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浅谈油井套管伴生气回收再利用方法和潜在效益

冯俊 刘建华 仲锐

中国石化江汉油田分公司江汉采油厂,湖北潜江,433123

摘要: 江汉油田江汉采油厂某采油服务部以往的油井套管的伴生气都是往外排, 导致资源的浪费又存在安全隐患。为了充分挖掘单井天然气的利用潜力, 开发利用油井伴生气资源,以最少的投资取得最大的经济效益,结合某服务部2号巡检站集输工艺现状,自2015年开始, 经过研究分析,陆续试验应用真空相变加热炉、天然气发电等多种技术,分别从利用套管伴生气取代电磁加热器,改用效率更高的真空相变加热炉来提升集输系统温度和利用富余天然气发电两方面来开发利用油井伴生气资源。经过几年的回收利用,油井放空气量已大大减少,不仅实现了节能减排,降低了对环境的污染,而且还取得了很高的经济效益。
关键词: 伴生气;外排;回收;创效
DOI:10.12721/ccn.2025.157005
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1概述

在油井生产过程中,当井底压力降低到低于原油饱和压力时,天然气便从原油中分离出来。分离出的天然气一部分上升积聚在油套环形空间中,一部分随液流进入抽油泵泵腔而采出,这部分天然气就是我们通常所说的伴生气。伴生气是一种混合物,其中除轻烃类外,还经常含有水分、一氧化碳、硫化氢、氮、氦、机械杂质等危害性很大的非烃类化合物,对其进行处理,工艺比较复杂。由于受技术发展和地域条件的制约,传统的解决措施是将油气生产中的伴生气直接排放到大气中。这样做不仅浪费能源,而且对环境造成很大的污染。

江汉油田江汉采油厂某采油服务部2号巡检站油井产量占了全区产量的一大半,伴生气较为丰富,日均产气量可达2500多立方。在套管伴生气回收再利用之前,套管伴生气都是直接外排,对环境会造成一定的污染,同时也是一种资源的浪费。

2回收利用套管伴生气的目的与意义

之前站内的集输系统采用的是电磁加热,日耗电量达到了2000千瓦时,耗电量之大,给企业也带来了一笔不小的开支。目前采用套管伴生气回收装置收集套管气,可以收集大多数的套管气,可以充分利用套管伴生气来给集输管线加热,可以节约很多的电费,还可以利用天然气给发电机发电,每天可以发电3000千瓦时的电量,不但解决了对环境的污染,也大大降低了电耗成本,为企业带来了可观的效益。因此有必要研究套管伴生气回收再利用能带来多大的效益。

3  回收套管伴生气的工艺技术

目前2号巡检站收集的是站内各个油井的套管气、三相分离器的分离出的天然气和站外偏远井的套管气,站内各油井由于距离收集装置比较近,套管气比较好收集。由于站外偏远井比较远,我们是通过在油管和套管之间安装的自动调压收集装置来收集,自动调压收集装置相当于在油管和套管之间加装了一个类似于安全阀的装置,当套压大于回压时,装置内的球阀会被顶开,使套管气进入油管,随着原油一块输送到站内,当套压小于回压时,装置内的球阀被座死。一般我们将装置调节压力控制在0.5-0.6MPa, 这样就可以通过装置自动调节气压,同时保证了套管气不外排,也保证了一定的气量可以回收到站内。

然后将各方位收集的气体一起通过输气管道输送到除油器进行天然气先除油程序,将天然气中大多数的油分和水分先粗分离,由于2号巡检站的天然气普遍含水比较高,需要再用输气管道将天然气输送到天然气干燥器内进行二次干燥脱水,基本可以将天然气内过多的油分和水分清除干净,以保证天然气的质量,确保设备能够正常运转。然后再将干燥好的天然气分别输送到真空相变加热炉和天然气发电机组供其使用。

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4  回收套管伴生气后的使用途径及其工艺特点

4.1引进了热效率更高的真空相变加热炉

真空相变加热炉的引进,替换掉了原先的电磁加热装置,很好的解决了冬季集输管线保温的效果,还将生活区的供暖设备连接在真空相变加热炉上,解决了冬季员工取暖的问题。解决了之前电磁加热装置耗电量大的问题,每天可以节约2000千瓦时的电量,为企业节约了一笔很大的能耗开支。

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4.2 真空相变加热炉的工艺特点

① 热损耗较低,热效率比较高,能够持续给集输管线加热保温。

② 操作简便、全电脑自动化控制。

③ 减缓了了传统加热炉损失循环水的速度。

4.3引进了天然气发电机设备

一部分天然气供给了真空相变加热炉使用,余下的天然气量供给了天然气发电机使用。目前共引进了2台济柴天然气发电机,以发电机的功率来算,平时使用一台发电机足以满足工艺要求,另一台作为备用机使用,遇到发电机检修保养的时候,才会启用另一台发电机。天然气发电机技术是利用燃气轮机将天然气的化学能转换成电能,发电效率也比较高,建设好固定式电站,发出的电与油田电网并网使用,在天然气量比较大的时候,每天可以发电3000千瓦时的电量,一年可以发电80万千瓦时的电量,为企业带来了很高的经济效益。

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4.4天然气发电机的工艺特点

① 便于操作、方便管理、易搬迁挪移。

② 减少排放,保护了油区内的环境,减少了伴生气泄露而造成的火宅和爆炸的事故。

③ 合理利用了油气资源,减少了油气损耗。

④ 可以作为备用电源,当油区电网出现故障时,可以启用天然气发电机给油区内的设备供电,可以保证油区内的设备正常生产。 

5  结束语

回收利用套管伴生气的技术已经取得了初步的成效,截止到2023年10月,累计发电量达到了480万千瓦时,为企业带来了将近400万的利润,不仅实现了节能减排,降低了对环境的污染,而且还为企业取得了很高的经济效益。目前虽取得了一定的成绩,但节能环保工作任重而道远,任有一定数量的套管伴生气需要回收,我们也在不断探索新的技术运用在天然气回收再利用的领域上面,大胆创新,不断完善现有的工艺技术,以最大限度的提高天然气利用率,也在不断完善天然气集输系统,以减少天然气的排放,同时利用现有资源,引进先进设备,在减少环境污染的同时,给企业带来更多的经济效益。

参考文献

[1]李晓宏.延长石油油田伴生气利用探讨 [J ] .中国新技术新产品,2011NO.14.

[2]高原. 油井套管气回收利用方法研究 [J ] .科学管理,2016(12):190-191.