油田伴生气回收技术研究与应用

仲济艳 张峻睿 朱永锋 胡天昱

摘要：原油生产过程中往往会有丰富的伴生气资源。在全面分析陇东油田传统集气工艺的基础上，按照优化工艺、简化运行、降低成本、提高效率的思路，探索研究出新型定压阀集气装置，不断改进取得了良好的应用效果。

关键词：伴生气资源;集气工艺;定压阀集气装置;应用效果

一、伴生气资源现状

甘肃陇东油田主要开发侏罗系、三叠系油藏，汽油比一般在30～150方/吨，以某采油厂为例：年产原油100万吨，伴生气总量接近20万方/天，资源十分丰富。通过气相色谱分析，CH4含量在60.74%，C2H6含量在14.76%，C3H8～C7H16含量在24.04%;伴生气整体燃烧值较高，具有很广泛的应用范围。

为促进油田节能减排，实现绿色发展，提升油田开发水平和综合效益，开展油田伴生气资源的有效回收利用。通过多年不断发展完善，油田伴生气回收利用工艺取得了一定成效。从回收工艺来看，先后试验了同步回转油气混输装置、井组套管气压缩装置、单独敷设集气管线等工艺，近几年通过优化简化研发出定压阀集气技术，保证了从源头上充分回收伴生气资源。

持续推广“全密闭集输、轻烃回收、干气发电、余热利用”模式，油田伴生气广泛应用于一线生产生活用气、燃气发电、轻烃回收等多个方面。从回收利用充分回收利用伴生气资源，优先实现集输系统密闭率，实现低碳、安全、环保、节能，全力打赢“绿水蓝天”保卫战。

二、伴生气回收技术发展

1、敷设管网集中回收。

根据油区井场地理位置，通过敷设气管线将多个有利井场串接连接，达到回收套管气目的。站点伴生气输气干线沿途井场，在套管气压力满足要求的情况下，也可以敷设支管串接实现集气回收。

技术成熟，简单可靠。工程投资较高，冬季极端天气时易积液，不能适应滚动开发后期产量递减。在各采油厂均有不同程度的应用，夏季效果良好。但需定期在管线低洼处排凝液，冬季长距离集气管线运行难度较大。

2、同步回转油气混输。

回转式油气混输工艺主要采用从式井组一级半布站和多井组串接输送2种工艺流程，井组串接目前仅针对单个从式井组气、液产量不足，无法满足同步回转油气混输装置最小启输量的工况。井组套管气采用定压阀集气工艺与含水原油分别集中至同步回转油气混输装置进口，经过滤和计量后外输至下游联合站。

该技术实现了泵到泵油气全密闭输送、有效回收伴生气资源。有效降低井口回压、缓解冬季井口高回压难题。可以优化集输管网、管线串接。扩大了集输半径、降低集输系统布局难度。实现了装置小型化、橇装化，提高了生产效率。

从现场实用效果来看：设备故障率较高，其中皮带断裂频率最高。设备维护量大、维护周期长，影响设备运行时率。设备高压运行稳定性不足，管理困难大。且防盗性能不足，产品系列化程度不高，规格少，投资较高，难以大规模推广。

3、井组套管气压缩装置。

通过活塞压缩机等设备将低压套管气增压超过油管压力后插输进油管线中混输至下游站点。套管天然气经套管闸门进入一次油气分离器，然后沿着高压连接软管，进入二次油气分离器，使油气再度分离。分离后的天然气进入压缩机增压，使其压力由0.6MPa升至1.8～2.2MPa，再经流量计计量后进入集油管线。

技术设备成熟，设备国内厂家较多，在轻烃回收工程普遍应用，价格相对其它类型压缩机低廉，一般情况下需设备用机。由于井口冬季高回压及压缩机压比（2-3）限制，井组套管气压缩机回收工艺存在外输压力不足及天然气脱水等难题，冬季运行十分困难，导致多数设备停用。

三、新型回收装置研究及应用

在全面分析传统集气工艺的基础上，按照“优化工艺、简化运行、降低成本、提高效率”的思路，探索研究出新型定压阀集气装置。在油井套管上安装气体压力单向泄放装置，可根据油井回压大小设定最小开启压力，当套管气压力超过设定值时伴生气单向泄放到集油管线。

该装置是将特制的定压溢流阀、闸阀、采油树防倒流装置安装在套管与单井出油管线之间，并按采油井的多种工况设定合理的套压溢流值，在套管压力达到设定的溢流值时，定压溢流阀自动打开，套管内伴生气进入出油管线流程，输至下游站点，从而达到有效回收套管气的目的。

与传统集气工艺相比，该工装置仅仅通过井口流程控制改造，就能实现伴生气利用油管线进入下游井站，是对现有设备管网最大化的有效利用，设计简单、运行平稳、投资最省、易操作、便维护，可通过定压放气对管线进行不停井吹扫，实现数字化井场无人值守。

现场应用发现：定压阀回收工艺整体应用效果较好，但在部分油区，存在阀门冻堵、套管蹩压、应用效果欠佳的现象。主要是因为：（1）井站高差大：陇东油区地势较为平缓，站场位于地势较低处，井组地势较高，井口回压低。陕北油区地形高差起伏大，站场位于梁峁中部或顶部，井-站高差大，井口回压高，导致泄放压力高，套管憋压。（2）管線埋深不足：由于陕北油区黄土高塬地形破碎复杂，管线施工难度大，导致局部地区单井管线埋深不足，冬季运行时井口回压高，影响使用效果。（3）定压阀积液：井口回压升高后，将导致定压阀开启频率下降;冬季低温时伴生气积液快，从而使定压阀遭遇极端天气时容易冻堵。

优化定压阀阀芯材质，尽量避免积水、杂质堵塞设备影响生产。冬季山区最低气温达到零下25度，因此配套必要的保温措施才能保证定压阀低温下平稳运行。通过几代优化改进，该工艺目前适用性十分广泛。

从现场应用效果来看，该装置共有以下四大特点：

（1）该装置具有工艺简单、易于安装、成本低廉等技术特性，是值得大面积推广的一种套管伴生气回收的工艺装置。

（2）有效降低油井套管压力，避免油井产量由于气体影响下降。

（3）有效回收油气生产时形成的伴生气，达到消灭火炬，提质增效的目的。

（4）在套气回收工艺流程中能够阻断井组回压，控制套气压力，稳定油井的动液面，保持地层出液阻力相对不发生变化，避免了抽油泵气锁，从而在不影响油井产量的前提下，提高了油井伴生气的收集效率。