边缘油气井撬装化伴生气处理技术研究与应用

王崇高 杨 松

(1.中原油田分公司投资发展处，河南濮阳，457001；2.中原油田分公司天然气产销厂，河南濮阳，457001)

生产与应用

边缘油气井撬装化伴生气处理技术研究与应用

王崇高1杨 松2

(1.中原油田分公司投资发展处，河南濮阳，457001；2.中原油田分公司天然气产销厂，河南濮阳，457001)

在我国各大油气田中，受地理位置、地质特点及工艺技术等条件的影响，少数边缘油气井不能纳入油田集输系统，导致边缘油气井得不到合理开发。本文基于中原油田采油六厂边缘油井伴生气处理项目，通过对伴生气组成进行分析化验，研究了一种边缘井撬装化伴生气处理工艺，该工艺采用 “伴生气处理+CNG”工艺，将伴生气加工成液态轻烃、压缩天然气和天然气外输销售。结果表明：轻烃回收率达到80%，液化气回收率达99.58%，撬装化设备具有灵活性大、占地面积小、整体结构简单美观的特点。

边缘油气井 撬装化 轻烃回收 压缩天然气

1 引言

边缘油气井位于油田边缘区块，一方面由于距离油田集输管网远，且一般产量较低，受到工艺、地质等条件限制，不能纳入到油田集输系统中，另一方面由于井口压力低(一般<0.3MPa)，而集输管网压力高(一般>0.5MPa)，传统技术不能实现正常的油气集输，原油采用罐车拉运，而伴生气则点火燃烧或直接排空[1]。伴生气资源无法处理利用，造成资源浪费和环境污染，根据边远油井的特点，采用小型撬装化工艺设备，充分挖掘、回收利用伴生气资源，不仅能够避免资源浪费和燃烧气体对大气的污染，还能取得可观的经济效益。

2 边缘油气井伴生气处理技术研究

小型撬装化伴生气处理装置是将石油伴生或放空气(大罐挥发气、原油稳定气、分离缓冲罐气或油井套管气等)增压、脱水、深冷分离后，生产液化石油气、稳定液态轻烃及干气的工艺技术装置，撬装化CNG装置是通过多级增压生产压缩天然气，通过加气柱对车载高压储气瓶组储存外运销售，二者配套产品更加多样化。

2.1 轻烃回收工艺选择

冷凝分离法是利用在一定压力下天然气中各组分的挥发度不同，将天然气冷却至露点温度以下，得到一部分C3+(或C2+)的轻烃(NGL)，使其与甲烷、乙烷(或甲烷)分离的过程。冷凝分离法特点是在一定的压力下需要向天然气提供足够的冷量，使其降温。按提供冷量的制冷系统不同，冷凝分离法可分为冷剂制冷法、直接膨胀制冷法和联合制冷法三种[2]。

天然气主要组分参照表1所示，NGL回收工艺对比参照表2所示。

根据表2所示，膨胀制冷C3+回收率最低，冷剂+膨胀制冷工艺C3+回收率最高，但整体配套设备多，投资高，本次根据伴生气处理C3+回收率和投资情况，选用制冷剂工艺，制冷剂选用价格较为便宜的氟利昂，可进一步降低整体投资。

2.2 CNG生产脱水工艺选择

根据《CNG母站及子站加气用增压压缩机》(JB/T 11883-2014)规范5.1.3要求：“5.1.3进入压缩机的天然气气质应符合以下要求：a)不含游离水；b)硫化氢含量不大于15mg/m3；c)高位发热量应大于31.4MJ/m3；d)含尘量不大于5mg/m3，且颗粒直径小于10um；e)总硫(以硫计)含量不大于200 mg/ m3；f)二氧化碳含量不大于3.0%(体积分数)；g)氧气含量不大于0.5%(体积分数)。”，故生产CNG必须将原料气进行脱水、脱硫天然气净化工艺。

