凝析氣田油氣處理工藝研究

覃敏

凝析氣田氣藏性質、開采及處理工藝復雜。凝析氣田油氣處理廠的工藝裝置是由天然氣和凝析油處理裝置及相關配套裝置組成的生產系統，其能耗水平主要由處理工藝方案及工藝流程、工藝設備效率、運行參數、管理水平等因素決定。本文分析油氣處理工藝的現狀及適應性，研究現有油氣處理工藝、設備運行及系統能耗存在的主要問題；并對迪那2凝析氣田做了案例分析，最終得到相關性結論，為油氣處理廠用能分析、能量綜合利用提供技術方向。

一、凝析氣田油氣處理工藝概況

按礦藏分類，天然氣可分為氣田氣、油田氣和凝析氣田氣3類。凝析氣藏是介于油藏和天然氣藏之間的一種重要的油氣藏類型，是一種特殊而復雜的氣田。凝析氣除含有大量的甲烷、乙烷外，還含有一定數量的丙烷、丁烷、戊烷及戊烷以上的烴類。

在開發過程中由于地層壓力的降低會出現反凝析現象，使氣藏中的重組分滯留在地層中無法采出，降低凝析油采收率。凝析氣藏的開采方式主要有衰竭式開采、保持壓力開采和部分保持壓力開采等。雖然采用衰竭式開采會導致大量的液烴由于反凝析而損失在地層中，但是該種開發方式投資費用低、投資回收快，所以仍是我國凝析氣藏的主要開發方式。對于高含凝析油的大型凝析氣田采用保持壓力開采經濟效益較好，例如我國牙哈凝析氣田采用循環注氣開發，經濟效益非常好。

針對凝析氣田井口壓力較高、有壓力能可利用的特點，國內凝析氣田天然氣處理工藝主要采用兩種低溫分離工藝：

（1）控制外輸天然氣烴、水露點的低溫分離工藝。

（2）回收天然氣凝液的低溫分離工藝。

二、控制天然氣烴、水露點為目標的低溫分離工藝

控制天然氣烴、水露點為目標的低溫分離工藝，根據凝析氣田原料氣的壓力不同，其制冷工藝主要采用J-T閥節流制冷、膨脹機制冷、丙烷制冷。對于國內高壓凝析氣田，其天然氣處理主要采用節流降溫、注醇防止水合物，其工藝系統組成主要由脫水脫烴、乙二醇再生、凝析油穩定、氣體增壓等工藝單元組成。其水合物抑制劑可采用乙二醇和甲醇，注乙二醇應用較為普遍，長慶氣田采用注甲醇防止水合物的形成。脫水脫烴單元主要采用節流降壓或外部冷源（冷劑制冷）降低天然氣的溫度從而控制烴水露點。有壓力能可利用的凝析氣消耗本身具有的壓力能獲得低溫，系統能耗較低；無壓力能可利用的凝析氣需要外部冷源提供額外的冷量，系統能耗高。

三、迪那2氣田油氣處理廠實例分析

迪那2凝析氣田油氣處理廠于2009年6月正式投產。迪那2油氣處理廠的工藝系統由集氣、脫水脫烴、輕烴回收、乙二醇再生及注入、凝析油穩定、氣體增壓等工藝單元組成。

迪那2凝析氣田油氣處理廠共設計有四套脫水脫烴裝置，單套處理能力400×104m3/d；兩套凝析油穩定裝置，單套處理能力458t/d；兩套輕烴回收裝置，單套處理能力593t/d；兩套乙二醇再生裝置，單套處理能力為2550kg/h。迪那2凝析氣田油氣處理廠包括主要生產裝置、輔助生產裝置及公用工程。

迪那2油氣處理廠至投運以來，油氣處理裝置總體運行平穩，天然氣和凝析油處理能力、主要設備運行參數達到設計要求，除液化石油氣產量與設計值相比降低較大外，其它產品量符合設計要求。主要有以下四個特點：

（1）天然氣處理節流制冷、注乙二醇的低溫分離工藝，適應性強

（2） J-T閥節流制冷熱效率低、分離溫度偏高，凝液回收率低

（3）分離和分餾方式過于簡單，增加了系統能耗

（4）部分用能設備負載低、大量余熱未能有效回收利用

四、主要結論

通過對迪那2等其他凝析氣田油氣處理廠現場調研、油氣處理工藝系統和能耗分析，得出以下主要結論：

（1）以控制天然氣烴、水露點為目標的低溫分離工藝采用節流制冷或丙烷制冷、注水合物抑制劑（甲醇、乙二醇）來防止水合物，其中以注乙二醇為主；

（2）對節流、注醇的低溫分離工藝存在凝液分離溫度偏高（大于-30℃）、低溫條件醇烴分離困難、乙二醇再生裝置出現烴液夾帶等問題，建議節流、注醇的分離工藝只回收戊烷及以上重組組分，不回收丙烷和丁烷等組分；

（3）對于處理規模較大，采用節流、注醇的低溫分離工藝，推薦采用兩級分離工藝，提高了低溫分離效果，降低了乙二醇注入量和系統能耗；

（4）對于低壓凝析氣田或高壓凝析氣后期開發，原料氣沒有足夠的壓差可以利用，推薦采用小壓差節流制冷（或小制冷量）、大面積換熱預冷產生大溫降的方法，可以降低能耗；

（5）對高壓凝析氣田、處理規模大的油氣處理廠（英買、迪那2等）普遍存在制冷方式和產品單一、制冷溫度偏高、主體工藝方案不合理、凝液分離工藝流程簡單、凝液回收率低、換熱網絡設計不合理、系統能耗高等問題，應推廣采用以膨脹機制冷為主的深冷工藝，推薦采用多種生產模式運行（烴水露點、節流、膨脹機等）的設計方法，提高對凝析氣田不同開發時期的適應性；

（6）本項目提出一些凝析氣田天然氣處理工藝的新方案，此方案壓力能和冷量得到有效利用，凝液率回收大幅提高，在設計中采用節流閥、膨脹機兩種運行模式，可提高處理裝置對原料氣壓力、流量變化的適應性；

（7）油氣處理廠大量采用管殼式換熱器，高效節能設備應用較少，大量高溫余熱未能有效利用，部分設備設計不合理；

（8）主要用能設備（泵、壓縮機等）負載率和效率低，重點用能設備（加熱爐、壓縮機等）未能配備能源計量儀表，油氣處理廠能耗統計不規范。