油田低壓放空氣節(jié)能回收工藝

田連雨（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

某油氣田因配套低壓氣回收裝置能力不足而放空的天然氣達(dá)15×104m3/d，折合18×104t標(biāo)準(zhǔn)煤；塔里木油田東河作業(yè)區(qū)聯(lián)合站原油處理過(guò)程中產(chǎn)生的天然氣及儲(chǔ)存過(guò)程中大罐呼吸排氣達(dá)0.2×104m3/d。根據(jù)IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南，每排放1t甲烷相當(dāng)于向大氣中排放21t二氧化碳，因此，對(duì)低壓放空天然氣進(jìn)行有效回收利用是節(jié)能減排的重要舉措。

1 存在問(wèn)題

雖然低壓放空氣具有較高的利用價(jià)值，低壓放空氣的回收具有較大的節(jié)能意義，但目前我國(guó)仍存在大量的低壓氣放空，究其原因，主要是由低壓放空氣本身特性決定的[1]。

根據(jù)其氣源的不同，一般低壓放空氣多產(chǎn)生于新開采油氣井試采、原油儲(chǔ)罐揮發(fā)、檢維修放空操作過(guò)程中，因此總結(jié)起來(lái)，對(duì)低壓放空氣進(jìn)行節(jié)能回收具有以下難題：

1）放空氣壓力低，通常氣源壓力在0.05～0.3 MPa（G）之間，不易于收集和處理，不具備較長(zhǎng)距離輸送的可能，只能就地回收處理。

2）氣源分布零散，無(wú)法集約化生產(chǎn)，不利于集中管理，也不利于產(chǎn)品外輸。

3）氣源氣量不穩(wěn)定。根據(jù)氣源來(lái)源不同，氣量較大的每天能達(dá)到幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)立方米，氣量較少的，每天只有幾千甚至幾百立方米，因此，新建裝置收益率不明顯，且有較大的波動(dòng)性。

4）氣壓不穩(wěn)定，不利于運(yùn)行控制，自動(dòng)控制成本增加。

綜合以上，對(duì)放空氣回收采用常規(guī)工藝投入和產(chǎn)出不成比例，對(duì)未來(lái)收益不可預(yù)期、回收工藝?yán)щy等原因制約了低壓放空氣的回收利用，造成了能源的浪費(fèi)。

2 工藝方案

針對(duì)放空氣氣源量小、分布廣、壓力低、波動(dòng)范圍大等處理難點(diǎn)，低壓放空氣回收工藝應(yīng)具有裝置便于移動(dòng)、可重復(fù)使用，處理量適應(yīng)能力強(qiáng)、裝置進(jìn)氣壓力范圍大等特點(diǎn)。根據(jù)這些特點(diǎn)，結(jié)合常見(jiàn)天然氣回收處理工藝，提出以下橇裝移動(dòng)式低壓放空氣回收工藝方案[2]。

通過(guò)放空管道收集的低壓天然氣（微正壓～0.3MPa、常溫）首先進(jìn)入橇裝式分離干燥系統(tǒng)，分離出游離水和雜質(zhì)，并使用分子篩進(jìn)行干燥；干燥后的天然氣進(jìn)入橇裝壓縮機(jī)組進(jìn)行壓縮分離，級(jí)間分離所得液烴進(jìn)入輕烴罐車儲(chǔ)存、外運(yùn)，壓縮后的天然氣進(jìn)入CNG槽車儲(chǔ)存、外運(yùn)。低壓放空氣節(jié)能回收工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 低壓放空氣節(jié)能回收工藝流程

3 主要設(shè)備選用

要使低壓放空氣回收成為可能，在實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益的同時(shí)獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，首先要解決的是裝備問(wèn)題。裝備的選擇直接關(guān)系到項(xiàng)目投資大小、工藝方案的可實(shí)施性、生產(chǎn)效率及運(yùn)行成本。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有石油裝備制造技術(shù)的分析發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)得到較快發(fā)展的橇裝化技術(shù)、渦輪壓縮機(jī)和CNG技術(shù)為低壓放空氣節(jié)能回收利用提供了契機(jī)。

設(shè)備的橇裝化是裝置的集約化布置，是將眾多工藝處理設(shè)備經(jīng)過(guò)合理布置和工藝安裝設(shè)計(jì)，安裝在3m×6m或更小的鋼結(jié)構(gòu)橇上。通過(guò)多年來(lái)引進(jìn)美國(guó)、加拿大等國(guó)技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)逐漸具備了完整先進(jìn)的成橇技術(shù)。裝置橇裝化后具有以下優(yōu)勢(shì)：

