南翼山油田區塊放空天然氣回收技術應用

焦曉明 何國珍 李沛東 王斌 李明 劉彬

（青海油田公司采油四廠）

1 區塊基本情況

1.1 區塊特點及儲量

青海油田位于青海省海西州茫崖市，地處柴達木盆地，屬高原氣候，各采油廠作業區分布范圍廣，且多處于無人區，油井分布分散，伴生氣（含尾氣，下同）管道回收困難。根據青海油田公司天然氣事業部提供的2016年初步數據顯示，油田每天井口伴生氣放空量約為42.5×104m3以上，（其中花土溝鎮區塊10×104m3/d、獅子溝區塊15×104m3/d、英東區塊5×104m3/d、南翼山區塊2×104m3/d、牛東區塊3.5×104m3/d、東坪區塊7×104m3/d），現基本采用燃燒放空處理。燃燒排放的氣體是典型的溫室效應氣體，會帶來氣候變暖，能源浪費，土地荒漠化等一系列后果。

油井放空天然氣回收符合國家節能減排要求，可大量減少有毒有害氣體排放，符合中國石油集團公司、以及青海油田公司清潔化生產及其它環保要求。由于南翼山油田所處區域為整裝區塊，大部分井口伴生氣較為集中，相較于油田其他區塊回收成本低、回收流程短，本著節能減排、保護環境的宗旨，青海油田提出了對放空氣進行回收的方案，并引入具備資質及技術的中國石油集團川慶鉆探工程有限公司重慶運輸總公司，率先對青海油田采油四廠南翼山區塊的放空天然氣（含尾氣）開展試驗回收。

1.2 伴生氣組份

經過組分分析，采油四廠南翼山區塊油井伴生氣內除烴類外，還含有水蒸氣、氮氣以及相當數量的二氧化碳等酸性氣體。放空回收技術就是利用現代成熟技術對天然氣進行凈化，同時收集輕烴產品。對比濕氣及干氣各組分含量及發熱量。濕氣及干氣在標準環境組分化驗結果見表1。

表1 濕氣及干氣在標準環境組分化驗結果

2 放空氣回收技術研究

針對南翼山區塊伴生氣組份，討論提出具體回收應用方式，并在實際工作中得到應用。工藝概況為除雜質、冷凝、回收三個部分。

2.1 天然氣凈化

天然氣凈化需要將水蒸氣、二氧化碳等氣脫出后，返輸干氣現場使用，其中天然氣脫水主要方法有：冷凍法、液體吸收法、固體吸收法。

冷凍法：將含水天然氣降溫，使氣中所含水分析出繼而進行排放。

1）氨制冷：液氨氣化時要吸收大量的熱量，利用氨氣化吸收天然氣熱量，使其溫度下降到-5～-10℃。

2）節流膨脹：天然氣經節流閥節流降壓后，管內天然氣在近似絕熱條件下膨脹，致使天然氣自身溫度降低。

3）加壓后冷卻：天然氣在溫度不變的條件下，含水量隨壓力的增高而減少，因而可以先對天然氣加壓然后冷卻除去水分。

液體吸收法：采用吸濕性較強的液體與天然氣接觸，氣中含水被吸收，吸收了水分的液體經處理再生后重復使用。吸濕液主要是甘醇（三甘醇、二甘醇），使用較多的為三甘醇。

固體吸收法：采用內部孔隙很多、內部比面積很大的固體物質與含水天然氣接觸，氣中的水被吸附于固體物質的孔隙中。被水飽和了的固體物質經加熱再生后重復使用。常用固體吸附物有：硅膠、分子篩、活性鐵礬土、活性氧化鋁等。

2.2 輕烴回收

工藝主要有三類：油吸收法；吸附法；冷凝分離法。當前，普遍采用冷凝分離法實現輕烴回收。冷凝分離法利用原料氣中各組分沸點不同的特點，在逐步降溫過程中，將沸點較高的烴類冷凝分離出來，該法的特點是需要提供足夠的冷量使氣體降溫。冷量有用冷劑制冷的，有用氣體膨脹制冷的，或者聯合應用兩種制冷工藝的。

