長慶油田伴生氣回收及綜合利用_馮宇.doc

_長慶油田伴生氣回收及綜合利用引言油田伴生氣又稱油田氣，通常指與石油共生的天然氣。按有機(jī)成烴的生油理論，有機(jī)質(zhì)演化可生成液態(tài)烴與氣態(tài)烴，氣態(tài)烴或溶解于液態(tài)烴中，或呈氣頂狀態(tài)存在于油氣藏的上部，這兩種氣態(tài)烴均稱為油田伴生氣或伴生氣，主要成分是甲烷、乙烷等低分子烷烴，還有一定數(shù)量的丙烷、丁烷、戊烷等。石油伴生氣具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益，如果不回收對環(huán)境的破壞和污染非常嚴(yán)重。以前通常將石油伴生氣放空，散發(fā)的油氣污染當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境。認(rèn)識到伴生氣就地放空對環(huán)境的破壞后，各級企業(yè)對于排放量大的氣體均采用燃燒后排放的方式，但燃燒后產(chǎn)生的、硫化物等也對環(huán)境造成一定程度的污染。所以從油田開發(fā)遠(yuǎn)景考慮，將伴生氣綜合回收利用是達(dá)到人與自然的和諧發(fā)展和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的最佳選擇。長慶油田石油伴生氣資源豐富，原始溶解氣油比。截止目前長慶油田已探明伴生氣地質(zhì)儲量，資源量豐富。其中燃料加熱利用約為，燃?xì)獍l(fā)電利用約為，輕烴回收利用約為，整體利用率左右，具有很大的提升空間。根據(jù)油田的發(fā)展，原油產(chǎn)量仍將保持高速增長，油田伴生氣產(chǎn)量也將逐年遞增，發(fā)展?jié)摿Υ?。伴生氣分類井場套管氣此類伴生氣產(chǎn)生于油井套管，主要特點(diǎn)是絕大多數(shù)組分為甲烷、乙烷，且攜帶的泥砂、水分等雜質(zhì)較多，每個(gè)井場的氣量一般在，組分較貧，但有一定的回收液化氣和輕油價(jià)值。站場伴生氣此類伴生氣是增壓點(diǎn)、接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站等站場的緩沖罐或三相分離器分離出來的氣體，主要特點(diǎn)是甲烷、乙烷較多，基本不含泥砂等雜質(zhì)，每個(gè)站點(diǎn)的氣量在幾百到幾千立方米不等。油罐揮發(fā)氣此類氣體主要產(chǎn)生于聯(lián)合站沉降脫水罐頂，主要特點(diǎn)是以上高附加值組分含量很高，是輕烴回收的極好原料，但氣量變化隨進(jìn)油量、罐溫、氣溫等變化很大，不易單獨(dú)回收利用。相對于其它伴生氣，油罐揮發(fā)氣回收及利用的投入產(chǎn)出比大，更具有回收價(jià)值。輕烴裝置干氣此類氣體是輕烴回收裝置將石油伴生氣中的以上重組分回收后的副產(chǎn)品，主要特點(diǎn)是以上為甲烷、乙烷，氣體純凈，其作用同天然氣?；厥占夹g(shù)針對伴生氣在長慶油田原油生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的特點(diǎn)進(jìn)行研究，形成以下技術(shù)。井組伴生氣井組伴生氣回收技術(shù)包括：定壓閥回收、敷設(shè)集氣管線、活塞壓縮機(jī)混輸、套管氣井口增壓、同步回轉(zhuǎn)油氣混輸五大技術(shù)。_定壓閥回收在油井套管上安裝氣體壓力單向泄放裝置，可以根據(jù)油井回壓大小設(shè)定最小開啟壓力，當(dāng)套管氣壓力超過設(shè)定值時(shí)單向泄放到采油樹流程中。目前在西峰油田、高油區(qū)、合水油田、鎮(zhèn)北油田（長）等油區(qū)應(yīng)用情況良好。該技術(shù)成熟、設(shè)備簡單、投資較小，但受井口回壓、井底流壓等條件限制。根據(jù)油井合理套壓及回壓特性匹配特性研究，不同油氣比的油井控制不同定壓放氣閥的開啟壓力。