油田伴生氣回收技術(shù)研究與應(yīng)用

仲濟(jì)艷 張峻睿 朱永鋒 胡天昱

摘要：原油生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)有豐富的伴生氣資源。在全面分析隴東油田傳統(tǒng)集氣工藝的基礎(chǔ)上，按照優(yōu)化工藝、簡(jiǎn)化運(yùn)行、降低成本、提高效率的思路，探索研究出新型定壓閥集氣裝置，不斷改進(jìn)取得了良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：伴生氣資源;集氣工藝;定壓閥集氣裝置;應(yīng)用效果

一、伴生氣資源現(xiàn)狀

甘肅隴東油田主要開(kāi)發(fā)侏羅系、三疊系油藏，汽油比一般在30～150方/噸，以某采油廠為例：年產(chǎn)原油100萬(wàn)噸，伴生氣總量接近20萬(wàn)方/天，資源十分豐富。通過(guò)氣相色譜分析，CH4含量在60.74%，C2H6含量在14.76%，C3H8～C7H16含量在24.04%;伴生氣整體燃燒值較高，具有很廣泛的應(yīng)用范圍。

為促進(jìn)油田節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，提升油田開(kāi)發(fā)水平和綜合效益，開(kāi)展油田伴生氣資源的有效回收利用。通過(guò)多年不斷發(fā)展完善，油田伴生氣回收利用工藝取得了一定成效。從回收工藝來(lái)看，先后試驗(yàn)了同步回轉(zhuǎn)油氣混輸裝置、井組套管氣壓縮裝置、單獨(dú)敷設(shè)集氣管線(xiàn)等工藝，近幾年通過(guò)優(yōu)化簡(jiǎn)化研發(fā)出定壓閥集氣技術(shù)，保證了從源頭上充分回收伴生氣資源。

持續(xù)推廣“全密閉集輸、輕烴回收、干氣發(fā)電、余熱利用”模式，油田伴生氣廣泛應(yīng)用于一線(xiàn)生產(chǎn)生活用氣、燃?xì)獍l(fā)電、輕烴回收等多個(gè)方面。從回收利用充分回收利用伴生氣資源，優(yōu)先實(shí)現(xiàn)集輸系統(tǒng)密閉率，實(shí)現(xiàn)低碳、安全、環(huán)保、節(jié)能，全力打贏“綠水藍(lán)天”保衛(wèi)戰(zhàn)。

二、伴生氣回收技術(shù)發(fā)展

1、敷設(shè)管網(wǎng)集中回收。

根據(jù)油區(qū)井場(chǎng)地理位置，通過(guò)敷設(shè)氣管線(xiàn)將多個(gè)有利井場(chǎng)串接連接，達(dá)到回收套管氣目的。站點(diǎn)伴生氣輸氣干線(xiàn)沿途井場(chǎng)，在套管氣壓力滿(mǎn)足要求的情況下，也可以敷設(shè)支管串接實(shí)現(xiàn)集氣回收。

技術(shù)成熟，簡(jiǎn)單可靠。工程投資較高，冬季極端天氣時(shí)易積液，不能適應(yīng)滾動(dòng)開(kāi)發(fā)后期產(chǎn)量遞減。在各采油廠均有不同程度的應(yīng)用，夏季效果良好。但需定期在管線(xiàn)低洼處排凝液，冬季長(zhǎng)距離集氣管線(xiàn)運(yùn)行難度較大。

2、同步回轉(zhuǎn)油氣混輸。

回轉(zhuǎn)式油氣混輸工藝主要采用從式井組一級(jí)半布站和多井組串接輸送2種工藝流程，井組串接目前僅針對(duì)單個(gè)從式井組氣、液產(chǎn)量不足，無(wú)法滿(mǎn)足同步回轉(zhuǎn)油氣混輸裝置最小啟輸量的工況。井組套管氣采用定壓閥集氣工藝與含水原油分別集中至同步回轉(zhuǎn)油氣混輸裝置進(jìn)口，經(jīng)過(guò)濾和計(jì)量后外輸至下游聯(lián)合站。

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了泵到泵油氣全密閉輸送、有效回收伴生氣資源。有效降低井口回壓、緩解冬季井口高回壓難題?？梢?xún)?yōu)化集輸管網(wǎng)、管線(xiàn)串接。擴(kuò)大了集輸半徑、降低集輸系統(tǒng)布局難度。實(shí)現(xiàn)了裝置小型化、橇裝化，提高了生產(chǎn)效率。

從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用效果來(lái)看：設(shè)備故障率較高，其中皮帶斷裂頻率最高。設(shè)備維護(hù)量大、維護(hù)周期長(zhǎng)，影響設(shè)備運(yùn)行時(shí)率。設(shè)備高壓運(yùn)行穩(wěn)定性不足，管理困難大。且防盜性能不足，產(chǎn)品系列化程度不高，規(guī)格少，投資較高，難以大規(guī)模推廣。

