張丹迪 李越 （大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

移動(dòng)撬裝式井口氣回收裝置在回收探評(píng)井試采放空氣中的應(yīng)用

張丹迪 李越 （大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

以實(shí)現(xiàn)對(duì)試氣、試采放空天然氣進(jìn)行有效回收為目標(biāo)，設(shè)計(jì)并制造了移動(dòng)撬裝式井口氣回收裝置，具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，可滿足頻繁搬遷轉(zhuǎn)場(chǎng)的要求。該裝置主要由壓縮脫水撬等7個(gè)撬裝組成，可與試氣、試采裝置同時(shí)運(yùn)行，在不影響試氣、試采裝置運(yùn)行的同時(shí)，將放空天然氣加工成壓縮天然氣（CNG）外運(yùn)。每套回收裝置每年可回收放空氣200×104～1200× 104m3，減少二氧化碳排放992.4～5 954.4 t，全年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益284萬(wàn)元～1704萬(wàn)元。

試氣；試采；井口氣；放空氣回收；壓縮天然氣

天然氣探評(píng)井在試氣、試采期間伴有大量的天然氣放空，試氣周期在3～15天，試采周期在180～360天。試氣、試采期間的放空氣采用引燃的方式直接對(duì)天燃燒，根據(jù)區(qū)塊和地質(zhì)條件的不同，放空量約為3×104～20×104m3/d，這樣不但會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)增加二氧化碳排放，對(duì)環(huán)境造成污染。為了對(duì)此部分放空氣進(jìn)行回收，大慶油田設(shè)計(jì)、定制了移動(dòng)撬裝式井口氣回收裝置，并與試氣、試采裝置進(jìn)行了合理對(duì)接，在不影響試氣、試采裝置運(yùn)行的同時(shí)，最大限度對(duì)放空天然氣進(jìn)行回收[1]。

1 工藝路線設(shè)計(jì)

1.1 對(duì)移動(dòng)撬裝式井口氣回收裝置的整體要求

由于探評(píng)井試氣、試采周期相對(duì)較短，因此回收設(shè)備需具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，拆裝和運(yùn)輸要簡(jiǎn)單快捷。在轉(zhuǎn)場(chǎng)的過(guò)程中需要用平板車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，因此，設(shè)備的尺寸需要符合國(guó)家的道路運(yùn)輸相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。探評(píng)井的位置多數(shù)在野外及農(nóng)田內(nèi)，根據(jù)新環(huán)境保護(hù)法的規(guī)定，不能對(duì)土地進(jìn)行硬化處理，因此，壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)等主要?jiǎng)恿υO(shè)備都不能設(shè)有固定基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)備的性能要求較高。

針對(duì)上述問(wèn)題，大慶油田設(shè)計(jì)的回收裝置，采用撬裝化設(shè)計(jì)[2]，尺寸符合國(guó)家道路運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)，用水泥枕木或鋼板作為設(shè)備基礎(chǔ)，即符合環(huán)保要求，又可以滿足設(shè)備的正常運(yùn)行需要。

1.2 回收裝置與試油試采裝置的流程銜接

回收裝置流程如圖1所示，回收撬裝在試采公司的三相分離器與火炬之間的放空管線取氣，然后對(duì)天然氣進(jìn)行除雜質(zhì)、壓縮、脫水等處理后，裝入長(zhǎng)管拖車(chē)外運(yùn)。

圖1 回收裝置流程

回收裝置與試采裝置的銜接：考慮到試采裝置需要三相分離器后端的放空管線時(shí)刻保持暢通；每口井的試采的放空氣量相差很大（3×104～20× 104m3/d），回收設(shè)備的操作彈性有限；回收設(shè)備故障停機(jī)后不能影響到試采裝置運(yùn)行等因素后，天然氣分公司設(shè)計(jì)了一個(gè)符合上述條件的取氣閥組撬（圖2）。

圖2 取氣閥組流程

取氣閥組撬上設(shè)1個(gè)DN50調(diào)節(jié)閥，壓力設(shè)定為0.5 MPa，當(dāng)放空管線壓力高于0.5 MPa時(shí)，調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，將部分氣量泄放至回收火炬引燃，當(dāng)放空管線壓力低于0.5 MPa時(shí)，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，盡可能的回收放空氣。閥組設(shè)有1個(gè)DN80的兩位式ESD切斷閥，在來(lái)氣壓力高于0.7 MPa時(shí)，打開(kāi)放空。閥組另設(shè)有1個(gè)DN20的兩位式ESD切斷閥，與壓縮機(jī)撬形成互鎖，在壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，打開(kāi)放空。由于火炬不具有自動(dòng)點(diǎn)火裝置，閥組另設(shè)有1個(gè)DN20的長(zhǎng)明燈截止閥，設(shè)有一定開(kāi)度，使火炬處于長(zhǎng)明狀態(tài)，當(dāng)故障停機(jī)時(shí)大量的放空氣可以直接引燃。

