油田伴生气又称油田气, 在油田的开采过程中, 在油层间会出现伴随石油液体出现的气体, 根据有机成烃生油的相关理论, 有机质能够转换成气态烃和液态烃, 而气态烃有可能溶解于液态烃中, 也有可能呈气体状态, 存在于油气藏的上部。这两种状态存在的气态烃就称为油田伴生气或伴生气, 其主要成分包括甲烷和乙烷等低分子烷烃, 还有一定量的丙烷、丁烷、戊烷等[1]。
油田伴生气具有非常可观的经济效益, 伴生气回收处理就指的是从气流中将乙烷、丙烷、丁烷分离出来, 加工成天然气混合液 (NGL) 或LPG在市场上销售。而以前的做法, 是将油田伴生气直接排放到空气中, 造成环境的严重污染。考虑到油田伴生气对环境的破坏, 各个企业将排放出的气体, 进行燃烧后再排放, 但燃烧后会产生大量的CO2CO、硫化物等物质, 同样也会造成环境的污染。所以, 从长远角度来看, 开发油田伴生气综合回收利用, 有利于企业的可持续发展战略, 促进人与自然环境的和谐发展。
油田伴生气是伴随原油共生的, 与原油同时采出后在集输、储运过程中, 从原油中分离出来的天然气。其主要成分为饱和烃, 通常是密度比空气低的无色气体, 属于甲类易燃气体。但由于油藏的性质、分离的条件、分离环境等因素的影响, 使得油田伴的组成成分具有很大的差异。目前, 油田伴生气轻烃回收装置生产的主要有液化石油气、干气和稳定轻烃三中产品, 烃类气体脂肪族链状烃类混合物 (烷烃) 。回收的伴生气中轻烃数量多, 这是伴生气与天然气之间最主要的区别。
在油井的生产过程中, 天然气会从原油中分离出来, 其条件是原油饱和压力比井底压力高。而分离出来的天然气, 其中一部分会上升聚集到油井套管中, 另一部分会随着液流, 进入到抽油泵腔中, 而被采出得到的就是油井伴生气。其主要成分除了包含轻烃, 还有水含量大的非烃类化合物, 这些物质通常很难处理。一般的处理方法是, 采用焚烧和防空两种形式。这样不仅造成了环境的污染, 而且还大量浪费了不可再生的资源利用, 导致了恶性的循环。对这部分套管气进行回收, 不但能够有效的减少对环境的污染, 而且还能达到节能的目的。
此类气体主要是由联合站沉降脱水罐顶原油罐产生, 通过呼吸阀会挥发掉大量的天然气。其气量的变化, 受到油量、气温和罐体温度等因素的影响, 不利于单独进行回收利用。挥发掉的气体, 不仅会污染环境, 而且会造成油气资源的损失, 导致安全隐患。和其它伴生气相比, 油罐挥发气回收及利用的投入产出, 相对比较大, 因此更具有回收价值。
此类伴生气是增压点、接转站、联合站等站场的缓冲罐或三相分离器分离出来的气体, 主要特点是甲烷、乙烷较多, 基本不含泥砂等杂质, 每个站点的气量在几百到几千立方米不等。
此类气体是轻烃回收装置将石油伴生气中的CO2以上重组分回收后的副产品, 主要特点是95%以上为甲烷、乙烷, 气体纯净, 其作用同天然气。
干气作为燃料的特点是, 操作简单、运输方便、燃烧率高。由于不含有灰份等固体杂质, 故对环境的污染比较小。目前, 各国生产的天然气, 约有95%作为燃料。而我国的油田伴生气经回收轻烃后, 干气大部分作为了人们生活的使用和油田的电业生产。干气作为燃料, 虽然可以有效的解决油田和人们生活所需能源, 但其经济效益不是很可观[2]。
目前, 市场上所销售的天然气汽车, 其燃料主要压缩、液化两种天然气。其中压缩天然气是一种无色无味、密度比空气轻、燃烧热量高的气体, 主要成分是甲烷, 极容易燃烧, 并且其燃料含碳量比较少, 抗爆性好, 不会稀释润滑油, 能够延长发动机的寿命;液化天然气是一种在常压、温度为-162℃、燃点高、安全性强、易于存储和运输的液体天然气, 一般存储在车载车载绝热气瓶中。而油田伴生气与天然气的成分比较相近, 可以利用工艺处理, 将油田伴生气加工成压缩缩伴生气或液化伴生气, 从而为汽车提供燃料[3]。
从伴生气中回收的轻油 (轻质油的用途、范围、经济效益) , 因其馏份轻、含硫量低、又不含烯烃, 所以是生产化工溶剂的良好原料。
在油田的开采过程中, 需要脱除在天然气中含量比较高的重烃, 使之能够满足天然气中烃露点要求的标准含量。采用轻烃回收装置的主要目的是用于回收
含重烃成分比较高的原油伴生气中丙烷或乙烷, 并将这些重烃成分进行分离, 分离后可以得到液化石油气和天然气等有机化工原料。干气、轻油和液化气是轻烃
回收的主要对象。轻烃回收可以提高天然气的质量, 防止天然气在传输过程中发生管道阻塞, 从而减少了油气的耗损, 有利于降低对环境污染, 对于提高天然气的整体社会市场经济效益具有非常重要的作用。
目前, 在我国的大部分气体厂中, 主要采用的是深冷装置, 其费用虽然比制冷装置高, 但比操作简便, 运输方便, 而且能够回收大量的NGL液体, 具有更强的实用性。由于贫油吸收装置费用比较难操作, 而且费用也高, 目前使用的已经相当少了。将轻烃回收装置组装成撬, 可以用于油田或是井口附近, 在油井采集工作结束后, 然后可以很方便的将所回收的原料, 运输到另一个井地继续的工作。目前, 在我国的大多数油田中已经发现了伴生气资源, 有部分油田也采用了相应的伴生气轻烃回收装置。由于环境、地理位置特征等因素, 每年在全国各地分散的一些小油田, 就会损失10亿的伴生气, 随着油田的不断开发, 伴生气也被严重的浪费。
国外对于轻烃回收已经研究出了多种的新技术, 大大提高了轻烃回收率, 并降低了能源损耗。我国通过对这些新技术采取引进、吸收、改进和创新, 也逐渐出现了许多新的处理工艺。如轻油回流工艺、过冷工艺、混合冷剂制冷工艺、直接换热 (DHX) 工艺和膜分离技术等。因此, 伴生气轻烃回收装置具有良好的市场应用前景。通过对轻烃回收工艺不断的改进和完善, 使其达到国际先进水平, 从而达到尽快实现我国油田和油气综合利用的局面。
关键词：油田,伴生气,综合利用
[1] 登巨, 刘仲敕, 吴丽娜, 薛小君, 郑渤星.油田伴生气综合利用分析[J].石油与天然气化工, 2015, 02:60-64.
[2] 郭揆常.试论油田伴生气的综合利用[J].油田地面工程, 1986, 06:17-31.
[3] 周玉春, 贾丰莉.油田伴生气综合利用现状及前景展望[J].油气田地面工程, 1999, 05:71-72.
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