油井套管伴生气回收装置研究与开发

５Ｏ ．７ ０５ ６ ．９ ２９ ．０ ２９ ．Ｏ ３３ ． ４ １０ ． Ｏ
于气 体黏度相对 原油小 、气体 经Ｊ 玉缩后 温度上 升 ，在混 输
过程 中能有效 降低 管线 的阻力 并溶解油 管内部分 蜡块 ，从 而减少冬季管线 的扫线频次 、有效降低 扫线 的安全风险 。
１．０ 平 均上行功率，ｗ ０７ ｋ １ ．０ 平 均下行功率／Ｗ １ ７ ｋ ４４ ．６ 均方根 电流／ Ａ
电流平衡度（ ／ ） Ｉ Ｉ
０ ９ 功率平衡度（ ／ ） ． ９ 、 Ｐ
０６ ． ９
表２ 安 装 后 电 能参 数 测 试 数 据
通过 近３ 年的运作 ，油井套管伴生气 回收装 置技术已成
方式： 三相三通道 ｌ 平均电 ８． ＩＥ 压３７ Ｖ ｌ ４ ￣
一
６． Ｗ・ ９ｋ ｈ ８
五 、结 论 与 认 识
视在功率／Ｖ ｋＡ 功率 因数 最大上行 电流／ Ａ 最大下行 电流／ Ａ 均方根 电流／ Ａ
４６ ．１ ０５ ．８
０３ ． ７ －． ０２ ４
４９ ． ８ Ｏ５ ． ６ ２７ ． Ｏ ２６ ．Ｏ ３２ ．４
１．Ｏ 平均上行功率／Ｗ Ｏ２ ｋ Ｊ．Ｏ 平均下行功率／Ｗ ０１ ｋ ４４ ．１ 均方根功率／Ｗ ｋ
序号 单位 数量 技术状况 ｌ ３ ４ 王南 杏北 高桥 １ ０ ４ ３ ３ １
收 稿 日期 ：２ １一 １ １ ０ ２Ｏ—６
用途
备注
良好 良好 良好 良好
冬季保 障轻烃厂供气 ２ １ ００ 坪三增等加热炉供气 ２ １ ００ 杏三增生产生活供气 ２ １ ０１ 塞２ １生产生活供气 ８ ２ １ ０１
文章 编号 ：１７ — ７ （０ ２ １ — ０ ７ ０ ６ １０ １ ２ １） ０ ０ １—２ １
油 井套管伴 生气 回收装置研 究与开发
亢志刚，景万德 ，汪 勇
（ 中国石油长庆油 田公司第一采油厂 ，陕西 在油 田生产 中，伴 随着石油 开采会 释放 出一 定量 的伴 延安 ７６０） １０ ０
合计
１００ ０ ．Ｏ ４３ －６ ２９ ．１ ３９ ．４
熟 ，并 形 成 如 下 共 识 。
象 限
９． ６９ ７ ４３ － ８ ２９ ． ７ ３８ ． ４
二象 限
３Ｏ ． ３ ３６ ．７ －． ００ ５ ０１ ．ｌ
（） 管伴生气 回收装置适应 于任何 分散井组 伴生 气的 １ 套 回收 ，特别是 安塞油 田地处 陕北 ，新铺 设气管线 投资 费用 大，该装置具有明显优势 。 （） ２ 该装 置将大量 的伴生气 汇集于集 油管线 内混输 ，由
（） ３该装置 使用后可彻底 消灭 井场火炬 ，在带 来很大 社
会效益的同时为分散井组火炬的治理工作提供技术保障。 （） ４该装置投资 回收期不足３ 个月 ，效益明显 ，并且结 构
简 单 ，适 于 推广 应 用 。 （ 创 新 三等 奖） 科技
Ｏ９ 功率平衡度（ Ｐ ） ．１ Ｐ ／＾
生天 然气 。由于受 技术条件 和 回收气体 出路 的限制 ，长期 以来 ，石油行业对 这些伴生 气通常直接 放空或通 过火 炬燃
