胡尖山油田伴生氣回收利用技術(shù)研究

王平平，王 輝，王 庚，李宇飛

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西定邊 718606）

胡尖山油田位于陜西省定邊縣東部，構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的中部西段，礦權(quán)面積2 295 km2。伴生氣資源量5×104m3/d，前期伴生氣主要用于井組加熱設(shè)施的消耗及冬季員工取暖，利用率不足，富余伴生氣排放燃燒，造成大氣污染[1]。在國家大力提倡綠色發(fā)展、節(jié)能減排的背景下，胡尖山油田遵守國家、地方及公司相關(guān)的法律法規(guī)要求，通過近年來的技術(shù)積累，目前已經(jīng)形成了比較系統(tǒng)的油田伴生氣回收與利用技術(shù)體系，在實際應(yīng)用中取得了良好效果。

1 胡尖山油田伴生氣情況

1.1 伴生氣分布情況

結(jié)合胡尖山油田井場及站點分布點多、面廣、分散的特點，1 412 個場站分布在南北跨度40 km，東西跨度25 km 的局域上，其中伴生氣較為豐富井場535 個，占總井場數(shù)的37.9%，伴生氣回收集中難度大。目前井組伴生氣集氣工藝主要包含定壓閥回收和油氣混輸工藝。場站伴生氣集氣工藝主要包含混輸泵油氣混輸工藝、伴生氣自壓分輸工藝、伴生氣增壓分輸工藝。

1.2 伴生氣組分特征

根據(jù)區(qū)域324 口井套管氣數(shù)據(jù)采集分析，胡尖山油田伴生氣組分表來看（表1），C3+含量較高，平均達到29.37%，適合建設(shè)伴生氣回收利用工藝。

表1 胡尖山油田伴生氣組分表

2 伴生氣回收利用

2.1 新套管氣回收工藝

由于套管伴生氣的存在影響油井產(chǎn)量，直接排放又污染環(huán)境，充分回收油井伴生氣就至關(guān)重要[1]。胡尖山油田在原有井口采油集輸流程基礎(chǔ)上，安裝井口快裝式單流閥和集氣閥，用氣管線將套管氣出氣口與集氣閥連接（圖1），在抽油機上下沖程時井口快裝式單流閥、集氣閥周期性開閉，將套管氣導(dǎo)入輸油管線中，實現(xiàn)油氣混輸[2-5]。2019-2023 年共計安裝集氣閥3 550套，安裝后日回收利用伴生氣量3.5×104m3。

圖1 套管氣回收新工藝原理示意圖

2.2 油氣分輸集氣

根據(jù)胡尖山油田伴生氣分散、面廣的分布特點，采取新建管線和利舊管線相結(jié)合的建設(shè)思路，將各站點氣源集中，既解決了胡尖山管線氣源不集中的問題又節(jié)約了管線建設(shè)投資。2022-2023 年共計新建管線19條62.30 km，利舊管線13 條37.98 km，形成總管線100.28 km 的分級集氣、中段加壓、遠程集氣的伴生氣回收利用管網(wǎng)，年集氣供氣910×104m3。

2.3 儲油罐揮發(fā)氣的回收

2.3.1 儲油罐揮發(fā)氣的回收技術(shù) 儲油罐揮發(fā)氣回收技術(shù)是通過大罐抽氣裝置將原油儲罐中揮發(fā)出的天然氣和氣態(tài)輕烴進行收集、增壓，管輸至氣處理流程或用于燃料，以達到節(jié)約能源、防止空氣污染、實現(xiàn)原油密閉儲運的目的[2]。回收工藝主要通過罐頂連接集氣管線將揮發(fā)氣進行收集，收集后進入一次緩沖罐進行增壓，然后進入二次緩沖分離罐，接入站場內(nèi)已建伴生氣系統(tǒng)外輸[4]。原油罐頂呼吸閥、安全閥等安全附件繼續(xù)保留，緊急情況仍發(fā)揮作用，運行過程中，通過實時采集、監(jiān)測儲油罐罐頂氣相壓力，采用氣相平衡原理智能控制抽氣壓縮機系統(tǒng)的抽氣和補氣流程，實現(xiàn)儲油罐油品揮發(fā)氣密閉回收系統(tǒng)的連續(xù)運行，達到整個系統(tǒng)伴生氣的回收及VOCs 零排放目標(biāo)（圖2）。