3、井組套管氣壓縮裝置。

通過(guò)活塞壓縮機(jī)等設(shè)備將低壓套管氣增壓超過(guò)油管壓力后插輸進(jìn)油管線(xiàn)中混輸至下游站點(diǎn)。套管天然氣經(jīng)套管閘門(mén)進(jìn)入一次油氣分離器，然后沿著高壓連接軟管，進(jìn)入二次油氣分離器，使油氣再度分離。分離后的天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)增壓，使其壓力由0.6MPa升至1.8～2.2MPa，再經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入集油管線(xiàn)。

技術(shù)設(shè)備成熟，設(shè)備國(guó)內(nèi)廠家較多，在輕烴回收工程普遍應(yīng)用，價(jià)格相對(duì)其它類(lèi)型壓縮機(jī)低廉，一般情況下需設(shè)備用機(jī)。由于井口冬季高回壓及壓縮機(jī)壓比（2-3）限制，井組套管氣壓縮機(jī)回收工藝存在外輸壓力不足及天然氣脫水等難題，冬季運(yùn)行十分困難，導(dǎo)致多數(shù)設(shè)備停用。

三、新型回收裝置研究及應(yīng)用

在全面分析傳統(tǒng)集氣工藝的基礎(chǔ)上，按照“優(yōu)化工藝、簡(jiǎn)化運(yùn)行、降低成本、提高效率”的思路，探索研究出新型定壓閥集氣裝置。在油井套管上安裝氣體壓力單向泄放裝置，可根據(jù)油井回壓大小設(shè)定最小開(kāi)啟壓力，當(dāng)套管氣壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)伴生氣單向泄放到集油管線(xiàn)。

該裝置是將特制的定壓溢流閥、閘閥、采油樹(shù)防倒流裝置安裝在套管與單井出油管線(xiàn)之間，并按采油井的多種工況設(shè)定合理的套壓溢流值，在套管壓力達(dá)到設(shè)定的溢流值時(shí)，定壓溢流閥自動(dòng)打開(kāi)，套管內(nèi)伴生氣進(jìn)入出油管線(xiàn)流程，輸至下游站點(diǎn)，從而達(dá)到有效回收套管氣的目的。

與傳統(tǒng)集氣工藝相比，該工裝置僅僅通過(guò)井口流程控制改造，就能實(shí)現(xiàn)伴生氣利用油管線(xiàn)進(jìn)入下游井站，是對(duì)現(xiàn)有設(shè)備管網(wǎng)最大化的有效利用，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、投資最省、易操作、便維護(hù)，可通過(guò)定壓放氣對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行不停井吹掃，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化井場(chǎng)無(wú)人值守。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：定壓閥回收工藝整體應(yīng)用效果較好，但在部分油區(qū)，存在閥門(mén)凍堵、套管蹩壓、應(yīng)用效果欠佳的現(xiàn)象。主要是因?yàn)椋海?）井站高差大：隴東油區(qū)地勢(shì)較為平緩，站場(chǎng)位于地勢(shì)較低處，井組地勢(shì)較高，井口回壓低。陜北油區(qū)地形高差起伏大，站場(chǎng)位于梁峁中部或頂部，井-站高差大，井口回壓高，導(dǎo)致泄放壓力高，套管憋壓。（2）管線(xiàn)埋深不足：由于陜北油區(qū)黃土高塬地形破碎復(fù)雜，管線(xiàn)施工難度大，導(dǎo)致局部地區(qū)單井管線(xiàn)埋深不足，冬季運(yùn)行時(shí)井口回壓高，影響使用效果。（3）定壓閥積液：井口回壓升高后，將導(dǎo)致定壓閥開(kāi)啟頻率下降;冬季低溫時(shí)伴生氣積液快，從而使定壓閥遭遇極端天氣時(shí)容易凍堵。

優(yōu)化定壓閥閥芯材質(zhì)，盡量避免積水、雜質(zhì)堵塞設(shè)備影響生產(chǎn)。冬季山區(qū)最低氣溫達(dá)到零下25度，因此配套必要的保溫措施才能保證定壓閥低溫下平穩(wěn)運(yùn)行。通過(guò)幾代優(yōu)化改進(jìn)，該工藝目前適用性十分廣泛。

從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果來(lái)看，該裝置共有以下四大特點(diǎn)：

（1）該裝置具有工藝簡(jiǎn)單、易于安裝、成本低廉等技術(shù)特性，是值得大面積推廣的一種套管伴生氣回收的工藝裝置。

（2）有效降低油井套管壓力，避免油井產(chǎn)量由于氣體影響下降。

（3）有效回收油氣生產(chǎn)時(shí)形成的伴生氣，達(dá)到消滅火炬，提質(zhì)增效的目的。

（4）在套氣回收工藝流程中能夠阻斷井組回壓，控制套氣壓力，穩(wěn)定油井的動(dòng)液面，保持地層出液阻力相對(duì)不發(fā)生變化，避免了抽油泵氣鎖，從而在不影響油井產(chǎn)量的前提下，提高了油井伴生氣的收集效率。