烧后排 放 。伴生气 燃烧 时会排 出大量浓 烟 ，产 生大量 温室
气体 ，特别是二氧化碳 、二氧化硫等 ，污染 环境 。
一
、
开 发 背 景
长庆安 塞油 田 目前 有 １个采 油作业 区 、ｌ个 油藏 ， 日 ３ ７ 井 口伴 生气总量约４ ０ｍ ，其 中含气量较 大的油藏５ ， ９Ｘ１４ ３ 个 日伴 生气含量约４ ５×１４ ０ｍ ；含气 量较小 的油藏 １个 ，日伴 ２ 生气含量约４１ ０ｍ 。 ． ｘ１４ ３ ４ 已经建成轻烃 回收站５ ，燃气发 电站 １座 ，燃气发 电 座 １
综 合数据测试 ，测试情况见表 １ 、表２ 。
从 表１ 、表２ 的数据可 以看出 ：
（） １电流变化 。安装后 电流 由原来 的４２ Ａ ． 升高 Ｎ４３ Ａ， ７ ． ６
提高 了０ ９ ． Ａ，能 耗有 较小增 加， ０ 通过 挂表测 试（ 功电表） 有 ，
２１年１月 ｌ 国 备 程 ｏ２ ０ 中 设 工
设计 开发 了油 井套管气 回收装置 。该 装置 的投 用不但 消除
了安全隐患 、变废气为 资源 ，还为 消灭井组火 炬提供 了技 术支撑 。
二 、工 作 原 理 和 装 置 组成
１工作原理 ．
该套管伴生气 回收装置为活塞式单缸、单 级结构 。其工
作原理是 ：动力 由抽油机提供 ，当抽油机驴头上行 时，活塞 对应上行吸气 ；当抽油机驴头下行时 ，活塞对应下行压缩气 体 ，达到一定压力后顶开单 向阀进入管线外输（ 见图１ ） 。 ２ 装置组成 ．
系统组成如图２ 示 。 所
１游梁 卡座 ．
２铰链 ．
３连接杆 ．
４活塞杆 ．
５ ． 缸 ６ 压缩 ． 阀 ７ 定压 ． 支座
８ ． 抽油机底 座
பைடு நூலகம்
图２ 套管伴生气回收装置结构示意图
行 了伴 生气 回收装 置的现场试 验 ，取得 了预期效 果 。为扩 大应用 效果 ，２ １年安 塞油 田安 装 了２ 套 ，主要 是为王南 ００ Ｏ
图１ 套管伴生气 回收装置安装示意图
井组 １个 ，站点加热 炉及井组水套 炉７ ０ 台 ，总装机容量 ７ ２余 １． ｋ ５ 万 Ｗ。每 天 已经 回收利 用 的伴 生气 ２ ４ ０×１４ ０ｍ ，剩 余 ２ ５×１４ ０ 伴生 气无 效排放 。针对这一现状 ，采油一 厂积极 ｍ
开 展油 田井 口套 管伴生气 回收设备 的研发 ，结 合工艺 自行
表 ｌ 安装前 电能参数测试数据
方式 ：三相 三通道 平均 电压３８ ０ ｌＥ￣ ８． Ｖ ｌ ４ ，
一
置 ２ ０ 年６ １ ０９ 月 ２日投入 使 用 ，主 要设 计 参 数 ：缸 筒 内径 １０ ｍ，行程９ ０ ｍ，抽 油机 冲次为７ 。经气 表测试 ，该 ６ｍ ７ｍ 次
时间／ ％ 电 流 ， Ａ 有 功 功 率／Ｗ ｋ 无 功 功 率／Ｖ ｒ ｋ ａ
时 间／ ％ 电流 ， Ａ 有 功 功 率 ＩＷ ｋ 无 功 功 率 ／Ｖ ｒ ｋ ａ
