南翼山油田区块放空天然气回收技术应用

焦晓明 何国珍 李沛东 王斌 李明 刘彬

（青海油田公司采油四厂）

1 区块基本情况

1.1 区块特点及储量

青海油田位于青海省海西州茫崖市，地处柴达木盆地，属高原气候，各采油厂作业区分布范围广，且多处于无人区，油井分布分散，伴生气（含尾气，下同）管道回收困难。根据青海油田公司天然气事业部提供的2016年初步数据显示，油田每天井口伴生气放空量约为42.5×104m3以上，（其中花土沟镇区块10×104m3/d、狮子沟区块15×104m3/d、英东区块5×104m3/d、南翼山区块2×104m3/d、牛东区块3.5×104m3/d、东坪区块7×104m3/d），现基本采用燃烧放空处理。燃烧排放的气体是典型的温室效应气体，会带来气候变暖，能源浪费，土地荒漠化等一系列后果。

油井放空天然气回收符合国家节能减排要求，可大量减少有毒有害气体排放，符合中国石油集团公司、以及青海油田公司清洁化生产及其它环保要求。由于南翼山油田所处区域为整装区块，大部分井口伴生气较为集中，相较于油田其他区块回收成本低、回收流程短，本着节能减排、保护环境的宗旨，青海油田提出了对放空气进行回收的方案，并引入具备资质及技术的中国石油集团川庆钻探工程有限公司重庆运输总公司，率先对青海油田采油四厂南翼山区块的放空天然气（含尾气）开展试验回收。

1.2 伴生气组份

经过组分分析，采油四厂南翼山区块油井伴生气内除烃类外，还含有水蒸气、氮气以及相当数量的二氧化碳等酸性气体。放空回收技术就是利用现代成熟技术对天然气进行净化，同时收集轻烃产品。对比湿气及干气各组分含量及发热量。湿气及干气在标准环境组分化验结果见表1。

表1 湿气及干气在标准环境组分化验结果

2 放空气回收技术研究

针对南翼山区块伴生气组份，讨论提出具体回收应用方式，并在实际工作中得到应用。工艺概况为除杂质、冷凝、回收三个部分。

2.1 天然气净化

天然气净化需要将水蒸气、二氧化碳等气脱出后，返输干气现场使用，其中天然气脱水主要方法有：冷冻法、液体吸收法、固体吸收法。

冷冻法：将含水天然气降温，使气中所含水分析出继而进行排放。

1）氨制冷：液氨气化时要吸收大量的热量，利用氨气化吸收天然气热量，使其温度下降到-5～-10℃。

2）节流膨胀：天然气经节流阀节流降压后，管内天然气在近似绝热条件下膨胀，致使天然气自身温度降低。

3）加压后冷却：天然气在温度不变的条件下，含水量随压力的增高而减少，因而可以先对天然气加压然后冷却除去水分。

液体吸收法：采用吸湿性较强的液体与天然气接触，气中含水被吸收，吸收了水分的液体经处理再生后重复使用。吸湿液主要是甘醇（三甘醇、二甘醇），使用较多的为三甘醇。

固体吸收法：采用内部孔隙很多、内部比面积很大的固体物质与含水天然气接触，气中的水被吸附于固体物质的孔隙中。被水饱和了的固体物质经加热再生后重复使用。常用固体吸附物有：硅胶、分子筛、活性铁矾土、活性氧化铝等。

2.2 轻烃回收

工艺主要有三类：油吸收法；吸附法；冷凝分离法。当前，普遍采用冷凝分离法实现轻烃回收。冷凝分离法利用原料气中各组分沸点不同的特点，在逐步降温过程中，将沸点较高的烃类冷凝分离出来，该法的特点是需要提供足够的冷量使气体降温。冷量有用冷剂制冷的，有用气体膨胀制冷的，或者联合应用两种制冷工艺的。

3 现场应用情况及效果

3.1 基本概况

青海油田采油四厂南翼山区块（原南翼山天然气公司）放空天然气回收技术，是利用该区块原油单井内富含油田气的特点，采用就近集中原则，布置天然气回收撬装置。项目开展前，套气除部分用以单井加温外，大部分随空气自然排放流失。项目主要对采油四厂南翼山油田E13、E23深层天然气及Ⅰ+Ⅱ、Ⅲ+Ⅳ、Ⅴ油组浅层伴生气进行回收，就近建立回收站2座，集中对南翼山1#～5#集输撬来气进行计量、增压、脱水、脱烃等工艺，回收天然气中的混烃，并将合格干气经调压后输送至集输站调压阀组区供集输站自用和外输，整套装置设计额定处理量为15×104m3/d。

该项目建设地点位于青海省柴达木盆地西部北区，位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市花土沟镇，距花土沟石油基地西北方向约51km，占地面积2800m2。

3.2 技术应用

放空天然气回收技术，适用于油井伴生气资源丰富，分布集中，生产稳定区块，油田伴生气可直接进入管网的伴生气和零散及边远井区的伴生气。可直接进入管网伴生气产量较大，经过净化处理可以直接进入主干管网，在技术上已经比较成熟。零散及边远井区的伴生气分散且量小，远离天然气主干管网，不适宜敷设专管外输，从经济和投资的角度不适于采用常规天然气及轻烃回收装置。

3.3 天然气回收工艺

南翼山油田区块放空天然气回收技术主要工艺：湿气来气后先进行计量，然后进入缓冲罐缓冲，压缩机增压，增压后进入脱水撬脱水，脱水后进入脱烃装置对组分中的重烃、轻烃分离，分离后混烃进入混烃储罐，干气分2路，一路通过调压供集输站自用；另1路直接外输，天然气回收流程见图1。包括仪表自控、电气、通信、消防等配套设施。

图1 天然气回收流程

3.4 轻烃冷凝回收工艺

南翼山油田区块轻烃回收技术主要采取冷凝脱烃工艺，主要运行特点:

一定过热度的气态制冷剂在制冷压缩机内压缩成高温高压气体，排入到冷凝器中，在冷凝器中被冷却成高压低温的液态制冷剂，液态制冷剂通过节流装置即膨胀阀或者毛细管节流作用成低压低温气液两相混合物，低温低压制冷剂进入到换热器中与天然气进行换热，将天然气冷却到目标温度，自身成为低压常温过热气态制冷剂，进入到制冷压缩机中进行下一次循环。

3.5 应用前景

南翼山区块实施伴生套管气治理项目，针对套压井套气回收展开试验，检测套气组份，合理套压，开展伴生气回收，实现套气及附属产品产量化生产。项目开展以来，已累计实现处理湿气12372.8×104m3，干气回收11248.48×104m3，生产轻烃8967t。同时结合该油区套气产出特点，不断优化方案扩大处理能力，利用往复式活塞压缩机套管气回收装置，通过增压、脱水、脱烃等步骤，划分区域进行集中收气，确保套气全面回收。

每方天然气相当于标煤1.2143kg，年回收天然气约2200×104m3，相当于节约标煤29260t，约折合81051t二氧化碳。

4 结语

天然气作为一种清洁能源，广泛应用于各行业能源领域中，南翼山油田区块放空天然气的回收技术应用取得了较好的效果，节能减排，降低因天然气放空燃烧对环境的污染和天然气中C3及以上物质不完全燃烧产生的PM2.5对人体的伤害。作为一项成熟技术可充分讨论推广至全油田各区块的必要性，最终应用至油田放空天然气含量较大地区，达到经济效益、环保效益及社会效益全面提升。