边缘井天然气回收技术研究及应用

边缘井天然气回收技术研究及应用

摘要：在我国油气田生产中，受管道和压力等工艺技术条件的限制，许多边缘

井的天然气均放空和焚烧。由于是边缘井，设备用电不方便，对天然气回收工作

也造成困难。在能源紧张、油价居高不下的状况下，充分挖掘和回收利用边缘井、试采井的油气资源潜力，不仅能够避免能源的浪费和燃烧气体对大气的污染，还

能取得可观的经济效益。本文分析了边缘井天然气回收技术及应用。

关键词：边缘井天然气；回收技术；应用

边缘井天然气由于受环境和工艺技术条件限制难以进集输系统,放空或燃烧天

然气浪费了资源同时对大气造成污染,边缘井天然气回收技术研究及应用不仅可以

增效降耗节能、保护环境,还能取得十分可观的经济效益。

一、边缘井天然气回收技术

1.压缩机选型。一是压缩机进气压力，排出压力，压缩机处理量的选择。压

缩机来气主要是多功能密闭储油罐，罐内承压一般设定在0.5Mpa 以下，所以压

缩机进气不能太高，也不能太低。太高可直接外输，太低容易把罐体抽扁，所以

压缩机进气压力选择为0.1-0.3Mpa。通过调查现场边缘井产气量在300-5000m3/d，考虑经济效益，压缩机处理量选定500- 5000m3/d。二是压缩机的安装、冷却、

气体净化。整套设备体积小，既可安装在固定机房内，也可安装在移动设备上，

便野外机动作业。利用压缩机飞轮轮辐所产生的风直接给冷却器散热，无需另加

风扇散热，减少能耗及噪声。

2.工艺选择。轻烃回收方法主要有吸附法、油吸收法和冷凝分离法。冷凝分

离法是利用在一定压力下天然气中各组分的挥发度不同，将天然气冷却至露点温

度以下，使其与甲烷、乙烷分离的过程。冷凝分离法特点是在一定的压力下通过

外界向天然气提供所需的冷量，使气体获得低温。按照提供冷量的制冷系统不同，冷凝分离法可分为冷剂制冷法、直接膨胀制冷法和联合制冷法三种。结合工业中

应用较为广泛的三种制冷工艺，即丙烷制冷、膨胀机制冷和丙烷加膨胀机联合制

冷工艺，按相同的组分和进气参数进行模拟计算对比。计算结果表明，单独的制

冷工艺回收率低于外部制冷加膨胀制冷工艺；膨胀制冷工艺流程简单，与丙烷制

冷工艺相比投资低，轻烃回收率稍低，但丙烷制冷干气出口压力能较大。鉴于目

前国内的膨胀机技术成熟、价格合理，边缘井的橇装化轻烃回收装置采用丙烷加

膨胀机联合制冷的中深冷回收工艺回收轻烃，以提高轻烃回收率。

3.轻烃回收。分离器底部的污水排至污水系统，分离器顶部的天然气进入压

缩机，经压缩机增压后，进行气液分离。分离出的气相进入分子筛干燥器脱水，

达到露点要求后，进入一级冷箱预冷。进入一级冷箱原料气与脱乙烷塔顶部低温

干气进行预冷，预冷后原料气进入二级冷箱，与二级冷箱中低温丙烷进行换冷后，作为三级冷箱的进料。天然气与脱乙烷塔顶部低温干气在三级冷箱再次换冷，温

度降低的天然气进入低温分离器进行低温分离，分离后液相自低温分离器底部去

脱乙烷塔中部；低温分离器顶部气相去膨胀机，压力降底，温度降至约-90℃。膨胀后的气液混合物进入脱乙烷塔的顶部，分出低温干气，经一级、三级冷箱回收

冷量后，由膨胀机驱动的同轴增压机增压后，一部分作为分子筛脱水系统的再生气，剩余气体作为发电机的燃料气供橇装化装置自身用电。丙烷气体从压缩机出

口压力为1.4MPa，温度约75 ℃，经空冷器冷却后，温度为40 ℃，丙烷全部转化为液体，进入丙烷储罐，经节流阀节流至0.3MPa。此时丙烷温度为-40℃左右，

气相约占50%，混合物进入二级冷箱后，遇热天然气液相挥发为气相，通过相变

热将天然气降至-10 ℃，二级冷箱出口的气相丙烷经缓冲罐送至压缩机入口，形

成制冷循环。通过预处理将原料气所携带的液滴进行过滤分离，确保脱水装置的

平稳运行，然后经过分子筛脱水。压缩机具有超压保护装置，当故障造成排气压

力过高时，压缩机立即自动停机。若系统出现异常造成排气压力高于1.85Mpa时，压缩机自动停车。这时关停电源排除故障，待故障排除后，启动电源使压缩机重

新进入正常工作状态。制冷剂的温度一定时，一定压力范围下，膨胀机的膨胀比

越大，丙烷的回收量则越多。初步设定装置操作参数：进气压力0.3MPa，进气温度40℃，增压后压力1.5MPa，膨胀后压力0.3MPa。制冷脱烃橇的冷剂选用对环

境无污染的丙烷，该橇包含空冷器、丙烷储罐、低温分离器以及板翅式换热器；

轻烃产品到轻烃储罐储存，可采用槽车外输；发电机橇采用燃气驱发电机发电，

燃气直接由产品干气提供。轻烃是宝贵的液体燃料和化工原料，为了不浪费能源，提出通过对边缘井气体冷凝分离，回收气体中天然气与橇装化工艺流程，回收的

天然气可作为燃料气用于发电，供橇装化工艺使用，分离出的轻烃通过罐车外输。

二、应用展望

油田在生产过程中，由于受环境、地理位置和工艺技术条件限制，只能把不

能利用或难以利用的边缘零散井伴生天然气点燃、排放到空中，就中原油田的情

况而言井口的伴生气燃放量近数万方。为了充分利用这部分天然气，避免资源浪

费和减轻环境污染，开展边缘井天然气移动增压回收技术研究势在必行。能够根

据来气量的变化及时调整压缩机的排量大小。可根据油井工作制度的调整、油井

增气措施实施、注水见效后来气量增加情况及时更换大排量压缩机，也可根据地

层能量下降、油井含水上升后来气量下降适当减小压缩机排量。边缘井天然气回

收技术能够有效提高不可再生资源的利用率,可以减少伴生气排空或燃烧造成的环

境污染,达到节能减排的目的,可以实现油气密闭集输,减少油气损耗,有利于撬装运移,作业场地不受限制,应用程度高,具有良好的经济性和市场前景,具有极好的推广

利用价值。

采用分子筛脱水、丙烷加膨胀机联合制冷的橇装化轻烃回收工艺装置，可解

决边缘井天然气不能实现集输而导致放空或焚烧的浪费问题。天然气作为清洁能源,已经成为国民经济的能源支柱。回收利用这些放空天然气,不仅可以避免宝贵

资源的浪费和燃烧气体对大气的污染,还能取得十分可观经济效益。

参考文献

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