胡尖山油田伴生气回收利用技术研究

王平平，王 辉，王 庚，李宇飞

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西定边 718606）

胡尖山油田位于陕西省定边县东部，构造位置处于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的中部西段，矿权面积2 295 km2。伴生气资源量5×104m3/d，前期伴生气主要用于井组加热设施的消耗及冬季员工取暖，利用率不足，富余伴生气排放燃烧，造成大气污染[1]。在国家大力提倡绿色发展、节能减排的背景下，胡尖山油田遵守国家、地方及公司相关的法律法规要求，通过近年来的技术积累，目前已经形成了比较系统的油田伴生气回收与利用技术体系，在实际应用中取得了良好效果。

1 胡尖山油田伴生气情况

1.1 伴生气分布情况

结合胡尖山油田井场及站点分布点多、面广、分散的特点，1 412 个场站分布在南北跨度40 km，东西跨度25 km 的局域上，其中伴生气较为丰富井场535 个，占总井场数的37.9%，伴生气回收集中难度大。目前井组伴生气集气工艺主要包含定压阀回收和油气混输工艺。场站伴生气集气工艺主要包含混输泵油气混输工艺、伴生气自压分输工艺、伴生气增压分输工艺。

1.2 伴生气组分特征

根据区域324 口井套管气数据采集分析，胡尖山油田伴生气组分表来看（表1），C3+含量较高，平均达到29.37%，适合建设伴生气回收利用工艺。

表1 胡尖山油田伴生气组分表

2 伴生气回收利用

2.1 新套管气回收工艺

由于套管伴生气的存在影响油井产量，直接排放又污染环境，充分回收油井伴生气就至关重要[1]。胡尖山油田在原有井口采油集输流程基础上，安装井口快装式单流阀和集气阀，用气管线将套管气出气口与集气阀连接（图1），在抽油机上下冲程时井口快装式单流阀、集气阀周期性开闭，将套管气导入输油管线中，实现油气混输[2-5]。2019-2023 年共计安装集气阀3 550套，安装后日回收利用伴生气量3.5×104m3。

图1 套管气回收新工艺原理示意图

2.2 油气分输集气

根据胡尖山油田伴生气分散、面广的分布特点，采取新建管线和利旧管线相结合的建设思路，将各站点气源集中，既解决了胡尖山管线气源不集中的问题又节约了管线建设投资。2022-2023 年共计新建管线19条62.30 km，利旧管线13 条37.98 km，形成总管线100.28 km 的分级集气、中段加压、远程集气的伴生气回收利用管网，年集气供气910×104m3。

2.3 储油罐挥发气的回收

2.3.1 储油罐挥发气的回收技术 储油罐挥发气回收技术是通过大罐抽气装置将原油储罐中挥发出的天然气和气态轻烃进行收集、增压，管输至气处理流程或用于燃料，以达到节约能源、防止空气污染、实现原油密闭储运的目的[2]。回收工艺主要通过罐顶连接集气管线将挥发气进行收集，收集后进入一次缓冲罐进行增压，然后进入二次缓冲分离罐，接入站场内已建伴生气系统外输[4]。原油罐顶呼吸阀、安全阀等安全附件继续保留，紧急情况仍发挥作用，运行过程中，通过实时采集、监测储油罐罐顶气相压力，采用气相平衡原理智能控制抽气压缩机系统的抽气和补气流程，实现储油罐油品挥发气密闭回收系统的连续运行，达到整个系统伴生气的回收及VOCs 零排放目标（图2）。

图2 储油罐抽气回收装置示意图

2.3.2 效果 胡尖山油田三座联合站安装使用储油罐抽气装置后，运行平稳，当罐顶伴生气压力达到0.4 kPa时装置自动启动，低于0.1 kPa 时装置自动停止，三套抽气装置日均回收伴生气量5 000 m3左右，达到了较好的预期效果。经监测储油罐区可燃气体浓度明显下降，实现了VOCs 治理目标。

3 伴生气混烃回收工艺

在胡尖山油田伴生气集中区域，建设处理规模为2.0×104m3/d 混烃站1 座，1.5×104m3/d 混烃站1 座。工艺特点：主要采用“混合冷剂制冷工艺方法”回收混烃（图3），工艺无液化气精馏流程。当压力达到某一数值，混合冷剂在某温度范围内随着温度的上升而逐渐气化，在冷剂换热器中与需要冷却的伴生气传热温差很小，因此，效率较高[3]。胡尖山油田伴生气组分比较丰富，采用混合冷剂制冷的方法具有操作简单和节能的优势，其C3+组分收率可以达到90.00%以上（表2），生产产品达到工业用混合轻烃原料标准。

表2 伴生气混烃回收效果

图3 混烃混合冷剂制冷工艺流程图

4 伴生气回收利用效果

4.1 伴生气回收利用率增加

目前胡尖山油田共安装套管气回收装置3 550套，井口回压都控制在1.5 MPa 以内，日增加回收伴生气量3.8×104m3，为两座混烃装置提供了2.6×104m3/d 伴生气气源。为40 座井场加热炉实现了伴生气供应约1.2×104m3/d，解决了井场原油加温问题。伴生气有效回收利用率由50%提升到目前的85%。

4.2 伴生气回收加工取得良好效果

两座混烃装置负荷率、达产率等都取得较好的效果，日生产混烃16.5 t（表3），年生产混烃5 500.0 t，年产生效益约2 948 万元。

表3 混烃装置负荷率、达产率

4.3 节能减排效果突出

目前两座混烃装置年回收伴生气量910×104m3，年减少碳排放19 676 t，累计折合节约标煤1 428×104t。

5 结论

油田伴生气的回收利用减少了集输过程的油气损耗，安装井口快装式单流阀和集气阀，合理控制油井套管压力，有效降低了井口回压，提高了油井机采效率，安装后日回收伴生气量3.5×104m3。储油罐挥发气回收利用技术也得到了成功应用，降低日常管理过程中的安全风险，日回收伴生气量增加5 000 m3，VOCs 治理取得较好效果。两座混烃装置年生产混烃5 500.0 t，具有较好的经济效益。胡尖山油田伴生气回收及深加工技术应用降低了环境污染，实现了节能减排，助力了“双碳”目标下的绿色低碳矿山建设。