圖2 儲油罐抽氣回收裝置示意圖

2.3.2 效果 胡尖山油田三座聯(lián)合站安裝使用儲油罐抽氣裝置后，運行平穩(wěn)，當(dāng)罐頂伴生氣壓力達到0.4 kPa時裝置自動啟動，低于0.1 kPa 時裝置自動停止，三套抽氣裝置日均回收伴生氣量5 000 m3左右，達到了較好的預(yù)期效果。經(jīng)監(jiān)測儲油罐區(qū)可燃氣體濃度明顯下降，實現(xiàn)了VOCs 治理目標(biāo)。

3 伴生氣混烴回收工藝

在胡尖山油田伴生氣集中區(qū)域，建設(shè)處理規(guī)模為2.0×104m3/d 混烴站1 座，1.5×104m3/d 混烴站1 座。工藝特點：主要采用“混合冷劑制冷工藝方法”回收混烴（圖3），工藝無液化氣精餾流程。當(dāng)壓力達到某一數(shù)值，混合冷劑在某溫度范圍內(nèi)隨著溫度的上升而逐漸氣化，在冷劑換熱器中與需要冷卻的伴生氣傳熱溫差很小，因此，效率較高[3]。胡尖山油田伴生氣組分比較豐富，采用混合冷劑制冷的方法具有操作簡單和節(jié)能的優(yōu)勢，其C3+組分收率可以達到90.00%以上（表2），生產(chǎn)產(chǎn)品達到工業(yè)用混合輕烴原料標(biāo)準(zhǔn)。

表2 伴生氣混烴回收效果

圖3 混烴混合冷劑制冷工藝流程圖

4 伴生氣回收利用效果

4.1 伴生氣回收利用率增加

目前胡尖山油田共安裝套管氣回收裝置3 550套，井口回壓都控制在1.5 MPa 以內(nèi)，日增加回收伴生氣量3.8×104m3，為兩座混烴裝置提供了2.6×104m3/d 伴生氣氣源。為40 座井場加熱爐實現(xiàn)了伴生氣供應(yīng)約1.2×104m3/d，解決了井場原油加溫問題。伴生氣有效回收利用率由50%提升到目前的85%。

4.2 伴生氣回收加工取得良好效果

兩座混烴裝置負(fù)荷率、達產(chǎn)率等都取得較好的效果，日生產(chǎn)混烴16.5 t（表3），年生產(chǎn)混烴5 500.0 t，年產(chǎn)生效益約2 948 萬元。

表3 混烴裝置負(fù)荷率、達產(chǎn)率

4.3 節(jié)能減排效果突出

目前兩座混烴裝置年回收伴生氣量910×104m3，年減少碳排放19 676 t，累計折合節(jié)約標(biāo)煤1 428×104t。

5 結(jié)論

油田伴生氣的回收利用減少了集輸過程的油氣損耗，安裝井口快裝式單流閥和集氣閥，合理控制油井套管壓力，有效降低了井口回壓，提高了油井機采效率，安裝后日回收伴生氣量3.5×104m3。儲油罐揮發(fā)氣回收利用技術(shù)也得到了成功應(yīng)用，降低日常管理過程中的安全風(fēng)險，日回收伴生氣量增加5 000 m3，VOCs 治理取得較好效果。兩座混烴裝置年生產(chǎn)混烴5 500.0 t，具有較好的經(jīng)濟效益。胡尖山油田伴生氣回收及深加工技術(shù)應(yīng)用降低了環(huán)境污染，實現(xiàn)了節(jié)能減排，助力了“雙碳”目標(biāo)下的綠色低碳礦山建設(shè)。