敷設(shè)集氣管線根據(jù)油區(qū)井場地理位置，通過敷設(shè)氣管線將多個(gè)有利井場串接連接，達(dá)到回收套管氣目的。站點(diǎn)伴生氣輸氣管線沿途井場，在套管氣壓力滿足要求的情況下，也可以敷設(shè)支管串接。目前在白豹油田、環(huán)江油田白井區(qū)以及吳區(qū)塊部分井場采用這種技術(shù)，效果良好，但需有人在管線低洼處排液。該技術(shù)成熟、簡單，但需解決套管氣管輸過程中積液問題。投資大小受油區(qū)井場布置決定?；钊麎嚎s機(jī)混輸通過活塞壓縮機(jī)設(shè)備將低壓套管氣增壓超過油管壓力后插輸進(jìn)油管線中混輸至下游站點(diǎn)。年在西峰油田井場進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)情況良好，入冬后，由于井口回壓偏高，試驗(yàn)設(shè)備停運(yùn)。該技術(shù)設(shè)備成熟、國內(nèi)相應(yīng)設(shè)備廠家較多，在輕烴回收工程普遍應(yīng)用，價(jià)格相對其它類型壓縮機(jī)更低廉，但一般情況下需設(shè)置備用機(jī)。套管氣井口增壓套管氣井口增壓裝置利用抽油機(jī)的剩余動力，將油井套管氣增壓后插輸原油管線內(nèi)，混輸至下游站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)套管氣回收目的。目前在采一侯南區(qū)侯井利用進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，連續(xù)運(yùn)行。該技術(shù)具有高效率、低成本、長壽命、省空間、無人值守等優(yōu)點(diǎn)，適用于小壓比工況。同步回轉(zhuǎn)油氣混輸井場設(shè)置同步回轉(zhuǎn)油氣混輸裝置，實(shí)現(xiàn)井場至聯(lián)合站的一級布站。該技術(shù)具有壓縮比高、吸入壓力自平衡、降低井口回壓等優(yōu)點(diǎn)。同步回轉(zhuǎn)油氣混輸裝置在池井區(qū)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了井場增壓點(diǎn)聯(lián)合站（油二聯(lián)）全密閉油氣混輸，消除了井場及區(qū)域火炬和排空，測算回收伴生氣增加（）_，僅姚三增每日回收伴生氣約，下游油二聯(lián)輕烴廠原料氣同比增加約，液化氣產(chǎn)量同比增加約，輕油產(chǎn)量同比增加約，干氣量同比增加約（），伴生氣綜合利用效益顯著提升。站場伴生氣根據(jù)目前長慶油田地面工程建設(shè)特點(diǎn)及產(chǎn)氣量，集輸站場集氣環(huán)節(jié)主要包括增壓點(diǎn)和接轉(zhuǎn)站個(gè)層級，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比，增壓點(diǎn)宜采用油氣混輸工藝，接轉(zhuǎn)站以上站場宜采用油氣分輸工藝，站場伴生氣回收技術(shù)包括：混輸泵油氣混輸工藝、自壓油氣分輸工藝和增壓油氣分輸工藝?；燧敱糜蜌饣燧敼に嚹壳伴L慶油田增壓點(diǎn)主要采用單螺桿油氣混輸泵，將井組氣液混合物經(jīng)總機(jī)關(guān)、收球筒、油氣混輸裝置進(jìn)入混輸泵增壓，再經(jīng)外輸加熱后外輸至下一站。工藝流程如圖所示。圖增壓點(diǎn)增壓橇油氣混輸工藝流程截止目前，已建成油氣混輸增壓點(diǎn)座，數(shù)字化橇裝增壓裝置臺，累計(jì)使用各類油氣混輸泵臺，應(yīng)用范圍較廣。