試采流程取氣閥組另設(shè)有2個(gè)安全閥，第一個(gè)安全閥開(kāi)啟壓力為1.0 MPa，第二個(gè)安全閥開(kāi)啟壓力為1.1 MPa，當(dāng)來(lái)氣量過(guò)大時(shí)，第一個(gè)安全閥開(kāi)啟后仍不能滿足放空要求，第二個(gè)安全閥打開(kāi)，對(duì)天放空，最大限度地保證取氣流程的安全。

1.3 移動(dòng)撬裝式井口氣回收裝置的工藝路線

經(jīng)過(guò)取氣閥組的放空氣經(jīng)過(guò)除雜質(zhì)、增壓，脫水后，充入長(zhǎng)管拖車(chē)外運(yùn)，具體流程如圖3所示。

天然氣回收裝置的處理規(guī)模均為5×104m3/d，主要由進(jìn)氣閥組撬、預(yù)處理撬、壓縮脫水撬、加氣撬、儀表控制撬、發(fā)電撬、輔助工具撬等7個(gè)撬裝組成。預(yù)處理撬主要由入口緩沖罐、過(guò)濾器和計(jì)量加臭等設(shè)備組成，目的是除去井口氣的游離水及雜質(zhì)，經(jīng)計(jì)量、加臭后進(jìn)入壓縮單元。壓縮機(jī)是往復(fù)式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)一級(jí)排氣壓力為2 MPa，二級(jí)排氣壓力為5 MPa，三級(jí)排氣壓力為10 MPa，四級(jí)排氣壓力為25 MPa。各級(jí)出口均設(shè)有空冷器及分離罐，將各級(jí)原料氣冷卻至40℃后，進(jìn)行氣液分離。脫水單元是將壓縮后的天然氣進(jìn)行深度脫水，系統(tǒng)以分子篩為吸附劑，采用雙塔流程，吸附周期為6～8 h，處理后的天然氣含水量為

1×10-6以下。經(jīng)脫水單元脫水后[3]的天然氣經(jīng)加氣機(jī)計(jì)量后充入長(zhǎng)管拖車(chē)[4]。

圖3 回收裝置工藝流程

由于回收裝置采用撬裝化設(shè)計(jì)，當(dāng)試采井天然氣日產(chǎn)量超過(guò)5×104m3/d時(shí)，可將多套回收設(shè)備同時(shí)在井場(chǎng)并行使用，最大限度對(duì)放空氣進(jìn)行回收。

1.4 撬裝尺寸及質(zhì)量

各撬裝尺寸及質(zhì)量均符合國(guó)家的道路運(yùn)輸相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

表1 各撬裝尺寸及質(zhì)量

2 應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益分析

回收裝置于2016年4月21日在宋深103H氣井正式投產(chǎn)，現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，在下游用戶用氣穩(wěn)定情況下，每天可回收放空氣5×104m3。宋深103H氣井預(yù)期試采時(shí)間為180天，單井預(yù)計(jì)可回收放空氣900×104m3。預(yù)計(jì)每套回收裝置每年可回收放空氣200×104～1200×104m3。

放空氣的成本價(jià)格為0.56元/m3，加工后的CNG銷售價(jià)格為2.5元/m3，裝置的運(yùn)行成本約為0.52元/m3?；厥仗烊粴獾睦麧?rùn)為1.42元/m3，預(yù)計(jì)全年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益284萬(wàn)元～1704萬(wàn)元。每套回收裝置的購(gòu)置費(fèi)用為565萬(wàn)元，因此購(gòu)置當(dāng)年就可收回投資成本。

對(duì)放空氣進(jìn)行回收的同時(shí)可以減少二氧化碳排放，按每年回收200×104～1200×104m3計(jì)算，每年可減少二氧化碳排放992.4～5 954.4 t，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2500～15 000 t。

[1]許多，李俊，鄭杰，等.國(guó)內(nèi)油田放空氣回收技木調(diào)研[J].天然氣與石油，2010，28（3）：29-31.

[2]王協(xié)琴.回收邊遠(yuǎn)小油田放空天然氣的撬裝設(shè)計(jì)[J].天然氣技術(shù)，2007，1（2）：72-75.

[3]王協(xié)琴.車(chē)用壓縮天然氣脫水[J].天然氣工業(yè)，1999，19（6）：75-78.

[4]李忠田，張平，楊軼男，等.壓縮天然氣汽車(chē)及CNG加氣站的發(fā)展[J].煤氣與熱力，2005，25（8）：42.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.018

2016-05-05

（編輯 莊景春）

張丹迪，工程師，2008畢業(yè)于英國(guó)布魯內(nèi)爾大學(xué)（數(shù)據(jù)通信專業(yè)），從事油氣礦場(chǎng)加工的生產(chǎn)管理工作，E-mail：tzhangdd@petrochina.com.cn，地址：大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司工程技術(shù)大隊(duì)，163416。