氣田凝析天然氣處理工藝技術探討

張旅維(中國石油集團工程設計有限責任公司青海分公司,甘肅 敦煌 736202)

1 凝析氣田地質特征

1.1 埋藏深、高壓、高溫

大多數凝析氣藏的埋藏深度＞1500m，壓力范圍在21-42MPa之間，溫度在93-204℃之間。

1.2 超臨界態氣態烴含量占優勢

凝析氣藏低層烴類流體組分中90%以上為甲烷、乙烷和丙烷。在高溫高壓狀態下，處于超臨界狀態的甲烷、乙烷和丙烷等氣態烴組分對一定數量的液態烴產生萃取抽提，使之溶解在氣體中，形成凝析氣藏。

1.3 凝析氣井原始井流物分布特征

在開采初期，凝析氣井原始井流物的分布具有以下特征：甲烷（C1）含量占75-90%左右；C2+含量在7-15%左右。如若C2+＞10%，則凝析氣藏一般有油環。氣體干燥系數（C1/C2+C3，均為摩爾或體積含量比）在10-20之間。

表1.凝析氣井采出井流物組成分布特征

2 開發特征

2.1 衰竭式開發會產生反凝析損失

在凝析氣藏開發過程中，儲層油氣體系會在底下和地面兩個層次上都有可能發生反凝析現象，氣井既產氣又產凝析油。

2.2 凝析油氣體系相態變化與其組分、組成和壓力、溫度之間關系密切

這種關系不僅會引起井流物組分組成的變化，又會引起其相態變化，諸如此類的變化都會影響到凝析油的回收率以及其他烴類的回收率。故而必須采用上下游一體化的配套開發與開采工藝技術，科學合理開發凝析氣藏。

2.3 凝析油氣在儲層中的滲流是一種有質量交換，并發生相態變化的物理化學滲流，這是目前滲流力學研究中的重點與難點

當前，將含凝析油量＞50 g/m3的氣藏成為凝析氣藏。

3 工藝技術探討

由于凝析氣壓力和外輸干壓力之間的壓力差非常小，故而不能采用利用其壓差進行的膨脹制冷技術。對其施加一定壓力的情況下，天然氣各組分會出現不同沸點，我們可以將天然氣冷卻，使其發生部分冷凝，進而會出現氣液分離，采用這種方法可以得到富含較重烴類的天然氣凝液。還可以進一步在多種不同溫度等級下將其蒸餾分離成多種液烴類產品。

天然氣凝析過程中的冷凝溫度的變化與控制會直接影響到回收率與液烴收率，根據回收過程中的最低冷凝分離溫度的情況，可以將冷凝分離法進一步分為淺冷分離與深冷分離兩種做法。淺冷分離所要求的最低冷凝溫度在-20℃-35℃，深冷分離所要求的最低冷凝溫度應＜-100℃。

深冷分離(cryogenic separation或deep cut)有時也稱為低溫分離。但是，天然氣處理工藝中提到的低溫分離(low tempera?tureseparation)就其冷凝分離溫度來講，并不都是屬于深冷分離范疇。此外，天然氣處理工藝中習慣上區分淺冷及深冷分離的溫度范圍與低溫工程中區分普冷、中冷和深冷的溫度范圍也是有所區別的。

我們可以按照提供冷量的方式，將其分為以下三種做法。

3.1 冷劑制冷方法

也稱外冷法，或稱為外加冷源法等。此方法通過獨立設置的制冷系統持續向天然氣提供冷量，由此產生的制冷與天然氣本身并無直接關系，完全依靠制冷系統進行制冷。所選用的制冷劑可以是氨、丙烷或乙烷，也可以是乙烷和丙烷等的混合劑?？梢赃x用單級與多級串聯的制冷循環模式，也可以選擇階梯式或覆蓋式制冷循環模式。

3.2 膨脹制冷方法

也稱自冷法，在此方法中無需使用獨立的制冷系統進行制冷，而是將氣體直接串聯在制冷系統中的膨脹制冷設備或制冷機械上進行制冷。所以，制冷情況直接取決于氣體的壓力、膨脹設備的熱力學效率及膨脹比。如節流閥、透平膨脹機、熱分離機等都是較為常用的膨脹制冷設備。

3.3 聯合制冷方法

制冷過程中即使用制冷劑同時又使用膨脹制冷設備，通過兩者的聯合進行氣體冷凝。故其冷量來自兩部分：高溫位(≥-45℃)的冷量由冷劑制冷法提供；低溫位(＜-45℃)的冷量由膨脹制冷法提供。二者提供的冷量溫位及數量應經過綜合比較后確定。

當回收裝置以回收C2+烴類為目的，或者原料氣中C3+組分含量較多，或者原料氣壓力低于適宜的冷凝分類壓力時，為了充分回收而設置原料氣壓縮機時，應考慮采用有冷劑預冷的聯合制冷法。

[1]鄧東，王新裕，丁國發.柯克亞凝析氣田氣井增產技術.內蒙古石油化工.2006(8)：157-158.

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