技術(shù)特點(diǎn)：原油損耗低，減少對大氣的污染；減少了加熱爐和鍋爐的熱負(fù)荷，提高系統(tǒng)熱效率；有利于提高自動化程度，提高管理水平；工藝流程簡單、緊湊、實(shí)現(xiàn)油氣連續(xù)輸送，管理方便；減少集氣管線長度，降低工程投資；適應(yīng)能力強(qiáng)、范圍廣，避免滾動開發(fā)后期伴生氣量下降時(shí)集氣管線運(yùn)行能力過大造成的風(fēng)險(xiǎn)和浪費(fèi)；避免地形起伏造成的管線積液，減少清管作業(yè)量和凝析油排放點(diǎn)，適用于實(shí)際油氣比的油區(qū)。自壓油氣分輸工藝敷設(shè)輸氣管線利用密閉分離裝置，余壓外輸至下一站，工藝流程如圖所示。該工藝目前在長慶油田全面推廣，具有較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。適用于地勢起伏小，較為平坦的地區(qū)，接轉(zhuǎn)站以上站場或油氣比大于的增壓點(diǎn)。增壓油氣分輸工藝接轉(zhuǎn)站壓縮機(jī)增壓油氣分輸工藝由壓縮機(jī)對伴生氣增壓，加壓后的伴生氣進(jìn)入輸氣管線外輸至下一站。針對輸氣管線遭遇極端天氣易積液的現(xiàn)象，低壓輸送工藝采用氣液分離集成裝置降溫輸送方式，中壓輸送管線需降溫、脫水后進(jìn)入壓縮機(jī)增壓外輸，工藝流程如圖所示。該工藝目前在長慶油田僅處于理論研究階段，未開展現(xiàn)場應(yīng)用工作。其對管線距離長、高差大，氣量足的集輸站場，具有推廣價(jià)值。適用于地勢起伏大，地形條件復(fù)雜地區(qū)的接轉(zhuǎn)站以上站場或油氣比大于的增壓點(diǎn)。圖站場油氣分輸工藝流程圖增壓油氣分輸工藝流程聯(lián)合站伴生氣大罐抽氣使用抽氣壓縮機(jī)將聯(lián)合站內(nèi)脫水沉降罐或其它有揮發(fā)氣的油罐中的揮發(fā)油罐氣抽出增壓后，進(jìn)入輕烴裝置或燃料氣管網(wǎng)加以回收利用。該技術(shù)適合所有站場的油罐揮發(fā)氣回收，目前大力推廣使用，在回收油罐揮發(fā)氣創(chuàng)效的同時(shí)，解決了站場油罐氣對站場造成的污染及安全隱患。原油穩(wěn)定通過加熱閃蒸或負(fù)壓抽氣，較為徹底地回收原油中易揮發(fā)的輕烴組分，同時(shí)使原油的飽和蒸氣壓降低，使原油達(dá)到出礦條件，穩(wěn)定后的原油在下游集輸儲運(yùn)過程損耗降到最低。綜合利用燃料加熱回收的伴生氣，不論量多量少，最方便、最直接的利用就是替代生產(chǎn)過程中加熱消耗的原油，提高原油生產(chǎn)商品率。目前長慶油田對井口回壓較高的井場采用套管 油氣田環(huán)境保護(hù)技術(shù)研究氣加熱，降低井口回壓；對有伴生氣的小型站點(diǎn)均使用緩沖罐分離的伴生氣作燃料氣。大部分規(guī)模較大的站場則采用伴生氣或輕烴回收裝置生產(chǎn)的干氣作燃料氣；除此之外，分離出的伴生氣也作為生活燃料的一部分。隨著長慶油田對三疊系油藏的大規(guī)模開發(fā)建設(shè)，油田生產(chǎn)分離出的伴生氣成為站點(diǎn)生產(chǎn)、生活的主要燃料氣。使用伴生天然氣這一清潔燃料，顯著提高了燃燒效率，降低燃料消耗，減少了環(huán)境污染。經(jīng)測算，用作燃料氣的伴生氣量約占總量的。輕烴回收長慶油田世紀(jì)年代初在王窯建設(shè)了第一套_的輕烴回收裝置。隨后通過近十年的研究和應(yīng)用，改進(jìn)和優(yōu)化常用技術(shù)，形成了適應(yīng)長慶油田的一系列輕烴回收加工技術(shù)，并在長慶油田隨后建設(shè)的個(gè)輕烴廠得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前應(yīng)用的主要有壓縮冷凝、冷凝分餾、中壓淺冷、冷油吸收、混烴回收等輕烴回收工藝，在不同油區(qū)選擇適應(yīng)性好的不同技術(shù)加以利用。油田伴生氣通過輕烴裝置處理后產(chǎn)出干氣、液化氣和穩(wěn)定輕烴。其中干氣用于燃料加熱或燃?xì)獍l(fā)電，液化氣和穩(wěn)定輕烴銷往周邊各區(qū)縣。