拐6井伴生气处理工艺技术研究与应用

拐 6井伴生气处理工艺技术研究与应用
天然气多在油田开采原油时伴随而出，是现代社会中的一种重要能源，在工业生产和日常生活中较为广泛[1]。

天然气在未来能源发展中，必然占据主导地位[2]。

我国已为世界上最大的能源生产国和消费国[3]，加快天然气产业发展，提高天然气在一次能源消费中的比重，可以缓解我国资源短缺问题[4]，对我国调整能源结构、提高人民生活水平、促进节能减排、应对气候变化具有重要的战略意义。

1 拐6井现状
中原油田分公司拐6井试采工程位于额济纳旗东风镇吉日奶噶查东北部，拐6井属中原油田部署在拐子湖凹陷中洼反向断阶带的一口评价井， 2018年6月25日开始试油，6月28日替浆后自喷生产。

根据产能试井结果，在3-10mm油嘴下，日产为50～416方/天，日产天然气 2.8～25.6万方，生产气油比560～628m3/m3。

为了进一步查明拐6井产出流体的组份性质，了解储层的储集空间类型及纵横向变化规律，确定合理的稳定产能，核实可采储量，为正式开发方案的制定打下基础，实现拐子湖区块合理、高效开发，需对拐6井进行试采。

伴生气主要成分是烷烃类，若能完全回收，既减少大气污染，又收集储存了优质能源[5]，还具有相当的经济价值，是一项集安全、环保、效益于一身的工程。

内蒙采油厂对拐6井在进行试油过程中，由于伴生气含量较高，周边没有天然气回收装置，存在以下问题：
（1）试采过程中伴生气只能放空，不仅浪费了能源，而且对环境的破坏和污染非常严重。

（2）因伴生气不能进行回收处理，拐6井的开采只能暂时关闭，拐子湖井
区的规模化开采受到限制。

2 拐6井伴生气处理工艺研究
2.1产品方案及整体工艺路线研究
拐6井来液按照16MPa、25℃设计，进站后进入水套加热炉，二次节流至0.3MPa、升温至25℃左右后，入三相分离器进行油、气、水三相分离，计量后油进入多功能罐储存、外运；水进入污水罐储存外拉；伴生气进入伴生气回收处理装置回收利用。

2.1.1 伴生气组分分析
基于拐6井集输工艺，伴生气来自原油处理装置天然气分离器气相出口，利用工程模拟软件，根据拐6井井口物流组分、井口压力、温度、日产油量和日产气量，建立拐6井集输工艺模型，通过工艺模拟，得到经三相分离器分离后的伴生气的组分，通过组分分析可以看出，伴生气中除了甲烷、乙烷等低分子烷烃，还含有较多的丙烷、丁烷、戊烷等烃类，为了提高天然气产品的附加值，应对其轻烃组分进行回收，用于生产液化石油气（LPG）和稳定轻烃。

2.1.2 工艺方案的确定
根据市场调研，可将伴生气加工成干气（用作商品天然气）、液化石油气和稳定轻烃。

由于拐6井站址离周边的天然气用户市场较远，同时周边也没有集输管网，因此需要将干气进行进一步加工，以满足长途运输的需要。

经市场分析，LNG车辆在站址周边市场上占有的份额较大。

因此，拟定干气产品用于加工LNG 的工艺路线。

拐子湖区块位于沙漠腹地，零散油气井较多，为满足后续拐子湖区域天然气探井开发做好配套地面装置的需求，需建设撬装式LNG装置，实现伴生气回收，加工处理，装置安装方便、移动灵活，可实现一套装置多井适用。

主要工艺路线包括伴生气增压单元、脱碳单元、脱水脱汞单元、脱重烃单元、制冷单元、液化单元、轻烃分馏单元，处理装置规模为5×104 Nm3 /d。

2.1.3 工艺路线的确定
根据拟定的整体工艺路线和产品结构，初步建立伴生气处理的模拟模型，确定具体工艺路线。

通过模拟计算，发现脱甲乙烷塔塔顶的气相中含有较多的甲烷
和乙烷，考虑将该部分气相抽出，返回至伴生气压缩单元进行循环。

但该方法会增加伴生气压缩单元压缩机的能耗，且考虑到拐6井站址周边没有大型供电设施，为满足撬装装置本身生产运行和职工生活需要，装置生产的干气一部分需要用作站内燃气发电。