视在功率／ＶＡ ｋ 功率因数 最大上行电流， Ａ 最大下行 电流／ Ａ 均方根 电流／ Ａ 电流平衡 度（ ／ ） ＩＩ ＾
４９ ． ４ ０６ １ ．０
Ｏ１ ．３ －．５ ０３ ８
１ ７
金点罟 ０ 锰 艾
象限
８ ．Ｏ ９７ ４４ ．１ ２７ ．０ ３６ ．ｌ
，
二象限
１＿ ０３ ０ ３７ ． ０ — ．９ ００ ０３ －５
÷
括安装费用） 。以王９ — １ ７ ２ 井套管伴生气 回收装置为例 ，此装
６． ｋ ‘ ２ ０Ｗ ｈ ６
合计
１００ ０． ０ ４２ ． ７ ２６ ．１ ３９ ． ６
区轻烃 厂收集各井组 套气 ，保证 轻烃厂 冬季满载 运行 ，提 高轻烃 回收率 。
油井在安装 套管伴生 气 回收装置前后 进行 了电能参数
系统工 艺流 程 ：经 过压缩 后排 入 到油气 集输 管线 内 ， 与原 油一起汇集 于站点 总机 关 ，伴生 气通过缓 冲罐分 离后
供生产生活用气。 三 、现场试 验情 况 １前期试验情况 ． ２０年 ３ ０ ８ 月在 安塞油 田王窑采 油作业 区王９ — １ ７ ２ 井组 进
利用率。 ２ 目前使 用 现 状 ．
［ 编辑 ：吴建卿】
自行设计‘ 的油井伴 生气 回收装 置 ，经多年 的技术攻关 和通过反 复试验 和改进 ， 目前 技术 已成熟 ，已累计 安装使 用３ 套 ，日回收伴 生气７ ４ ｍ ，已累计 回收伴 生气 ２８５ １ ０。 ４ １． ， ｍ 经济效益显著 。安装使用情况见表３ 。 表３ 套 管伴 生气 回收装置安装情 况
口耗 电量 平 均 增加 了５４ Ｗ ・。 ．ｋ ｈ
（） ２平衡变 化 。从测试 前后 的数据分 析可 以看 出 ，该套
气 回收装 置对 抽 油 机 平 衡 基 本 无 影 响 。
（） ３有功功 率及功率 因素变化 。安装后 有功功 率 比原来 提高了将 近 １．％，功率 因数提高 了３ ％，有效提高 了电网 ５ １ ． ６
油 换热 器
２ 超低渗 １ ４
图 ｌ 油 泵入 口管 线高 于油 泵
合计
四 、 投资 回收 期 分 析
该装 置制造简单 、价格低廉 ，单台设备投资４５ ．万元 （ 包
【 编辑 ：吴建卿】
１ ８
中国 设备工程 Ｉ ｏ２ ｏ ２１年ｌ月
伴 生 气 压 缩 装 置 每 天 回收 伴 生气 １ １ ， ２ ｍ ，年 回收 套 管 气
４ １５ ６ ｍ 。如果伴生气作为燃气发 电，据测算 ，１ ４ ｍ气 可以发 电４ Ｗ・ ，每年该井组可发 电１６ ６ｋ ｈ ｋ ｈ ７ ０ Ｗ・，每度电按０ ２ ６ ． 元 ６ 计算 ，年收益 １９５ ９ ，投资 回收期 不足５ ０ ２ 元 个月 。如果伴生 气作 为轻烃 回收 ，目前轻烃回收过程 中，套管气 的产量预计 在１ ０ ｍ３ ０ ＂ ５ ｆ ￣生气生产轻烃及轻油Ｉ，照此计算 ，单 台套管气 ｔ 回收装置年可生产成 品２ ． ｔ ９ ４，轻烃成本在１ ０ ５ｉ，轻烃及 ４ ０ｆｔ ５ 轻油价５ ０ 元／ ０ ｔ ０ ，总收益 １． ０ 万元 ，投资回收期为５ ３ 个月。