零散氣處理回收裝置快速搬遷技術的研究

張碩 周巖 陳鵬軒（北京迪威爾石油天然氣技術開發有限公司，北京100083）

1 概述

我國的天然氣資源廣泛分布，且存儲豐富，其中不少氣田是屬于開采成本較高的邊際氣田、非常規氣田和儲量較少的零散氣田。同時，邊遠井、零散井、試采井及含有伴生氣的轉油站，由于分布零散，產量不穩定，建設油田管網不經濟，大多只能就地放空燃燒或發電，并不能保證天然氣資源的完全利用，既造成不可再生能源的浪費，又造成了嚴重的環境污染。因此，為了適應國家節能減排及環境保護的需要，針對邊遠、零散氣處理回收技術的研究工作也逐漸展開。

邊遠、零散氣回收與整裝油氣田的開發存在較大差異，與產能、穩產期等都不確定的試采井類似。由于邊遠、零散氣的產量不穩定，處理回收裝置生產3-5個月后有可能將不再繼續生產，需要將裝置搬遷到別的井口進行開采，若每個井口都建一套裝置，不僅增加了項目建設成本，還造成大量的浪費。傳統的試采天然氣處理裝置主體框架較為龐大，建設周期較長，人員的施工、安裝工作量較大，不利于組裝、拆卸，這給零散氣回收裝置的施工帶來了諸多技術難題，無法滿足業主快速搬遷和滾動開發的需要。因此，快速搬遷技術的研究將對邊遠、零散小型氣田的分散天然氣資源的開發和充分利用具有重要的現實意義。

2 快速搬遷技術的具體主張

本文依托于新疆油田克拉瑪地區零散氣處理回收項目，建成一套完整的3~15×104Nm3/d 零散井口氣回收裝置，采用制冷及低溫分離工藝回收其中的重烴組分，回收天然氣進行凈化處理合格后的商品氣可進行增壓進入下游管輸或CNG汽運外輸，而混烴可進一步處理后汽運外輸。同時，該項目形成一套快速搬遷技術，具體主張如下：

2.1 模塊化設計

針對零散井井點多、面廣、氣量較少、變化大且衰減過快的特點，零散氣回收裝置劃分成一系列功能模塊，各功能模塊由設備、管道系統、電氣自控系統和結構系統組成，各功能模塊均可實現某個獨立的工藝要求，根據需求的不同，可以將功能模塊進行組合、調換或者拆分，從而組成滿足該需求的一個完整的天然氣輕烴回收處理站。模塊化設計在裝置的快速安裝、快速搬遷的過程中起到了至關重要的作用，在模塊化設計時需要考慮以下因素：

（1）大多數設備均可露天布置，但發電機和壓縮機需要布置在可敞開的集裝箱內。這種布置具有占地少、建筑物少的有點，且有利于消防和防爆。

（2）形成涵蓋不同處理氣量范圍，不同壓力范圍的多種標準化流程，用于不同地區和項目時僅做局部修改即可重復利用。按工藝流程順序將設備緊湊布置，可以使模塊間的結合度最小、接口少且連接方便，從而使模塊內的聚集度最大，設計、制造、裝配也變得非常簡便，能夠降低成本，還能避免后期管線布置的往返交叉。

（3）模塊規模不宜過大，有條件時就建站回收，氣量衰減則另找井場迅速搬遷。模塊有較大的適用范圍，形成組合搭配，當井口氣量下降太多，零散氣回收裝置無法正常運行時，橇裝設備可以重新組合，搬遷到新的井場重復適用。

（4）采用鋼結構框架式設計，保護橇裝設備并方便吊裝、運輸。與現有的交通運輸方式、集裝箱的匹配，實現在現有標準化運輸和吊裝中費用最經濟，將模塊尺寸控制在4米寬，4米高以內。

2.2 自動化模塊配置方式

自動化配置方面，為了達到對橇上各單元進行獨立控制的功能，將控制終端RTU 或PLC 設置在各橇單元上，并通過RS485通信與站控系統連接。同時將配電柜控制柜調整至模塊的相對一端，方便模塊外管線及電纜的統一布置。各模塊采用屏蔽雙絞線電纜，不僅敷設難度小、接線方便，而且也便于搬遷后的快速連接，對項目成本得到了很大的節約，具有較高的經濟效益。DCS系統只用于監控，提高了裝置的機動能力。

2.3 模塊間管線的快速連接

各模塊采用框架式結構（圖1），便于搬遷，并通過管網連接模塊相連。所需管網連接模塊統一設計成1m 寬，每個連接模塊上都統一設計一個長0.8米，寬1m，高1m的通道，此通道實用且設計簡單，也可進行標準化設計。模塊底座采用工字鋼設計，各模塊底座高度相同，表面平齊，在底座表面通過連接板，經螺栓連接，將模塊進行快速拼接。工藝配管方面，將各模塊的管線對外接口統一調整至模塊的一端，單獨設計管網連接模塊，實現整站的設備、工藝管線均可在工廠內制造完成，整站對外只有進站來氣入口、處理后產品氣出口、處理后液烴出口、排污口、放空口等與業主連接的關口。工藝管線接口均采用法蘭設計，保證連接的質量并能實現快速安裝要求。

圖1 框架式結構模塊示意圖

2.4 模塊間電纜的快速連接

快速電連接器在裝置中的應用對于零散氣回收處理場站的快速安裝和快速搬遷起到至關重要的作用。快速電連接器起初是應用于軍工及航空領域，故而也叫航空插頭。由于快速電連接器具有快速連接的突出特點，因而近些年在工業領域也逐漸廣泛應用。也正是因為能快速連接這個優勢，電連接器尤為合適應用于邊遠井和零散小型氣井天然氣處理場站的電氣自動化接線中。

在天然氣處理場站中，不僅用電設備較多，而且用電設備的二次控制回路也較繁瑣，會涉及到許多10芯以上的電纜，若將電連接器應用于電纜終端來形成標準化連接，則只需將相關插頭插入正確的位置就能完成設備的對接，從而實現二次接線的即插即用，圖2為電連接器的應用示意圖。

2.5 搬遷時用于放置拆卸管線的措施

為了便于裝置搬遷時站場的施工管理，特設置用于臨時存放拆卸管線、電纜等材料的彩鋼房，管線分類、分層放置，節約現場占地，避免管線磕碰損傷對其有效保護，也便于清點及取用，縮短現場人員工作時間。

3 快速搬遷技術應用效果總結

自2013年以來，采用了快速搬遷技術的零散氣處理回收裝置在新疆油田克拉瑪依地區累計應用30套，每個站場可達成7天建新站的目標。此外，現場應用情況表明，有些井口在開采5~6月后氣量急劇衰減，可實現3天完成搬遷，現場已累計搬遷十余次。這種高效、快捷、易搬遷的零散氣回收裝置模塊化建設模式，讓零散天然氣的快速、連續回收成為可能，為業主帶來經濟效益的同時，有效保護了自然環境。