零散天然氣高效安全回收方法探討

梁計育（大港油田天然氣公司）

1 現(xiàn)狀

大港油田邊遠(yuǎn)地區(qū)的零散井產(chǎn)量小，時間短，遠(yuǎn)離天然氣集輸管網(wǎng)，考慮成本與收益，不適宜單獨(dú)鋪設(shè)管網(wǎng)進(jìn)行輸送，以往都是直接放空燃燒。大港油田天然氣公司于2007年在張502井就開始了零散氣回收業(yè)務(wù)，并在運(yùn)營管理、技術(shù)掌握、人力和設(shè)備設(shè)施都有了一定的積累?；谏鲜鰲l件，2014年6月天然氣公司專門成立了零散氣回收中心，以滿足油田公司勘探業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，同時將這部分放空氣轉(zhuǎn)化為效益。截止到2017年4月回收中心已相繼承建19個零散氣回收井站，天然氣回收量累計達(dá)到8000×104m3以上，為大港油田公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也為油區(qū)的環(huán)保做出了積極的貢獻(xiàn)。零散天然氣回收采用的是分離、脫水、壓縮、充裝的回收工藝，技術(shù)上成熟可靠，是國內(nèi)各油田開展零散氣回收的首選方法。

傳統(tǒng)的零散氣回收方式存在如下弊端：建設(shè)投資大、建設(shè)周期長、易凍堵、沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、員工勞動強(qiáng)度大、配電設(shè)施繁瑣，搬遷難。

為了提高零散氣回收效率，降低回收站建設(shè)運(yùn)行成本，縮短建站周期，我們對零散氣回收裝置開展撬塊化集成化技術(shù)研究，設(shè)備設(shè)施做整體撬裝處理，高度集成，搬遷靈活，操作簡便，投資少的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)零散氣安全快捷回收，減少氣體放空，保護(hù)環(huán)境。

2 開展組合撬塊化技術(shù)研究與應(yīng)用

1）進(jìn)行重組整合，整體做撬塊處理。將冷卻器、分離器、排污罐、干燥撬及相對應(yīng)的調(diào)壓系統(tǒng)、放空系統(tǒng)、排污系統(tǒng)全部集中在一個撬塊（長10 m×寬3.6 m）上，按照《零散氣回收站通用設(shè)計》圖紙要求進(jìn)行工藝連接，所有設(shè)備焊接在撬體上，部分容器、管線實(shí)施電伴熱和保溫。所有操作閥門安放在撬塊邊緣，便于操作，根據(jù)工藝節(jié)點(diǎn)裝配就地壓力表、溫度表。撬塊底部焊接吊裝吊耳并配備吊裝架便于吊裝。將壓縮機(jī)所有前置工藝全部集中撬塊上，實(shí)現(xiàn)來氣的穩(wěn)壓、分離、脫水處理。主要工藝是井口來氣經(jīng)過冷卻分離后再進(jìn)入干燥撬進(jìn)行脫水處理，撬內(nèi)分離器、干燥撬和撬外CNG壓縮機(jī)排出的液體均收集到排污罐。進(jìn)站前端安裝有超壓放空安全保護(hù)裝置，使管道壓力能緊急泄放至火炬燃燒（圖1）。

圖1 零散氣回收工藝組合撬塊安裝

2015年6月1日開始制作零散氣回收工藝組合撬塊，2015年6月17日在零散氣回收站板深15-01站投入使用，大大縮短了建站周期，減少了投資費(fèi)用，該撬塊操作簡便，運(yùn)行穩(wěn)定。之后我們對組合撬塊進(jìn)行了大力推廣，共制作了6套，分別在各零散氣回收站（板深43-36站、白21-12站、西1603站、港古15-05站）應(yīng)用，效果顯著。

相比傳統(tǒng)的建設(shè)方式，該組合撬塊可節(jié)省投資20多萬元；而且以后每次搬遷都可節(jié)省投資。還可以有效地盤活閑置物質(zhì)。降低了施工作業(yè)的風(fēng)險。分離器、回收罐、干燥撬及相對應(yīng)的放空系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、調(diào)壓系統(tǒng)全部集中在一個撬塊上，整體吊裝，搬遷靈活，不需要拆卸單個設(shè)備。該撬塊運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便，本質(zhì)安全性高。大大縮短了站場建設(shè)周期，由原來的30天減為20天，實(shí)現(xiàn)了零散氣的快速安裝和回收作業(yè)，減少氣體直接外排火炬燃燒，多回收了氣量，具有非常重要的社會效益。

