移動撬裝式井口氣回收裝置在回收探評井試采放空氣中的應用

張丹迪 李越 （大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

移動撬裝式井口氣回收裝置在回收探評井試采放空氣中的應用

張丹迪 李越 （大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

以實現對試氣、試采放空天然氣進行有效回收為目標，設計并制造了移動撬裝式井口氣回收裝置，具有較強的機動性，可滿足頻繁搬遷轉場的要求。該裝置主要由壓縮脫水撬等7個撬裝組成，可與試氣、試采裝置同時運行，在不影響試氣、試采裝置運行的同時，將放空天然氣加工成壓縮天然氣（CNG）外運。每套回收裝置每年可回收放空氣200×104～1200× 104m3，減少二氧化碳排放992.4～5 954.4 t，全年可產生經濟效益284萬元～1704萬元。

試氣；試采；井口氣；放空氣回收；壓縮天然氣

天然氣探評井在試氣、試采期間伴有大量的天然氣放空，試氣周期在3～15天，試采周期在180～360天。試氣、試采期間的放空氣采用引燃的方式直接對天燃燒，根據區塊和地質條件的不同，放空量約為3×104～20×104m3/d，這樣不但會造成資源浪費，還會增加二氧化碳排放，對環境造成污染。為了對此部分放空氣進行回收，大慶油田設計、定制了移動撬裝式井口氣回收裝置，并與試氣、試采裝置進行了合理對接，在不影響試氣、試采裝置運行的同時，最大限度對放空天然氣進行回收[1]。

1 工藝路線設計

1.1 對移動撬裝式井口氣回收裝置的整體要求

由于探評井試氣、試采周期相對較短，因此回收設備需具有較強的機動性，拆裝和運輸要簡單快捷。在轉場的過程中需要用平板車進行運輸，因此，設備的尺寸需要符合國家的道路運輸相關標準。探評井的位置多數在野外及農田內，根據新環境保護法的規定，不能對土地進行硬化處理，因此，壓縮機、發電機等主要動力設備都不能設有固定基礎，對設備的性能要求較高。

針對上述問題，大慶油田設計的回收裝置，采用撬裝化設計[2]，尺寸符合國家道路運輸標準，用水泥枕木或鋼板作為設備基礎，即符合環保要求，又可以滿足設備的正常運行需要。

1.2 回收裝置與試油試采裝置的流程銜接

回收裝置流程如圖1所示，回收撬裝在試采公司的三相分離器與火炬之間的放空管線取氣，然后對天然氣進行除雜質、壓縮、脫水等處理后，裝入長管拖車外運。

圖1 回收裝置流程

回收裝置與試采裝置的銜接：考慮到試采裝置需要三相分離器后端的放空管線時刻保持暢通；每口井的試采的放空氣量相差很大（3×104～20× 104m3/d），回收設備的操作彈性有限；回收設備故障停機后不能影響到試采裝置運行等因素后，天然氣分公司設計了一個符合上述條件的取氣閥組撬（圖2）。

圖2 取氣閥組流程

取氣閥組撬上設1個DN50調節閥，壓力設定為0.5 MPa，當放空管線壓力高于0.5 MPa時，調節閥打開，將部分氣量泄放至回收火炬引燃，當放空管線壓力低于0.5 MPa時，調節閥關閉，盡可能的回收放空氣。閥組設有1個DN80的兩位式ESD切斷閥，在來氣壓力高于0.7 MPa時，打開放空。閥組另設有1個DN20的兩位式ESD切斷閥，與壓縮機撬形成互鎖，在壓縮機停機時，打開放空。由于火炬不具有自動點火裝置，閥組另設有1個DN20的長明燈截止閥，設有一定開度，使火炬處于長明狀態，當故障停機時大量的放空氣可以直接引燃。

試采流程取氣閥組另設有2個安全閥，第一個安全閥開啟壓力為1.0 MPa，第二個安全閥開啟壓力為1.1 MPa，當來氣量過大時，第一個安全閥開啟后仍不能滿足放空要求，第二個安全閥打開，對天放空，最大限度地保證取氣流程的安全。

1.3 移動撬裝式井口氣回收裝置的工藝路線

經過取氣閥組的放空氣經過除雜質、增壓，脫水后，充入長管拖車外運，具體流程如圖3所示。

天然氣回收裝置的處理規模均為5×104m3/d，主要由進氣閥組撬、預處理撬、壓縮脫水撬、加氣撬、儀表控制撬、發電撬、輔助工具撬等7個撬裝組成。預處理撬主要由入口緩沖罐、過濾器和計量加臭等設備組成，目的是除去井口氣的游離水及雜質，經計量、加臭后進入壓縮單元。壓縮機是往復式壓縮機。壓縮機一級排氣壓力為2 MPa，二級排氣壓力為5 MPa，三級排氣壓力為10 MPa，四級排氣壓力為25 MPa。各級出口均設有空冷器及分離罐，將各級原料氣冷卻至40℃后，進行氣液分離。脫水單元是將壓縮后的天然氣進行深度脫水，系統以分子篩為吸附劑，采用雙塔流程，吸附周期為6～8 h，處理后的天然氣含水量為

1×10-6以下。經脫水單元脫水后[3]的天然氣經加氣機計量后充入長管拖車[4]。

圖3 回收裝置工藝流程

由于回收裝置采用撬裝化設計，當試采井天然氣日產量超過5×104m3/d時，可將多套回收設備同時在井場并行使用，最大限度對放空氣進行回收。

1.4 撬裝尺寸及質量

各撬裝尺寸及質量均符合國家的道路運輸相關標準，見表1。

表1 各撬裝尺寸及質量

2 應用效果和經濟效益分析

回收裝置于2016年4月21日在宋深103H氣井正式投產，現運轉良好，在下游用戶用氣穩定情況下，每天可回收放空氣5×104m3。宋深103H氣井預期試采時間為180天，單井預計可回收放空氣900×104m3。預計每套回收裝置每年可回收放空氣200×104～1200×104m3。

放空氣的成本價格為0.56元/m3，加工后的CNG銷售價格為2.5元/m3，裝置的運行成本約為0.52元/m3。回收天然氣的利潤為1.42元/m3，預計全年可產生經濟效益284萬元～1704萬元。每套回收裝置的購置費用為565萬元，因此購置當年就可收回投資成本。

對放空氣進行回收的同時可以減少二氧化碳排放，按每年回收200×104～1200×104m3計算，每年可減少二氧化碳排放992.4～5 954.4 t，節約標準煤2500～15 000 t。

[1]許多，李俊，鄭杰，等.國內油田放空氣回收技木調研[J].天然氣與石油，2010，28（3）：29-31.

[2]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，2007，1（2）：72-75.

[3]王協琴.車用壓縮天然氣脫水[J].天然氣工業，1999，19（6）：75-78.

[4]李忠田，張平，楊軼男，等.壓縮天然氣汽車及CNG加氣站的發展[J].煤氣與熱力，2005，25（8）：42.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.018

2016-05-05

（編輯 莊景春）

張丹迪，工程師，2008畢業于英國布魯內爾大學（數據通信專業），從事油氣礦場加工的生產管理工作，E-mail：tzhangdd@petrochina.com.cn，地址：大慶油田有限責任公司天然氣分公司工程技術大隊，163416。