根据以上思路，及时调整模拟路线。

将脱乙烷塔塔顶气相抽出，用作发电的燃料气。

另外在脱重烃塔顶气相中增加分流器，用于提供一定量的干气，调节控制发电用气量。

2.2 重烃脱除工艺分析研究
2.2.1 LNG脱重烃的意义
在天然气液化工艺中，如果重烃脱除不彻底，在后续制冷单元，重烃会优先被液化，进而在冷箱的流道中形成冻堵。

冻堵现象一旦发生，不仅会降低液化效率，严重时还有可能造成装置停车，造成大量的天然气放空至火炬，给LNG工厂带来了巨大的资源浪费和经济损失。

为进一步杜绝这类现象发生，脱重烃工艺的提出对LNG工厂生产效率和经济效益的提升以及资源的节约具有重要的现实意义。

2.2.2 LNG脱重烃工艺选择
目前国内外为了满足天然气中重烃的脱除并达到天然气液化要求，一般选择采用低温深冷分离工艺、低温洗涤工艺以及干法吸附三大类工艺，每种工艺优缺点考虑到前两种工艺对原料气中重烃组分的适应性不强，因此，采用的工艺是重烃洗涤工艺，在重烃分离器后设置一座洗涤塔，利用相似相溶原理，用经冷箱低温冷却分离的低温重烃洗涤剂与原料天然气逆向接触，脱除重烃后的原料天然气进入到冷箱进行液化。

流程示意图如图1所示。

图1 重烃脱除工艺流程示意图
2.2.3 脱重烃工艺优化
重烃洗涤方案存在的不足，包括:（1）无法快速适应气源组分波动。

当气源组分快速变化时，需要调节吸收剂的用量，调节过程中易出现液泛等非正常工况，使得重烃吸收精度不能满足生产要求，不合格气体直接进入深冷段，导致冷箱和管线冻堵。

（2）装置本身重烃产量不稳定。

当原料气中重烃含量较低时，需要补充洗涤剂，导致装置本身生产的重烃产量不稳定，影响产品质量。

按照油田工作部署，该装置应可以实现搬迁，为其他区块油气的开采提供服务，实现一套装置多井适用，满足不同井场、气源要求。

在分析研究低温洗涤先进工艺的基础上，在现有工艺中预埋改进思路，仅需进行简单工艺改造，从塔顶引出一股LNG作为低温洗涤剂进行重烃脱除，实现较贫气质的伴生气处理，流程示意图如图2所示。

图2 LNG洗涤重烃工艺流程示意图
从LNG管线上引出一股LNG，进入洗涤塔上部，与经冷箱预冷后的底部原料气进行逆流接触，脱除其中的重组分。

塔顶气相进入冷箱进行换热，然后经过节流降温生产LNG进入装车储存单元。

洗涤塔底部液相进入分馏单元进行分离。

3 结论
2019年11月29日完成项目建设工作，开始投运。

12月30日，装置投产成功，产出合格LNG产品。

本项目针对拐6井原料气富含重烃的气质特性，创造性提出了轻烃回收+LNG联合工艺路线，装置顺利建成投产，为拐子湖井区的规模化开采提供了有利支撑。

将试采井生产的天然气进行回收，避免了伴生气就地放空造成的环境污染与能源浪费，为行业内同类气质的伴生气处理装置提供了详实可行的工艺技术参照，获得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献
[1] 刘永国，天然气加工与处理技术分析研究[J]. 中国资源综合利用，2020，38：103-105；
[2] 范立文，浅析天然气加工技术与处理[J]. 科学管理，2018，2：207；
[3] 莫神星，张平，论绿色发展视域下能源企业的生态环境责任[J]. 北方论从，2020，5：54-65；
[4] 尤宏伟，天然气加工技术与处理分析 [J].技术与信息，2018，3：80；
[5] 赵智玮，金业海，油田伴生气回收技术现状及对策 [J]. 环境保护与治理，2020，20（7）：31-34。

作者简介：李彩红(1986-)，女，工程师，硕士研究生，河南南阳人，2012年毕业于中国石油大学（华东）化学工程与技术专业，研究方向：天然气处理，从事天然气处理与净化工作。

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