3 現場應用情況及效果

3.1 基本概況

青海油田采油四廠南翼山區塊（原南翼山天然氣公司）放空天然氣回收技術，是利用該區塊原油單井內富含油田氣的特點，采用就近集中原則，布置天然氣回收撬裝置。項目開展前，套氣除部分用以單井加溫外，大部分隨空氣自然排放流失。項目主要對采油四廠南翼山油田E13、E23深層天然氣及Ⅰ+Ⅱ、Ⅲ+Ⅳ、Ⅴ油組淺層伴生氣進行回收，就近建立回收站2座，集中對南翼山1#～5#集輸撬來氣進行計量、增壓、脫水、脫烴等工藝，回收天然氣中的混烴，并將合格干氣經調壓后輸送至集輸站調壓閥組區供集輸站自用和外輸，整套裝置設計額定處理量為15×104m3/d。

該項目建設地點位于青海省柴達木盆地西部北區，位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市花土溝鎮，距花土溝石油基地西北方向約51km，占地面積2800m2。

3.2 技術應用

放空天然氣回收技術，適用于油井伴生氣資源豐富，分布集中，生產穩定區塊，油田伴生氣可直接進入管網的伴生氣和零散及邊遠井區的伴生氣。可直接進入管網伴生氣產量較大，經過凈化處理可以直接進入主干管網，在技術上已經比較成熟。零散及邊遠井區的伴生氣分散且量小，遠離天然氣主干管網，不適宜敷設專管外輸，從經濟和投資的角度不適于采用常規天然氣及輕烴回收裝置。

3.3 天然氣回收工藝

南翼山油田區塊放空天然氣回收技術主要工藝：濕氣來氣后先進行計量，然后進入緩沖罐緩沖，壓縮機增壓，增壓后進入脫水撬脫水，脫水后進入脫烴裝置對組分中的重烴、輕烴分離，分離后混烴進入混烴儲罐，干氣分2路，一路通過調壓供集輸站自用；另1路直接外輸，天然氣回收流程見圖1。包括儀表自控、電氣、通信、消防等配套設施。

圖1 天然氣回收流程

3.4 輕烴冷凝回收工藝

南翼山油田區塊輕烴回收技術主要采取冷凝脫烴工藝，主要運行特點:

一定過熱度的氣態制冷劑在制冷壓縮機內壓縮成高溫高壓氣體，排入到冷凝器中，在冷凝器中被冷卻成高壓低溫的液態制冷劑，液態制冷劑通過節流裝置即膨脹閥或者毛細管節流作用成低壓低溫氣液兩相混合物，低溫低壓制冷劑進入到換熱器中與天然氣進行換熱，將天然氣冷卻到目標溫度，自身成為低壓常溫過熱氣態制冷劑，進入到制冷壓縮機中進行下一次循環。

3.5 應用前景

南翼山區塊實施伴生套管氣治理項目，針對套壓井套氣回收展開試驗，檢測套氣組份，合理套壓，開展伴生氣回收，實現套氣及附屬產品產量化生產。項目開展以來，已累計實現處理濕氣12372.8×104m3，干氣回收11248.48×104m3，生產輕烴8967t。同時結合該油區套氣產出特點，不斷優化方案擴大處理能力，利用往復式活塞壓縮機套管氣回收裝置，通過增壓、脫水、脫烴等步驟，劃分區域進行集中收氣，確保套氣全面回收。

每方天然氣相當于標煤1.2143kg，年回收天然氣約2200×104m3，相當于節約標煤29260t，約折合81051t二氧化碳。

4 結語

天然氣作為一種清潔能源，廣泛應用于各行業能源領域中，南翼山油田區塊放空天然氣的回收技術應用取得了較好的效果，節能減排，降低因天然氣放空燃燒對環境的污染和天然氣中C3及以上物質不完全燃燒產生的PM2.5對人體的傷害。作為一項成熟技術可充分討論推廣至全油田各區塊的必要性，最終應用至油田放空天然氣含量較大地區，達到經濟效益、環保效益及社會效益全面提升。