液分离器液位变送器8，压缩机主机9上设置有压缩机变频器10，气液分离器压力变送器7与压缩机变频器10相连接，气液分离器液位变送器8与第二调节阀6相连接。

压缩机出口冷却器11的排水管路与海水连通，压缩机出口冷却器11的排水管路上设置有第三调节阀12，压缩机出口冷却器11的排气管路上设置有压缩机出口温度变送器13，压缩机出口温度变送器13与第三调节阀12相连接，压缩机出口冷却器11的排气管路还分别与气液分离器5的进气管路和火炬总管汇19连通，压缩机出口冷却器11的排气管路与气液分离器5的进气管路相连接的回流管路44上设置有回流管路调节阀15，压缩机出口冷却器11的排气管路与火炬总管汇19相连的管路上设置有bdv泄放阀16，bdv(blowdownvalve)泄放阀是与紧急关断系统相关的，其目的是在紧急事故(如火灾)下安全泄放系统内的物料(多为气体)使系统内的压力降低，而不用等到达到超过设计压力时由安全阀泄放，在正常工况下为常闭状态。

火炬总管汇19连接有火炬分液罐21，火炬分液罐21上设置有火炬分液罐压力变送器22，压缩机就地控制盘17分别与气液分离器压力变送器7和火炬分液罐压力变送器22连接，火炬分液罐21通过水封罐入口管路24连接有水封罐25，水封罐入口管路24上设置有超声波流量计23，水封罐25通过水封罐出口管路28连接有火炬系统29。

水封罐25被堰板20分隔为水封区和撇油区，堰板20端部设置有撇油槽(图中未画出)，水封区的水的上表面会产生浮油，浮油通过撇油槽从水封区流入撇油区。水封区和撇油区通过连通管线43相连通，连通管线43上设置有气动开关阀32，本实施例中气动开关阀32为蝶阀，水封区设置有水封区液位变送器26，水封罐入口管路24与水封区相连通，水封区通过水封区补水管路37与补水系统连接，水封区补水管路37上设置有补水管路调节阀31和第一紧急关断阀40，补水管路调节阀31与水封区液位变送器26相连接，撇油区设置有撇油区液位变送器30，撇油区通过水封罐撇油管路33与撇油泵35连接，撇油泵35通过撇油泵出口管路36与闭式排放系统连接，水封罐撇油管路33上设置有撇油管路调节阀42，撇油管路调节阀42与撇油区液位变送器30连接。水封罐25上设置有水封罐液位指示变送器27，水封罐液位指示变送器27与第一紧急关断阀40和撇油泵35相连接。

火炬系统29为自动点火系统，自动点火系统中的高压导线及发弧装置，通过电点火装置直接点燃长明灯。电点火装置可实现自动操作、现场手动操作和中控室遥控操作。自动点火系统利用热电偶信号对长明灯燃烧状态进行判断，当长明灯熄灭，控制系统自动启动电点火装置，重新点燃长明灯。为保证平台在异常关停状态下的安全，火炬长明灯长期保持点燃状态，确保出现火炬总管在排放天然气等燃料气时能够随时点燃火炬。

堰板20中贯穿有热油盘管34，热油盘管34的进油口和出油口均与热油循环发生系统连接。海上平台上自带热油循环发生系统，将油加热后通过进油口输送到热油盘管34中，流经水封区和撇油区，最后回到热油循环发生系统中，循环利用。热油盘管34导热性能好，且进出水封罐25处及穿过堰板20处均密封，保证热油不会渗漏到水封罐25中，污染水封罐25中的水和燃料气，热油加热水封罐25中的水，避免水封罐25温度过低而结冰。

本发明的工作方式如下：

海上油气田上产生的低压燃料气体被收集后，分为两路，一路进入撬装式压缩机组18，另一部分进入火炬总管汇19。进入撬装式压缩机组18的这部分气体首先通过第二紧急关断阀1，进入压缩机入口冷却器2，海水作为冷却水进入压缩机入口冷却器2。压缩机入口温度变送器4测得的排气温度超过设置温度值时，与压缩机入口温度变送器4信号连接的第一调节阀3自动开启，将水通过压缩机入口冷却器2的排水管路排向海水中。

被冷却的低压气进入气液分离器5中，气体被分离出来，进入压缩机主机9，液体沉淀在气液分离器5的下方，当气液分离器5上的气液分离器液位变送器8的液位示数高于设定值时，与之信号连接的第二调节阀6自动开启，将液体从气液分离器5底部经气液分离器排水管路38流入闭式排放系统。闭式排放系统用于将含有油的水经过处理后排放到海水中。压缩机主机9上的变频器10与气液分离器5上的气液分离器压力变送器7信号连接，气液分离器压力变送器7测得气液分离器5内上方分离出的低压气体的压力情况，变频器10即变频电机，可以根据低压气体的压力情况来调整压缩机的频率，从而将气体压缩至目标气压值，实现对低压燃料气回收的定量控制。

