胡尖山油田伴生氣回收利用技術研究

王平平，王 輝，王 庚，李宇飛

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西定邊 718606）

胡尖山油田位于陜西省定邊縣東部，構造位置處于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的中部西段，礦權面積2 295 km2。伴生氣資源量5×104m3/d，前期伴生氣主要用于井組加熱設施的消耗及冬季員工取暖，利用率不足，富余伴生氣排放燃燒，造成大氣污染[1]。在國家大力提倡綠色發展、節能減排的背景下，胡尖山油田遵守國家、地方及公司相關的法律法規要求，通過近年來的技術積累，目前已經形成了比較系統的油田伴生氣回收與利用技術體系，在實際應用中取得了良好效果。

1 胡尖山油田伴生氣情況

1.1 伴生氣分布情況

結合胡尖山油田井場及站點分布點多、面廣、分散的特點，1 412 個場站分布在南北跨度40 km，東西跨度25 km 的局域上，其中伴生氣較為豐富井場535 個，占總井場數的37.9%，伴生氣回收集中難度大。目前井組伴生氣集氣工藝主要包含定壓閥回收和油氣混輸工藝。場站伴生氣集氣工藝主要包含混輸泵油氣混輸工藝、伴生氣自壓分輸工藝、伴生氣增壓分輸工藝。

1.2 伴生氣組分特征

根據區域324 口井套管氣數據采集分析，胡尖山油田伴生氣組分表來看（表1），C3+含量較高，平均達到29.37%，適合建設伴生氣回收利用工藝。

表1 胡尖山油田伴生氣組分表

2 伴生氣回收利用

2.1 新套管氣回收工藝

由于套管伴生氣的存在影響油井產量，直接排放又污染環境，充分回收油井伴生氣就至關重要[1]。胡尖山油田在原有井口采油集輸流程基礎上，安裝井口快裝式單流閥和集氣閥，用氣管線將套管氣出氣口與集氣閥連接（圖1），在抽油機上下沖程時井口快裝式單流閥、集氣閥周期性開閉，將套管氣導入輸油管線中，實現油氣混輸[2-5]。2019-2023 年共計安裝集氣閥3 550套，安裝后日回收利用伴生氣量3.5×104m3。

圖1 套管氣回收新工藝原理示意圖

2.2 油氣分輸集氣

根據胡尖山油田伴生氣分散、面廣的分布特點，采取新建管線和利舊管線相結合的建設思路，將各站點氣源集中，既解決了胡尖山管線氣源不集中的問題又節約了管線建設投資。2022-2023 年共計新建管線19條62.30 km，利舊管線13 條37.98 km，形成總管線100.28 km 的分級集氣、中段加壓、遠程集氣的伴生氣回收利用管網，年集氣供氣910×104m3。

2.3 儲油罐揮發氣的回收

2.3.1 儲油罐揮發氣的回收技術 儲油罐揮發氣回收技術是通過大罐抽氣裝置將原油儲罐中揮發出的天然氣和氣態輕烴進行收集、增壓，管輸至氣處理流程或用于燃料，以達到節約能源、防止空氣污染、實現原油密閉儲運的目的[2]。回收工藝主要通過罐頂連接集氣管線將揮發氣進行收集，收集后進入一次緩沖罐進行增壓，然后進入二次緩沖分離罐，接入站場內已建伴生氣系統外輸[4]。原油罐頂呼吸閥、安全閥等安全附件繼續保留，緊急情況仍發揮作用，運行過程中，通過實時采集、監測儲油罐罐頂氣相壓力，采用氣相平衡原理智能控制抽氣壓縮機系統的抽氣和補氣流程，實現儲油罐油品揮發氣密閉回收系統的連續運行，達到整個系統伴生氣的回收及VOCs 零排放目標（圖2）。

圖2 儲油罐抽氣回收裝置示意圖

2.3.2 效果 胡尖山油田三座聯合站安裝使用儲油罐抽氣裝置后，運行平穩，當罐頂伴生氣壓力達到0.4 kPa時裝置自動啟動，低于0.1 kPa 時裝置自動停止，三套抽氣裝置日均回收伴生氣量5 000 m3左右，達到了較好的預期效果。經監測儲油罐區可燃氣體濃度明顯下降，實現了VOCs 治理目標。

3 伴生氣混烴回收工藝

在胡尖山油田伴生氣集中區域，建設處理規模為2.0×104m3/d 混烴站1 座，1.5×104m3/d 混烴站1 座。工藝特點：主要采用“混合冷劑制冷工藝方法”回收混烴（圖3），工藝無液化氣精餾流程。當壓力達到某一數值，混合冷劑在某溫度范圍內隨著溫度的上升而逐漸氣化，在冷劑換熱器中與需要冷卻的伴生氣傳熱溫差很小，因此，效率較高[3]。胡尖山油田伴生氣組分比較豐富，采用混合冷劑制冷的方法具有操作簡單和節能的優勢，其C3+組分收率可以達到90.00%以上（表2），生產產品達到工業用混合輕烴原料標準。

表2 伴生氣混烴回收效果

圖3 混烴混合冷劑制冷工藝流程圖

4 伴生氣回收利用效果

4.1 伴生氣回收利用率增加

目前胡尖山油田共安裝套管氣回收裝置3 550套，井口回壓都控制在1.5 MPa 以內，日增加回收伴生氣量3.8×104m3，為兩座混烴裝置提供了2.6×104m3/d 伴生氣氣源。為40 座井場加熱爐實現了伴生氣供應約1.2×104m3/d，解決了井場原油加溫問題。伴生氣有效回收利用率由50%提升到目前的85%。

4.2 伴生氣回收加工取得良好效果

兩座混烴裝置負荷率、達產率等都取得較好的效果，日生產混烴16.5 t（表3），年生產混烴5 500.0 t，年產生效益約2 948 萬元。

表3 混烴裝置負荷率、達產率

4.3 節能減排效果突出

目前兩座混烴裝置年回收伴生氣量910×104m3，年減少碳排放19 676 t，累計折合節約標煤1 428×104t。

5 結論

油田伴生氣的回收利用減少了集輸過程的油氣損耗，安裝井口快裝式單流閥和集氣閥，合理控制油井套管壓力，有效降低了井口回壓，提高了油井機采效率，安裝后日回收伴生氣量3.5×104m3。儲油罐揮發氣回收利用技術也得到了成功應用，降低日常管理過程中的安全風險，日回收伴生氣量增加5 000 m3，VOCs 治理取得較好效果。兩座混烴裝置年生產混烴5 500.0 t，具有較好的經濟效益。胡尖山油田伴生氣回收及深加工技術應用降低了環境污染，實現了節能減排，助力了“雙碳”目標下的綠色低碳礦山建設。