油井伴生天然氣集氣和處理工藝分析

畢家平

遼河油田歡喜嶺工程技術(shù)處,遼寧盤(pán)錦 124114

油井伴生天然氣集氣和處理工藝分析

畢家平

遼河油田歡喜嶺工程技術(shù)處,遼寧盤(pán)錦 124114

油井伴生天然氣是生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品，通過(guò)集氣管網(wǎng)等工藝，經(jīng)分離計(jì)量，送往天然氣處理廠脫硫、脫水，回收硫黃和液烴，能夠獲得符合標(biāo)準(zhǔn)的天然氣或者液化氣產(chǎn)品。

伴生氣；集氣；脫硫；脫水；回收

天然氣是從油氣田產(chǎn)生的，主要由甲烷及少量乙烷，丙烷，丁烷，二氧化碳，氧及硫化氫等組成。油井伴生天然氣含甲烷較高可達(dá)95%以上，略帶有臭雞蛋味，油田產(chǎn)生的天然氣含甲烷量一般在80%左右，略帶有汽油味。

1 伴生天然氣的特點(diǎn)

1）天然氣系古生物遺骸長(zhǎng)期沉積地下，經(jīng)慢慢轉(zhuǎn)化及變質(zhì)裂解而產(chǎn)生之氣態(tài)碳?xì)浠衔?，具可燃性，多在油田開(kāi)采原油時(shí)伴隨而出。

2）天然氣蘊(yùn)藏在主要成分為甲烷，比重0.65，比空氣輕，具有無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒之特性。依天然氣蘊(yùn)藏狀態(tài)，又分為構(gòu)造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等3種。而構(gòu)造性天然氣又可分為伴隨原油出產(chǎn)的濕性天然氣、與不含液體成份的干性天然氣。

2 天然氣的收集與處理

2.1 集氣管網(wǎng)

通過(guò)管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分散氣體的集中收集。主要要著重考慮布局、輸送方式、集氣壓力等問(wèn)題。集氣管網(wǎng)的布局取決于：1）伴生氣區(qū)塊面積和形狀；2）地形和地物；3）預(yù)期發(fā)展等。集氣管網(wǎng)布局的基本方式有：放射狀、枝狀、環(huán)狀3種，也可組合使用。集氣管網(wǎng)，根據(jù)所輸流體中的含液量，在容許的壓力降范圍內(nèi)可采用單套管網(wǎng)氣、液混輸，也可在井場(chǎng)將氣和液先行分離，利用兩套管網(wǎng)氣、液分輸。集氣管網(wǎng)的壓力根據(jù)地層壓力，氣液分離工藝和輸氣系統(tǒng)的壓力要求等因素確定。

2.2 氣液分離

從天然氣中分出攜帶的地層水、凝結(jié)水、凝析油，以及從氣井帶出的少量砂子等固相物質(zhì)。天然氣中的某些組分，在一定的溫度壓力條件下，仍能與所存在的游離水形成冰雪狀水合物，堵塞管道和設(shè)備。礦場(chǎng)分離過(guò)程，根據(jù)防止形成水合物的方法不同，分常溫分離和低溫分離。

常溫分離。通過(guò)加熱防止形成水合物。來(lái)自井口的天然氣，先加熱，后節(jié)流降壓，再進(jìn)入分離器。氣液分離后應(yīng)分別計(jì)量。加熱程度和降壓級(jí)數(shù)取決于井口溫度和井口壓力。常溫分離一般用于干氣（戊烷及以上餾分含量少于10ml/m3)，可在井場(chǎng)或集氣站進(jìn)行。

低溫分離，來(lái)自井口的天然氣，先在游離水分離器中分出攜帶的游離水，分離器的壓力控制在天然氣反轉(zhuǎn)凝析壓力以上，以防烴類(lèi)凝析。然后向天然氣流中注入防凍劑，如甘醇等，并節(jié)流降壓，析出的凝析油進(jìn)入低溫分離器。天然氣經(jīng)換冷后輸出，凝析油吸水后的稀甘醇一起進(jìn)入穩(wěn)定塔，然后在油-甘醇分離器中分開(kāi)，前者送往貯罐，后者經(jīng)提濃后重復(fù)使用。低溫分離一般用于濕氣（戊烷及以上餾分含量高于10ml/m3)。

