油田伴生氣回收分析與探索

摘 要：本文主要對(duì)油田伴生氣的回收進(jìn)行了分析與探索，首先闡述了油田伴生氣的主要類型，如站場(chǎng)伴生氣、油罐揮發(fā)氣、油井套管氣以及溶解氣，然后分析和探索了油田伴生氣回收設(shè)備及相關(guān)技術(shù)，主要包括：油罐揮發(fā)氣回收設(shè)備、油井套管氣回收設(shè)備、輕烴回收技術(shù)以及伴生氣的收集工藝，希望可以給從事油田伴生氣回收的相關(guān)技術(shù)人員提供一定的思路和啟示。

關(guān)鍵詞：油田伴生氣;回收;原油;技術(shù);集輸;壓力

0 引言

石油是一種烴類的混合物，主要被用來(lái)當(dāng)作燃料，也是很多化工產(chǎn)品的原料，被人們稱為工業(yè)的血液。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，全世界每天消耗的石油約為1.1×107t，并且隨著人口的急劇增多和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，石油消耗量將會(huì)急劇增加，因此，世界各國(guó)都在大力發(fā)展石油行業(yè)，著力開(kāi)發(fā)油田。但是，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一定的油田伴生氣，在很多情況下，由于技術(shù)手段的約束，加之這種氣體控制難度較高，相當(dāng)一部分的伴生氣被燃燒或者排空[1-2]。油田伴生氣燃燒之后會(huì)產(chǎn)生大量的CO2、NO、H2S等氣體，不但浪費(fèi)了資源，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，必須采取相應(yīng)的措施，對(duì)油田伴生氣進(jìn)行回收，充分利用油田伴生氣，從而提高油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 油田伴生氣的主要類型

1.1 站場(chǎng)伴生氣

在中心站場(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程中，不管是在開(kāi)放工藝流程中，還是在密閉工藝流程中，如果壓力比較小，小于飽和蒸汽的壓力時(shí)，原油中就會(huì)揮發(fā)或者分離一些氣體，這些氣體就是站場(chǎng)伴生氣。這種伴生氣主要是來(lái)自于中心站場(chǎng)的各種儀器設(shè)備，如三相分離器、緩沖罐等。這種分離伴生氣的主要成分是CH4和C2H6，幾乎不含雜質(zhì)，而且它們的分布比較集中，因此，站場(chǎng)伴生氣的回收比較簡(jiǎn)單，是油田伴生氣中回收利用率較高的一種伴生氣。

1.2 油罐揮發(fā)氣

由于原油具有比較好的揮發(fā)性，在進(jìn)入儲(chǔ)存罐之后，會(huì)通過(guò)呼吸閥進(jìn)行一定的揮發(fā)，從而分離出一些少量的天然氣，這些氣體就是油罐揮發(fā)氣。雖然這種油田伴生氣的揮發(fā)量比較少，但是會(huì)提高原油存儲(chǔ)區(qū)域的空氣中的天然氣濃度，具有較高的危險(xiǎn)性。其次，油罐揮發(fā)氣主要是形成于中心站的脫水罐上部，由于其氣量的變化較大，使得這種氣體的回收難度較大[1]。

1.3 油井套管氣

在油井的正常生產(chǎn)過(guò)程中，如果井底的壓力不斷減小，小于原油的飽和壓力時(shí)，天然氣就會(huì)從原油中進(jìn)行分離，這些分離的天然氣主要分為2部分：①不斷上升，最后在油井套管中進(jìn)行聚集;②隨著液流流動(dòng)，然后進(jìn)入抽油泵的泵腔中，最后由抽油泵的生產(chǎn)作業(yè)而采出。這就是油井套管氣，這種伴生氣的主要成分是CH4和C2H6，并且還存在一些H2O和泥砂等雜物。其次，油井套管氣可以參與到氣舉采油之中，但是一旦套管的壓力太大，在一定程度上會(huì)嚴(yán)重影響抽油泵的正常工作。

1.4 溶解氣

這種油田伴生氣主要是來(lái)自于中心站場(chǎng)，在中心站場(chǎng)的工藝流程中，很多環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生溶解氣，如原油脫水、原油穩(wěn)定、原油分離以及油氣輸送等。其中，最容易產(chǎn)生這種油田伴生氣的環(huán)節(jié)是原油穩(wěn)定，這是由于原油穩(wěn)定過(guò)程中會(huì)減小蒸汽的壓力，如果壓力下降到0.1MPa時(shí)，那么之前在原油中溶解的天然氣就會(huì)逐漸脫離出來(lái)，并且不斷揮發(fā)。

2 油田伴生氣回收的設(shè)備及相關(guān)技術(shù)

2.1 油罐揮發(fā)氣回收設(shè)備

這種回收設(shè)備是利用了微壓自控式油罐氣回收裝置，該裝置是通過(guò)測(cè)量大罐內(nèi)部壓力的變化情況，進(jìn)而對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)行和變速進(jìn)行控制。這種回收裝置是在油罐的補(bǔ)氣閥門上安裝了相應(yīng)的壓力傳感器，進(jìn)而能夠?qū)迌?nèi)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，如果大罐中的壓力小于壓縮機(jī)工作時(shí)的壓力，該裝置就會(huì)對(duì)補(bǔ)氣閥的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)控制，并且會(huì)往大罐中不斷地補(bǔ)氣，進(jìn)而不斷增加它里面的壓力。如果大罐中的壓力大于壓縮機(jī)工作時(shí)的壓力，該裝置就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟呼吸閥，從而往外面釋放一些氣體，從而減小罐里面的壓力。

