油田低压放空气节能回收工艺

田连雨（辽河油田公司质量节能管理部）

某油气田因配套低压气回收装置能力不足而放空的天然气达15×104m3/d，折合18×104t标准煤；塔里木油田东河作业区联合站原油处理过程中产生的天然气及储存过程中大罐呼吸排气达0.2×104m3/d。根据IPCC国家温室气体清单指南，每排放1t甲烷相当于向大气中排放21t二氧化碳，因此，对低压放空天然气进行有效回收利用是节能减排的重要举措。

1 存在问题

虽然低压放空气具有较高的利用价值，低压放空气的回收具有较大的节能意义，但目前我国仍存在大量的低压气放空，究其原因，主要是由低压放空气本身特性决定的[1]。

根据其气源的不同，一般低压放空气多产生于新开采油气井试采、原油储罐挥发、检维修放空操作过程中，因此总结起来，对低压放空气进行节能回收具有以下难题：

1）放空气压力低，通常气源压力在0.05～0.3 MPa（G）之间，不易于收集和处理，不具备较长距离输送的可能，只能就地回收处理。

2）气源分布零散，无法集约化生产，不利于集中管理，也不利于产品外输。

3）气源气量不稳定。根据气源来源不同，气量较大的每天能达到几万甚至几十万立方米，气量较少的，每天只有几千甚至几百立方米，因此，新建装置收益率不明显，且有较大的波动性。

4）气压不稳定，不利于运行控制，自动控制成本增加。

综合以上，对放空气回收采用常规工艺投入和产出不成比例，对未来收益不可预期、回收工艺困难等原因制约了低压放空气的回收利用，造成了能源的浪费。

2 工艺方案

针对放空气气源量小、分布广、压力低、波动范围大等处理难点，低压放空气回收工艺应具有装置便于移动、可重复使用，处理量适应能力强、装置进气压力范围大等特点。根据这些特点，结合常见天然气回收处理工艺，提出以下橇装移动式低压放空气回收工艺方案[2]。

通过放空管道收集的低压天然气（微正压～0.3MPa、常温）首先进入橇装式分离干燥系统，分离出游离水和杂质，并使用分子筛进行干燥；干燥后的天然气进入橇装压缩机组进行压缩分离，级间分离所得液烃进入轻烃罐车储存、外运，压缩后的天然气进入CNG槽车储存、外运。低压放空气节能回收工艺流程见图1。

图1 低压放空气节能回收工艺流程

3 主要设备选用

要使低压放空气回收成为可能，在实现社会效益的同时获得一定的经济效益，首先要解决的是装备问题。装备的选择直接关系到项目投资大小、工艺方案的可实施性、生产效率及运行成本。通过对国内现有石油装备制造技术的分析发现，近年来得到较快发展的橇装化技术、涡轮压缩机和CNG技术为低压放空气节能回收利用提供了契机。

设备的橇装化是装置的集约化布置，是将众多工艺处理设备经过合理布置和工艺安装设计，安装在3m×6m或更小的钢结构橇上。通过多年来引进美国、加拿大等国技术，目前国内逐渐具备了完整先进的成橇技术。装置橇装化后具有以下优势：

1）对于场地地基处理要求有所降低，一般地基处理只需要一定厚度的混凝土场地即可。

2）可重复利用，在相似工艺条件的不同装置上，仅调整橇内的工艺进出口即可重复使用。

3）便于运输，通过合理的橇内工艺安装，控制橇块整体外形尺寸，使其可装载于拖挂车之上，满足转运要求。

4）工艺装置与拖挂车一体化成为可能。

放空气回收的核心设备是压缩机组，压缩机组的选择直接关系到工艺方案的可靠性。由于排量小，压缩比高，选择国内外油气田已经成熟应用的往复式压缩机。根据市场调研，COOPER CAMERON、成压厂等国内外压缩机生产企业都可以满足本工程需要的橇装往复式压缩机组及车载压缩机组。

整套流程可通过与设备共同成橇的现场PLC控制系统进行控制，自动控制压缩机转速以匹配来气处理量波动，当波动范围超出压缩机所能调节范围时，可并联两套压缩机组实现调节。当装置附近有已建处理站时，与已建站通过R485通讯系统进行连接；当装置处于野外时，通过RTU通讯系统传输至相关企业进行集中管理。

4 实施方案

根据压缩机组性能配置不同处理量范围的橇装压缩机组或车载压缩机组，新建集合初步分离和干燥工艺设备的橇块机组，购置CNG槽车及轻烃罐车。

公用工程仅需要考虑压缩机组动力源、分离器排污接口和现场工作人员生活依托三项。压缩机发动机组可供动力源有：柴油、电力和天然气，根据项目实际情况进行选择。排污可排至试采井场排污池或已建装置排污系统。因装置采用全自动化控制，仅需在现场配置1～2名工作人员，生活用电可与压缩机动力源同源，生活用水采用拉水方式。

当有低压放空气需要回收时，仅需对现场进行简单地基处理即可将橇装装置运输至现场，通过预留的法兰接口现场组装即可投入运行。

新疆循环能源公司与中石油塔里木油田分公司合作的几个橇装移动式低压放空气回收工程试验性装置均取得成功，减少了其对大气造成的污染，创造了一定的环境效益和经济效益。通过放空气回收利用技术，每年可以减排废气5209.2×104m3；工程实施后，处理后的放空气每天可析出凝析油1.28t；回收天然气约360×104m3/a，年增加经济效益360万元（天然气价格按1.00元/m3计算）。

5 结论

橇装移动式低压放空气节能回收工艺具有一定的可行性，项目投入实施后具有较好的节能减排效果，对有大量低压伴生气的气田，该工艺技术有一定的推广价值。

1）装置的橇装化（车载式）解决了装置移动性和可重复利用问题。

2）整套流程可通过与设备共同成橇的现场PLC控制系统进行控制，自动控制压缩机转速以匹配来气处理量波动，当波动范围超出压缩机所能调节范围时，可并联两套压缩机组实现调节。

3）装置具有可观的节能减排效果，社会效益、经济效益显著。

[1]马强.改善黄沙坨油气田气井生产效果技术研究与应用[J].内蒙古石油化工,2008,34（2）:82-84.

[2]赵志卫,赵武生,唐伏平,等.新疆油田盆5气田放空气回收技术应用[J].油气田环境保护,2009,19(2):27-28.