2）對動設(shè)備壓縮機(jī)做整體撬箱式處理，有助于防雨降噪防凍堵，保持設(shè)備清潔。以往壓縮機(jī)露天安裝，需單獨(dú)做防雨罩棚，且運(yùn)行過程中存在較大噪音。我們安裝隔音艙，既可以減少噪聲污染，又可防雨防塵。且進(jìn)入冬季箱門關(guān)閉風(fēng)機(jī)反吹可有效存蓄撬內(nèi)機(jī)體散發(fā)熱量，保證撬內(nèi)溫度在20度左右，無需做電伴熱和保溫，可防止管線凍堵（圖2）。

圖2 撬箱式壓縮機(jī)安裝

3 開展集成化智能化技術(shù)研究與應(yīng)用

CNG加氣站主要生產(chǎn)工藝系統(tǒng)由分離、過濾、前置脫水、壓縮（或后置脫水）、（儲存）、計量、充裝組成，其中主要設(shè)備有壓縮機(jī)、脫水裝置（分前置式和后置式）及加氣機(jī)[1]。單體設(shè)備沒有撬塊集成組合，單獨(dú)放置使用，建設(shè)費(fèi)用高，建站周期長。吐哈油田采用小型撬裝化移動裝置對邊遠(yuǎn)井天然氣進(jìn)行回收，移動裝置處理量為0.5×104～1.5×104m3/d，主要由脫水脫烴撬、原料氣壓縮機(jī)撬、CNG壓縮機(jī)撬和混烴回收撬組成，還可配套撬裝燃?xì)獍l(fā)電機(jī)及調(diào)壓卸車撬等。井口伴生氣或氣井氣經(jīng)過預(yù)處理、增壓、脫水和膜分離回收后，獲得商品天然氣和混合烴，商品天然氣通過CNG管束車就近卸入油田集氣管網(wǎng)或外銷，混合烴裝車外運(yùn)[2]。撬塊較多，不夠精簡，集成化有待加強(qiáng)。

撬裝式一體機(jī)主要工藝是井口來氣經(jīng)過高效分離器分離、冷干機(jī)預(yù)冷脫水或前置冷卻器吹冷后，然后進(jìn)入干燥撬進(jìn)行深度脫水，干燥后的天然氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓至20 MPa，通過流量計計量后充裝至轉(zhuǎn)運(yùn)拖車。撬內(nèi)所有設(shè)備的排污，包括分離器、冷干機(jī)、干燥撬、壓縮機(jī)等設(shè)備，經(jīng)管道排入撬內(nèi)排污罐。進(jìn)站前端安裝有超壓放空安全保護(hù)裝置，使管道壓力能緊急泄放至火炬燃燒（圖3）。撬裝式一體機(jī)的主要創(chuàng)新點(diǎn)：

1）高度集成，防雨降噪，占地面積小，運(yùn)輸方便，建站周期短。集成撬裝式一體機(jī)集合了高效分離器、冷干機(jī)、干燥撬、壓縮機(jī)等設(shè)備于一體，整體做撬裝處理（長13 m×寬2 m×高3 m），撬裝外接接口只保留進(jìn)氣口、安全放散口、加氣出口、排污口，安裝方便快捷。僅需一個工作日就可以實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)運(yùn)行。建設(shè)周期由原來的30天縮短為1天，大幅度減少了井口天然氣的放空量，同時降低了對周邊環(huán)境造成的污染。優(yōu)點(diǎn)：冬季利用空冷器反吹，輕易就可提升撬內(nèi)溫度，同時增加內(nèi)部空間加熱器，保證停機(jī)時撬內(nèi)溫度。整體撬裝式，內(nèi)部溫度可控制在30℃以上，無需做電伴熱和保溫，有效解決了凍堵問題；撬裝式一體機(jī)有助于防雨降噪，噪音控制在75 dB；整體撬裝一體化，并取得防爆認(rèn)證；運(yùn)輸方便，安裝簡便；占地面積小。