表1 天然气组成表

表2 NGL回收工艺比较与选择

CNG站可采用两种工艺流程方案，一种方案是：原料天然气进站后，先经过滤、计量、调压进入缓冲罐，再进入前置脱水装置进行深度脱水，使露点不高于-54℃(常压下)，脱水后的天然气进入压缩机，经四级增压，达到25 MPa后进入储气装置或直接给车辆加气。另一种方案是：原料天然气进站后，先经过滤、计量、调压进入缓冲罐，再进入压缩机，经四级增压，达到25 MPa后进入后置高压脱水装置进行深度脱水，使露点不高于-54℃(常压下)，脱水后的天然气经分配装置进入储气装置或直接给车辆加气。[3]由于本次原料气取自轻烃回收单元处理干气，是经过脱水、脱烃、增压后满足CNG生产条件，故选用第一种CNG生产方案。将供给周边商用多余部分进行CNG生产，避免干气放空而造成的浪费，同时开辟一条天然气销售途径，从经济和安全两方面分析是十分必要的。

3 采油六厂伴生气处理及CNG技术

采油六厂桥口联合站、马厂联合站站内采用撬装伴生气处理装置，工艺选用进站增压分离、4A分子筛脱水(加热炉加热再生)、三级氟利昂制冷低温分离、压缩机增压外输、高压压缩机CNG生产工艺，整套撬装分为分子筛脱水撬、氟利昂制冷橇、压缩机橇、加气柱橇四部分，主要工艺单位分为伴生气预处理、低温分离、轻烃储存于外输单元、CNG生产四个部分。

3.1 伴生气预处理单元

上游伴生气经分离器分离除去部分游离水，再经原料气增压机组增压处理，增压至1.5MPa(G)后进入三相分离器脱出一部分水和重组分，后进入分子筛精脱水，分子筛精脱水采用目前技术成熟的4A分子筛，脱水后天然气露点-70℃，分子筛干燥器再生气来自出口的冷箱出口的干气，采用再生气加热方式，加热至240℃左右，进入干燥器，气体出干燥器后回收。干燥器切换周期为8小时。预处理完毕后为低温液化做准备。

3.2 低温分离单元

干燥伴生气采用三级冷箱制冷，尽可能最大程度回收轻烃。制冷系统采取氟利昂制冷撬块，同时一级冷箱作为冷量回收，避免冷量的浪费，冷却后的伴生气通过低温分离器分离，干气增压外输，液态轻烃进入储罐储存。

氟利昂制冷橇中气相从压缩机出口压力为1.4MPa，温度约75℃，经空冷器冷却后，温度为40℃，气相全部转化为液体，进入氟利昂储罐，经节流阀节流至0.3 MPa，此时丙烷温度为-43.5℃，气相约占50%，混合物进入二级冷箱后遇高温天然气液相挥发为气相，通过相变热将天然气降至-10℃，二级冷箱出口的气相氟利昂经缓冲罐送至压缩机入口，形成制冷循环。

3.3 轻烃储存于外输单元

液态轻烃通过管输至轻烃储罐，储罐也撬装化制造，将2个50m3储罐作为一个撬，轻烃储罐内产品通过轻烃装车泵装车外输，储罐设置气相平衡管，利用装车同时也避免了气态烃类的浪费。

工艺流程参照图1：伴生气处理部分工艺流程示意图。

3.4 CNG生产单元

一部分干气经计量后进入CNG压缩机橇进行增压至25MPa(G)，增压后的CNG进入加气柱，使用加气柱对槽车灌装后，外输销售，原设计计量、外输工艺流程保持不变。生产工艺主要是：轻烃回收单元脱水装置来气(0.2MPag)→计量→缓冲罐→压缩机(25MPag) →加气柱→CNG槽车→外运销售工艺流程参照图2：CNG工艺流程示意图。

