_長慶油田伴生氣回收及綜合利用引言油田伴生氣又稱油田氣，通常指與石油共生的天然氣。按有機成烴的生油理論，有機質演化可生成液態烴與氣態烴，氣態烴或溶解于液態烴中，或呈氣頂狀態存在于油氣藏的上部，這兩種氣態烴均稱為油田伴生氣或伴生氣，主要成分是甲烷、乙烷等低分子烷烴，還有一定數量的丙烷、丁烷、戊烷等。石油伴生氣具有非常可觀的經濟效益，如果不回收對環境的破壞和污染非常嚴重。以前通常將石油伴生氣放空，散發的油氣污染當地的自然環境。認識到伴生氣就地放空對環境的破壞后，各級企業對于排放量大的氣體均采用燃燒后排放的方式，但燃燒后產生的、硫化物等也對環境造成一定程度的污染。所以從油田開發遠景考慮，將伴生氣綜合回收利用是達到人與自然的和諧發展和企業可持續發展目標的最佳選擇。長慶油田石油伴生氣資源豐富，原始溶解氣油比。截止目前長慶油田已探明伴生氣地質儲量，資源量豐富。其中燃料加熱利用約為，燃氣發電利用約為，輕烴回收利用約為，整體利用率左右，具有很大的提升空間。根據油田的發展，原油產量仍將保持高速增長，油田伴生氣產量也將逐年遞增，發展潛力大。伴生氣分類井場套管氣此類伴生氣產生于油井套管，主要特點是絕大多數組分為甲烷、乙烷，且攜帶的泥砂、水分等雜質較多，每個井場的氣量一般在，組分較貧，但有一定的回收液化氣和輕油價值。站場伴生氣此類伴生氣是增壓點、接轉站、聯合站等站場的緩沖罐或三相分離器分離出來的氣體，主要特點是甲烷、乙烷較多，基本不含泥砂等雜質，每個站點的氣量在幾百到幾千立方米不等。油罐揮發氣此類氣體主要產生于聯合站沉降脫水罐頂，主要特點是以上高附加值組分含量很高，是輕烴回收的極好原料，但氣量變化隨進油量、罐溫、氣溫等變化很大，不易單獨回收利用。相對于其它伴生氣，油罐揮發氣回收及利用的投入產出比大，更具有回收價值。輕烴裝置干氣此類氣體是輕烴回收裝置將石油伴生氣中的以上重組分回收后的副產品，主要特點是以上為甲烷、乙烷，氣體純凈，其作用同天然氣。回收技術針對伴生氣在長慶油田原油生產過程中產生的特點進行研究，形成以下技術。井組伴生氣井組伴生氣回收技術包括：定壓閥回收、敷設集氣管線、活塞壓縮機混輸、套管氣井口增壓、同步回轉油氣混輸五大技術。_定壓閥回收在油井套管上安裝氣體壓力單向泄放裝置，可以根據油井回壓大小設定最小開啟壓力，當套管氣壓力超過設定值時單向泄放到采油樹流程中。目前在西峰油田、高油區、合水油田、鎮北油田（長）等油區應用情況良好。該技術成熟、設備簡單、投資較小，但受井口回壓、井底流壓等條件限制。根據油井合理套壓及回壓特性匹配特性研究，不同油氣比的油井控制不同定壓放氣閥的開啟壓力。敷設集氣管線根據油區井場地理位置，通過敷設氣管線將多個有利井場串接連接，達到回收套管氣目的。站點伴生氣輸氣管線沿途井場，在套管氣壓力滿足要求的情況下，也可以敷設支管串接。目前在白豹油田、環江油田白井區以及吳區塊部分井場采用這種技術，效果良好，但需有人在管線低洼處排液。該技術成熟、簡單，但需解決套管氣管輸過程中積液問題。投資大小受油區井場布置決定。