圖3 橇裝式一體機(jī)框架結(jié)構(gòu)

2）整機(jī)振動小，無需澆注基礎(chǔ)。壓縮機(jī)底座鋪筑二灰碎減震，進(jìn)出口管線都是軟連接，對平臺沖擊力平緩，減少對其它工藝管線的側(cè)動及平臺的沖擊。

3）電控及儀表高度集中，自動化程度高，減少人工操作。在撬箱內(nèi)安裝正壓防爆控制柜，所有接觸器、變頻系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)放入柜內(nèi)，只需要提供一路外接動力電源；壓縮機(jī)、冷干機(jī)、干燥撬等設(shè)備控制節(jié)點(diǎn)參數(shù)匯入一個PLC系統(tǒng)，減小占用空間，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時所有數(shù)據(jù)通過485通訊線上傳至值班室上位機(jī)；考慮到現(xiàn)場空間狹小，壓力表觀測不便，采用可靠的壓力變送器取代現(xiàn)場壓力表（除關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)外）；所有設(shè)備均自動排污，采用可靠的氣動閥控制，閥位開關(guān)狀態(tài)可反饋。且排污時間和間隔可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整；冷卻風(fēng)機(jī)和主機(jī)采用變頻控制?？呻S意調(diào)節(jié)撬內(nèi)溫度。根據(jù)入口壓力，控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)需求調(diào)節(jié)壓縮機(jī)排量，可滿足發(fā)電機(jī)低負(fù)載啟動；整撬全自動控制，減少人工操作，安全性提高；撬體安裝防爆燈和攝像頭，既能提供足夠照明，便于維修及巡檢，又能做好井場治安保衛(wèi)。

4）無需安裝加氣柱。壓縮機(jī)出口采用質(zhì)量流量計計量，并將脈沖數(shù)上傳至PLC，可根據(jù)密度導(dǎo)出體積，無需安裝加氣柱。流量數(shù)據(jù)在控制電腦中累計并產(chǎn)生記錄及報表。

5）功率低。撬裝式一體機(jī)排量選擇范圍為5000～24 000 m3/d，特別適用于邊遠(yuǎn)單井零散氣回收，整機(jī)功率在250 kW左右，1臺400 kW的發(fā)電機(jī)就可以滿足用電負(fù)荷。

6）消防系統(tǒng)齊全。撬裝兩側(cè)配備兩組二氧化碳及干粉滅火器，安裝有火焰監(jiān)測器，如遇明火，自動打開滅火器；撬內(nèi)安裝可燃?xì)怏w探頭，一旦可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)，自動全頻啟動風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽放。所有報警信息都傳輸?shù)缴衔粰C(jī)；撬內(nèi)所有設(shè)備及電機(jī)接地連接至撬體外部集合點(diǎn)，集合點(diǎn)做接地處理。

7）配備應(yīng)急安全系統(tǒng)。在氣體入口前端設(shè)置緊急泄放裝置，一旦壓縮機(jī)停機(jī)，管道壓力可以得到及時釋放；在氣體入口設(shè)置自動緊急切斷閥，在發(fā)生報警停機(jī)或觸發(fā)ESD按鈕時關(guān)斷氣源。

2015年3月開始籌劃一體機(jī)相關(guān)事宜，2015年11月生產(chǎn)制造出1臺一體機(jī)，并于11月3日在零散氣回收站板深43-36站投入運(yùn)行使用，整體運(yùn)行安全平穩(wěn)，截止到2017年4月6日已累計安全運(yùn)行9950 h，回收氣量650×104m3左右。

4 結(jié)論

1）無需澆注基礎(chǔ)，安裝一次可減少土方施工、基礎(chǔ)預(yù)制和工藝管線連接費(fèi)用大約50萬左右。

2）縮短建站時間29天，按照日均回收2×104m3計算，多回收氣量58×104m3，按照氣價2元/m3，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益116萬元。

3）無需安裝加氣柱，節(jié)省加氣柱采購費(fèi)用20萬元左右。

[1]劉廣濤.江蘇油田零散天然氣回收、壓縮、利用技術(shù)方案研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016，36（11）：64-65.

[2]江濤.吐哈油田天然氣處理系統(tǒng)優(yōu)化與實(shí)施[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2013，24（1）：56-58.