2.2 油井套管氣回收設(shè)備

這種回收設(shè)備是利用了定壓式套管氣回收裝置，該裝置實(shí)際上是在油井的套管上安裝了相應(yīng)的安全閥，該閥門可以按照油井的回壓情況，對(duì)開(kāi)啟壓力進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，如果環(huán)空聚集的壓力大于之前的設(shè)定值時(shí)，溢出的伴生氣就會(huì)泄放到單井集輸管道中，進(jìn)而直接輸送到處理站，從而可以防止直接排空導(dǎo)致的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。從儀器的結(jié)構(gòu)上而言，這種安全閥就是使用了一個(gè)電控的閥門，能夠?qū)﹂y門的開(kāi)度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而自動(dòng)完成了放氣降壓，無(wú)需手動(dòng)降壓。因此，這種回收裝置使用起來(lái)十分方便，而且后續(xù)維修保養(yǎng)也比較容易[2]。

2.3 輕烴回收技術(shù)

2.3.1 冷凝法

這種方法又被稱作低溫法，目前在國(guó)內(nèi)外的輕烴回收中，該技術(shù)應(yīng)用比較廣泛。冷凝法的原理是根據(jù)天然氣中不同烴類組分的冷凝溫度不一樣，進(jìn)而采取逐步降溫的方法，依次將不同的烴類進(jìn)行分離。根據(jù)制冷溫度的大小，冷凝法可以分為2種類型：①淺冷分離;②深冷分離。前者的制冷溫度一般在-15～-25℃左右，主要是用來(lái)回收C3H8;后者的制冷溫度一般在-90～-100℃左右，主要是用來(lái)回收C2H6。

2.3.2 吸收法

這種方法是利用冷凍之后的穩(wěn)定輕油進(jìn)行吸收，主要是因?yàn)檫@種輕油的成分為C5和C6，分子量比較小，具有十分強(qiáng)的吸收能力，而且適應(yīng)性也非常好，尤其是在原料氣比較豐富的條件下，使用吸收法的回收效率比較高。吸收法的工藝技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而且價(jià)格低廉，在很多油田都有使用。根據(jù)冷源的類型不同，吸收法可以分為3種類型：①外冷法;②內(nèi)冷法;③混合制冷法。

2.3.3 吸附法

這種方法主要采用變壓吸附技術(shù)，該技術(shù)的主要原理是由于吸附劑內(nèi)部表面可以對(duì)氣體的分子進(jìn)行一定的物理吸附，而且在不同的壓力情況下，吸附的氣體量不同，從而達(dá)到氣體分離的目的。吸附法都是在常溫低壓的情況下進(jìn)行，具有操作簡(jiǎn)單、能耗少以及投入少等優(yōu)點(diǎn)。目前，吸附法發(fā)展較快，裝置的規(guī)模趨于大型化，以后將會(huì)得到廣泛地推廣和應(yīng)用。

2.4 伴生氣收集工藝

2.4.1 負(fù)壓集輸工藝

這種工藝技術(shù)是指利用相應(yīng)的儀器設(shè)備，將井口的壓力進(jìn)行降低，從不小于大氣壓而降為負(fù)壓，然后進(jìn)行氣體輸送。然而在實(shí)際使用過(guò)程中，負(fù)壓集輸工藝的輸氣距離比較遠(yuǎn)，對(duì)于相關(guān)設(shè)備要求比較高，一般只能用來(lái)回收距離較短的油田伴生氣。

2.4.2 增壓集輸工藝

這種工藝技術(shù)是使用集氣泵對(duì)油田伴生氣進(jìn)行收集，然后使用壓縮機(jī)來(lái)對(duì)容器中的油田伴生氣進(jìn)行壓縮。這種工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要在于對(duì)設(shè)備的要求比較低，一般可以使用小型的壓縮機(jī)。

2.4.3 自壓集輸工藝

這種工藝技術(shù)是利用伴生氣起源的自身壓力進(jìn)行輸送。因?yàn)椴挥檬褂猛庠诘脑O(shè)備，自壓集輸工藝主要在一些平原地區(qū)應(yīng)用較廣。其次，這種伴生氣收集工藝的傳輸管道需要加強(qiáng)日常維護(hù)和保養(yǎng)，進(jìn)而避免在氣溫比較低的環(huán)境中出現(xiàn)積液的現(xiàn)象，從而影響了傳輸質(zhì)量和效果。

3 結(jié)語(yǔ)

①油田伴生氣的回收，一方面可以實(shí)現(xiàn)能源的回收再利用，提高資源的利用率，另一方面可以為油田企業(yè)節(jié)省成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益;②油田企業(yè)應(yīng)該高度重視油田伴生氣的回收和利用，并且根據(jù)不同地區(qū)的情況因地制宜，采用科學(xué)、合理、有效的措施和技術(shù)，對(duì)集輸工藝進(jìn)行不斷的完善和優(yōu)化，盡可能地提高伴生氣的回收和利用效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔翔宇，劉亞峰，代靜，等.我國(guó)油田伴生氣回收與利用技術(shù)狀況分析[J].石油石化節(jié)能與減排，2013，3（05）：31-35.

[2]曲虎.油田伴生氣回收利用技術(shù)研究[J].現(xiàn)代化工，2015，35 （08）：147-150+152.

作者簡(jiǎn)介：

方飛（1991- ）男，漢族，遼寧盤錦人，本科，助理工程師，主要從事天然氣回收方面的工作。