油井套管气回收装置的应用及效果评价

周善兴，景万德，汪勇，王小丽

（中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西 延安 716000）

安塞油田早期投产的油井套管气不能有效回收而采取火炬外排，造成能源浪费和环境污染，同时早期开发的区块随着开发时间的增长套气变小，油田生产生活用气不足。为解决油田伴生气资源总体丰富但贫富不均等问题，同时致力于节能减排这一目标，近年来长庆油田第一采油厂自主研制了套管气回收装置，以抽油机上下往复运动为动力源，将油井套管气成功回收，从源头上解决了下游站点用气、轻烃回收、燃气发电等伴生气综合利用项目的原料问题。

一、安塞油田伴生气现状

长庆安塞油田目前管理13个采油作业区，17个油藏，油井套管气总体富裕，总气量49×104m3/d，其中富气油藏五个，日产套管气45×104m3/d，贫气油藏12个，日产套管气4.14×104m3/d。区域气源贫富不均，富气区块火炬外排，贫气区块气源不足甚至影响油田生产用气。根据现场测量，生产生活用气20×104m3/d，剩余25×104m3/d伴生气无法回收，火炬外排，浪费严重。近年来，安塞油田在富气区块通过油气混输、轻烃回收、燃气发电对油田伴生气进行了成功治理，节能减排和经济效益显著，因此如何将油井套管气有效回收成为目前亟需解决的问题。

二、套管气回收装置的结构与原理

套管气回收装置的结构为单级单缸单作用压缩机，缸体与抽油机底座连接，柱塞与抽油机游梁连接，以抽油机上下往复运动为动力，抽油机上行程完成了压缩机的吸气过程，在下行程完成了压缩排气过程，如图1所示。

套管气回收装置的设计着力解决了以下几个问题。

1.密封与润滑

通过不断改进优化，使用了双级密封、油浴润滑，解决了装置露天运行、沙尘较大的密封冷却润滑问题，延长密封件使用寿命，提高装置环境适应能力。

图1 套管气回收装置示意图

2.排气压力与柱塞直径的选择

根据不同抽油机型悬点载荷，以吸入压力不大于0.3MPa合理设计柱塞直径和排气压力，装置工作时动力源使用抽油杆柱下落产生的势能，电机不额外做功，达到节能运行，减少电机馈电。装置设置了紧急放散阀，确保抽油机故障时自动泄压，保护抽油机平稳运行。

三、套管气回收装置的应用

以王96-20井组为例，该井日产液28.88m3，日产油15.50t，正常工况条件下，测得该井组的伴生气量为3546.24m3/d。在该井组安装套管气回收装置前后进行了电能参数综合数据测试，测试情况见表1、2。

表1 安装前测试W97-21井电能参数

表2 安装后测试W97-21井电能参数

从电能参数示功图数据分析可以看出以下问题。

1.电流变化

经综合测试，安装后电流相对于安装前有所增加，由原来的4.27A升高到4.36A，提高了0.09A，能耗有增加。

2.平衡变化

未安装前抽油机最大上行电流及最大下行电流分别为10.2和10.1，电流平衡度为0.99，功率平衡度为0.96。安装后，抽油机最大上行电流及最大下行电流分别为10.7和11.7，电流平衡度为0.91，功率平衡度为1。从测试后的数据分析可以看出，该套管气回收装置对抽油机平衡基本无影响。

3.有功功率及功率因素变化

从长期跟踪数据计算，安装后有功功率由原来的2.61kW提高到2.91kW，提高了将近11.5%；功率因素由原来的0.56提高到了0.596，提高了3.6个百分点，有效提高电网利用率。

套管气回收装置的成功应用，从源头上解决了轻烃回收站的产能配给、燃气发电的生产用气，同时在一定程度上缓解了气源贫富差距不均，起到了合理调配气源的作用，填补了单井（井组）集气这一工艺的空白，使安塞油田油井伴生气回收利用工艺进一步完备。其工艺顺序为套气回收装置回收井口套管气——油气混输或分离增压——轻烃回收——燃气发电。套管气回收装置的应用有效治理了伴生气外排等污染浪费问题，最大限度消灭油田伴生气火炬。

四、效益分析

1.投资回收期

该装置单台价格2.5万元（包括安装费用），王97-21井套气回收压缩装置2009年6月12日投入使用，主要设计参数为缸筒内径160mm，行程970mm，抽油机冲次为7次，计算出该伴生气压缩装置每天的排气量为121m3。实际运行中，进口压力稳定在0.2MPa，则每年可回收套管气87 120m3，伴生气按1元/m3计算，投资回收期不足4个月。而在使用原有的轻烃回收装置用于轻烃回收测算，可追加收益10.29万元/年，管理成本增加不明显。

2.环境效益

近年来共计安装该型号套管气回收装置35套，日回收井口套气8 470m3，为关闭油田伴生气火炬提供了基础，节能减排，创建环境友好企业。

五、结语

（1）该套管气回收装置将大量的伴生气汇集于集油管线内混输，由于气体黏度相对比原油小，在集输过程中有效减缓了管线的阻力，从而降低冬季管线的扫线频次，有效降低扫线措施带来的安全风险。

（2）该装置使用后，可彻底消灭井场火炬，实现节能减排。

（3）该装置不仅适合集中井组套气回收，也适合分散油井套气回收。

（4）该装置价格低廉，结构简单，主要易损配件加工及购买方便。