井口伴生气回收装置安全管理研究

井口伴生气回收装置安全管理研究

张维鹏 ,李忠伟 ,雷天进

长庆油田分公司第七采油厂，陕西 延安 717606

摘要：我国天然气储量不大，加上人口众多，导致天然气资源十分匮乏。伴生气是指当井底压力小于原油饱和压力时，从原油中分离出来的天然气，这部分天然气不仅含有烃类物质，还包括CO、H2S、N等危害性物质。目前处理方式包括油气混输、建轻烃回收厂、燃气发电技术、站点加热、点燃方式，通过以上方式处理这部分物质，造成能源浪费、环境污染，因此合理回收并利用伴生气的需求越来越旺盛。随着科技的快速发展，各种回收装置及技术不断涌现，但不同的装置的适用性存在差异，应当根据使用区域地质特性、油藏特征、地理条件选择合适的回收装置类型。

关键词：伴生气;回收;优选方案;

1常用的伴生气回收装置分析

目前国内外常用的伴生气回收装置包括：移动式套管气回收装置、电加热式套管气调压回收装置、定压放气阀回收装置、连动式低压抽气筒回收装置、撬装轻烃回收装置、伴生气井下回收装置、偏心井口套管气回收装置、涡流管技术、膜分离技术。每种回收装置均具有其优缺点。如移动式套管回收装置优点在于功率小、具有防盗功能且可以实现自由移动，但是当套管出现气量低的情况，无法顺利进入柴油管线。华北油田推广使用的定压放气阀回收装置具有操作简单，可以根据油井回压大小自主调节压力，但易收腐蚀。对于连动式低压抽气筒回收装置而言，具有无需额外动力，可以将压缩后气体注入采油树中，但是前期设备投入成本过大，且无法保证风沙大的恶劣环境中正常使用。综上所述，随着科技快速发展，井口伴生气回收装置种类不断增多，但是不同井区的作业条件不同，因此井口伴生气回收装置的选择不同，应当结合井区油藏特征、作业条件、气候环境，合理选择装置，且应根据井区特征，主动创新、因地制宜改创适合研究区的井口伴生气回收装置。

2回收工艺技术方案优选

针对采油厂气藏特征，本着：①伴生气往复式回收压缩装置是一种无动力设备，安装方便，见效快，无需大规模改造配套电力设施、成本也较低、维护简单、后期管理容易；②有利于冬季井口回压降低，并能有效延长单井管线结蜡、结垢周期，降低生产运行成本；③从井口直接回收伴生气，可提高回收率，有利于下游伴生气的使用及附加产品的生产几点原则进行技术方案确定。

3.1井场回收工艺方案优选

井场回收包括分离、脱水两大工艺流程。其中分离包括常温分离、低温分离2种，常温分离工艺简单，不需要混合室、换热器等设备，且在全生产周期均可实现分离效果，但是对于凝析油分离效果较差；低温分离可实现极端天气分离，但工艺要求高，必须要有较高的井口压力，且生产后期压力下降，则无法正常工作等。脱水包括分离筛前置脱水、分子筛后脱水2种。第一种再生时间短，且脱水后气体纯净，对压缩机损害小，有利于吸附剂的使用寿命，但前期成本高；第二种初期成本低，但工作过程中，由于易发生波动，因此气体品质不稳定，再生气回收困难。

最终优选了节流前注醇与冬季分子筛脱水工艺方案，该工艺在生产初期，由于井口压力高，经过注醇调压后进入游离水分离器进行分离，最后经过滤加入槽车；生产后期井口压力变小，则无需进行节流降压，直接进入分离器进行分离。

针对井口压力大时，容易产生水合物的特点，为避免冰堵需要开展水合物防治。目前常用的2种水合物防治措施：化学抑制剂、水套加热炉加热。其中第一种含有甲醇，易挥发，剧毒，因此对作业人员安全具有危害。此外开展2种防治措施经济，注醇设备费0.5万，维修保养费5.84万，按照回收生产期10年，合计费用58.9万元；水套加热炉设备15万元，维修保养费3.75万元，按照回收生产期10年，合计18.75万元。因此最终考虑经济、环境，最终优选第二种方法。