目前長慶油田現(xiàn)已投產(chǎn)的有套輕烴回收裝置，設(shè)計(jì)規(guī)模，日產(chǎn)輕烴，年收益億元。燃?xì)獍l(fā)電由于油氣生產(chǎn)電力消耗很大，因此對具有一定規(guī)模零散氣量、且距離用氣系統(tǒng)較遠(yuǎn)的區(qū)域，直接采用天然氣發(fā)電措施，充分利用回收的零散伴生氣，減少購電量，節(jié)約了電費(fèi)的支出。近年，燃?xì)鈾C(jī)組已推廣到吳起、白豹、姬塬、西峰、安塞等個(gè)油田，裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到，年發(fā)電量超過，使豐富的油井伴生氣得到科學(xué)環(huán)保利用。以采油一廠杏河、杏南區(qū)為例：截止目前共建個(gè)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，個(gè)燃?xì)獍l(fā)電站，總裝機(jī)容量，利用伴生氣，年發(fā)電量。利用輕烴裝置生產(chǎn)的剩余干氣作為燃料發(fā)電也是回收利用伴生氣的一種方式，目前西一聯(lián)輕烴廠產(chǎn)生的干氣除生產(chǎn)用氣外全部用于發(fā)電，燃?xì)獍l(fā)電廠總裝機(jī)容量，設(shè)置臺 和臺燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，可將目前輕烴廠生產(chǎn)的副產(chǎn)品干氣徹底利用，進(jìn)一步回收資源，保護(hù)環(huán)境，提高了經(jīng)濟(jì)效益。由于西一聯(lián)輕烴廠與西一聯(lián)合站毗鄰建設(shè)，聯(lián)合站生產(chǎn)有熱能需求，而西峰燃?xì)獍l(fā)電廠臺燃?xì)廨啓C(jī)排放的廢氣溫度達(dá)以上，可產(chǎn)生 余熱，開發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)余熱利用技術(shù)，利用該系統(tǒng)替代西一聯(lián)合站臺熱煤爐（臺），提高發(fā)電廠的能源利用效率，節(jié)約了能耗。據(jù)測算停運(yùn)西一聯(lián)臺熱煤爐，年節(jié)約管理及運(yùn)行費(fèi)用萬元；節(jié)省的干氣資源可再啟用臺 燃?xì)鈾C(jī)組，日發(fā)電量，按目前的銷售電價(jià)元計(jì)算，年產(chǎn)生效益萬元，即利用發(fā)電廠余熱、停運(yùn)西一聯(lián)臺熱煤爐后，年創(chuàng)效益萬元。伴生氣的有效回收利用，減少了無效放空和生產(chǎn)過程中原油自用消耗。據(jù)粗略估計(jì)，全油田臺加熱爐，年利用伴生氣億，相當(dāng)于節(jié)約燃油萬或燃煤萬，年減排約萬，節(jié)能減排效果顯著。伴生氣密閉集輸、集中綜合利用，有效減少了閃爆和人員中毒等安全事故發(fā)生的可能性，消除了安全隱患，有效減少了燃燒產(chǎn)生的煙塵、硫化物等污染物。展望 新開發(fā)區(qū)塊伴生氣燃?xì)獍l(fā)電的推廣在新開發(fā)未整體規(guī)劃利用的區(qū)塊站點(diǎn)根據(jù)具體情況采用部分伴生氣燃?xì)獍l(fā)電及部分伴生氣輸送相結(jié)合的模式。由于新開發(fā)區(qū)塊滾動開發(fā)、分年建產(chǎn)具有不確定性，且初期伴生氣量大，為適應(yīng)長慶油田的開發(fā)特點(diǎn)，利用小型橇裝燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的靈活性以及伴生氣組分較貧的特點(diǎn)，可采用站點(diǎn)燃?xì)獍l(fā)電利用一部分伴生氣，剩余伴生氣采用油氣混輸或分輸方式輸至下游站點(diǎn)。