長(zhǎng)慶油田油井套管氣回收工藝技術(shù)研究

于世春

摘要：針對(duì)長(zhǎng)慶油井套管氣區(qū)塊分散、氣量少等特點(diǎn)，如何加強(qiáng)油井套管氣回收與利用一直是油田開發(fā)的一個(gè)難題。為了滿足油田數(shù)字化建設(shè)及安全環(huán)保要求，近年來長(zhǎng)慶油田不斷探索套管氣回收工藝技術(shù)，逐步形成了定壓閥、活塞式打氣泵、小型撬裝增壓裝置、同步回轉(zhuǎn)壓縮增壓四種套管氣自動(dòng)回收主體工藝。本文闡述分析了各種工藝技術(shù)的特點(diǎn)及適用情況，為進(jìn)一步開展套管收回收技術(shù)研究及推廣應(yīng)用指明的方向與思路。

關(guān)鍵詞：油井套管氣定壓閥活塞式打氣泵撬裝增壓裝置同步回轉(zhuǎn)壓縮

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0064-02

在油井生產(chǎn)過程中，當(dāng)井底壓力降低到泡點(diǎn)壓力時(shí)，天然氣便從原油中分離出來，形成套管氣。國內(nèi)各大油田在伴生氣綜合回收利用上，都已基本實(shí)現(xiàn)了油氣密閉回收，建立了多套完整的伴生氣回收利用系統(tǒng)，尤其是后端伴生氣利用工藝，發(fā)電、輕烴回收、甲醇生產(chǎn)等都是比較成熟的技術(shù)。而在油井套管伴生氣前端集氣工藝方面，由于各油田地質(zhì)環(huán)境條件差異，有很大的不同。以長(zhǎng)慶油田為代表的“低滲、低壓、低產(chǎn)”三低油田，給套管氣回收提出了更高的要求。

1長(zhǎng)慶油田油井套管氣特點(diǎn)

長(zhǎng)慶油田油井地處陜北高土高原，地形復(fù)雜，油井分散，井組套管氣量小（500～2000Nm3/d），套管氣量遞減快，無法形成規(guī)模回收利用。如何加強(qiáng)油井套管氣經(jīng)濟(jì)回收利用一直是油田開發(fā)的一個(gè)難題。開發(fā)早期除部分套管氣用于加熱、取暖，大部分套管氣被放空。近年來隨著安全環(huán)保要求提高，企業(yè)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任也越來越大，將油井套管氣排放至大氣或點(diǎn)火燃燒，在造成資源浪費(fèi)的同時(shí)，對(duì)我們的環(huán)境也帶來了污染。

2套管氣回收工藝技術(shù)

長(zhǎng)慶油田緊跟數(shù)字化油田建設(shè)的步伐，積極開展套管井回收工藝技術(shù)研究，不斷探索適合低滲透油田套管氣經(jīng)濟(jì)、安全回收的新工藝新技術(shù)，提高套管氣回收利用率，減少環(huán)境污染，不斷完善回收工藝的自動(dòng)化水平，滿足油田數(shù)字化建設(shè)需要。

為了降低套管氣回收成本，套管氣輸送一般插輸至集油管線輸送。根據(jù)套管氣壓力與油管壓力的不同，主要形成了2類套管氣回收技術(shù)。

2.1 定壓閥套管氣回收工藝

定壓閥回收工藝，相當(dāng)于在油井套管與集油管線之間安裝了一個(gè)安全閥，根據(jù)集油回壓大小調(diào)好開啟壓力，當(dāng)套管氣在環(huán)空聚集壓力超過設(shè)定值時(shí)便泄放到集油管線中，油氣混輸?shù)綀?chǎng)站回收利用。通過定壓閥控制套管氣排放，維持了地層能量，減少能量的無效損耗。常用的定壓閥類型有防凍堵式，差壓式，直讀式等。該工藝是長(zhǎng)慶油田最廣泛采用的套管氣回收方式。（如圖1，2）

該技術(shù)主要特點(diǎn)：（1）工藝流程簡(jiǎn)單，無需外部動(dòng)力。（2）價(jià)格低廉，適合低滲透油田開發(fā)需求。（3）適用于套壓大于集油回壓的油井，最高定壓為1.5MPa。