被压缩后的燃料气进入压缩机出口冷却器11，冷却水进入压缩机出口冷却器11将燃料气进一步冷却，压缩机出口温度变送器13测得的温度值高于某一设定值时，自动开启第三调节阀12，将用过冷却水排回到海水中。被进一步冷却后的气体分为三路。其中一路经过压缩机出口排气管路39进入燃料气系统，这部分气体被回收，继续作为燃料气使用，对于天然气田，这部分天然气可直接销售。当压缩机出口温度变送器13的温度示数超过允许的最高阈值时，关断第三紧急关断阀14，以免压缩后的燃料气温度过高，进入燃料气系统造成危险。第二路被进一步冷却后的气体进入回流管路44，回到气液分离器5的进气管路的进气管路中，当气液分离器压力变送器7测量的压力值高于气液分离器5内气体压力的预设值时，启动回流管路调节阀15，使部分被压缩的燃料气回流至气液分离器5。第三路被进一步冷却后的气体流入通向火炬总管汇19的管路，该管路上的bdv泄放阀16在压力超出其自身阈值时，会自行打开，从而使管内压力降低，没有回收到燃料气系统中的这部分燃料气便进入火炬总管汇19，然后进入火炬分液罐21。

火炬分液罐21中，燃料气中携带的水蒸气被进一步冷凝分离出去，干燥的燃料气在通过水封罐入口管路24进入水封罐25。火炬分液罐压力变送器22和气液分离器压力变送器7都与压缩机就地控制盘17信号相连，当火炬分液罐内的压力或者气液分离器压力中的气体压力大于各自的最高阈值时，需要关闭第二紧急关断阀1并关停压缩机主机9，以免压力过高发生爆炸等危险；当火炬分液罐内的压力或者气液分离器压力中的气体压力低于各自的最低阈值时，也应关闭第二紧急关断阀1并关停压缩机主机9，以避免撬装式压缩机组18无意义地压缩燃料气，产生不必要的浪费。

燃料气进入水封罐25，堰板20将水封罐25分隔为水封区和撇油区，堰板20高度可调，可以根据现场回收燃料气的量的大小设定为不同的高度，建立不同高度的水封和背压。燃料气先进入水封区，达到一定压力就会破水封，进入水封罐出口管路28，进而进入火炬系统29燃烧，燃烧产物排放到大气中。

当火炬分液罐压力变送器22测得的火炬管网压力高于设定值，且水封区液位变送器26测得的水封高度高于液位最高设定值时，气动开关阀32开启，进行“撤水封”动作，部分水流入撇油区，直至水封液面高度达到液位最高设定值时，再关闭气动开关阀32。当操作人员给出“建水封”信号且液位高度低于最低液位设定值时，水封区液位变送器26控制水封区补水管路37上的补水管路调节阀31开启进行自动补水。

水封侧上表面的浮油由设置在堰板20端部的撇油槽引入堰板20另一侧的撇油区。撇油区液位变送器30通过lic(levelindicatorcontroller)控制器控制撇油泵35的启停，随着浮油不断从撇油槽进入撇油区，当撇油区液位变送器30的液位信号超过其设定值时，启动撇油泵35抽走液面浮油，并在补水撇油结束后手动开启水封区的排水管路，将水封降至需要的高度。

lic控制器，即液位指示器控制器，是将超声波探头安装于被测容器外壁的正下方(底部)，无需开孔，安装简易，不影响现场生产，可实现对高温，高压密闭容器内各种有毒物质，各种纯净液体的精确测量。仪器采用隔爆设计，满足防爆要求。液位指示器的结构：当液位变化时，浮子跟随液位的变化上下浮动，由带齿传送带带动机械指示器上下位置变化，由简易标尺指示出液位高低。同时传送带带动变速箱齿轮转动，变速箱将浮子由最低位置至最高位置变化的位移转变为旋转360°的变化送至光电编码器。光电编码器将这个位置变为8位二进制数送至液位测量装置。液位测量装置接收光电编码器输出的数据，将这个数据处理后，就得到当时的液位值，通过通讯总线可将此液位值送至控制室内的管理计算机，同时就地用led显示此液位值。该装置还可对进/出罐的液体流量进行累计。变速箱及光电编码器由铸铝外壳封装达到防腐、防爆的要求。

水封罐液位指示变送器27分别与第一紧急关断阀40和撇油泵35信号连接，当撇油区的液位达到水封罐液位指示变送器27的设定值时，水封罐液位指示变送器27会通过esd(electro-staticdischarge)系统开启撇油泵35并关闭第一紧急关断阀40，停止补水系统向水封罐25补水。

esd是英文emergenceshutdown的缩写，中文称为紧急关断系统。由输入、控制和输出三大部分组成。esd系统的输入部分一般由压力开关、温度开关、液位开关、智能变送器和一些手动开关、按钮等组成；控制部分可由有线继电器逻辑线路、气动逻辑线路、电动逻辑控制线路、plc可编程控制器、fsc故障安全控制器等组成；输出部分由气动或电动关断阀、放空阀和一些关断开关组成，用来关断和旁通工艺流程、关停相应的设备。

当超声波流量计23测得的燃料气流量低于预设值的时间超过预设时长，系统会发出报警信号，并关闭火炬系统29，燃料直接经闭式排放系统排放到海水中；当测得的流量高于预设值时，打开火炬系统29，将燃料气燃烧后，将燃烧产生的二氧化碳和水蒸气等其他排放到大气中。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。