這樣可以減少伴生氣集輸系統(tǒng)投資，降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也解決了冬夏季伴生氣利用矛盾以及油田產(chǎn)量遞減問題。 井組油氣混輸工藝完善與推廣目前，井組伴生氣多半是作為井場加熱爐燃料，利用率低、回收率不高，下一步加大井組伴生氣的高效回收與利用研究，重點(diǎn)從以下兩方面開展。定壓閥油氣混輸工藝完善與推廣：井組定壓閥回收油氣混輸工藝具有建產(chǎn)快、投資省、管理方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，將繼續(xù)成為長慶油田井場油氣混輸工藝的基本技術(shù)，應(yīng)進(jìn)一步大力推廣。針對陜北部分油區(qū)目前定壓閥回收工藝應(yīng)用過程中存在閥門凍堵嚴(yán)重、普及率不高的現(xiàn)狀，應(yīng)加大科技攻關(guān)及現(xiàn)場推廣力度，解決井場套管氣低成本回收利用的難題。套管氣增壓裝置優(yōu)化研究：套管氣增壓裝置目前存在設(shè)計(jì)壓差小、不適應(yīng)高回壓井組伴生氣回收等弱點(diǎn)，下一步需開展設(shè)備材料與裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，提高設(shè)計(jì)壓差，滿足復(fù)雜地形條件下高回壓井組套管氣回收要求。并進(jìn)一步開展橇裝裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)，防止冬季管線凍堵。 油氣混輸工藝優(yōu)化下一步將著重研究油氣混輸工藝壓力平衡控制技術(shù)及其相應(yīng)的自主裝置，并進(jìn)一步優(yōu)化站內(nèi)工藝流程及站外管網(wǎng)形式和布局，提高油氣混輸工藝攜氣量及混輸泵效率。同時(shí)制定油氣混輸運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、完善管理維護(hù)體系，保持油氣混輸泵入口壓力穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)油氣全密閉輸送。目前長慶油田正在進(jìn)行同步回轉(zhuǎn)油氣混輸裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及回轉(zhuǎn)式油氣混輸工藝的研究工作，針對油區(qū)油藏特點(diǎn)和復(fù)雜的地形條件，進(jìn)一步優(yōu)化橇裝裝置結(jié)構(gòu)、改進(jìn)裝置傳動方式、完善同步回轉(zhuǎn)混輸泵系列，降低工程建設(shè)投資，適應(yīng)長慶低滲透油田來液不均、段塞流危害大等特點(diǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)大同步回轉(zhuǎn)油氣混輸泵適用范圍。 加大輕烴回收、熱電聯(lián)產(chǎn)推廣力度長慶油田已建輕烴廠座，其中僅西一聯(lián)配套建設(shè)干氣發(fā)電和余熱利用，且達(dá)到了預(yù)期效果，伴生氣循環(huán)利用率達(dá)。下一步應(yīng)加大輕烴回收、熱電聯(lián)產(chǎn)推廣力度，提高伴生氣利用效率。 完善集氣管網(wǎng)，合理調(diào)配氣量由于季節(jié)的變化影響伴生氣穩(wěn)定供給，上游區(qū)塊因冬季加熱爐燃料用氣，供給下游的氣量減少，而夏季上游區(qū)塊停爐后，供給下游氣量增多，致使下游天然氣利用相關(guān)設(shè)施無法平穩(wěn)運(yùn)行，設(shè)備及伴生氣利用效率降低。為了有效回收伴生氣資源，需完善集氣管網(wǎng)，合理調(diào)配氣量，充分利用已建輕烴處理裝置。以上技術(shù)研究與推廣，使得伴生氣利用率接近，干氣發(fā)電、余熱利用配套率幾乎達(dá)到，伴生