油田伴生氣回收技術研究與應用

仲濟艷 張峻睿 朱永鋒 胡天昱

摘要：原油生產過程中往往會有豐富的伴生氣資源。在全面分析隴東油田傳統集氣工藝的基礎上，按照優化工藝、簡化運行、降低成本、提高效率的思路，探索研究出新型定壓閥集氣裝置，不斷改進取得了良好的應用效果。

關鍵詞：伴生氣資源;集氣工藝;定壓閥集氣裝置;應用效果

一、伴生氣資源現狀

甘肅隴東油田主要開發侏羅系、三疊系油藏，汽油比一般在30～150方/噸，以某采油廠為例：年產原油100萬噸，伴生氣總量接近20萬方/天，資源十分豐富。通過氣相色譜分析，CH4含量在60.74%，C2H6含量在14.76%，C3H8～C7H16含量在24.04%;伴生氣整體燃燒值較高，具有很廣泛的應用范圍。

為促進油田節能減排，實現綠色發展，提升油田開發水平和綜合效益，開展油田伴生氣資源的有效回收利用。通過多年不斷發展完善，油田伴生氣回收利用工藝取得了一定成效。從回收工藝來看，先后試驗了同步回轉油氣混輸裝置、井組套管氣壓縮裝置、單獨敷設集氣管線等工藝，近幾年通過優化簡化研發出定壓閥集氣技術，保證了從源頭上充分回收伴生氣資源。

持續推廣“全密閉集輸、輕烴回收、干氣發電、余熱利用”模式，油田伴生氣廣泛應用于一線生產生活用氣、燃氣發電、輕烴回收等多個方面。從回收利用充分回收利用伴生氣資源，優先實現集輸系統密閉率，實現低碳、安全、環保、節能，全力打贏“綠水藍天”保衛戰。

二、伴生氣回收技術發展

1、敷設管網集中回收。

根據油區井場地理位置，通過敷設氣管線將多個有利井場串接連接，達到回收套管氣目的。站點伴生氣輸氣干線沿途井場，在套管氣壓力滿足要求的情況下，也可以敷設支管串接實現集氣回收。

技術成熟，簡單可靠。工程投資較高，冬季極端天氣時易積液，不能適應滾動開發后期產量遞減。在各采油廠均有不同程度的應用，夏季效果良好。但需定期在管線低洼處排凝液，冬季長距離集氣管線運行難度較大。

2、同步回轉油氣混輸。

回轉式油氣混輸工藝主要采用從式井組一級半布站和多井組串接輸送2種工藝流程，井組串接目前僅針對單個從式井組氣、液產量不足，無法滿足同步回轉油氣混輸裝置最小啟輸量的工況。井組套管氣采用定壓閥集氣工藝與含水原油分別集中至同步回轉油氣混輸裝置進口，經過濾和計量后外輸至下游聯合站。

該技術實現了泵到泵油氣全密閉輸送、有效回收伴生氣資源。有效降低井口回壓、緩解冬季井口高回壓難題。可以優化集輸管網、管線串接。擴大了集輸半徑、降低集輸系統布局難度。實現了裝置小型化、橇裝化，提高了生產效率。

從現場實用效果來看：設備故障率較高，其中皮帶斷裂頻率最高。設備維護量大、維護周期長，影響設備運行時率。設備高壓運行穩定性不足，管理困難大。且防盜性能不足，產品系列化程度不高，規格少，投資較高，難以大規模推廣。

3、井組套管氣壓縮裝置。

通過活塞壓縮機等設備將低壓套管氣增壓超過油管壓力后插輸進油管線中混輸至下游站點。套管天然氣經套管閘門進入一次油氣分離器，然后沿著高壓連接軟管，進入二次油氣分離器，使油氣再度分離。分離后的天然氣進入壓縮機增壓，使其壓力由0.6MPa升至1.8～2.2MPa，再經流量計計量后進入集油管線。

技術設備成熟，設備國內廠家較多，在輕烴回收工程普遍應用，價格相對其它類型壓縮機低廉，一般情況下需設備用機。由于井口冬季高回壓及壓縮機壓比（2-3）限制，井組套管氣壓縮機回收工藝存在外輸壓力不足及天然氣脫水等難題，冬季運行十分困難，導致多數設備停用。

三、新型回收裝置研究及應用

在全面分析傳統集氣工藝的基礎上，按照“優化工藝、簡化運行、降低成本、提高效率”的思路，探索研究出新型定壓閥集氣裝置。在油井套管上安裝氣體壓力單向泄放裝置，可根據油井回壓大小設定最小開啟壓力，當套管氣壓力超過設定值時伴生氣單向泄放到集油管線。

該裝置是將特制的定壓溢流閥、閘閥、采油樹防倒流裝置安裝在套管與單井出油管線之間，并按采油井的多種工況設定合理的套壓溢流值，在套管壓力達到設定的溢流值時，定壓溢流閥自動打開，套管內伴生氣進入出油管線流程，輸至下游站點，從而達到有效回收套管氣的目的。

與傳統集氣工藝相比，該工裝置僅僅通過井口流程控制改造，就能實現伴生氣利用油管線進入下游井站，是對現有設備管網最大化的有效利用，設計簡單、運行平穩、投資最省、易操作、便維護，可通過定壓放氣對管線進行不停井吹掃，實現數字化井場無人值守。

現場應用發現：定壓閥回收工藝整體應用效果較好，但在部分油區，存在閥門凍堵、套管蹩壓、應用效果欠佳的現象。主要是因為：（1）井站高差大：隴東油區地勢較為平緩，站場位于地勢較低處，井組地勢較高，井口回壓低。陜北油區地形高差起伏大，站場位于梁峁中部或頂部，井-站高差大，井口回壓高，導致泄放壓力高，套管憋壓。（2）管線埋深不足：由于陜北油區黃土高塬地形破碎復雜，管線施工難度大，導致局部地區單井管線埋深不足，冬季運行時井口回壓高，影響使用效果。（3）定壓閥積液：井口回壓升高后，將導致定壓閥開啟頻率下降;冬季低溫時伴生氣積液快，從而使定壓閥遭遇極端天氣時容易凍堵。

優化定壓閥閥芯材質，盡量避免積水、雜質堵塞設備影響生產。冬季山區最低氣溫達到零下25度，因此配套必要的保溫措施才能保證定壓閥低溫下平穩運行。通過幾代優化改進，該工藝目前適用性十分廣泛。

從現場應用效果來看，該裝置共有以下四大特點：

（1）該裝置具有工藝簡單、易于安裝、成本低廉等技術特性，是值得大面積推廣的一種套管伴生氣回收的工藝裝置。

（2）有效降低油井套管壓力，避免油井產量由于氣體影響下降。

（3）有效回收油氣生產時形成的伴生氣，達到消滅火炬，提質增效的目的。

（4）在套氣回收工藝流程中能夠阻斷井組回壓，控制套氣壓力，穩定油井的動液面，保持地層出液阻力相對不發生變化，避免了抽油泵氣鎖，從而在不影響油井產量的前提下，提高了油井伴生氣的收集效率。