3.2卸气降压工艺方案优选

针对集气站、气井而言，当压力从高压出现压降的时候，易形成水合物，造成冰堵，因此必须在节流前对天然气进行加热。目前采用2种方式进行加热：电加热水合物、水套加热炉加热。其中电加热水合物按照每天2×104m3进行计算，大约每天费用支出1000元左右，水套加热炉加热按照相同卸气量的话，大约每天费用支出100元左右，两者相差近10倍。此外，点加热有点占地面积小，无需水源，但是改造困难、能耗费用高，水套加热炉加热具有能耗费用低，但是需增加水源的缺点。因此最终考虑优选第二种方案。

4主要工艺设备

生产初期，井口压力较大，经水套加热炉加热后直接利用压力能，进入分离器气液分离，之后注入槽车；到气井生产后期，压力降低，则无需水套加热炉加热。该方案由于不使用压缩机，其消耗主要为分子筛脱水装置，加上功率较小的发电机等等，因此具有节能环保的优势。

其主要工艺设备包括：

（1）水套加热炉撬，包括水套加热炉、节流阀、过滤阀；（2）燃气发电机撬，包括燃气发电机、启动器CNG气瓶；

（3）压缩机撬，包括过滤器、调压器、压缩机；

（4）脱水撬，包括加热器、过滤器、空冷器；

（5）加气撬；

4槽车充卸气时间分析

4.1管道直径

充卸气时间受管道管径、井口压力、井口与槽车压差的影响。通过表3可以看出：随着管道管径的增大，对于间开井、连续井来说槽车充装时间越短，充填平均速率越快。

4.2井口压力

间开井、连续井充装时间与井口压力呈正相关，间开井、连续井充装气量与充装平均速率同井口压力均呈线性增长。且同一井口压力下，连续井充装时间较间开井充装时间长，充装气量较间开井充装气量大，充装结束时连续井槽车充装压力比间开井槽车充装压力高。

4.3槽车余压

槽车余压小于3MPa，槽车卸气时间、卸气平均速率均随槽车余压快速变化，槽车余压增加，槽车卸气时间快速减少、槽车卸气平均速率快速增加。当槽车余皮超过3MPa时，槽车卸气平均速率随槽车余压线性增长，此时卸气时间虽短，但卸气量小，相同运输气量下增加了槽车往返井场与卸气点次数，增加了运营成本。油田采油厂在井口伴生气回收装置实施当中，应当做到：①对本次项目实施工作加强领导，起到导向和监督作用。目的在于降本增效、提高工作效率。同时根据作业现场工作需求和队伍的实际情况，结合实际，对本次项目的实施进行各作业区的工作量拆分，落实责任到各基层单位，倒排工期，强化完工质量。②属于本次改造项目中的伴生气往复式回收压缩装置进行属地管理的区域划分，监督各施工单位严格按照相关技术要求进行施工，并依据项目运行大表严格落实。③该装置已在采油进行推广，并由陕西省产品质量监督检验研究院出具检测报告，并与中国石油物资有限公司进行签约，已经过设计、工艺、安全、可靠性等方面的评审。

5结束语

基于采油厂生产井生产测试数据，优选井作为研究对象，并明确各个关键参数取值范围，其中日产气介于（0.55～4.62）×104m3/d，日产水低于12m3/104m3；装置进口压力不超过20MPa。通过对分离、脱水和水合物治理方面进行研究，优选出井场回收采用节流前注醇与冬季分子筛脱水工艺方案。水套加热炉加热的方案消除水合物。槽车充卸气时间受管道管径、井口压力、井口与槽车压差的影响。管道直径增加，其卸气量、平均速率等等参数均有所增加；当余压不超过3MPa时，卸气时间远超过余压超过3MPa。综合通过考虑成本、经济效益，认为该井口伴生回收装置具有经济环保价值，值得采油厂进行推广应用。

参考文献：

[1]张亦翔，刘畅.油田伴生天然气回收优化的研究[J].石化技术，2015，22（12）：1.

[2]王勇，周元甲，赵鹏，等.井口伴生气回收研究及利用[J].天然气与石油，2013，31（2）：18-20；26；6.