2.2 增壓回收套管氣工藝

由于受地形高差、原油粘度等影響，長(zhǎng)慶油田多數(shù)井組的集油回壓大于1.5MPa，定壓回收受到限制時(shí)，采取增壓回收套管氣。

（1）活塞式打氣泵增壓技術(shù)。

借助抽油機(jī)的動(dòng)力，對(duì)套管氣進(jìn)行抽吸與壓縮，抽油機(jī)上沖程時(shí)帶動(dòng)裝置柱塞上行，缸體內(nèi)壓力下降，套管氣經(jīng)抽吸進(jìn)氣缸，下沖程柱塞壓縮氣體，缸體內(nèi)壓力升高，氣體經(jīng)壓縮排入管線，循環(huán)往復(fù)，套管氣得以充分回收。

該技術(shù)的主要特點(diǎn)。

①無需外加動(dòng)力，能充分利用抽油機(jī)電機(jī)的能量；②由于抽油機(jī)的沖次低，壓氣效率低，抽氣量受限制；③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，裝在單口井。

（2）集成撬裝增壓裝置回收套管氣技術(shù)。

該裝置主要由壓縮機(jī)主機(jī)、氣液分離器、冷卻器、電機(jī)等組成。工作原理：套管氣進(jìn)行一次油氣分離后，經(jīng)過濾器進(jìn)入一級(jí)氣缸進(jìn)行壓縮，套管氣由進(jìn)口的0.2MPa增至0.8MPa，進(jìn)入二次油氣分離器，分離后進(jìn)入二級(jí)氣缸壓縮至1.5～2.4MPa，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入集油干線混輸。（如圖3）

該技術(shù)具有以下特點(diǎn)。

①采用活塞式壓縮機(jī)為主體，二級(jí)壓縮，二級(jí)分離，回收氣量1000～2000Nm3/d；②控制系統(tǒng)可根據(jù)進(jìn)氣壓力、排氣壓力及溫度自動(dòng)起停，實(shí)現(xiàn)了無人值守；③采用連鎖機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)在出現(xiàn)事故苗頭時(shí)能自動(dòng)切斷電源，關(guān)閉進(jìn)、排氣閥，運(yùn)行安全。

（3）同步回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)回收套管氣。

同步回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)是一種全新理念的壓縮機(jī)，主要由氣缸和與之內(nèi)切的兩個(gè)柱形體轉(zhuǎn)子組成。利用電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子通過嵌入式滑板帶動(dòng)氣缸圍繞各自的圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸和轉(zhuǎn)子間由滑板分割成容積不斷變化的吸入腔和壓縮腔，從而實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的不斷吸入和壓縮排出過程（見圖4）。2011年長(zhǎng)慶油田應(yīng)用于油井套管氣回收。（下圖中的陰影是缸體與轉(zhuǎn)子所組成工作容積）

該技術(shù)的主要特點(diǎn)。

①由于工作時(shí)吸入及排出端沒有吸氣閥及排氣閥，且壓縮腔是在一個(gè)腔體內(nèi)一次性壓縮排氣，吸、排氣壓力自動(dòng)平衡；②吸入腔與壓縮腔是由滑塊分開的，不存在余隙影響。液體吸收了氣體壓縮產(chǎn)生的熱量，單級(jí)高壓縮比可高達(dá)20；③由于壓縮排出端沒有氣閥，氣體帶液時(shí)不會(huì)因“液擊現(xiàn)象”產(chǎn)生擊缸。氣液混輸，氣量大可達(dá)3000 Nm3/d；④無易損件，可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無人值守，滿足數(shù)字化油田要求。

3結(jié)語

油田套管氣回收利用對(duì)于油田節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境具有著深遠(yuǎn)的意義。文中所述的四種套管氣回收方式已在安塞、西峰、靖安等區(qū)塊廣泛應(yīng)用，效果良好。在今后的應(yīng)用中，根據(jù)井組氣量、回壓、地形等的具體情況，因地制宜，選擇合理的伴生氣回收工藝。套管氣回收工藝還應(yīng)該向簡(jiǎn)單化，智能化，穩(wěn)定適用性強(qiáng)進(jìn)一步發(fā)展，更好地滿足低滲透數(shù)字化油田經(jīng)濟(jì)安全回收油田伴生氣資源。

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