油井套管伴生气收集装置

刘涛（河南中拓石油工程技术股份有限公司）



油井套管伴生气收集装置

刘涛（河南中拓石油工程技术股份有限公司）

偏远地区油井伴生气不易收集，多采用撬装轻烃回收站的形式收集利用，但原料气压缩机使油井套管长期处于负压状态，加速了原油中的轻烃组份溢出，降低了原油中轻质油的含量。因此，设计一种保持套管压力的伴生气收集装置，具有气液分离和使油井套管压力保持在与大气压相当的功能，装置具有制造成本低、安装维修简单、无需动力源等优点。

伴生气；套管定压；气液分离器；轻烃回收

1　设计背景

油井套管伴生气是随着采油机工作的同时从油井套管中排出的天然气[1]。对于地势条件平坦、伴生气较富集的油田，多采用与输油管同时集输或辅设专用的伴生气集输管道，建设大型天然气处理厂集中加工[2]。而对于产油量低、伴生气量相对较小的边远山区油井（对于撬装站套管伴生气量大于50 m3/d（标况）时就有回收利用的价值），通常采用小型橇装轻烃回收装置，然后将回收的伴生气部分用于发电设备自用，其余则处理成LNG或CNG外运。这种撬装的处理站模块化、集成性高，装置易于搬迁，施工难度小，成本回收快，有利用环境保护[3]。

撬装处理站集气时通常在油井旁边放置一个简单的气水分离罐，伴生气经过气水分离罐后由原料气压缩机吸入到撬装站，油井套管口长期处于负压状态，这种吸气方式最大的好处是能保证油泵工作效率和整体机械效率，起到了增产节能的作用。现场使用中由于每个油井距离撬装站距离不同，近处的相距几百米，最远可达十几公里，致使每个油井套管负压值差别较大，近处油井套管口负压可达-0.05 MPa，较远的油井套管口甚至是微正压。当套管处于负状态时会促进轻烃从原油中加速溢出，影响原油的轻质油的含量，负压越大影响越大[4]。因此需要设计一种适用于偏远油井能避免套管负压，又能保证原料压缩机正常吸气的定压装置，既保证了采油生产又能回收伴生气、保护环境。

2设计要求

◇装置应具有定压、调压的功能，保证套管压力与大气压相当；

◇装置具有气水分离功能，要考虑到有少量泥沙随气排出；

◇装置不需电力源[5]，因有些偏远油井是用汽油机做动力没有电源；

◇装置成本低，加工容易，安装简单。（偏远地区多采用定期巡检方式看守油井，偷盗现象时有发生）；

◇模块化设计，体积小，方便运输、安装、维护；

◇装置在异常情况应具有一定的容错性；

◇适用于排气量在50 m3/d（标况）以上的低产油井。

3　设计方案

伴生气回收装置包括气水分离罐和定压装置2部分（图1），气水分离罐在前定压装置在后，伴生气从气水分离器进口流入从定压装置出口流出。

依据气水分离罐的压力表和压缩机吸气压力调整定压装置上的弹簧，当罐内压力超过大气压时定压装置自动打开，小于大气压时自动关闭。压缩机吸气压力与输气管长度和压缩机功能有关，因此定压装置弹簧只需调整1次，平时由采油工人定期检查即可。

分离罐罐底部采用U型管结构排水，U型管与罐底法兰成一体，当罐内有泥沙时可定期拆下清理。当罐内液位高于U型管最大高度（H）时水就会从罐口自动流出，当液位小于H时，罐内的液体就起到水封和缓冲作用。

图1　伴生气回收装置结构

图2　定压装置结构

定压装置主要由外壳、阀芯、弹簧、压盖组成（图2），当分离罐压力超过大气压时伴生气从定压装置下部的锥形孔流入，经过阀芯上的孔从出口流出。

4　异常情况

整套装置在使用过程会出现以下几种异常情况：

1）当油井停止工作时，套管气压通常会变的很小，此时定压装置自动关闭。

2）当套管气压力瞬时增大时，定压装置的流出速度增加，同时分离罐内的液体会被压出，罐内液体起到缓冲作用；当套管气压瞬时降低时，定压装置闭合，外部的空气从U型管被吸入，向套管补充空气。

3）当原料气压缩机停机时，定压装置闭合，应打开管路的放空阀门，否则分离罐压力升高，伴生气排出罐内的液体并从U型管流出，排出的废液需经导流槽或导流管汇集到废液池（罐）中。

5　结语

装置具有结构简单，运输方便，维修可在现场进行等优点。在伴生气收集过程中初步分离气中的水，装置具有一定的容错性。在异常情况下避免产生危险，适用于采用汽油机抽油无电力的油井。

随着经济的发展，环境保护愈发重要，提高石油伴生气利用率，特别是偏远地区油井伴气的采集和处理、将成为未来石油行业长期的研究课题。

[1]徐文庆.新型套管气回收装置研制与应用[J].石油机械，2009，37（2）:81-82.

[2]许冬进，马丽，程俊.油田伴生气回收装置现状和分析[J].石油科技论坛，2010(4):29-33.

[3]王协琴.回收边远小油田放空天然气的撬装设计[J].天然气技术，2007(2):72-75.

[4]林鑫，白剑锋，曾萍，等.长庆油田采油井套管气压对油井产量的影响[J].石油天然气学报，2013，35(1):117-120.

[5]韩兵奇，李连峰，高栋梁，等.油井套管气控制装置探讨[J].石油矿场机械，2011，40(12):86-88.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.03.012

2015-10-30

（编辑 庄景春）

刘涛，工程师，2002年毕业于太原理工大学（机电专业），从事石油天然气管道工程设备和工艺研究工作，E-mail：liutao@ztxf.com.cn，地址：河南省濮阳市胜利东路95号，457000。