放空天然氣回收可行性分析和應用實踐

王洪松李自懷汪志慧唐強王吉福徐澤輝

（1.塔里木油田公司；2.中國石化石油工程設計公司）

放空天然氣回收可行性分析和應用實踐

王洪松1李自懷1汪志慧2唐強1王吉福1徐澤輝1

（1.塔里木油田公司；2.中國石化石油工程設計公司）

某聯合站在現有2套天然氣處理裝置的基礎上，新增2臺壓縮機及配套的工藝、自控、電氣等輔助設施，對年度檢修和故障停產期間的放空天然氣進行回收利用。通過從工藝設備、自控電氣、安全保護和公共工程角度上進行分析，確認了技術思路的可行性。經過應用實踐，取得了一定的經濟效益和社會效益，并且為裝置的安全平穩運行、生產管理的人性化和提高現場標準化水平提出了可行性方案。

天然氣回收處理裝置可行性應用實踐

引言

塔中聯合站位于沙漠腹地，是塔中作業區的核心生產單元，也是一座集油、氣、水、電于一體的高度自動化綜合處理站。該站天然氣處理系統包括120×104m3/d天然氣處理裝置和86×104m3/d天然氣處理裝置兩部分，其中120×104m3/d天然氣處理裝置設計目的是凈化處理塔中油田伴生氣，以上游油處理系統分離出的天然氣為原料進行生產，脫除其中水分，回收其中重烴組分后外輸。86×104m3/d天然氣處理裝置設計目的是凈化處理塔中六凝析氣田天然氣，經過J-T閥節流制冷，脫水脫烴達到合格產品氣。目前120×104m3/d天然氣處理裝置實際處理量為50×104m3/d，該裝置全面停產年度檢修工期一般控制在20天左右，期間伴生氣只能全部放空，并且當天然氣處理裝置運行中出現故障時，也只能采取放空的措施，這不但造成了天然氣資源的極大浪費，還影響了45 t/d的輕烴產量。

由于塔中六凝析氣田至86×104m3/d天然氣處理裝置集輸管線刺漏嚴重，極大影響了正常生產，現已采取就近原則重新鋪設一條集輸管線至新建的塔中一號氣田第一處理廠進行處理，86×104m3/d天然氣處理裝置一直處于停運氮封狀態。從節能減排的角度上講，對于年度檢修和故障停產期間的放空天然氣進行回收是十分必要的[1,2]。

1 技術思路

新建一座增壓站，主要包括2臺壓縮機及配套的工藝、自控、電氣等輔助設施，其中低壓壓縮機K-101用來回收油處理系統低壓伴生氣，約5×104m3/d，中壓壓縮機K-102用來回收油處理系統中壓伴生氣，約45×104m3/d。低壓伴生氣經壓縮機壓縮后并入中壓伴生氣，再經中壓壓縮機壓縮后進入86×104m3/d天然氣處理裝置節流制冷，脫水脫烴后合格產品氣外輸至用戶。這既實現了放空天然氣的回收目的，又對停運閑置的處理裝置進行了合理利用，可謂一舉兩得。

2 可行性分析

2.1工藝設備

油處理系統低壓伴生氣壓力為0.2 MPa，中壓伴生氣壓力為0.7 MPa，溫度均在40～50℃之間。因此低壓壓縮機K-101進出口壓力應分別設計為0.2 MPa和0.7 MPa（表1）。為了保證天然氣產品品質合格（水露點≤-10℃，烴露點≤-5℃）和靠自壓正常外輸至用戶，經86×104m3/d天然氣處理裝置節流制冷后的溫度和壓力應分別達到-10℃和3.5 MPa，并且中壓壓縮機K-102出口進入處理裝置前的溫度最低可空冷至40℃（年度檢修一般在夏季進行，室外氣溫高達45℃），經過計算得出JT閥前端壓力需要達到7.5 MPa，才能實現設計運行工況。86×104m3/d天然氣處理裝置建站時J-T閥前端設計壓力為10 MPa，后端設計壓力為6.3 MPa，因此按照設計計算壓力運行條件具備，并且中壓壓縮機K-102進出口壓力應分別設計為0.7 MPa和7.5 MPa（按照此工況設計，應采用兩級壓縮）。為了保證壓縮機能夠正常運行，兩臺壓縮機進口均需設計旋流分離器，可有效除去天然氣中的液體和固體組分。處理裝置運行中，壓縮機和旋流分離器液相組分可輸送至油處理系統重新進行處理。由于沙漠地區水資源匱乏，壓縮機組工藝氣冷卻采用空冷方式，節約水量，降低能耗[3]。

