油田伴生气利用现状与前景展望

中国早已有了“消灭油田火炬”的构想。多年 气已经实现全部回收利用。
来，中国一直在研究伴生气的回收装置与工艺。但
南海某海上油田根据油田伴生气的气源组分
由于油田地理位置的差异，油田伴生气的情况也不 和特点，设计了无预冷的混合制冷பைடு நூலகம்液化和氮膨胀
同，具体分为以下 2 种： 一种是伴生气产量比较大， 液化 2 种流程。混合制冷剂液化流程首先将高压
上游气源到下游轻烃回收过程实现密闭集输，降低 公司争取，推迟到 2012 年执行） ； 超过限额的石油
了各站点油气的浓度，并对混输泵和变频调速装置 公司将受到处罚，处罚标准是每燃烧 1 000 m3 伴
进行优化，实现了伴生气的连续、平稳回收。这是 生气，最 低 罚 款 为 6 卢 布，最 高 不 超 过 140 卢
引言
能源短缺是中国发展的瓶颈，也是关系中国经 济社会发展全局性的一个重大战略问题。解决这 个问题的有效方法是开源节流，油田伴生气的回收 和利用正是开源节流的一项重要途径。随着国家 对能源开采过程中造成的环境污染以及能源浪费 整治力度在 不 断 加 大，“十 一 五 ”确 定 节 能 减 排 是 必须完成的约束性指标之一，是建设资源节约型和 环境友好型城市的着力点［1］。合理回收利用油田 伴生气资源已是当前亟待解决的问题，也是能源长 期持久发展的一个必然趋势。
伴生气，再将脱出的伴生气通过轻烃厂原料气压缩 空燃烧不得超过 15% ，对新颁发许可证的区块排
机组抽气，最后进入到轻烃回收系统进一步加工， 空燃烧则不得超过 5% ； 从 2011 年起，对所有区块 形成合格轻油、液化气等产品［11］。该项目通过对 产出的伴生气排空燃烧都不得超过 5% （ 后经石油
收稿日期： 20120610； 改回日期： 20121029 基金项目： 辽宁石油化工大学博士启动基金（ 2012XJJ － 011） 作者简介： 潘一（ 1976 － ） ，男，讲师，2000 年毕业于辽宁石油化工大学计算机应用专业，2011 年毕业于中国石油大学（ 北京） 地质资源与地质工程专业，获
3. 3 制乙炔
乙炔是化 工 生 产 上 重 要 的 生 产 原 料，如 杀 虫 剂、电影胶片、合成纤维、人造羊毛、太阳能电池等 都是以乙炔为原材料制成的。油田伴生气中甲烷 的含量较高，约 77% 左右，而甲烷正是制乙炔的原 料。用甲烷通过电弧法、热裂解法、等离子法或甲 烷部分氧化法制乙炔，与用煤通过碳化钙法制乙炔 相比，具有基建投资少、生产成本低、能量消耗少、 劳动生产率高等优点［22］。
工、体 积 小、结 构 紧 凑、无 运 动 部 件、不 需 要 吸 收 （ 附） 剂、成本低、不需要定期检修、安全可靠、便于 调节、可迅速开停车、伴生气回收率高等。涡流管 技术在边远油气田伴生气回收的使用价值，是其他 方法难以取代的。
（ 4） 膜分离技术。膜分离现象早已被人们所 认识，但 20 世纪中叶才被应用于工业领域［17］。由 于各种膜分离技术的发展，膜分离技术已经应用到 天然气的分离、净化、提纯、加工等领域。美国已经 将膜分离装置应用在井口，用于脱除天然气中的硫
分布比较集中，可以直接进入管网的伴生气［7］； 另一 伴生气由膨胀机膨胀到较低压力，然后被换热器冷
种是分布比较零散、边远的井区的伴生气，这部分伴 却，最后经过节流阀节流降温到储存压力，得到的
生气比较分散并且量少，远离天然气管网，由于经济 液态伴生气被输送到相应储存容器储存［13］。氮膨
效益原因不宜铺设管道［8］。因此，针对不同来源的 胀液化流程以单一气体的氮气为制冷剂，在液化过
伴生气所采取的回收利用方式有所不同［9］。
程中制冷剂始终保持气相。
大庆油田在伴生气净化处理方法方面取得很
经过多年的努力，中国各大型油田大都实现了
大的进步。其工艺是，首先对伴生气进行重力沉降 伴生气的回收利用，但仍有很大的发展空间。另
预处理，将污油、游离水和粒径大的砂分离出去，再 外，由于地理位置和经济效益的缘故，对于零散、边
通过旋风分离器分离出气体中 20 μm 以上的粉尘 远的井区还不能完全回收利用伴生气。因此，研发
和液滴，最后进行中空纤维的精密过滤，过滤气体 便于移动的，体积小、功率小、适合回收零散及边远 中 5 μm 以上的杂质，得到纯度较高的伴生气［10］。 井区的伴生气回收装置和工艺技术将成为今后的
目前，大庆油田已有 1 套比较完善的油田伴生气集 研究热点。
俄罗斯政府颁布的一系列相关法令促进了油
长庆油田分公司对靖安油田伴生气回收利用 田伴生气的回收利用。为了高效回收和利用伴生
进行了深入研究。该油田采用油气混输泵和天然 气，俄罗斯政府出台的法律规定对燃烧伴生气达到
气压缩机将站内溶解气从接转站密闭输送到联合 一定数量的公司进行罚款。俄罗斯政府规定： 从
站，在联合站将油气水经过三相分离或沉降罐脱出 2009 年 1 月 1 日起，对已有区块产出的伴生气排
博士学位，现从事石油工程教学与科研工作。
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特种油气藏
第 20 卷