1）對(duì)于場(chǎng)地地基處理要求有所降低，一般地基處理只需要一定厚度的混凝土場(chǎng)地即可。

2）可重復(fù)利用，在相似工藝條件的不同裝置上，僅調(diào)整橇內(nèi)的工藝進(jìn)出口即可重復(fù)使用。

3）便于運(yùn)輸，通過(guò)合理的橇內(nèi)工藝安裝，控制橇塊整體外形尺寸，使其可裝載于拖掛車之上，滿足轉(zhuǎn)運(yùn)要求。

4）工藝裝置與拖掛車一體化成為可能。

放空氣回收的核心設(shè)備是壓縮機(jī)組，壓縮機(jī)組的選擇直接關(guān)系到工藝方案的可靠性。由于排量小，壓縮比高，選擇國(guó)內(nèi)外油氣田已經(jīng)成熟應(yīng)用的往復(fù)式壓縮機(jī)。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，COOPER CAMERON、成壓廠等國(guó)內(nèi)外壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都可以滿足本工程需要的橇裝往復(fù)式壓縮機(jī)組及車載壓縮機(jī)組。

整套流程可通過(guò)與設(shè)備共同成橇的現(xiàn)場(chǎng)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，自動(dòng)控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以匹配來(lái)氣處理量波動(dòng)，當(dāng)波動(dòng)范圍超出壓縮機(jī)所能調(diào)節(jié)范圍時(shí)，可并聯(lián)兩套壓縮機(jī)組實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。當(dāng)裝置附近有已建處理站時(shí)，與已建站通過(guò)R485通訊系統(tǒng)進(jìn)行連接；當(dāng)裝置處于野外時(shí)，通過(guò)RTU通訊系統(tǒng)傳輸至相關(guān)企業(yè)進(jìn)行集中管理。

4 實(shí)施方案

根據(jù)壓縮機(jī)組性能配置不同處理量范圍的橇裝壓縮機(jī)組或車載壓縮機(jī)組，新建集合初步分離和干燥工藝設(shè)備的橇塊機(jī)組，購(gòu)置CNG槽車及輕烴罐車。

公用工程僅需要考慮壓縮機(jī)組動(dòng)力源、分離器排污接口和現(xiàn)場(chǎng)工作人員生活依托三項(xiàng)。壓縮機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)組可供動(dòng)力源有：柴油、電力和天然氣，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行選擇。排污可排至試采井場(chǎng)排污池或已建裝置排污系統(tǒng)。因裝置采用全自動(dòng)化控制，僅需在現(xiàn)場(chǎng)配置1～2名工作人員，生活用電可與壓縮機(jī)動(dòng)力源同源，生活用水采用拉水方式。

當(dāng)有低壓放空氣需要回收時(shí)，僅需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單地基處理即可將橇裝裝置運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)預(yù)留的法蘭接口現(xiàn)場(chǎng)組裝即可投入運(yùn)行。

新疆循環(huán)能源公司與中石油塔里木油田分公司合作的幾個(gè)橇裝移動(dòng)式低壓放空氣回收工程試驗(yàn)性裝置均取得成功，減少了其對(duì)大氣造成的污染，創(chuàng)造了一定的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)放空氣回收利用技術(shù)，每年可以減排廢氣5209.2×104m3；工程實(shí)施后，處理后的放空氣每天可析出凝析油1.28t；回收天然氣約360×104m3/a，年增加經(jīng)濟(jì)效益360萬(wàn)元（天然氣價(jià)格按1.00元/m3計(jì)算）。

5 結(jié)論

橇裝移動(dòng)式低壓放空氣節(jié)能回收工藝具有一定的可行性，項(xiàng)目投入實(shí)施后具有較好的節(jié)能減排效果，對(duì)有大量低壓伴生氣的氣田，該工藝技術(shù)有一定的推廣價(jià)值。

1）裝置的橇裝化（車載式）解決了裝置移動(dòng)性和可重復(fù)利用問(wèn)題。

2）整套流程可通過(guò)與設(shè)備共同成橇的現(xiàn)場(chǎng)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，自動(dòng)控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以匹配來(lái)氣處理量波動(dòng)，當(dāng)波動(dòng)范圍超出壓縮機(jī)所能調(diào)節(jié)范圍時(shí)，可并聯(lián)兩套壓縮機(jī)組實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。

3）裝置具有可觀的節(jié)能減排效果，社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1]馬強(qiáng).改善黃沙坨油氣田氣井生產(chǎn)效果技術(shù)研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2008,34（2）:82-84.

[2]趙志衛(wèi),趙武生,唐伏平,等.新疆油田盆5氣田放空氣回收技術(shù)應(yīng)用[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2009,19(2):27-28.