1-原料气分离器；2、5-压缩机；3、7-分离器；4-分子筛脱水塔；6-空冷器；8-氟利昂缓冲罐；9、10、11-冷箱；12-低温分离器；13-液态烃储罐； 14-产品外输泵图1 伴生气处理部分工艺流程

图2 CNG工艺流程示意图

4 技术特点

设计采用三维可视化PD-SOFT软件，将工艺装置成撬设计并制造成一个或几个7×2.3m大小的撬体。采用该装置的边缘油气井伴生气处理项目，可大大节省工艺装置占地并节省现场施工周期，同时装置的制造及工程质量也相比场地化施工提高很多。装置设计采用了先进的DCS或PLC进行控制，确保装置平稳运行及产品质量指标。

5 技术经济指标

(1)撬装伴生气处理装置处理的伴生气规模为1.0～10×104m3/d,投资回收期1～2年。

(2)液化气回收率达99.58%。

(3)制冷温度低，液烃回收率为80%，对气源条件变化适应性强，CNG压力为25MPa(G)。

(4)撬装化装置的制造技术及质量比传统场站化施工的固定装置有很大提升，施工周期比传统工艺节省40天以上，可为用户节约15%的投资成本。

6 应用范围与效果

小型撬装伴生气处理工艺技术及装置可广泛应合于油田联合站、接转站及放空火炬气回收等场合。该装置能提高伴生气综合利用能力，提高资源利用率；有效地减少CH4和CO2等温室气体造成的大气污染。在取得良好经济效益的同时，还极大地改善了油气生产区域作业环境，减少安全隐患的发生，同时节省占地、节省施工周期。2015年中原油田采油六厂桥口联合站、马长联合站各上一套规模2×104m3/d“伴生气处理+CNG”撬装化设备，至今装置运行良好，日产出液态轻烃12m3，创造相对较高的经济价值。

7 结论

伴生气处理撬装设备应用广泛，特别适用于边远油井伴生气处理与销售，解决了边缘区块伴生气不能实现集输而导致放空或焚烧资源浪费问题，伴生气处理撬装配套CNG生产撬可进一步扩宽边缘油井伴生气销售途径。边缘油井伴生气处理采用撬装模块化设计，灵活能动性强，投资成本低，项目回本快，更适用于边缘油气井的开发。

[1] 刘德灿,史睿华,李华.边缘井天然气回收技术研究及应用[J]. 内蒙古石油化工,2011,(5):85-86.

[2] 徐文渊,蒋长安.天然气利用手册[M].北京:中国石化出版社,2006.

[3] 郭忠明,隆丽红.压缩天然气(CNG)]加气母站的工艺设计方案[J].油气储运,2007,(5):40-42.

Skid-mounted Package Natural Gas Processing Technology Research and Application of Flank Well

WangChonggao1,YangSong2

(1.InvestmentDevelopmentOfficeofZhongyuanOilfieldBranch,Puyang457001,Henan,China;2.NaturalGasProductionandMarketingPlant,ZhongyuanOilfieldCompany,Puyang457001,Henan,China)

In the major Chinese oil and gas fields, because of the effect of geographic location, geologic features, technologies and techniques, etc., a few wells on the border areas of oil and gas fields can′t be integrated into the oilfield gathering system. As a result, these wells can′t be exploited rationally. Based on the oilfield associated gas treatment project of the sixth oil production plant in Zhongyuan Oil Field, the skid-mounted associated gas treatment technology is developed by analyzing a great quantity of laboratory data of associated gas composition. The treating process includes associated gas treatment technology and CNG, and its products include liquid light-hydrocarbon, CNG and natural gas. The results show that, the yield of light-hydrocarbon is about 80%, and the yield of liquefied gas is about 99.58%. Besides, the skid-mounted equipment has the advantages of high flexibility, small space-occupancy, simple structure and beautiful appearance.

flank well; skid-mounted package; light hydrocarbon recovery; CNG