油井套管氣回收裝置的應用及效果評價

周善興，景萬德，汪勇，王小麗

（中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西 延安 716000）

安塞油田早期投產的油井套管氣不能有效回收而采取火炬外排，造成能源浪費和環境污染，同時早期開發的區塊隨著開發時間的增長套氣變小，油田生產生活用氣不足。為解決油田伴生氣資源總體豐富但貧富不均等問題，同時致力于節能減排這一目標，近年來長慶油田第一采油廠自主研制了套管氣回收裝置，以抽油機上下往復運動為動力源，將油井套管氣成功回收，從源頭上解決了下游站點用氣、輕烴回收、燃氣發電等伴生氣綜合利用項目的原料問題。

一、安塞油田伴生氣現狀

長慶安塞油田目前管理13個采油作業區，17個油藏，油井套管氣總體富裕，總氣量49×104m3/d，其中富氣油藏五個，日產套管氣45×104m3/d，貧氣油藏12個，日產套管氣4.14×104m3/d。區域氣源貧富不均，富氣區塊火炬外排，貧氣區塊氣源不足甚至影響油田生產用氣。根據現場測量，生產生活用氣20×104m3/d，剩余25×104m3/d伴生氣無法回收，火炬外排，浪費嚴重。近年來，安塞油田在富氣區塊通過油氣混輸、輕烴回收、燃氣發電對油田伴生氣進行了成功治理，節能減排和經濟效益顯著，因此如何將油井套管氣有效回收成為目前亟需解決的問題。

二、套管氣回收裝置的結構與原理

套管氣回收裝置的結構為單級單缸單作用壓縮機，缸體與抽油機底座連接，柱塞與抽油機游梁連接，以抽油機上下往復運動為動力，抽油機上行程完成了壓縮機的吸氣過程，在下行程完成了壓縮排氣過程，如圖1所示。

套管氣回收裝置的設計著力解決了以下幾個問題。

1.密封與潤滑

通過不斷改進優化，使用了雙級密封、油浴潤滑，解決了裝置露天運行、沙塵較大的密封冷卻潤滑問題，延長密封件使用壽命，提高裝置環境適應能力。

圖1 套管氣回收裝置示意圖

2.排氣壓力與柱塞直徑的選擇

根據不同抽油機型懸點載荷，以吸入壓力不大于0.3MPa合理設計柱塞直徑和排氣壓力，裝置工作時動力源使用抽油桿柱下落產生的勢能，電機不額外做功，達到節能運行，減少電機饋電。裝置設置了緊急放散閥，確保抽油機故障時自動泄壓，保護抽油機平穩運行。

三、套管氣回收裝置的應用

以王96-20井組為例，該井日產液28.88m3，日產油15.50t，正常工況條件下，測得該井組的伴生氣量為3546.24m3/d。在該井組安裝套管氣回收裝置前后進行了電能參數綜合數據測試，測試情況見表1、2。

表1 安裝前測試W97-21井電能參數

表2 安裝后測試W97-21井電能參數

從電能參數示功圖數據分析可以看出以下問題。

1.電流變化

經綜合測試，安裝后電流相對于安裝前有所增加，由原來的4.27A升高到4.36A，提高了0.09A，能耗有增加。

2.平衡變化

未安裝前抽油機最大上行電流及最大下行電流分別為10.2和10.1，電流平衡度為0.99，功率平衡度為0.96。安裝后，抽油機最大上行電流及最大下行電流分別為10.7和11.7，電流平衡度為0.91，功率平衡度為1。從測試后的數據分析可以看出，該套管氣回收裝置對抽油機平衡基本無影響。

3.有功功率及功率因素變化

從長期跟蹤數據計算，安裝后有功功率由原來的2.61kW提高到2.91kW，提高了將近11.5%；功率因素由原來的0.56提高到了0.596，提高了3.6個百分點，有效提高電網利用率。

套管氣回收裝置的成功應用，從源頭上解決了輕烴回收站的產能配給、燃氣發電的生產用氣，同時在一定程度上緩解了氣源貧富差距不均，起到了合理調配氣源的作用，填補了單井（井組）集氣這一工藝的空白，使安塞油田油井伴生氣回收利用工藝進一步完備。其工藝順序為套氣回收裝置回收井口套管氣——油氣混輸或分離增壓——輕烴回收——燃氣發電。套管氣回收裝置的應用有效治理了伴生氣外排等污染浪費問題，最大限度消滅油田伴生氣火炬。

四、效益分析

1.投資回收期

該裝置單臺價格2.5萬元（包括安裝費用），王97-21井套氣回收壓縮裝置2009年6月12日投入使用，主要設計參數為缸筒內徑160mm，行程970mm，抽油機沖次為7次，計算出該伴生氣壓縮裝置每天的排氣量為121m3。實際運行中，進口壓力穩定在0.2MPa，則每年可回收套管氣87 120m3，伴生氣按1元/m3計算，投資回收期不足4個月。而在使用原有的輕烴回收裝置用于輕烴回收測算，可追加收益10.29萬元/年，管理成本增加不明顯。

2.環境效益

近年來共計安裝該型號套管氣回收裝置35套，日回收井口套氣8 470m3，為關閉油田伴生氣火炬提供了基礎，節能減排，創建環境友好企業。

五、結語

（1）該套管氣回收裝置將大量的伴生氣匯集于集油管線內混輸，由于氣體黏度相對比原油小，在集輸過程中有效減緩了管線的阻力，從而降低冬季管線的掃線頻次，有效降低掃線措施帶來的安全風險。

（2）該裝置使用后，可徹底消滅井場火炬，實現節能減排。

（3）該裝置不僅適合集中井組套氣回收，也適合分散油井套氣回收。

（4）該裝置價格低廉，結構簡單，主要易損配件加工及購買方便。