油井伴生天然氣集氣和處理工藝分析

畢家平

遼河油田歡喜嶺工程技術處,遼寧盤錦 124114

油井伴生天然氣集氣和處理工藝分析

畢家平

遼河油田歡喜嶺工程技術處,遼寧盤錦 124114

油井伴生天然氣是生產過程中的副產品，通過集氣管網等工藝，經分離計量，送往天然氣處理廠脫硫、脫水，回收硫黃和液烴，能夠獲得符合標準的天然氣或者液化氣產品。

伴生氣；集氣；脫硫；脫水；回收

天然氣是從油氣田產生的，主要由甲烷及少量乙烷，丙烷，丁烷，二氧化碳，氧及硫化氫等組成。油井伴生天然氣含甲烷較高可達95%以上，略帶有臭雞蛋味，油田產生的天然氣含甲烷量一般在80%左右，略帶有汽油味。

1 伴生天然氣的特點

1）天然氣系古生物遺骸長期沉積地下，經慢慢轉化及變質裂解而產生之氣態碳氫化合物，具可燃性，多在油田開采原油時伴隨而出。

2）天然氣蘊藏在主要成分為甲烷，比重0.65，比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性。依天然氣蘊藏狀態，又分為構造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等3種。而構造性天然氣又可分為伴隨原油出產的濕性天然氣、與不含液體成份的干性天然氣。

2 天然氣的收集與處理

2.1 集氣管網

通過管網實現分散氣體的集中收集。主要要著重考慮布局、輸送方式、集氣壓力等問題。集氣管網的布局取決于：1）伴生氣區塊面積和形狀；2）地形和地物；3）預期發展等。集氣管網布局的基本方式有：放射狀、枝狀、環狀3種，也可組合使用。集氣管網，根據所輸流體中的含液量，在容許的壓力降范圍內可采用單套管網氣、液混輸，也可在井場將氣和液先行分離，利用兩套管網氣、液分輸。集氣管網的壓力根據地層壓力，氣液分離工藝和輸氣系統的壓力要求等因素確定。

2.2 氣液分離

從天然氣中分出攜帶的地層水、凝結水、凝析油，以及從氣井帶出的少量砂子等固相物質。天然氣中的某些組分，在一定的溫度壓力條件下，仍能與所存在的游離水形成冰雪狀水合物，堵塞管道和設備。礦場分離過程，根據防止形成水合物的方法不同，分常溫分離和低溫分離。

常溫分離。通過加熱防止形成水合物。來自井口的天然氣，先加熱，后節流降壓，再進入分離器。氣液分離后應分別計量。加熱程度和降壓級數取決于井口溫度和井口壓力。常溫分離一般用于干氣（戊烷及以上餾分含量少于10ml/m3)，可在井場或集氣站進行。

低溫分離，來自井口的天然氣，先在游離水分離器中分出攜帶的游離水，分離器的壓力控制在天然氣反轉凝析壓力以上，以防烴類凝析。然后向天然氣流中注入防凍劑，如甘醇等，并節流降壓，析出的凝析油進入低溫分離器。天然氣經換冷后輸出，凝析油吸水后的稀甘醇一起進入穩定塔，然后在油-甘醇分離器中分開，前者送往貯罐，后者經提濃后重復使用。低溫分離一般用于濕氣（戊烷及以上餾分含量高于10ml/m3)。

2.3 天然氣脫硫

脫除天然氣中H2S、CO2等酸氣組分后外輸。方法大體有4類：

化學吸收法。以醇胺類或堿性鹽類溶液為溶劑，在吸收塔中吸收天然氣內H2S、CO2等酸性氣體組分，以凈化天然氣。然后在溫度較高、壓力較低的再生塔中產生反方向化學反應,而放出被吸收的H2S、CO2，使溶劑再生。

物理吸收法。利用多乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等有機溶劑，對烴類和H2S、CO2等酸氣組分的不同溶解度，在高壓下吸收天然氣中的酸氣組分，使之凈化。

液相直接氧化法。借加入堿性溶液中氧載體的作用，把被溶劑吸收的H2S直接氧化為元素硫,然后用空氣鼓泡使溶劑再生。這類方法能選擇吸收酸性組分中的H2S，用于處理H2S含量低、CO2與H2S含量的比值高的天然氣，或用于處理硫黃回收裝置的尾氣。

干床法。以海綿狀氧化鐵、分子篩、氧化鋅等固定床,脫除天然氣中的H2S。海綿狀氧化鐵固定床脫硫是一個出現較早的方法，由于裝置龐大，不能回收硫黃等缺陷，目前僅用于處理分散而量少的低含硫天然氣。

2.4 天然氣脫水

直接來自氣井或經脫硫后的天然氣一般都含有飽和的水蒸氣。在管道輸送過程中，隨著壓力和溫度的變化，可能析出凝結水，甚至結成冰或固體水合物,堵塞管道,影響天然氣輸送。凝結水還將使天然氣中的酸性氣體組分對鋼材起電化學腐蝕作用。因此，天然氣進入輸氣系統前須經脫水處理，使其露點較輸氣過程中最低環境溫度低5℃以上。

伴生天然氣脫水主要采用三甘醇（或二甘醇）作吸濕劑。甘醇在脫水塔中自上而下與天然氣逆流接觸。吸收其中水分，使天然氣的露點降低至符合輸氣要求，并送往輸氣系統或下一工序。吸水后的醇由塔底流出，經換熱、加熱，氣提干天然氣，濃度提高后，用泵送往脫水塔循環使用，流程。

2.5 液烴回收

回收天然氣中乙烷以上烴類的目的有二：1）控制烴露點，使輸氣過程中不致有液烴析出，影響輸氣效率；2）回收乙烷、液化氣（液態的丙烷、丁烷或兩者的混合物）、天然汽油，作為化工原料或液態燃料。回收液烴目前主要采用低溫凝析法，按照致冷方法，分為：利用天然氣自身“壓力能”的節流膨脹法或渦輪膨脹機法,以及外加冷源法。冷凝溫度一般低至-45℃或更低，視產品方案、經濟效益，特別是回收乙烷的程度而定。對于富含乙烷和丙烷以上烴類的油田氣，若以回收丙烷以上液烴為目的物，一般可采用冷凝溫度為-20～-25℃的外加冷源法，合理回收液烴。

3 液化氣加工

油田伴生氣經過加壓、降溫、液化得到的一種無色、揮發性氣體。由油井伴氣所得的液化石油氣，主要成分為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同時含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質。由天然氣所得的液化氣的成分基本不含烯烴。液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉化制合成氣，可作為工業、民用、內燃機燃料。其主要質量控制指標為蒸發殘余物和硫含量等，有時也控制烯烴含量。

總之，天然脫硫、脫水、液烴回收等處理過程是否需全部進行，應視天然氣組分和外輸氣體質量要求而定，并與集氣系統統一考慮。如果天然氣中含有較高品位的氦等組分，也應考慮提取。

[1]王協琴.回收邊遠小油田放空天然氣的撬裝設計[J].天然 氣技術，2007（2）.

[2]朱利凱，陳賡良.低溫下甲烷-二氧化碳體系相平衡的模型 研究[J].石油學報，1988（2）.

TE3

A

1674-6708（2010）21-0123-02