2.3 天然氣脫硫

脫除天然氣中H2S、CO2等酸氣組分后外輸。方法大體有4類(lèi)：

化學(xué)吸收法。以醇胺類(lèi)或堿性鹽類(lèi)溶液為溶劑，在吸收塔中吸收天然氣內(nèi)H2S、CO2等酸性氣體組分，以凈化天然氣。然后在溫度較高、壓力較低的再生塔中產(chǎn)生反方向化學(xué)反應(yīng),而放出被吸收的H2S、CO2，使溶劑再生。

物理吸收法。利用多乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等有機(jī)溶劑，對(duì)烴類(lèi)和H2S、CO2等酸氣組分的不同溶解度，在高壓下吸收天然氣中的酸氣組分，使之凈化。

液相直接氧化法。借加入堿性溶液中氧載體的作用，把被溶劑吸收的H2S直接氧化為元素硫,然后用空氣鼓泡使溶劑再生。這類(lèi)方法能選擇吸收酸性組分中的H2S，用于處理H2S含量低、CO2與H2S含量的比值高的天然氣，或用于處理硫黃回收裝置的尾氣。

干床法。以海綿狀氧化鐵、分子篩、氧化鋅等固定床,脫除天然氣中的H2S。海綿狀氧化鐵固定床脫硫是一個(gè)出現(xiàn)較早的方法，由于裝置龐大，不能回收硫黃等缺陷，目前僅用于處理分散而量少的低含硫天然氣。

2.4 天然氣脫水

直接來(lái)自氣井或經(jīng)脫硫后的天然氣一般都含有飽和的水蒸氣。在管道輸送過(guò)程中，隨著壓力和溫度的變化，可能析出凝結(jié)水，甚至結(jié)成冰或固體水合物,堵塞管道,影響天然氣輸送。凝結(jié)水還將使天然氣中的酸性氣體組分對(duì)鋼材起電化學(xué)腐蝕作用。因此，天然氣進(jìn)入輸氣系統(tǒng)前須經(jīng)脫水處理，使其露點(diǎn)較輸氣過(guò)程中最低環(huán)境溫度低5℃以上。

伴生天然氣脫水主要采用三甘醇（或二甘醇）作吸濕劑。甘醇在脫水塔中自上而下與天然氣逆流接觸。吸收其中水分，使天然氣的露點(diǎn)降低至符合輸氣要求，并送往輸氣系統(tǒng)或下一工序。吸水后的醇由塔底流出，經(jīng)換熱、加熱，氣提干天然氣，濃度提高后，用泵送往脫水塔循環(huán)使用，流程。

2.5 液烴回收

回收天然氣中乙烷以上烴類(lèi)的目的有二：1）控制烴露點(diǎn)，使輸氣過(guò)程中不致有液烴析出，影響輸氣效率；2）回收乙烷、液化氣（液態(tài)的丙烷、丁烷或兩者的混合物）、天然汽油，作為化工原料或液態(tài)燃料。回收液烴目前主要采用低溫凝析法，按照致冷方法，分為：利用天然氣自身“壓力能”的節(jié)流膨脹法或渦輪膨脹機(jī)法,以及外加冷源法。冷凝溫度一般低至-45℃或更低，視產(chǎn)品方案、經(jīng)濟(jì)效益，特別是回收乙烷的程度而定。對(duì)于富含乙烷和丙烷以上烴類(lèi)的油田氣，若以回收丙烷以上液烴為目的物，一般可采用冷凝溫度為-20～-25℃的外加冷源法，合理回收液烴。

3 液化氣加工

油田伴生氣經(jīng)過(guò)加壓、降溫、液化得到的一種無(wú)色、揮發(fā)性氣體。由油井伴氣所得的液化石油氣，主要成分為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同時(shí)含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質(zhì)。由天然氣所得的液化氣的成分基本不含烯烴。液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類(lèi)裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣，可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機(jī)燃料。其主要質(zhì)量控制指標(biāo)為蒸發(fā)殘余物和硫含量等，有時(shí)也控制烯烴含量。

總之，天然脫硫、脫水、液烴回收等處理過(guò)程是否需全部進(jìn)行，應(yīng)視天然氣組分和外輸氣體質(zhì)量要求而定，并與集氣系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。如果天然氣中含有較高品位的氦等組分，也應(yīng)考慮提取。

[1]王協(xié)琴.回收邊遠(yuǎn)小油田放空天然氣的撬裝設(shè)計(jì)[J].天然 氣技術(shù)，2007（2）.

[2]朱利凱，陳賡良.低溫下甲烷-二氧化碳體系相平衡的模型 研究[J].石油學(xué)報(bào)，1988（2）.

TE3

A

1674-6708（2010）21-0123-02