活塞壓縮機混輸通過活塞壓縮機設備將低壓套管氣增壓超過油管壓力后插輸進油管線中混輸至下游站點。年在西峰油田井場進行了試驗，試驗情況良好，入冬后，由于井口回壓偏高，試驗設備停運。該技術設備成熟、國內相應設備廠家較多，在輕烴回收工程普遍應用，價格相對其它類型壓縮機更低廉，但一般情況下需設置備用機。套管氣井口增壓套管氣井口增壓裝置利用抽油機的剩余動力，將油井套管氣增壓后插輸原油管線內，混輸至下游站點，實現套管氣回收目的。目前在采一侯南區侯井利用進口設備進行現場試驗，連續運行。該技術具有高效率、低成本、長壽命、省空間、無人值守等優點，適用于小壓比工況。同步回轉油氣混輸井場設置同步回轉油氣混輸裝置，實現井場至聯合站的一級布站。該技術具有壓縮比高、吸入壓力自平衡、降低井口回壓等優點。同步回轉油氣混輸裝置在池井區的應用實現了井場增壓點聯合站（油二聯）全密閉油氣混輸，消除了井場及區域火炬和排空，測算回收伴生氣增加（）_，僅姚三增每日回收伴生氣約，下游油二聯輕烴廠原料氣同比增加約，液化氣產量同比增加約，輕油產量同比增加約，干氣量同比增加約（），伴生氣綜合利用效益顯著提升。站場伴生氣根據目前長慶油田地面工程建設特點及產氣量，集輸站場集氣環節主要包括增壓點和接轉站個層級，通過經濟技術對比，增壓點宜采用油氣混輸工藝，接轉站以上站場宜采用油氣分輸工藝，站場伴生氣回收技術包括：混輸泵油氣混輸工藝、自壓油氣分輸工藝和增壓油氣分輸工藝。混輸泵油氣混輸工藝目前長慶油田增壓點主要采用單螺桿油氣混輸泵，將井組氣液混合物經總機關、收球筒、油氣混輸裝置進入混輸泵增壓，再經外輸加熱后外輸至下一站。工藝流程如圖所示。圖增壓點增壓橇油氣混輸工藝流程截止目前，已建成油氣混輸增壓點座，數字化橇裝增壓裝置臺，累計使用各類油氣混輸泵臺，應用范圍較廣。技術特點：原油損耗低，減少對大氣的污染；減少了加熱爐和鍋爐的熱負荷，提高系統熱效率；有利于提高自動化程度，提高管理水平；工藝流程簡單、緊湊、實現油氣連續輸送，管理方便；減少集氣管線長度，降低工程投資；適應能力強、范圍廣，避免滾動開發后期伴生氣量下降時集氣管線運行能力過大造成的風險和浪費；避免地形起伏造成的管線積液，減少清管作業量和凝析油排放點，適用于實際油氣比的油區。自壓油氣分輸工藝敷設輸氣管線利用密閉分離裝置，余壓外輸至下一站，工藝流程如圖所示。該工藝目前在長慶油田全面推廣，具有較好的經濟和環保效益。適用于地勢起伏小，較為平坦的地區，接轉站以上站場或油氣比大于的增壓點。增壓油氣分輸工藝接轉站壓縮機增壓油氣分輸工藝由壓縮機對伴生氣增壓，加壓后的伴生氣進入輸氣管線外輸至下一站。針對輸氣管線遭遇極端天氣易積液的現象，低壓輸送工藝采用氣液分離集成裝置降溫輸送方式，中壓輸送管線需降溫、脫水后進入壓縮機增壓外輸，工藝流程如圖所示。該工藝目前在長慶油田僅處于理論研究階段，未開展現場應用工作。其對管線距離長、高差大，氣量足的集輸站場，具有推廣價值。適用于地勢起伏大，地形條件復雜地區的接轉站以上站場或油氣比大于的增壓點。