巴玺立* 杨莉娜 刘烨 金绍辉 赵满萍

（1.中国石油天然气股份有限公司规划总院；2.中国石油天然气管道局设计院；3.中国石油煤层气有限责任公司）

不同类型气田凝液回收工艺的选择

巴玺立*1杨莉娜1刘烨1金绍辉2赵满萍3

（1.中国石油天然气股份有限公司规划总院；2.中国石油天然气管道局设计院；3.中国石油煤层气有限责任公司）

不同类型气田的工况条件、介质和环境条件差异较大，导致凝液回收工艺种类繁多，能耗、投资水平相差悬殊。针对不同类型气田的气质特点和处理要求，分析了多种凝液回收工艺和应用情况，根据气质条件和产品要求的不同，提出了凝液回收工艺选择的原则；针对不同类型气田的不同组成、压力、回收价值等条件，提出了凝液回收工艺的具体选择方法。

凝析气田；高压气田；中低压气田；凝液回收；工艺选择

1 凝液回收工艺选择原则

凝液回收工艺选择的核心是经济效益，确定凝液精馏分离的任务和产品必须以市场为导向。只有在进行全面的技术经济分析的基础上，才能对其流程方案做出正确的判断，使整个工程投资小、运行成本低、轻烃收率高、产品质量好，这是工艺优化设计的最终目的。

凝液回收工艺方法的选择需要考虑原料气的压力和组成、厂址条件、产品质量、回收率及其他经济技术因素。

天然气的气质条件是必须首先考虑的，其组成是影响轻烃回收的经济性和工艺过程选择的主要因素。气体越富，回收的轻烃越多。但是，对于富气要达到给定的回收率，就需要更多的制冷负荷、热交换面积和固定投资。贫气需要较苛刻的处理条件（低温）。凝液回收要在满足烃露点要求的前提下尽可能多地回收轻烃。

在工艺设计中，从整个工艺流程出发，综合考虑各单元的能量利用，从而确定合理的冷凝温度和压力。以回收 C3+烃类为目的的浅冷装置在一般情况下50%～80%的C3+收率是比较合适的；深冷装置的C2回收率一般在60%～85%比较合适，但应进行工艺计算、方案对比，确定最佳产品收率。若确定适宜的冷凝温度介于-35～-20℃，采用丙烷冷剂、压缩循环制冷，提供工艺所需的冷量；若冷凝温度低于-35℃，为了达到较为经济的轻烃回收率，可适当提高冷凝压力或采用膨胀制冷，以达到要求的低温［1］。

制冷工艺的选择主要考虑原料气的压力和组成、液烃回收率等因素。当处理量小、原料气组成较富时，为了回收C3+烃类，可采用浅冷回收工艺，制冷方法主要采用冷剂制冷或冷剂制冷+节流膨胀制冷；当处理量较大、原料气组成比较贫、回收较多乙烷时，应采用深冷回收工艺，制冷方法主要采用复叠式制冷、混合冷剂制冷、膨胀机制冷、冷剂制冷与膨胀机制冷相结合的混合制冷［1］。

2 不同类型气田处理工艺的选择

2.1 含少量凝析油的高压气田

高压气田主要有克拉2气田。克拉2气田甲烷含量占97.8%以上，具有气藏气田的明显特征；同时又含有C7＋以上组分，C7

＋含量明显高于气藏气，又具有凝析气田特性。克拉2气田中央处理厂原料气组成见表1。

表1 克拉2气田中央处理厂原料气摩尔组成

由表1可以看出，克拉2气田原料气具有气藏气和凝析气的双重特性。C7以上重组分虽然少，但对烃露点影响很大。但由于C3以上重组分含量少，回收液化气和轻烃的意义不大，因此，只需要进行脱水和烃露点控制。

因为脱水和烃露点控制需要同时进行，因此，可选择的方案有J-T阀制冷、膨胀机膨胀制冷和外加冷剂制冷。选择不同的压力和温度条件，对工艺流程进行模拟。图 1是 6.6MPa下节流至-33℃；7.74MPa下制冷至-20℃；充分利用压力能在9.2MPa下加冷源制冷至-20℃和-35℃的几种工况条件下的产品气相包络曲线。

