1、塔中地区零散试采井放空天然气回收技术应用李循迹 1、王立辉 1、侯秉仁 2、任东兴 1（1.中国石油塔里木油田分公司，新疆 库尔勒 84100；2.中国石油天然气运输公司沙运司， 新疆 库尔勒 84100）摘要：油气田开发试采期间,塔中地区有部分零散试采井存在天然气放空现象，国内经济发展迅猛但能源紧缺，回收天放空然气既增加供气能力，又节约能源，减少环境污染。为实现这一目标，现场经摸索实践形成了一套采用撬装化、模块化处理设备，按照210 4Nm3/d、310 4Nm3/d、 5104Nm3/d三个等级进行多撬搭配的天然气回收技术。当实施回收的试采井产气量下降，撬装设备可以重新组合，并在短时间内搬
2、迁至新的井场重复利用。经过近3年的现场应用,设备运行正常已累计回收天然气2.9亿方。 该技术的成功应用对今后类似现场放空天然气回收有一定的借鉴作用。关键词：放空天然气；回收；撬装；技术应用文献标识码：BThe recovery technology application to scattered pilot production wells vent natural gas in Tazhong regionLi xunji,Wang li hui,Ren dong xing( Petrochina Tarim Oilfield Company，Korla XinJiang，China 84
3、1000)Hou bing ren(CNPC Transporting Company Limited ShaYunSi,Korla XinJiang,China 841000)Abstract：During the trial production period of oil and gas field development process, part of the scattered pilot production wells presence of natural gas venting phenomenon. Recent year domestic economic develo
4、ping Rapidly, energy shortages, recycling pilot production well venting gas both increase gas supply capacity, also save energy, reduce environmental pollution. For the recovery of this part of the natural gas, a series skid mounted Modular processing equipment were formatted, all skid-mounted equip
5、ment were manufactured According to three classes :2104Nm3/d、310 4Nm3/d、510 4Nm3/d. When the recovery well gas decline, all skid-mounted equipment can be re-combination, and in a short time moved to a new site. After nearly three years of field application, the selected device is running normal cumu
6、lative recovery of 0.29 billion cubic meters of natural gas. This technology provide basis for future similar site vent gas recovery.Key word： Vent natural gas; recovery; skid mounted; technology application0引言油气田开发试采期间，塔中地区部分零散试采井存在天然气放空现象，造成资源浪费和环境污染。而随着长江中下游地区经济发展迅猛、能源紧缺，西气东输管道的天然气供应量满足不了实际需求，给主供
