周善興，景萬(wàn)德，汪勇，王小麗

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西 延安 716000）

安塞油田早期投產(chǎn)的油井套管氣不能有效回收而采取火炬外排，造成能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，同時(shí)早期開(kāi)發(fā)的區(qū)塊隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的增長(zhǎng)套氣變小，油田生產(chǎn)生活用氣不足。為解決油田伴生氣資源總體豐富但貧富不均等問(wèn)題，同時(shí)致力于節(jié)能減排這一目標(biāo)，近年來(lái)長(zhǎng)慶油田第一采油廠自主研制了套管氣回收裝置，以抽油機(jī)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)為動(dòng)力源，將油井套管氣成功回收，從源頭上解決了下游站點(diǎn)用氣、輕烴回收、燃?xì)獍l(fā)電等伴生氣綜合利用項(xiàng)目的原料問(wèn)題。

一、安塞油田伴生氣現(xiàn)狀

長(zhǎng)慶安塞油田目前管理13個(gè)采油作業(yè)區(qū)，17個(gè)油藏，油井套管氣總體富裕，總氣量49×104m3/d，其中富氣油藏五個(gè)，日產(chǎn)套管氣45×104m3/d，貧氣油藏12個(gè)，日產(chǎn)套管氣4.14×104m3/d。區(qū)域氣源貧富不均，富氣區(qū)塊火炬外排，貧氣區(qū)塊氣源不足甚至影響油田生產(chǎn)用氣。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，生產(chǎn)生活用氣20×104m3/d，剩余25×104m3/d伴生氣無(wú)法回收，火炬外排，浪費(fèi)嚴(yán)重。近年來(lái)，安塞油田在富氣區(qū)塊通過(guò)油氣混輸、輕烴回收、燃?xì)獍l(fā)電對(duì)油田伴生氣進(jìn)行了成功治理，節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)效益顯著，因此如何將油井套管氣有效回收成為目前亟需解決的問(wèn)題。

二、套管氣回收裝置的結(jié)構(gòu)與原理

套管氣回收裝置的結(jié)構(gòu)為單級(jí)單缸單作用壓縮機(jī)，缸體與抽油機(jī)底座連接，柱塞與抽油機(jī)游梁連接，以抽油機(jī)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)為動(dòng)力，抽油機(jī)上行程完成了壓縮機(jī)的吸氣過(guò)程，在下行程完成了壓縮排氣過(guò)程，如圖1所示。

套管氣回收裝置的設(shè)計(jì)著力解決了以下幾個(gè)問(wèn)題。

1.密封與潤(rùn)滑

通過(guò)不斷改進(jìn)優(yōu)化，使用了雙級(jí)密封、油浴潤(rùn)滑，解決了裝置露天運(yùn)行、沙塵較大的密封冷卻潤(rùn)滑問(wèn)題，延長(zhǎng)密封件使用壽命，提高裝置環(huán)境適應(yīng)能力。

圖1 套管氣回收裝置示意圖

2.排氣壓力與柱塞直徑的選擇

根據(jù)不同抽油機(jī)型懸點(diǎn)載荷，以吸入壓力不大于0.3MPa合理設(shè)計(jì)柱塞直徑和排氣壓力，裝置工作時(shí)動(dòng)力源使用抽油桿柱下落產(chǎn)生的勢(shì)能，電機(jī)不額外做功，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行，減少電機(jī)饋電。裝置設(shè)置了緊急放散閥，確保抽油機(jī)故障時(shí)自動(dòng)泄壓，保護(hù)抽油機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

三、套管氣回收裝置的應(yīng)用

以王96-20井組為例，該井日產(chǎn)液28.88m3，日產(chǎn)油15.50t，正常工況條件下，測(cè)得該井組的伴生氣量為3546.24m3/d。在該井組安裝套管氣回收裝置前后進(jìn)行了電能參數(shù)綜合數(shù)據(jù)測(cè)試，測(cè)試情況見(jiàn)表1、2。

表1 安裝前測(cè)試W97-21井電能參數(shù)

表2 安裝后測(cè)試W97-21井電能參數(shù)

從電能參數(shù)示功圖數(shù)據(jù)分析可以看出以下問(wèn)題。

1.電流變化

經(jīng)綜合測(cè)試，安裝后電流相對(duì)于安裝前有所增加，由原來(lái)的4.27A升高到4.36A，提高了0.09A，能耗有增加。

2.平衡變化

未安裝前抽油機(jī)最大上行電流及最大下行電流分別為10.2和10.1，電流平衡度為0.99，功率平衡度為0.96。安裝后，抽油機(jī)最大上行電流及最大下行電流分別為10.7和11.7，電流平衡度為0.91，功率平衡度為1。從測(cè)試后的數(shù)據(jù)分析可以看出，該套管氣回收裝置對(duì)抽油機(jī)平衡基本無(wú)影響。

3.有功功率及功率因素變化

從長(zhǎng)期跟蹤數(shù)據(jù)計(jì)算，安裝后有功功率由原來(lái)的2.61kW提高到2.91kW，提高了將近11.5%；功率因素由原來(lái)的0.56提高到了0.596，提高了3.6個(gè)百分點(diǎn)，有效提高電網(wǎng)利用率。

套管氣回收裝置的成功應(yīng)用，從源頭上解決了輕烴回收站的產(chǎn)能配給、燃?xì)獍l(fā)電的生產(chǎn)用氣，同時(shí)在一定程度上緩解了氣源貧富差距不均，起到了合理調(diào)配氣源的作用，填補(bǔ)了單井（井組）集氣這一工藝的空白，使安塞油田油井伴生氣回收利用工藝進(jìn)一步完備。其工藝順序?yàn)樘讱饣厥昭b置回收井口套管氣——油氣混輸或分離增壓——輕烴回收——燃?xì)獍l(fā)電。套管氣回收裝置的應(yīng)用有效治理了伴生氣外排等污染浪費(fèi)問(wèn)題，最大限度消滅油田伴生氣火炬。

四、效益分析

1.投資回收期

該裝置單臺(tái)價(jià)格2.5萬(wàn)元（包括安裝費(fèi)用），王97-21井套氣回收壓縮裝置2009年6月12日投入使用，主要設(shè)計(jì)參數(shù)為缸筒內(nèi)徑160mm，行程970mm，抽油機(jī)沖次為7次，計(jì)算出該伴生氣壓縮裝置每天的排氣量為121m3。實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)口壓力穩(wěn)定在0.2MPa，則每年可回收套管氣87 120m3，伴生氣按1元/m3計(jì)算，投資回收期不足4個(gè)月。而在使用原有的輕烴回收裝置用于輕烴回收測(cè)算，可追加收益10.29萬(wàn)元/年，管理成本增加不明顯。

2.環(huán)境效益

近年來(lái)共計(jì)安裝該型號(hào)套管氣回收裝置35套，日回收井口套氣8 470m3，為關(guān)閉油田伴生氣火炬提供了基礎(chǔ)，節(jié)能減排，創(chuàng)建環(huán)境友好企業(yè)。

五、結(jié)語(yǔ)

（1）該套管氣回收裝置將大量的伴生氣匯集于集油管線內(nèi)混輸，由于氣體黏度相對(duì)比原油小，在集輸過(guò)程中有效減緩了管線的阻力，從而降低冬季管線的掃線頻次，有效降低掃線措施帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）該裝置使用后，可徹底消滅井場(chǎng)火炬，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

（3）該裝置不僅適合集中井組套氣回收，也適合分散油井套氣回收。

（4）該裝置價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要易損配件加工及購(gòu)買方便。