零散气处理回收装置快速搬迁技术的研究

张硕 周岩 陈鹏轩（北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司，北京100083）

1 概述

我国的天然气资源广泛分布，且存储丰富，其中不少气田是属于开采成本较高的边际气田、非常规气田和储量较少的零散气田。同时，边远井、零散井、试采井及含有伴生气的转油站，由于分布零散，产量不稳定，建设油田管网不经济，大多只能就地放空燃烧或发电，并不能保证天然气资源的完全利用，既造成不可再生能源的浪费，又造成了严重的环境污染。因此，为了适应国家节能减排及环境保护的需要，针对边远、零散气处理回收技术的研究工作也逐渐展开。

边远、零散气回收与整装油气田的开发存在较大差异，与产能、稳产期等都不确定的试采井类似。由于边远、零散气的产量不稳定，处理回收装置生产3-5个月后有可能将不再继续生产，需要将装置搬迁到别的井口进行开采，若每个井口都建一套装置，不仅增加了项目建设成本，还造成大量的浪费。传统的试采天然气处理装置主体框架较为庞大，建设周期较长，人员的施工、安装工作量较大，不利于组装、拆卸，这给零散气回收装置的施工带来了诸多技术难题，无法满足业主快速搬迁和滚动开发的需要。因此，快速搬迁技术的研究将对边远、零散小型气田的分散天然气资源的开发和充分利用具有重要的现实意义。

2 快速搬迁技术的具体主张

本文依托于新疆油田克拉玛地区零散气处理回收项目，建成一套完整的3~15×104Nm3/d 零散井口气回收装置，采用制冷及低温分离工艺回收其中的重烃组分，回收天然气进行净化处理合格后的商品气可进行增压进入下游管输或CNG汽运外输，而混烃可进一步处理后汽运外输。同时，该项目形成一套快速搬迁技术，具体主张如下：

2.1 模块化设计

针对零散井井点多、面广、气量较少、变化大且衰减过快的特点，零散气回收装置划分成一系列功能模块，各功能模块由设备、管道系统、电气自控系统和结构系统组成，各功能模块均可实现某个独立的工艺要求，根据需求的不同，可以将功能模块进行组合、调换或者拆分，从而组成满足该需求的一个完整的天然气轻烃回收处理站。模块化设计在装置的快速安装、快速搬迁的过程中起到了至关重要的作用，在模块化设计时需要考虑以下因素：

（1）大多数设备均可露天布置，但发电机和压缩机需要布置在可敞开的集装箱内。这种布置具有占地少、建筑物少的有点，且有利于消防和防爆。

（2）形成涵盖不同处理气量范围，不同压力范围的多种标准化流程，用于不同地区和项目时仅做局部修改即可重复利用。按工艺流程顺序将设备紧凑布置，可以使模块间的结合度最小、接口少且连接方便，从而使模块内的聚集度最大，设计、制造、装配也变得非常简便，能够降低成本，还能避免后期管线布置的往返交叉。

（3）模块规模不宜过大，有条件时就建站回收，气量衰减则另找井场迅速搬迁。模块有较大的适用范围，形成组合搭配，当井口气量下降太多，零散气回收装置无法正常运行时，橇装设备可以重新组合，搬迁到新的井场重复适用。

（4）采用钢结构框架式设计，保护橇装设备并方便吊装、运输。与现有的交通运输方式、集装箱的匹配，实现在现有标准化运输和吊装中费用最经济，将模块尺寸控制在4米宽，4米高以内。

2.2 自动化模块配置方式

自动化配置方面，为了达到对橇上各单元进行独立控制的功能，将控制终端RTU 或PLC 设置在各橇单元上，并通过RS485通信与站控系统连接。同时将配电柜控制柜调整至模块的相对一端，方便模块外管线及电缆的统一布置。各模块采用屏蔽双绞线电缆，不仅敷设难度小、接线方便，而且也便于搬迁后的快速连接，对项目成本得到了很大的节约，具有较高的经济效益。DCS系统只用于监控，提高了装置的机动能力。

2.3 模块间管线的快速连接

各模块采用框架式结构（图1），便于搬迁，并通过管网连接模块相连。所需管网连接模块统一设计成1m 宽，每个连接模块上都统一设计一个长0.8米，宽1m，高1m的通道，此通道实用且设计简单，也可进行标准化设计。模块底座采用工字钢设计，各模块底座高度相同，表面平齐，在底座表面通过连接板，经螺栓连接，将模块进行快速拼接。工艺配管方面，将各模块的管线对外接口统一调整至模块的一端，单独设计管网连接模块，实现整站的设备、工艺管线均可在工厂内制造完成，整站对外只有进站来气入口、处理后产品气出口、处理后液烃出口、排污口、放空口等与业主连接的关口。工艺管线接口均采用法兰设计，保证连接的质量并能实现快速安装要求。

图1 框架式结构模块示意图

2.4 模块间电缆的快速连接

快速电连接器在装置中的应用对于零散气回收处理场站的快速安装和快速搬迁起到至关重要的作用。快速电连接器起初是应用于军工及航空领域，故而也叫航空插头。由于快速电连接器具有快速连接的突出特点，因而近些年在工业领域也逐渐广泛应用。也正是因为能快速连接这个优势，电连接器尤为合适应用于边远井和零散小型气井天然气处理场站的电气自动化接线中。

在天然气处理场站中，不仅用电设备较多，而且用电设备的二次控制回路也较繁琐，会涉及到许多10芯以上的电缆，若将电连接器应用于电缆终端来形成标准化连接，则只需将相关插头插入正确的位置就能完成设备的对接，从而实现二次接线的即插即用，图2为电连接器的应用示意图。

2.5 搬迁时用于放置拆卸管线的措施

为了便于装置搬迁时站场的施工管理，特设置用于临时存放拆卸管线、电缆等材料的彩钢房，管线分类、分层放置，节约现场占地，避免管线磕碰损伤对其有效保护，也便于清点及取用，缩短现场人员工作时间。

3 快速搬迁技术应用效果总结

自2013年以来，采用了快速搬迁技术的零散气处理回收装置在新疆油田克拉玛依地区累计应用30套，每个站场可达成7天建新站的目标。此外，现场应用情况表明，有些井口在开采5~6月后气量急剧衰减，可实现3天完成搬迁，现场已累计搬迁十余次。这种高效、快捷、易搬迁的零散气回收装置模块化建设模式，让零散天然气的快速、连续回收成为可能，为业主带来经济效益的同时，有效保护了自然环境。