7、气源地塔里木油田提出了新的挑战。为缓解下游日益增长的天然气需求，除加快新油气田开发建设提高产量外，回收试采井放空天然气既增加天然气供气能力，又节约能源，减少环境污染。为实现这一目标，最大程度的减少试采井天然气的放空，2008 年，塔里木油田开始在塔中地区实施零散试采井放空天然气回收工程。这部分试采井离集气站较远，附近没有管道和处理装置，井场条件差，生产生活无依托，其特点是点多、面广、气量较少、变化大且衰减过快。如果建设常规回收处理装置则投资成本大，没有经济效益。为此，现场采用撬装化、模块化处理设备，根据气量大小，按照2104Nm3/d、310 4Nm3/d、510 4Nm3/d三个等级进行多撬
8、搭配，从而达到调节生产能力的目的。当井口气量下降太多，CNG 回收装置无法正常运行时，可以重新组合搬迁到新的井场重复使用。1回收工艺主体流程试采井与整装油气田的开发存在较大的差异，其产能、稳产期等都不确定。因此偏远试采井放空天然气回收不能按常规条件设计，装置规模也不能过大，只能按有天然气就建站回收，气量衰减后就搬迁另找井场。所选用的设备要有较大的适用范围，形成模块化撬装组合、多撬搭配，可根据需要调节处理能力和适应不同气质组分，实现设备的重复利用。塔中地区目前采用的主体工艺流程：放空天然气首先经过脱硫、预处理、增压、膜脱烃、天然气增压、高压增压、深度脱水、充装 CNG罐车，由拖车将回收的天然气运
9、至卸气站将高压天然气进行加热减压后进外输管道，对于膜脱烃后富气量大的井可增加低温收烃工艺 1。主体工艺流程框图见图 1。天然气脱硫井口来气天然气增压 膜分离天然气增压气高压脱水天然气增压CNG 拖车充装低温处理收烃预处理干气运输至卸气站混烃回收处理图 1 主体工艺流程框图设备采用撬装模式，单井回收站可分为多个标准化小橇，每个小橇能实现一个工艺要求或某个工艺流程，并可根据不同回收点气源的需求进行拆分、组合、调换组成一个完整的放空天然气回收处理站。回收天然气的质量达到 GB50251-2003输气管道工程设计规范要求：管输天然气的 H2S浓度应小于 20mg/Nm3，回收天然气水露点-60、烃露点
10、-5。2 现场工艺模式塔中地区零散试采井放空天然气回收工程在实践中形成了三种现场工艺模式。2.1 模式一适用范围：产气量 2-3104Nm3/d，井口油压低于 3.0MPaG，C 3以上组分含量低于 6%的放空气。流程简述：天然气预处理（气液分离）压缩脱水装车运往卸气站，对于没有外接电源的试采单井还需配备燃气发电机。模式一工艺流示意见图 2。图 2 模 式 一 工 艺 流 程 示 意 图2.2 模式二适应范围：产气量大于 3104Nm3/d，井口油压 3.0 MPaG以上，C 3以上组分含量高于 6%的放空气回收。流程简述：井口 3.0MPaG来气进入高压处理撬预处理后，进入一级膜分离装置，分
11、离的成品气进入高压压缩机一级入口。渗透气则进入低压压缩机增压至 3.0MPaG后，再进入二级膜分离装置，分离的成品气进入高压压缩机二级入口，二级膜分离装置的渗透气进入混烃回收装置。天然气经高压压缩机增压至 25MPaG进高压脱水装置脱水后装车外运。混烃回收装置处理过的混烃进入混烃储罐，达到一定液量装车外运。混烃回收装置制冷采用丙烷制冷，制冷温度控制在-40左右，该工艺 C3+以上组份的综合收率为 70%以上。模式二工艺流程示意见图 3。图 3 模 式 二 工 艺 流 程 示 意 图2.3 模式三适用范围：解决放空天然气含硫化氢问题，适用于产气量大、油压较高、含硫化氢（5000mg/m 3） 、
12、C 3+含量低于 6%的放空气回收。流程简述：井口来气干法脱硫预处理（气液分离）压缩高压脱水装车运往卸气站。模式三工艺流程示意见图 4。图 4 模 式 三 工 艺 流 程 示 意 图3 回收关键技术应用3.1 干法脱硫技术干法脱硫工艺是利用固体脱硫剂吸收或者转化作用，将 H2S变成单质硫或者形成其他固体化合物。干法工艺适用于低含硫天然气处理，虽然干法脱硫工艺所用脱硫剂均不能再生，但具有流程短、辅助支援系统简单、操作弹性大、脱除程度高、能耗小、投资低等优点，特别适用于气体精细脱硫 2。该工艺适用于 H2S含量小于 5000mg/m3的天然气，超过这个含量将导致脱硫剂更换周期缩短，运行成本增加。干