圖站場油氣分輸工藝流程圖增壓油氣分輸工藝流程聯合站伴生氣大罐抽氣使用抽氣壓縮機將聯合站內脫水沉降罐或其它有揮發氣的油罐中的揮發油罐氣抽出增壓后，進入輕烴裝置或燃料氣管網加以回收利用。該技術適合所有站場的油罐揮發氣回收，目前大力推廣使用，在回收油罐揮發氣創效的同時，解決了站場油罐氣對站場造成的污染及安全隱患。原油穩定通過加熱閃蒸或負壓抽氣，較為徹底地回收原油中易揮發的輕烴組分，同時使原油的飽和蒸氣壓降低，使原油達到出礦條件，穩定后的原油在下游集輸儲運過程損耗降到最低。綜合利用燃料加熱回收的伴生氣，不論量多量少，最方便、最直接的利用就是替代生產過程中加熱消耗的原油，提高原油生產商品率。目前長慶油田對井口回壓較高的井場采用套管 油氣田環境保護技術研究氣加熱，降低井口回壓；對有伴生氣的小型站點均使用緩沖罐分離的伴生氣作燃料氣。大部分規模較大的站場則采用伴生氣或輕烴回收裝置生產的干氣作燃料氣；除此之外，分離出的伴生氣也作為生活燃料的一部分。隨著長慶油田對三疊系油藏的大規模開發建設，油田生產分離出的伴生氣成為站點生產、生活的主要燃料氣。使用伴生天然氣這一清潔燃料，顯著提高了燃燒效率，降低燃料消耗，減少了環境污染。經測算，用作燃料氣的伴生氣量約占總量的。輕烴回收長慶油田世紀年代初在王窯建設了第一套_的輕烴回收裝置。隨后通過近十年的研究和應用，改進和優化常用技術，形成了適應長慶油田的一系列輕烴回收加工技術，并在長慶油田隨后建設的個輕烴廠得到了廣泛應用，取得了良好的經濟效益。目前應用的主要有壓縮冷凝、冷凝分餾、中壓淺冷、冷油吸收、混烴回收等輕烴回收工藝，在不同油區選擇適應性好的不同技術加以利用。油田伴生氣通過輕烴裝置處理后產出干氣、液化氣和穩定輕烴。其中干氣用于燃料加熱或燃氣發電，液化氣和穩定輕烴銷往周邊各區縣。目前長慶油田現已投產的有套輕烴回收裝置，設計規模，日產輕烴，年收益億元。燃氣發電由于油氣生產電力消耗很大，因此對具有一定規模零散氣量、且距離用氣系統較遠的區域，直接采用天然氣發電措施，充分利用回收的零散伴生氣，減少購電量，節約了電費的支出。近年，燃氣機組已推廣到吳起、白豹、姬塬、西峰、安塞等個油田，裝機總容量達到，年發電量超過，使豐富的油井伴生氣得到科學環保利用。以采油一廠杏河、杏南區為例：截止目前共建個燃氣發電機組，個燃氣發電站，總裝機容量，利用伴生氣，年發電量。利用輕烴裝置生產的剩余干氣作為燃料發電也是回收利用伴生氣的一種方式，目前西一聯輕烴廠產生的干氣除生產用氣外全部用于發電，燃氣發電廠總裝機容量，設置臺 和臺燃氣發電機組，可將目前輕烴廠生產的副產品干氣徹底利用，進一步回收資源，保護環境，提高了經濟效益。由于西一聯輕烴廠與西一聯合站毗鄰建設，聯合站生產有熱能需求，而西峰燃氣發電廠臺燃氣輪機排放的廢氣溫度達以上，可產生 余熱，開發燃氣輪機余熱利用技術，利用該系統替代西一聯合站臺熱煤爐（臺），提高發電廠的能源利用效率，節約了能耗。據測算停運西一聯臺熱煤爐，年節約管理及運行費用萬元；節省的干氣資源可再啟用臺 燃氣機組，日發電量，按目前的銷售電價元計算，年產生效益萬元，即利用發電廠余熱、停運西一聯臺熱煤爐后，年創效益萬元。