零散天然氣的收集方法研究

張建國 畢新忠 于春榮

摘 要：為保證抽油泵正常工作，需要定期釋放油井套管氣以減小氣體對抽油泵的影響。根據(jù)國家法律法規(guī)和企業(yè)綠色企業(yè)創(chuàng)建的要求禁止向大氣環(huán)境中釋放套管氣，油井現(xiàn)場通常采用油套連通的方式回收套管氣，這種回收方式必須套壓高于回壓時單流閥才能開啟，受油井回壓影響較大，制約了套管氣的回收利用。零散氣回收裝置具有零排放、投資少、功耗低、無人值守、低噪音、遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程人機(jī)對話、管理方便、模塊化、集成化、壓力輸送平穩(wěn)等優(yōu)點，適應(yīng)油田不同井況，不僅符合國家環(huán)保政策，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：油井;套管氣;回收;環(huán)保

1 技術(shù)背景

隨著油藏開發(fā)的不斷深入，部分溶解氣從原油中分離出來，積聚在油井的油套環(huán)形空間形成具有一定壓力的套管氣，壓迫油套環(huán)形空間內(nèi)的動液面下降，導(dǎo)致抽油泵的沉沒壓力降低，影響泵的充滿系數(shù)降低泵效。當(dāng)動液面低于抽油泵吸入口時，井液無法進(jìn)入泵腔，活塞只壓縮和膨脹氣體，抽油泵發(fā)生氣鎖現(xiàn)象，油井不出液。為了防止以上情況的發(fā)生，需要定期釋放套管氣以減小氣體對抽油泵的影響。近年來，國家出臺了相關(guān)的法規(guī)禁止向大氣環(huán)境中釋放套管氣，因此，套管氣回收治理就成為一項重要的工作。油井套管氣有效的回收治理不僅可以減少天然氣的流失以及對大氣環(huán)境的污染，而且還能夠有效增加天然氣產(chǎn)量，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

目前，油田常用的套管氣回收方式為油套連通。將油井井口一側(cè)的套管閥門與油井采油樹立導(dǎo)管相連接，中間安裝單流閥，防止流程內(nèi)的井液倒流進(jìn)入套管。套壓高于回壓時單流閥開啟，套管氣進(jìn)入單井地面流程。套壓低于回壓后，單流閥關(guān)閉。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。缺點：受油井回壓影響較大，特別是冬季很多油井回壓都在1.0 MPa以上，影響油套連通的正常開啟，導(dǎo)致套壓升高影響泵效。而且單流閥焊接在管線上無法校驗，失效后易造成套壓持續(xù)升高，影響抽油泵的正常工作。

2 結(jié)構(gòu)原理

為了更加有效的回收利用套管氣，在不增加工作量的基礎(chǔ)上，我們嘗試使用零散氣回收裝置來回收利用套管氣。該裝置主要由壓縮機(jī)組、井口除液器、分離器、流量計及保護(hù)裝置和遠(yuǎn)傳控制系統(tǒng)等部分組成。

工作原理：套管氣經(jīng)套管閥門進(jìn)入井口除液器，除液器經(jīng)過重力分離、碰撞分離、冷卻分離的有機(jī)結(jié)合，將分離后較純凈的氣體由內(nèi)管頂部的開口經(jīng)出氣控制閥門進(jìn)入地面供氣管線，然后進(jìn)入套管氣回收裝置。分離出的游離水、烴落回到裝置底部，由除液器底部的回流槽返回套管。天然氣經(jīng)除液器多級分離后由氣出口進(jìn)入管道輸送至螺桿式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)機(jī)體內(nèi)有一對互相嚙合的轉(zhuǎn)子，在電動機(jī)的驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，不斷提供穩(wěn)定、無脈動的壓縮氣體。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)吸入氣體時，潤滑油被噴入壓縮機(jī)機(jī)體內(nèi)，與氣體直接混合。潤滑油帶走壓縮產(chǎn)生的熱量，填補轉(zhuǎn)子與殼體及轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的泄漏間隙，在轉(zhuǎn)子間形成潤滑油膜，防止磨損，便于陽轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動陰轉(zhuǎn)子。油氣混合物流經(jīng)油氣分離器后，油與氣體分離，氣體進(jìn)入供氣管路，油被冷卻后再次噴入壓縮機(jī)。氣體通過管路進(jìn)入二級進(jìn)氣過濾器，然后進(jìn)入進(jìn)氣閥、主機(jī)，壓縮后的油氣混合物從壓縮機(jī)出來，進(jìn)入油氣分離器，經(jīng)外置油分、氣動球閥，最后進(jìn)入集輸管網(wǎng)。當(dāng)進(jìn)氣壓力超高時，通過旁通溢流閥直接進(jìn)入后端集輸管網(wǎng)。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

根據(jù)東辛采油廠的實際情況，結(jié)合地質(zhì)產(chǎn)能預(yù)測，針對套管氣流量穩(wěn)定、大排量、低噪音等要求，選取東辛采油廠位于天籟華都小區(qū)內(nèi)的Y1-6井組安裝使用。該井組有10口油井，排除動液面在井口的4口油井，對6口井進(jìn)行供氣管線和井口除液器、裝置主體和流程氣體流量計的安裝，同時對3口特殊井安裝加藥熱洗接口，配備專用加藥漏斗。裝置于2018年5月20日至今一直運行平穩(wěn)，在保證干線爐用氣需求外，剩余氣量輸入集油管線。若出現(xiàn)設(shè)備停運或停電等導(dǎo)致設(shè)備停運后，在PC端或手機(jī)端直接遠(yuǎn)程啟動。加藥、測試時調(diào)整壓縮機(jī)進(jìn)口壓力，將套管的壓力降為0，這樣加藥、測試時不需要排放套管氣，減少了環(huán)境污染及安全隱患。

4 經(jīng)濟(jì)效益及效果

（1）零散氣回收裝置平均每天收套管氣600米3/d，（冬季日收氣400米3/d，夏季800米3/d），截止2019.3.5日累計回收總氣量是23.267萬米3，耗電23672度，天然氣按1.82元/米3計算，設(shè)備造價13.5萬元。

創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益=23.267×1.82-23672×0.74/10000-13.5=27.1萬元

（2）零散氣回收裝置運行期間工況平穩(wěn)，3口特殊井藥劑用量由10 kg/15d破乳劑改為10 kg/30d，熱洗周期延長，3口井同期費用使用前后對比，特殊井治理費用節(jié)約42420-9530=32890元。Y1-6井組動液面、功圖面積、產(chǎn)液量都有所變化，效果非常理想。

5 結(jié)論

本裝置運行過程中零排放無污染，杜絕了套管氣排空，即節(jié)約了資源，又保護(hù)大氣環(huán)境，緩解油田環(huán)保壓力，符合國家環(huán)保政策，具有良好的社會效益。通過油井套管氣隱患治理工程，有效減少了當(dāng)?shù)鼐用瘳F(xiàn)場私自接氣的問題，消除了安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳軍，等.勝利油田采油工程操作規(guī)程手冊[M].勝利石油管理局新聞出版社，2010.

作者簡介：張建國（1969-），男，山東高唐人，本科，高級技師，研究方向：采油工程。