曹登巨　刘仲敕　吴丽娜　薛小君　郑渤星

中国石油长庆油田公司伴生气综合利用项目部

油田伴生气综合利用分析

曹登巨刘仲敕吴丽娜薛小君郑渤星

中国石油长庆油田公司伴生气综合利用项目部

摘要简要叙述了油田伴生气在长庆油田区块内的分布状况、性质及特点，重点介绍了油田伴生气在开发利用过程中的10项技术和油田伴生气综合利用途径，并对比分析了综合利用情况。结果表明，油田伴生气的开发、利用发展前景广阔，其应用效果良好，是很好的清洁能源。长庆油田通过对伴生气资源的综合利用为后续开发和利用好油田伴生气提供了可靠依据。

关键词长庆油田伴生气综合利用

1长庆油田伴生气资源分布状况

长庆油田位于鄂尔多斯盆地，属特低渗透油气田，油气资源丰富，区域近37×104km2，主要包括陇东油区和陕北油区13个采油单位，有增压点、转油站及联合站917座，有各类加热炉3 125台。目前长庆油田的原油生产能力达到2 400×104t/a(2013年)，伴生气资源比较丰富。溶解气储量主要分布在安塞、靖安、吴起、白豹、姬塬、西峰、镇北、华庆等主力油田，这些区块原油产量占油田总产量的70%～80%，原始气油比普遍较高(53～116 m3/t)，尤其是最新开发的高52井区(长10油藏，原始地层气油比116.9 m3/t)、华庆油田(长6油藏, 原始地层气油比115.7 m3/t)、姬塬(长8油藏， 原始地层气油比97.53 m3/t)，按生产气油比40 m3/t原油，70%原油产量简单测算，伴生气为3.85×108m3。长庆油田公司近年来根据伴生气的分布特点，从中选精选优，先肥后贫逐步进行综合利用，到2013年底现已建成轻烃厂18座。

2油田伴生气的性质和特点

油田伴生气是伴随原油共生的，是原油中富含的可燃气体，随原油同时采出，并在开采、集输过程中从原油中分离出来。其主要成分是饱和烃，通常为无色气体，密度比空气轻，属甲类易燃气体，具有易燃易爆、易扩散性，还具有一定毒性和腐蚀性[1]。

目前，油田伴生气经轻烃回收装置生产的产品主要是干气、液化石油气和稳定轻烃3种[2]。烃类气体主要为饱和的脂肪族链状烃类混合物(烷烃)。因烷烃含量比气田气高，因而回收的伴生气中轻烃数量也多，这是伴生气与天然气的主要区别,具体参数见表1。

表1 长庆油田伴生气组成Table1 AssociatedgascompositionofChangqingOilfield组分CH4C2H6C3H8i-C4H10n-C4H10i-C5H12n-C5H12C+6H2ON2CO2φ/%53.6112.6213.033.175.511.872.622.152.163.100.16

3油田伴生气的综合利用分析

3.1油田伴生气综合利用技术

油田伴生气的回收利用在很早以前就引起人们的重视，也开发出了多种相应的技术。但由于伴生气的组成和气量的多变性和复杂性，油田建设地形的多样化，以及油井生产情况的复杂性，形成了不同油区的伴生气回收利用方案和技术的多样性[3-4]。

结合长庆油田伴生气特点，目前常用的回收技术见表2。

表2 伴生气主要回收技术Table2 Mainrecoverytechnologiesofassociatedgas伴生气种类伴生气回收技术井口套管气油气混输技术(定压阀)油气混输技术(游梁式套管气增压装置)油气混输技术(压缩机增压)不增压管道集气技术接转站、增压点等密闭站点伴生气回收伴生气不增压分输技术伴生气增压(低压0.6MPa)分输技术伴生气增压(中压2.5MPa)脱水脱烃分输技术油气混输技术(混输泵)油气混输技术(压缩机增压)脱水站、小型联合站、拉油站、拉油点等油罐气及分离器多余伴生气回收大罐抽气技术分离缓冲罐脱气技术大型联合站(30×104t/a以上)油罐抽气技术原油稳定

3.1.1定压阀回收井场套管气技术

在油井套管上安装气体压力单向泄放装置，可以根据油井的回压大小设定最小开启压力。当抽油机下冲程时回压降低，套管气压力超过设定值时单向泄放到采油树流程中；上冲程时单流阀关闭,伴生气混入原油输送到下游，见图1。该技术在西峰油田使用效果较好。

3.1.2压缩机回收井场套管气混输技术

该装置采用外加电源，电机带动压缩机运转，井场的低压套管气通过压缩机的一、二级压缩缸升压，压缩排出汇入采油管混输至下游。该技术适合于绝大多数井场套管气的集气，并用于采油一厂王窑区井场，运行效果很好。