伴生氣的有效回收利用，減少了無效放空和生產過程中原油自用消耗。據粗略估計，全油田臺加熱爐，年利用伴生氣億，相當于節約燃油萬或燃煤萬，年減排約萬，節能減排效果顯著。伴生氣密閉集輸、集中綜合利用，有效減少了閃爆和人員中毒等安全事故發生的可能性，消除了安全隱患，有效減少了燃燒產生的煙塵、硫化物等污染物。展望 新開發區塊伴生氣燃氣發電的推廣在新開發未整體規劃利用的區塊站點根據具體情況采用部分伴生氣燃氣發電及部分伴生氣輸送相結合的模式。由于新開發區塊滾動開發、分年建產具有不確定性，且初期伴生氣量大，為適應長慶油田的開發特點，利用小型橇裝燃氣發電機組的靈活性以及伴生氣組分較貧的特點，可采用站點燃氣發電利用一部分伴生氣，剩余伴生氣采用油氣混輸或分輸方式輸至下游站點。這樣可以減少伴生氣集輸系統投資，降低風險，同時也解決了冬夏季伴生氣利用矛盾以及油田產量遞減問題。 井組油氣混輸工藝完善與推廣目前，井組伴生氣多半是作為井場加熱爐燃料，利用率低、回收率不高，下一步加大井組伴生氣的高效回收與利用研究，重點從以下兩方面開展。定壓閥油氣混輸工藝完善與推廣：井組定壓閥回收油氣混輸工藝具有建產快、投資省、管理方便等一系列優點，將繼續成為長慶油田井場油氣混輸工藝的基本技術，應進一步大力推廣。針對陜北部分油區目前定壓閥回收工藝應用過程中存在閥門凍堵嚴重、普及率不高的現狀，應加大科技攻關及現場推廣力度，解決井場套管氣低成本回收利用的難題。套管氣增壓裝置優化研究：套管氣增壓裝置目前存在設計壓差小、不適應高回壓井組伴生氣回收等弱點，下一步需開展設備材料與裝置結構優化研究，提高設計壓差，滿足復雜地形條件下高回壓井組套管氣回收要求。并進一步開展橇裝裝置優化設計，防止冬季管線凍堵。 油氣混輸工藝優化下一步將著重研究油氣混輸工藝壓力平衡控制技術及其相應的自主裝置，并進一步優化站內工藝流程及站外管網形式和布局，提高油氣混輸工藝攜氣量及混輸泵效率。同時制定油氣混輸運行標準、完善管理維護體系，保持油氣混輸泵入口壓力穩定，實現油氣全密閉輸送。目前長慶油田正在進行同步回轉油氣混輸裝置的結構優化及回轉式油氣混輸工藝的研究工作，針對油區油藏特點和復雜的地形條件，進一步優化橇裝裝置結構、改進裝置傳動方式、完善同步回轉混輸泵系列，降低工程建設投資，適應長慶低滲透油田來液不均、段塞流危害大等特點，進一步擴大同步回轉油氣混輸泵適用范圍。 加大輕烴回收、熱電聯產推廣力度長慶油田已建輕烴廠座，其中僅西一聯配套建設干氣發電和余熱利用，且達到了預期效果，伴生氣循環利用率達。下一步應加大輕烴回收、熱電聯產推廣力度，提高伴生氣利用效率。 完善集氣管網，合理調配氣量由于季節的變化影響伴生氣穩定供給，上游區塊因冬季加熱爐燃料用氣，供給下游的氣量減少，而夏季上游區塊停爐后，供給下游氣量增多，致使下游天然氣利用相關設施無法平穩運行，設備及伴生氣利用效率降低。為了有效回收伴生氣資源，需完善集氣管網，合理調配氣量，充分利用已建輕烴處理裝置。以上技術研究與推廣，使得伴生氣利用率接近，干氣發電、余熱利用配套率幾乎達到，伴生