13、法脱硫工艺原理示意图 5。图 5 干 法 脱 硫 工 艺 原 理 示 意 图3.2 膜脱烃技术传统的处理方法为冷分离法,能耗高,设备复杂,投资大。采用膜法分离,只要选用合适的分离膜,使轻烃组分渗透速率高于甲烷,优先透过膜予以脱除,渗透侧为富集了轻烃组分的天然气。采用膜法分离回收烃,能耗、设备规模、投资都可降低。膜法气体分离的基本原理是根据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率不同,从而达到分离目的 3-4。分离膜采用 “反向”选择性高分子复合膜，气体分离膜技术可以回收天然气中 5080%的轻烃，经济效益非常显著，同时脱除 70%以上的水份。膜脱烃工艺原理示意见图 6。图 6 膜 脱 烃
14、 工 艺 原 理 示 意 图由于烃类和水份的脱除，膜法处理后的天然气的露点会降低 2040。对于那些已经有冷冻装置的系统，膜分离系统可以放到冷冻系统的前级对天然气进行预处理，从而降低冷冻系统的运行负荷。3.3 高压后置脱水技术天然气脱水采用分子筛吸附工艺，装置设双塔结构，干燥塔出口配置一级粉尘过滤器，在脱水橇出口处设置在线微量水分析仪。脱水后天然气的水露点小于-60，干燥剂一般采用 4A分子筛。工艺简述：压缩机来气（25MPaG）经过前置过滤器、精密过滤器进入吸附塔进行脱水，脱水后的气体经压力保持阀进入加气柱。吸附的同时，一小部分干燥后的天然气经减压阀和加热器对再生塔进行再生,饱和再生气的降温
15、分离采用 JT阀方式，利用再生气降压时的温降，不另设冷却气源 5。采用高压再生装置的优点是，可以降低设备的制造尺寸，从而便于撬装设备的搬迁和现场安装。脱水工艺原理示意见图 7。图 7 脱 水 工 艺 原 理 示 意 图3.4 天然气增压技术天然气增压采用国产撬装往复式压缩机组，全部设备集成在橇装的框架式底座上，并装配降低机组噪音的隔音罩体，形成一个移动式整体橇装式压缩机站。增压方式分为低压和高压增压两种。当井口压力低于 3.0MPaG时采用低压压缩机和高压压缩机组合使用，天然气经低压压缩机增压后进行分离、脱烃再进高压压缩机增压至 25MPaG；当井口压力高于 3.0MPaG时，天然气经脱烃处理
16、后直接进高压压缩机增压至 25MPaG。4 应用取得的经济和社会效益天然气作为一种洁净、环保、高效的不可再生资源，其开发利用越来越受到人们的重视。塔中地区零散试采井放空天然气回收工程通过回收原来放空的天然气，减少天然气无谓的放空燃烧，实现资源回收及节能减排的效果。该工程于 2009年投产，截止 2011年底已投入资金近 3亿元建成 11个放空气回收站，累计回收天然气 2.9亿方，直接经济效益 1500万元，减排二氧化碳 61万吨。参考文献：1 许多，李俊，郑洁等.国内油田放空气回收技术调研J.天然气与石油,2010,28（3）:29-31.2 叶凡，许久龙.分子筛三塔高压脱水工艺改造应用J.天
17、然气与石油，2009,27（1）:41-43.3 杨毅，李长俊，刘恩斌.膜技术在天然气分离中的应用研究J.西南石油学院学报,2008,27（5）:68-71. 4 于海江，苏志远.气体膜分离技术的应用J.油气田环境保护,2005, 15（1）:34-36.5 王协琴.车用压缩天然气脱水J.天然气工业,1999，19（6）:75-78.基金项目：中国石油天然气运输公司重点资助项目“塔中油田零散井天然气放空回收工程” （CJRQ-DD08901）作者简介：李循迹（1961-） ，男，山东文登人，教授级高级工程师，硕士，1988 年毕业于大庆石油学院石油机械工程专业，现任中国石油塔里木油田分公司副总工程师，负责装备管理工作。通讯地址：新疆库尔勒市 78#信箱塔里木油田分公司办公室，邮编：841000。电话：0996-2176269。联系人：王立辉 电话号码：0996-2176427，13899098393 邮编：841000详细通信地址：新疆库尔勒市 78#信箱塔里木油田分公司生产运行处身份证号码：652801197208243912E-MAIL：wanglh-
