長(zhǎng)慶油田伴生氣回收及綜合利用_馮宇.doc

_長(zhǎng)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。石油伴生氣具有非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益，如果不回收對(duì)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(shí)到伴生氣就地放空對(duì)環(huán)境的破壞后，各級(jí)企業(yè)對(duì)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(duì)環(huán)境造成一定程度的污染。所以從油田開(kāi)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(zhǎng)慶油田石油伴生氣資源豐富，原始溶解氣油比。截止目前長(zhǎng)慶油田已探明伴生氣地質(zhì)儲(chǔ)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(zhǎng)，油田伴生氣產(chǎn)量也將逐年遞增，發(fā)展?jié)摿Υ?。伴生氣分?lèi)井場(chǎng)套管氣此類(lèi)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(chǎng)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(chǎng)伴生氣此類(lèi)伴生氣是增壓點(diǎn)、接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站等站場(chǎng)的緩沖罐或三相分離器分離出來(lái)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(lèi)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(duì)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(lèi)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。回收技術(shù)針對(duì)伴生氣在長(zhǎng)慶油田原油生產(chǎn)過(guò)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(kāi)啟壓力，當(dāng)套管氣壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)單向泄放到采油樹(shù)流程中。目前在西峰油田、高油區(qū)、合水油田、鎮(zhèn)北油田（長(zhǎng)）等油區(qū)應(yīng)用情況良好。該技術(shù)成熟、設(shè)備簡(jiǎn)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(kāi)啟壓力。敷設(shè)集氣管線根據(jù)油區(qū)井場(chǎng)地理位置，通過(guò)敷設(shè)氣管線將多個(gè)有利井場(chǎng)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(chǎng)，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(chǎng)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(jiǎn)單，但需解決套管氣管輸過(guò)程中積液?jiǎn)栴}。投資大小受油區(qū)井場(chǎng)布置決定?；钊麎嚎s機(jī)混輸通過(guò)活塞壓縮機(jī)設(shè)備將低壓套管氣增壓超過(guò)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(chǎng)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(guó)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(duì)其它類(lèi)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(dòng)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(chǎng)試驗(yàn)，連續(xù)運(yùn)行。該技術(shù)具有高效率、低成本、長(zhǎng)壽命、省空間、無(wú)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(chǎng)設(shè)置同步回轉(zhuǎn)油氣混輸裝置，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)至聯(lián)合站的一級(jí)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(chǎng)增壓點(diǎn)聯(lián)合站（油二聯(lián)）全密閉油氣混輸，消除了井場(chǎng)及區(qū)域火炬和排空，測(cè)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(chǎng)伴生氣根據(jù)目前長(zhǎng)慶油田地面工程建設(shè)特點(diǎn)及產(chǎn)氣量，集輸站場(chǎng)集氣環(huán)節(jié)主要包括增壓點(diǎn)和接轉(zhuǎn)站個(gè)層級(jí)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比，增壓點(diǎn)宜采用油氣混輸工藝，接轉(zhuǎn)站以上站場(chǎng)宜采用油氣分輸工藝，站場(chǎng)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。混輸泵油氣混輸工藝目前長(zhǎng)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(tái)，累計(jì)使用各類(lèi)油氣混輸泵臺(tái)，應(yīng)用范圍較廣。技術(shù)特點(diǎn)：原油損耗低，減少對(duì)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(dòng)化程度，提高管理水平；工藝流程簡(jiǎn)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(zhǎng)度，降低工程投資；適應(yīng)能力強(qiáng)、范圍廣，避免滾動(dòng)開(kāi)發(fā)后期伴生氣量下降時(shí)集氣管線運(yùn)行能力過(guò)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(zhǎng)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(shì)起伏小，較為平坦的地區(qū)，接轉(zhuǎn)站以上站場(chǎng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)慶油田僅處于理論研究階段，未開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工作。其對(duì)管線距離長(zhǎng)、高差大，氣量足的集輸站場(chǎng)，具有推廣價(jià)值。適用于地勢(shì)起伏大，地形條件復(fù)雜地區(qū)的接轉(zhuǎn)站以上站場(chǎng)或油氣比大于的增壓點(diǎn)。圖站場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)油罐氣對(duì)站場(chǎng)造成的污染及安全隱患。原油穩(wěn)定通過(guò)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(chǔ)運(yùn)過(guò)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(guò)程中加熱消耗的原油，提高原油生產(chǎn)商品率。目前長(zhǎng)慶油田對(duì)井口回壓較高的井場(chǎng)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(duì)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(chǎng)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(zhǎng)慶油田對(duì)三疊系油藏的大規(guī)模開(kāi)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(cè)算，用作燃料氣的伴生氣量約占總量的。輕烴回收長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)慶油田的一系列輕烴回收加工技術(shù)，并在長(zhǎng)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(guò)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(xiāo)往周邊各區(qū)縣。目前長(zhǎng)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(duì)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(gòu)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(guò)，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(tái) 和臺(tái)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(tái)燃?xì)廨啓C(jī)排放的廢氣溫度達(dá)以上，可產(chǎn)生 余熱，開(kāi)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(tái)熱煤爐（臺(tái)），提高發(fā)電廠的能源利用效率，節(jié)約了能耗。據(jù)測(cè)算停運(yùn)西一聯(lián)臺(tái)熱煤爐，年節(jié)約管理及運(yùn)行費(fèi)用萬(wàn)元；節(jié)省的干氣資源可再啟用臺(tái) 燃?xì)鈾C(jī)組，日發(fā)電量，按目前的銷(xiāo)售電價(jià)元計(jì)算，年產(chǎn)生效益萬(wàn)元，即利用發(fā)電廠余熱、停運(yùn)西一聯(lián)臺(tái)熱煤爐后，年創(chuàng)效益萬(wàn)元。伴生氣的有效回收利用，減少了無(wú)效放空和生產(chǎn)過(guò)程中原油自用消耗。據(jù)粗略估計(jì)，全油田臺(tái)加熱爐，年利用伴生氣億，相當(dāng)于節(jié)約燃油萬(wàn)或燃煤萬(wàn)，年減排約萬(wàn)，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(kāi)發(fā)區(qū)塊伴生氣燃?xì)獍l(fā)電的推廣在新開(kāi)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(kāi)發(fā)區(qū)塊滾動(dòng)開(kāi)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(zhǎng)慶油田的開(kāi)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(wèn)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(chǎng)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(kāi)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(zhǎng)慶油田井場(chǎng)油氣混輸工藝的基本技術(shù)，應(yīng)進(jìn)一步大力推廣。針對(duì)陜北部分油區(qū)目前定壓閥回收工藝應(yīng)用過(guò)程中存在閥門(mén)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(chǎng)推廣力度，解決井場(chǎng)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(kāi)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(kāi)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(zhǎng)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(duì)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(dòng)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(zhǎng)慶低滲透油田來(lái)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(zhǎng)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(wú)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