移动撬装式井口气回收装置在回收探评井试采放空气中的应用

张丹迪 李越 （大庆油田有限责任公司天然气分公司）

移动撬装式井口气回收装置在回收探评井试采放空气中的应用

张丹迪 李越 （大庆油田有限责任公司天然气分公司）

以实现对试气、试采放空天然气进行有效回收为目标，设计并制造了移动撬装式井口气回收装置，具有较强的机动性，可满足频繁搬迁转场的要求。该装置主要由压缩脱水撬等7个撬装组成，可与试气、试采装置同时运行，在不影响试气、试采装置运行的同时，将放空天然气加工成压缩天然气（CNG）外运。每套回收装置每年可回收放空气200×104～1200× 104m3，减少二氧化碳排放992.4～5 954.4 t，全年可产生经济效益284万元～1704万元。

试气；试采；井口气；放空气回收；压缩天然气

天然气探评井在试气、试采期间伴有大量的天然气放空，试气周期在3～15天，试采周期在180～360天。试气、试采期间的放空气采用引燃的方式直接对天燃烧，根据区块和地质条件的不同，放空量约为3×104～20×104m3/d，这样不但会造成资源浪费，还会增加二氧化碳排放，对环境造成污染。为了对此部分放空气进行回收，大庆油田设计、定制了移动撬装式井口气回收装置，并与试气、试采装置进行了合理对接，在不影响试气、试采装置运行的同时，最大限度对放空天然气进行回收[1]。

1 工艺路线设计

1.1 对移动撬装式井口气回收装置的整体要求

由于探评井试气、试采周期相对较短，因此回收设备需具有较强的机动性，拆装和运输要简单快捷。在转场的过程中需要用平板车进行运输，因此，设备的尺寸需要符合国家的道路运输相关标准。探评井的位置多数在野外及农田内，根据新环境保护法的规定，不能对土地进行硬化处理，因此，压缩机、发电机等主要动力设备都不能设有固定基础，对设备的性能要求较高。

针对上述问题，大庆油田设计的回收装置，采用撬装化设计[2]，尺寸符合国家道路运输标准，用水泥枕木或钢板作为设备基础，即符合环保要求，又可以满足设备的正常运行需要。

1.2 回收装置与试油试采装置的流程衔接

回收装置流程如图1所示，回收撬装在试采公司的三相分离器与火炬之间的放空管线取气，然后对天然气进行除杂质、压缩、脱水等处理后，装入长管拖车外运。

图1 回收装置流程

回收装置与试采装置的衔接：考虑到试采装置需要三相分离器后端的放空管线时刻保持畅通；每口井的试采的放空气量相差很大（3×104～20× 104m3/d），回收设备的操作弹性有限；回收设备故障停机后不能影响到试采装置运行等因素后，天然气分公司设计了一个符合上述条件的取气阀组撬（图2）。

图2 取气阀组流程

取气阀组撬上设1个DN50调节阀，压力设定为0.5 MPa，当放空管线压力高于0.5 MPa时，调节阀打开，将部分气量泄放至回收火炬引燃，当放空管线压力低于0.5 MPa时，调节阀关闭，尽可能的回收放空气。阀组设有1个DN80的两位式ESD切断阀，在来气压力高于0.7 MPa时，打开放空。阀组另设有1个DN20的两位式ESD切断阀，与压缩机撬形成互锁，在压缩机停机时，打开放空。由于火炬不具有自动点火装置，阀组另设有1个DN20的长明灯截止阀，设有一定开度，使火炬处于长明状态，当故障停机时大量的放空气可以直接引燃。

试采流程取气阀组另设有2个安全阀，第一个安全阀开启压力为1.0 MPa，第二个安全阀开启压力为1.1 MPa，当来气量过大时，第一个安全阀开启后仍不能满足放空要求，第二个安全阀打开，对天放空，最大限度地保证取气流程的安全。

1.3 移动撬装式井口气回收装置的工艺路线

经过取气阀组的放空气经过除杂质、增压，脱水后，充入长管拖车外运，具体流程如图3所示。

天然气回收装置的处理规模均为5×104m3/d，主要由进气阀组撬、预处理撬、压缩脱水撬、加气撬、仪表控制撬、发电撬、辅助工具撬等7个撬装组成。预处理撬主要由入口缓冲罐、过滤器和计量加臭等设备组成，目的是除去井口气的游离水及杂质，经计量、加臭后进入压缩单元。压缩机是往复式压缩机。压缩机一级排气压力为2 MPa，二级排气压力为5 MPa，三级排气压力为10 MPa，四级排气压力为25 MPa。各级出口均设有空冷器及分离罐，将各级原料气冷却至40℃后，进行气液分离。脱水单元是将压缩后的天然气进行深度脱水，系统以分子筛为吸附剂，采用双塔流程，吸附周期为6～8 h，处理后的天然气含水量为

1×10-6以下。经脱水单元脱水后[3]的天然气经加气机计量后充入长管拖车[4]。

图3 回收装置工艺流程

由于回收装置采用撬装化设计，当试采井天然气日产量超过5×104m3/d时，可将多套回收设备同时在井场并行使用，最大限度对放空气进行回收。

1.4 撬装尺寸及质量

各撬装尺寸及质量均符合国家的道路运输相关标准，见表1。

表1 各撬装尺寸及质量

2 应用效果和经济效益分析

回收装置于2016年4月21日在宋深103H气井正式投产，现运转良好，在下游用户用气稳定情况下，每天可回收放空气5×104m3。宋深103H气井预期试采时间为180天，单井预计可回收放空气900×104m3。预计每套回收装置每年可回收放空气200×104～1200×104m3。

放空气的成本价格为0.56元/m3，加工后的CNG销售价格为2.5元/m3，装置的运行成本约为0.52元/m3。回收天然气的利润为1.42元/m3，预计全年可产生经济效益284万元～1704万元。每套回收装置的购置费用为565万元，因此购置当年就可收回投资成本。

对放空气进行回收的同时可以减少二氧化碳排放，按每年回收200×104～1200×104m3计算，每年可减少二氧化碳排放992.4～5 954.4 t，节约标准煤2500～15 000 t。

[1]许多，李俊，郑杰，等.国内油田放空气回收技木调研[J].天然气与石油，2010，28（3）：29-31.

[2]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，2007，1（2）：72-75.

[3]王协琴.车用压缩天然气脱水[J].天然气工业，1999，19（6）：75-78.

[4]李忠田，张平，杨轶男，等.压缩天然气汽车及CNG加气站的发展[J].煤气与热力，2005，25（8）：42.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.018

2016-05-05

（编辑 庄景春）

张丹迪，工程师，2008毕业于英国布鲁内尔大学（数据通信专业），从事油气矿场加工的生产管理工作，E-mail：tzhangdd@petrochina.com.cn，地址：大庆油田有限责任公司天然气分公司工程技术大队，163416。