油井伴生天然气集气和处理工艺分析

毕家平

辽河油田欢喜岭工程技术处,辽宁盘锦 124114

油井伴生天然气集气和处理工艺分析

毕家平

辽河油田欢喜岭工程技术处,辽宁盘锦 124114

油井伴生天然气是生产过程中的副产品，通过集气管网等工艺，经分离计量，送往天然气处理厂脱硫、脱水，回收硫黄和液烃，能够获得符合标准的天然气或者液化气产品。

伴生气；集气；脱硫；脱水；回收

天然气是从油气田产生的，主要由甲烷及少量乙烷，丙烷，丁烷，二氧化碳，氧及硫化氢等组成。油井伴生天然气含甲烷较高可达95%以上，略带有臭鸡蛋味，油田产生的天然气含甲烷量一般在80%左右，略带有汽油味。

1 伴生天然气的特点

1）天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出。

2）天然气蕴藏在主要成分为甲烷，比重0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。依天然气蕴藏状态，又分为构造性天然气、水溶性天然气、煤矿天然气等3种。而构造性天然气又可分为伴随原油出产的湿性天然气、与不含液体成份的干性天然气。

2 天然气的收集与处理

2.1 集气管网

通过管网实现分散气体的集中收集。主要要着重考虑布局、输送方式、集气压力等问题。集气管网的布局取决于：1）伴生气区块面积和形状；2）地形和地物；3）预期发展等。集气管网布局的基本方式有：放射状、枝状、环状3种，也可组合使用。集气管网，根据所输流体中的含液量，在容许的压力降范围内可采用单套管网气、液混输，也可在井场将气和液先行分离，利用两套管网气、液分输。集气管网的压力根据地层压力，气液分离工艺和输气系统的压力要求等因素确定。

2.2 气液分离

从天然气中分出携带的地层水、凝结水、凝析油，以及从气井带出的少量砂子等固相物质。天然气中的某些组分，在一定的温度压力条件下，仍能与所存在的游离水形成冰雪状水合物，堵塞管道和设备。矿场分离过程，根据防止形成水合物的方法不同，分常温分离和低温分离。

常温分离。通过加热防止形成水合物。来自井口的天然气，先加热，后节流降压，再进入分离器。气液分离后应分别计量。加热程度和降压级数取决于井口温度和井口压力。常温分离一般用于干气（戊烷及以上馏分含量少于10ml/m3)，可在井场或集气站进行。

低温分离，来自井口的天然气，先在游离水分离器中分出携带的游离水，分离器的压力控制在天然气反转凝析压力以上，以防烃类凝析。然后向天然气流中注入防冻剂，如甘醇等，并节流降压，析出的凝析油进入低温分离器。天然气经换冷后输出，凝析油吸水后的稀甘醇一起进入稳定塔，然后在油-甘醇分离器中分开，前者送往贮罐，后者经提浓后重复使用。低温分离一般用于湿气（戊烷及以上馏分含量高于10ml/m3)。

2.3 天然气脱硫

脱除天然气中H2S、CO2等酸气组分后外输。方法大体有4类：

化学吸收法。以醇胺类或碱性盐类溶液为溶剂，在吸收塔中吸收天然气内H2S、CO2等酸性气体组分，以净化天然气。然后在温度较高、压力较低的再生塔中产生反方向化学反应,而放出被吸收的H2S、CO2，使溶剂再生。

物理吸收法。利用多乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等有机溶剂，对烃类和H2S、CO2等酸气组分的不同溶解度，在高压下吸收天然气中的酸气组分，使之净化。

液相直接氧化法。借加入碱性溶液中氧载体的作用，把被溶剂吸收的H2S直接氧化为元素硫,然后用空气鼓泡使溶剂再生。这类方法能选择吸收酸性组分中的H2S，用于处理H2S含量低、CO2与H2S含量的比值高的天然气，或用于处理硫黄回收装置的尾气。

干床法。以海绵状氧化铁、分子筛、氧化锌等固定床,脱除天然气中的H2S。海绵状氧化铁固定床脱硫是一个出现较早的方法，由于装置庞大，不能回收硫黄等缺陷，目前仅用于处理分散而量少的低含硫天然气。

2.4 天然气脱水

直接来自气井或经脱硫后的天然气一般都含有饱和的水蒸气。在管道输送过程中，随着压力和温度的变化，可能析出凝结水，甚至结成冰或固体水合物,堵塞管道,影响天然气输送。凝结水还将使天然气中的酸性气体组分对钢材起电化学腐蚀作用。因此，天然气进入输气系统前须经脱水处理，使其露点较输气过程中最低环境温度低5℃以上。

伴生天然气脱水主要采用三甘醇（或二甘醇）作吸湿剂。甘醇在脱水塔中自上而下与天然气逆流接触。吸收其中水分，使天然气的露点降低至符合输气要求，并送往输气系统或下一工序。吸水后的醇由塔底流出，经换热、加热，气提干天然气，浓度提高后，用泵送往脱水塔循环使用，流程。

2.5 液烃回收

回收天然气中乙烷以上烃类的目的有二：1）控制烃露点，使输气过程中不致有液烃析出，影响输气效率；2）回收乙烷、液化气（液态的丙烷、丁烷或两者的混合物）、天然汽油，作为化工原料或液态燃料。回收液烃目前主要采用低温凝析法，按照致冷方法，分为：利用天然气自身“压力能”的节流膨胀法或涡轮膨胀机法,以及外加冷源法。冷凝温度一般低至-45℃或更低，视产品方案、经济效益，特别是回收乙烷的程度而定。对于富含乙烷和丙烷以上烃类的油田气，若以回收丙烷以上液烃为目的物，一般可采用冷凝温度为-20～-25℃的外加冷源法，合理回收液烃。

3 液化气加工

油田伴生气经过加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。由油井伴气所得的液化石油气，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。由天然气所得的液化气的成分基本不含烯烃。液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质量控制指标为蒸发残余物和硫含量等，有时也控制烯烃含量。

总之，天然脱硫、脱水、液烃回收等处理过程是否需全部进行，应视天然气组分和外输气体质量要求而定，并与集气系统统一考虑。如果天然气中含有较高品位的氦等组分，也应考虑提取。

[1]王协琴.回收边远小油田放空天然气的撬装设计[J].天然 气技术，2007（2）.

[2]朱利凯，陈赓良.低温下甲烷-二氧化碳体系相平衡的模型 研究[J].石油学报，1988（2）.

TE3

A

1674-6708（2010）21-0123-02