3.1.3游梁式套管气增压装置

该工艺无需额外提供动力，抽气筒活塞连杆焊接在抽油机游梁上，依靠游梁上下往复运动，带动抽气筒活塞完成对套管气的抽吸与压缩，压缩后的气体注入采油树流程混输至下游。该装置主要由抽气泵、支架导轨和气路系统3部分组成，见图2。

3.1.4油气混输技术(混输泵)

利用螺杆泵可以输送单一的或多种混合介质，包括含气的或容易产生气泡的，高黏度的或非流动的，以及含有固体颗粒或纤维的液体。螺杆混输泵可将气油比为5～80 m3/t的油气一起增压输送到下游站场，适合于大井场的套管气、增压点及接转站的油气混输。该技术在采油三厂、采油五厂及低效储量合作区等油田普及使用，绝大部分站场的螺杆泵质量及变频、自控系统都运行理想，适合于推广应用。

3.1.5伴生气增压混输技术

一些接转站、增压点站场改造时，受油气混输泵改造投资和安装位置的限制(平均6 m长)，同时伴生气压缩机回收技术工艺的逐步完善和趋于稳定，可使用压缩机将伴生气单独增压后插入外输泵出口。

3.1.6不增压管输伴生气技术

敷设集气管道不增压输送套管气或站点分离出的伴生气，适合于地势起伏小，较为平坦的地区。对于复杂地形，伴生气必须采取相应措施，确保伴生气在输送过程中不产生积液。

3.1.7增压管输伴生气技术

伴生气剩余压力不够或不增压输送不经济时，需考虑增压管输。增压管输分低压(0.6 MPa)输送和中压输送(2.5 MPa)，一般不考虑高压输送。低压输送不存在水合物冻堵情况，超过0.6 MPa时，在冬季会产生水合物，并堵塞管线(0.6 MPa下，水合物形成温度2～3 ℃)。因此，短距离输送可采用低压输送，较长距离输送采用中压输送。中压输送时，需设置伴生气脱水装置，一般采用分子筛脱水，以保证在中压条件下水露点低于输气温度。

3.1.8油罐抽气技术

使用抽气压缩机将转油站、联合站内脱水沉降罐或其他油罐中的挥发油罐气抽出，增压后进入轻烃装置或燃料气管网加以回收利用。该技术适合几乎所有站场的油罐挥发气回收，应该加以大力推广使用。在回收油罐挥发气创效的同时，还可以减轻储油罐的内壁腐蚀，解决了站场油罐气对站场造成的污染及安全隐患。

3.1.9分离缓冲罐脱气技术

在保证缓冲罐液相自压进油罐的压力条件下，通过与冷油换热再升温至一定温度，保证进罐原油的饱和蒸气压略低于当地大气压即可。此工艺简单，能耗低，并起到脱气效果，适合用于小型站场。

3.1.10原油稳定技术

通过加热闪蒸或负压抽气将原油中易挥发的轻烃组分回收，同时使原油的饱和蒸气压降低，满足原油达到外输条件，同时经稳定后的原油在下游集输储运过程中损耗降到最低。

3.2油田伴生气综合利用途径

油田伴生气目前主要用作燃料气、发电用气、轻烃回收装置原料气。除西峰油田伴生气回收及综合利用较好外，其他大部分区块都存在伴生气放空现象，放空形式如下：井场套管气直接点火放空;接转站、增压点剩余伴生气点火放空;联合站、拉油站剩余伴生气点火放空；联合站、拉油站等油罐气放空。长庆油田伴生气使用情况见表3。

3.2.1伴生气作燃料气

(1) 目前，油田有伴生气的小型站点均使用缓冲罐分离的伴生气作燃料气。

(2) 大部分规模较大的站场在伴生气富裕的情况下，均采用伴生气或轻烃回收装置生产的干气作燃料气。

(3) 井口回压较高的井场采用套管气加热，降低井口回压。

(4) 为一些生活点供气[5-6]。

3.2.2伴生气发电

一些伴生气量较大的井场及站点，采油厂积极利用节能专项资金或引进其他资金建设一些燃气发电机组。除水电厂投资建设的1 500 kW容量的白豹发电站外，还有外来投资者或油田公司自行投资的电站共计9个。另外，长庆油田先后在盘古梁、吴起、云盘山、麻黄山、白豹、镇北等井区井场安装了47套燃气发电机组。这些电站及发电机组共计装机容量为14 460 kW，实际运行负荷10 840 kW，备用容量为3 620 kW，燃气发电用伴生气量10.4×104m3/d，约占总量的10.1%，而且有上升的趋势。