图1 不同工艺条件下克拉2气田产品气相包络曲线

由图1可以看出，克拉2气田具有凝析气田的反凝析特征，在一定的压力下，即使制冷温度再低，对烃露点曲线影响并不大，在9.2MPa下冷却至-20℃和-35℃，相包络曲线变化不大。因此，此时分离出来的干气仍具有反凝析现象，随着压力的降低其烃露点反而升高，并且这种反凝析现象正好出现在输气管道的压力范围内，在管道中会有液烃析出，无法满足商品气的烃露点要求。

只有压力降至一定程度下，烃露点才会发生较大的变化。因此，对于克拉2气田，这样的含少量凝析液的高压气田，应采用J-T阀节流至一定压力和温度下进行烃露点控制。

2.2 含有少量凝析油的中低压气田

含有少量凝析油的中低压气田主要集中在长庆苏里格、榆林、米脂等气田。苏里格、榆林、米脂等气田天然气中含有凝析油较少，C5+以上组分占0.25%～0.35%。H2S和CO2含量少，不需进行脱H2S和脱 CO2处理。进天然气处理厂的原料气中含有饱和水及凝析油，水、烃露点不能满足商品气的要求。因此，需要进行脱重烃、脱水处理。

由于气质较贫，处理深度只需满足外输要求即可。在选择脱水工艺时，低温分离、三甘醇、分子筛脱水都可满足水露点要求，但因为需要脱除凝析油，采用何种脱水工艺方法应与脱油工艺相结合。

凝液回收多采用低温分离法，其中J-T阀节流制冷和膨胀机制冷多用于高压气田。由于长庆气田压力较低，并且苏里格气田还需要进行增压，没有足够的压力能可供利用。因此，采用丙烷制冷低温分离工艺，同时进行脱水、脱烃。

2.3 凝析气田

通常，天然气中凝析油含量在50g/m3以上者属于凝析气藏。凝析气藏的特点是C5以上重烃含量高；地层压力较高，高于凝析气临界凝析压力；流体以气相存在，开采出来后，随着压力的降低，在地面设施中会有凝析油析出，因此，称之为凝析气藏。

凝析气田有衰竭式开采和循环注气开采两种方式。所谓衰竭式开采，就是不采取保持地层能量的方式进行开采，同时生产天然气和凝析油，地层压力将逐年降低，达到废弃压力时停止开采。这种开采方式凝析油采出率较低，一般适用于凝析油含量小于 250g/m3的凝析气藏、储量小的凝析气藏和储层的非均质性及砂体的连通性较差的凝析气田。英买力气田群、迪那等气田均采用衰竭式开采。循环注气开采就是通过回注干气将地层压力保持在临界凝析压力之上进行开采，以提高凝析油的采收率。在循环注气开采末期，采出气体中提取凝析油的量降到经济允许的极限值，气田则转入衰竭式开采。牙哈凝析气田即采用循环注气开采方案。

2.3.1 高压凝析气田

2.3.1.1 分离压力的确定

高压凝析气田主要集中在塔里木气田，主要有牙哈、英买力、迪那、塔中6等凝析气田。由于凝析气田的反凝析特性，当压力高于临界压力时，在一定的压力条件下，随着温度的升高，液体反而凝析的越来越多；或在一定的温度条件下，随着压力的降低，液体反而凝析的越来越多，即产生反凝析。要想得到较高的轻烃收率和合格的烃露点，分离压力应低于临界压力。

2.3.1.2 处理工艺的选择

凝析气田的开采有循环注气开采和衰竭式开采两种方式，两种开采方式下凝析气处理的目的有所不同，应该针对不同开采方式及开发数据和产品市场情况，确定合理的处理工艺。

循环注气开采方式主要目的是开采凝析油，气体回注以保持地层压力，天然气处理后指标达到回注要求即可。因此，这种开采方式应充分合理地利用压力能，简化处理工艺，如牙哈凝析气田采用的是J-T阀节流制冷，进行浅冷分离，喷注乙二醇脱水。