表1 天然氣處理裝置設計運行參數

2.2自控電氣

86×104m3/d天然氣處理裝置控制室建站時已設置有獨立的DCS、ESD和FGS控制系統，通過在原有DCS和ESD控制系統基礎上擴容組態，來實現對新建增壓站工藝參數和設備運行狀態進行監控管理。原有FGS控制系統為二次盤裝儀表形式，機柜擴容已沒有足夠空間，故將可燃氣體、火焰檢測信號接入ESD控制系統進行監視和報警。電驅壓縮機組的控制系統由壓縮機組成套提供，該系統獨立完成壓縮機各項工藝參數的采集、控制和聯鎖保護，且該系統具有自動關斷功能，機組在通信系統出現故障時，也能正常運行。壓縮機組控制系統集成安裝在壓縮機組現場設置的就地控制盤內，遠程停機、運行狀態和綜合報警等信號用硬線接入DCS控制系統，機組就地控制盤與DCS控制系統通過RS485接口進行通信。根據電源實際情況，中壓壓縮機（10 kV）電源可從110 kV變電所引接，低壓壓縮機（380 V）和裝置區輔助用電可從10 kV變電所引接。

2.3安全保護

為了防止壓力容器和管道因誤操作、停電、火災等故障造成超過設計壓力而發生事故，需設置必要的安全閥3個。為了保證處理裝置檢修期間進行有效隔離，需要設置8字盲板7塊。消防給水系統可依托塔中聯合站消防系統，從廠區消防管網就近引兩根專用消防給水干管至增壓站，沿裝置區成環狀布置，在環狀管網上適當位置設置消火栓。

2.4公共工程

壓縮機組及工藝管道吹掃置換用氮氣均從86× 104m3/d天然氣處理裝置氮氣管線引接，在需要接入氮氣的部位設置氮氣吹掃甩頭。自動控制部分需消耗凈化空氣，為保證用氣穩定和氣質清潔，采用不銹鋼管線就近引接至各用氣點。淡化水主要用于場地和設備衛生，從廠區淡化水主管線引出至各用水點。

3 應用實踐

1）2013年，120×104m3/d天然氣處理裝置檢修期間，按照設計工藝參數平穩運行20天，共計回收天然氣約1000×104m3/d，輕烴約900 t，折合油氣當量約1×104t，產生經濟效益1000多萬元，并且減少CO2排放量2×104t，社會效益和環保效益異常顯著[4,5]。

2）120×104m3/d天然氣處理裝置1998年建成投產，15年的生產運行使得該裝置存在不同程度的腐蝕，且運轉設備故障率較高，最重要的是油處理系統進入120×104m3/d天然氣處理裝置的伴生氣管線無備用流程，一旦刺漏，天然氣無法放空導致全油田停產，影響極大。目前，當出現管線刺漏和設備故障停機時，可從油處理系統將伴生氣直接切換至86×104m3/d天然氣處理裝置。

3）120×104m3/d天然氣處理裝置年度檢修項目多、任務重，為了爭取產量主動，減少天然氣放空，每年均投入大量人力物力，崗位員工加班加點，極力縮短休息時間，可能導致人員疲勞作業及現場標準化的降低。在以后的年度檢修中，可適當延長檢修時間，降低單日勞動強度，提高現場標準化水平。

[1]趙軍艷,蔡共先.淺談塔里木油田放空天然氣回收措施[J].天然氣與石油,2012,30(5):13-15．

[2]李循跡,王立輝,侯秉仁,等.塔中地區零散試采井放空天然氣回收技術應用[J].天然氣與石油,2012,30(5): 23-26．

[3]李俊,許多,鄭杰.油田放空天然氣回收利用探討[J].油氣田地面工程,2010,29(3):58-59．

[4]丁志飛,徐慶磊,王立華,等.低壓天然氣回收再利用與節能環保[J].油氣田環境保護,2011,21(5):62-63．

[5]江濤,曹約良,王小康,等.吐哈油田天然氣處理系統優化與實施[J].石油規劃設計,2013,24(1):56-58．

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.011.021

2014-02-17）

王洪松，工程師，2006年畢業于中國石油大學（華東），從事油田集輸和油氣水處理工作，E-mail：wanghongsongtlm@petrochina.com.cn，地址：新疆庫爾勒塔里木油田開發事業部人事勞資科，841000。