3.2.3干气发电

利用轻烃装置生产的剩余干气作为燃料发电也是较为彻底的回收利用伴生气的一种方式。目前，西一联轻烃厂干气发电工程就是这样将放空烧掉的干气回收利用的一项工程。该工程总装机容量5 MW，设置3台2 000 kW和1台500 kW燃气发电机组，可将目前轻烃厂生产的副产品干气(约3.7×104～4.2×104m3/d)彻底利用，进一步回收了有效资源，保护了环境，提高了经济效益[7]。

表3 长庆油田主要区块伴生气回收利用现状汇总Table3 AssociatedgasrecyclingstatussummaryofmainblockinChangqingOilfield伴生气量/(m3·d-1)伴生气回收利用量及利用率加热炉用量/(m3·d-1)利用率/%发电用量/(m3·d-1)利用率/%轻烃装置用量/(m3·d-1)利用率/%总回收利用率/%坪桥区29025644422.2000.0000.0022杏河区872872842332.561088012.461000011.4656杏南区53932790014.6500.0000.0015杏北区40392825920.45472511.7000.0032王窑区911632184423.96967710.6260006.5841王南区421601538436.4900.0000.0036侯市区597871553725.9958009.7000.0036镇北25091558022.2400.0000.0022南梁13919378027.16466533.5200.0027五里湾一区622014143866.6200.0000.0067五里湾二区348821360038.9900.0000.0039盘古梁346831412340.72465013.4100.0054郝坨梁191911290067.2200.0000.0067刘坪输油站238002278995.7500.0000.0096铁一联7834466859.5900.0000.0040吴一联270061290547.7900.0000.0048吴二联3685244666.3800.0000.0066吴三联15783453028.7000.0000.0029吴定联23120792334.2700.0000.0034采四1282873849230.0031002.4270005.4639樊学区516641106521.4200.0000.0021采七1002502998429.913780037.7100.0068

3.2.4轻烃回收部分

脱乙烷塔底部液体经重沸器加热，在塔内提馏出C1、C2组分，以确保液化气产品质量合格。塔底液体与稳定轻烃换热后进入液化气塔中部，塔顶气体经冷却后进入回流罐内。回流泵抽出后，一部分作为回流返回塔顶，一部分为合格产品液化石油气去罐区。塔底液体经换热、冷却后，一部分与脱乙烷塔顶气体混合后去冷冻系统，另一部分作为产品去罐区。轻烃回收装置流程示意图见图3。分馏单元流程示意图见图4。

3.3油田伴生气综合利用效果对比

长庆油田近年来在油田伴生气各项技术的综合利用方面取得了良好的效果。2011年至2013年，伴生气回收量从8 060×104m3提高到13 200×104m3；轻烃生产量从76 591 t提高到111 682.1 t；燃气发电量基本平稳；CNG生产量从206.50 ×104m3提高到1 034.88×104m3。综合利用效果明显，企业效益显著增加，具体情况见表4和图5。

表4 近三年来伴生气利用情况Table4 Associatedgasutilizationsituationinrecentthreeyears年份伴生气回收量/104m3轻烃生产总量/燃气发电量/t104m3104kWh104m3CNG/104m32011806076591.080554967.601987.04206.5020121210098354.797134994.801997.921111.40201313200111682.1107644448.861779.541034.88合计33360286627.82853214411.265764.502352.78

4结 语

油田伴生气的开发、利用发展前景广阔，效果良好，是非常不错的清洁能源，主要表现在：

(1) 近几年长庆油田通过加大对伴生气资源的综合利用，提高了油田开发管理水平，减少了污染，达到了节能减排的目的，降低了生产过程中的安全风险。

(2) 可延长油田开发的产业链，提高能源综合利用率。

(3) 可改善环境，降低PM2.5，促进生态文明建设。

参 考 文 献

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Analysis on comprehensive utilization of oilfield associated gas

Cao Dengju, Liu Zhongchi, Wu Lina, Xue Xiaojun, Zheng Boxing

(ComprehensiveUtilizationofAssociatedGasProjectDepartment,PetroChinaChangqingOilfieldCompany,Xi’an710016,China)

Abstract:The distribution status, properties and characteristics of oilfield associated gas in Changqing Oilfield block were briefly described. Ten technologies in the process of development, utilization and comprehensive utilization ways of associated gas were mainly introduced. The comparison of comprehensive utilization was analyzed. The result shows that the oilfield associated gas has been proved to be a kind of clean energy, which has broad development and utilization prospects and satisfactory application effect. The comprehensive utilization of associated gas in Changqing Oilfield provides a reliable basis for subsequently developing and utilizing of oilfield associated gas.

Key words:Changqing Oilfield, associated gas, comprehensive utilization

收稿日期：2014-08-05；编辑：康莉

中图分类号：TE3

文献标志码：A

DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2015.02.013

作者简介：曹登巨(1966-)，工程师，1997年毕业于华北石油职工大学采油工程专业，长期从事采油、油气集输、伴生气加工利用等工作。E-mail: 562573360@qq.com