衰竭式开采方式的目的产品为凝析油和天然气，一般应考虑在天然气烃水露点合格的同时，多回收天然气中的轻烃组分，对提高处理深度是有利的。

轻烃回收多采用低温分离工艺，为将处理压力降至临界压力以下，主要有膨胀机膨胀制冷和 J-T阀制冷两种工艺。膨胀机制冷较J-T阀制冷有效率高，但在10～12MPa下，膨胀机制冷相对于节流阀制冷效率优势并不明显。膨胀机投资较高，国内无此压力等级的膨胀机生产厂家，设备只能进口。由于处理厂大多地处偏远地区，膨胀机维修较难。膨胀机应变工况能力较差，一般为±20%，因此，大多气田采用J-T阀制冷工艺。

例如，英买力凝析气田采用衰竭式开采，处理厂采用J-T阀节流制冷、丙烷辅助制冷、分子筛脱水工艺回收液化气和轻烃。迪那、塔中6等凝析气田也采用J-T阀制冷工艺。

2.3.2 富含 C3+的中低压凝析气田

中低压凝析气田处理厂主要有吐哈油田的丘东第一天然气处理厂和丘东第二天然气处理厂、塔里木吉拉克三叠系处理装置、桑南油气处理厂、塔中6油气处理厂、新疆克拉美丽气田处理站等。丘东第一天然气处理厂、丘东第二天然气处理厂原料气中C3含量较高，分别为3.9%和4.35%，液化气潜含量高，具有很好的回收价值，并且具有较好的经济效益，应采用中深冷工艺。C3含量较低的吉拉克三叠系处理装置和克拉美丽处理装置，只需采用浅冷工艺回收液化气和轻烃，并进行凝析油稳定。

丘东第一天然气处理厂轻烃处理装置处理丘东—温八凝析气田气、凝析油和各采油厂来的混合烃。天然气处理规模为100×104m3/d±20%。凝析油系统可处理凝析油 200t/d，C5生产系统可处理混合烃200t/d。可生产干气95×104m3/d、液化气148t/d、凝析油 166.0t/d。设计 C3收率为 86.2%。采用分子筛脱水+膨胀压缩机（后增压）+丙烷辅助制冷工艺，天然气进站压力为 7.2MPa，装置 C3收率达到 85%以上。

丘东第二天然气处理厂设计规模为 120×104m3/d，可生产干气 105.9×104m3/d、液化石油气155.9t/d、轻烃40.6t/d，设计C3收率≥90%。采用原料气增压+分子筛脱水+膨胀压缩机（前增压）+丙烷辅助制冷工艺，装置C3收率达到90%以上。

吉拉克三叠系处理装置采用中压集气，凝析气7.1MPa进集中处理站，天然气经分子筛脱水、丙烷外冷、J-T阀节流制冷后，干气经外输气压缩机增压至8.0MPa外输，凝液分馏生产液化气及轻烃，凝析油多级闪蒸微正压提馏稳定。

对于原料气中 C3+组分含量较高的低压凝析气田，为了充分回收液化气或轻烃，推荐采用有冷剂预冷的联合制冷法。当原料气先用压缩机然后采用联合制冷法时，冷凝分离应在不同压力与温位下分几次进行，即多级冷凝分离，多次冷凝分离的级数应经过技术经济比较后确定。

3 结语

一是，对于含有少量凝析油、具有反凝析现象的高压气田，应采用J-T阀制冷工艺、将操作压力降至临界压力以下的低温分离工艺。

二是，对于含有少量凝析油的中低压气田，原料气与产品气之间无压差可利用，并且回收NGL经济价值不大，应采用丙烷制冷低温分离工艺。

三是，凝析气田采用循环注气开采方式时，推荐采用J-T阀节流制冷，进行浅冷分离，喷注乙二醇脱水；采用衰竭式开采方式的处理工艺时，推荐采用J-T阀或膨胀机+丙烷制冷的联合制冷法。

[1] 王遇冬.天然气处理原理与工艺[M].北京: 中国石化出版社,2011.

巴玺立等. 不同类型气田凝液回收工艺的选择. 石油规划设计，2011，22（5）：23～25

TE646

A

1004-2970（2011）05-0023-03

* 巴玺立，女，高级工程师。1990年毕业于大庆石油学院石油加工专业，获工学学士学位；1999年毕业于天津大学化学工程专业，获工学硕士学位。现在中国石油天然气股份有限公司规划总院，长期从事油气集输与加工工作。地址：北京市海淀区志新西路3号，100083。E-mail：baxili@petrochina.com.cn

2011-05-19

谷风桦