2 国内外油田伴生气利用现状
产品［12］。回收的气体用于发电或加热炉燃烧。一 些边远零散井产生的伴生气，由于这部分气体很难
2. 1 国内油田伴生气利用现状
进入大型输气系统，则用这部分气体作为井上瓦斯 发动机的燃料，为抽油机提供动力。华北油田伴生
1 油田伴生气概况
油田伴生气又称油田气，俗称瓦斯，是一种伴 随石油从油井中逸出的天然气。主要成分是甲烷、 乙烷等低分子烷烃，还含有相当数量的丙烷、丁烷、 戊烷等，可用于制取液化气，也可用作燃料或化工 原料，属于易燃易爆有毒有害气体。由于以前中国 的环保要 求 比 较 低，油 田 伴 生 气 都 是 直 接 燃 烧 排 放，这样既造成大量能源浪费，又排放大量的温室 气体污染环境。面对环境保护政策的日趋严格，以 及能源日益紧张的情况，油田伴生气回收利用越来
越受到人们的重视，也成为了一个研究热点［2］。 中国油田伴生气资源丰富。据不完全统计，仅
部分因地域限制、分散的小油田每年烧掉的伴生气 就高达 10 × 108 m3 左右，相当于 10 × 106 t 石油［3］。 另外，燃烧的火炬系统不仅给环境带来光和噪音的 污染，而且低压运行时往往会产生不完全燃烧，产 生的黑烟和碳氢化合物会造成严重的大气污 染［4］。火炬系统每年排放的温室气体（ CO2 ） 量也 是巨大的，而随着近年来温室气体对环境的影响越 来越受到世界各国的重视，不久的将来企业经营者 对 CO2 排放权的购买也将成为一项经营成本。如 能有效利用油田伴生气资源，既可以增加工程项目 收益，又可以有效降低 CO2 的排放。
（ 3） 涡流管技术。在 20 世纪 30 年代美国就 曾研究过 涡 流 管 技 术，那 时 没 有 被 用 于 回 收 伴 生 气，直到 20 世纪 80 年代才被应用于伴生气的回 收［16］。涡流管 技 术 具 有 以 下 优 点： 重 量 轻、易 加
将油田伴生气经预分离后，进入压缩机进行增 压，把气体压力提高至 2. 5 MPa 后，进入分离器进 行分离，将天然气中的部分水分和轻烃分离出去。 分离后的天然气通过干燥塔进行干燥，脱净天然气 中的水，然后通入预冷器冷却。将冷却后的气体进 行膨胀，待气体温度下降到 － 30℃ ，会有轻烃析出， 之后进入分离器进行气液分离，把混烃分离出后进 入脱乙烷重沸器进行脱乙烷，把乙烷从轻烃中脱出 后，轻烃进入脱丁烷塔进行分离，最后分离出石油 轻烃和液化气［21］。
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2. 2. 2 先进的伴生气回收装置和新工艺
然气的需求量在不断增加。据调查，在 2003 年年
国外油田开发十分重视伴生气处理与液化石 油气 回 收，除 了 完 善、提 升 常 规 的 伴 生 气 沉 降、分 离、除尘和过滤工艺水平外，新的伴生气回收装置 和工艺也得到了迅速发展。一些石油公司在油田 伴生气回收率和能量消耗等方面达到了很高的水 平，充分利用资源并保护环境，值得中国参考和学 习。
DOI： 10. 3969 / j. issn. 1006 － 6535. 2013. 01. 002
油田伴生气利用现状与前景展望
潘 一，徐利旋，刘守辉，孙 林，杨双春
（ 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）
摘要： 油田伴生气的回收利用不仅能达到节能减排的效果，还具有相当的经济价值。合理回收 利用油田伴生气资源是中国能源长期持久发展的一个必然趋势。中国对油田伴生气回收利用 还没有得到普及，油田伴生气的回收装置与工艺也不够完善，存在很大的发展空间。在参考大 量文献的基础上，分析了油田伴生气的性质，对比了油田伴生气的回收装置与工艺，对油田伴 生气的利用现状以及发展前景做了进一步的探讨与研究。对中国油田伴生气回收利用的普及 与相关装置的改进发展有一定参考价值，对节能减排有一定的积极意义。 关键词： 油田伴生气； 回收利用； 节能； 减排； 现状； 前景展望 中图分类号： TE992. 1 文献标识码： A 文章编号： 1006 － 6535（ 2013） 01 － 0007 － 04
3. 2 生产轻烃产品
回收天然气凝液，管道输送到陆上后进行分馏，市 场的液化石油气用浮式生产储油卸油轮外运。
（ 2） Toyo 公司开发的 COREFLUXTM 技术，可 以从炼油尾气和油田伴生气中高效地回收液化石 油气，而且能耗相对较低，此技术关键是一种特殊 的逆流分馏技术，丙烷收率能够达到 95% 以上，能 耗较传统工艺降低 20% 。 ［15］
入预脱气室，靠旋流分离及重力作用脱出大量的原 约 40 倍。另外，尼日利亚政府还规定如果各合资
油伴生气） 分离出低压伴生气，再经压缩、冷冻（ 冷 油企不解决伴生气问题，联邦政府将批准第三方在
剂为氨） 以回收凝析油，再将凝析油进行枯馏得到 合资公司油田上收集伴生气并用于经济用途。
第1 期
潘 一等： 油田伴生气利用现状与前景展望
化氢、二氧化碳、水等，使天然气达到管输标准。根 据膜分离原理，将伴生气加压气液分离后预热，然 后通过膜分离器就可得到产品气［18］。