大牛地气田天然气回收利用现状与对策

大牛地气田天然气回收利用现状与对策

1集气站和气井生产过程中放空根据牛的气田气藏特征和多年滚动开发经验，形成了“无井流、高压站”的标准化单井开采过程。取消了气井井场处理设施,集中在集气站统一处理,因此气井生产过程中的放空也集中在集气站发生。集气站放空的天然气不同于油田伴生气回收,它具体有以下特点:①瞬时流量大。最大瞬时流量达到2000Nm②气体含液量大,且携带有凝析油、甲醇等物质,需要完全回收,流程中需多级气液分离。集气站放空气由于流程和压力等级不同,分为高、中、低三级放空,放空管道均刷红色漆。目前高压压力集中在4.5MPa及以上,中压集中在3.72MPa,低压集中在0.3MPa及以下。2火炬点火及燃烧回输回站集气站高中压放空气在站内汇总后,由DN80放空管道,进入站外的放空火炬区。经双筒式分液罐分离后,气体在火炬处点火燃烧;液体返输回站内经油水计量罐后存放在油水缓冲罐。低压放空气经DN25放空汇管直接进入放空火炬点火燃烧。2.1回收气体的目集气站放空气回收后的用途有两种:一是直接增压后输送到站内;二是加工成CNG、LNG后外销。本文重点探讨直接输送站内。2.2回收系统压力等级高中压放空气经分液罐后进入火炬,由于罐体的设计压力为0.3MPa,因此出口处的压力不大于0.3MPa。低压放空气来自于储罐等设备,压力均为0.3MPa。因此,放空区气体的最高压力为0.3MPa,即为回收系统工艺气的起点压力。考虑到回收的放空气回注集气站内,因此选取站内的压力为回收系统工艺气的终点压力。集气站共有三个压力等级系统,分为进站高压区、中压分离外输区和低压储罐区。其中,气田集气站进站压力平均为7.68MPa,出站压力分布在3.56~4.05MPa;低压储罐区的压力全部为0.3MPa。结合集气站站内工艺流程,目前仅在外输系统有一处预留阀门DN150。因此,最合理的选择是外输区,将终点压力选择为3.8MPa。2.3回收系统的工艺设计2.3.1回收放空气工艺选择目前国内天然气回收技术共有7类,考虑到集气站远离城市配备有外输系统且没有低压气用户,同时配备的变压器负荷小供电能力有限,经过比选,选择耗电小、压缩比高、流程简单的压缩机增压工艺回收放空气。该流程所需的分液系统利用集气站放空流程工艺。2.3.2放空火炬回收技术考虑到放空气需增压,因此需要将气体进行预处理,结合现有的工艺流程,选取在分液罐后回收放空气为较理想的点。原因主要有:①双筒式闪蒸分液罐可减少放空过程中天然气携带游离水情况,消除气体流速控制不当导致游离水进入放空火炬带来的安全隐患②分液罐的设计尺寸为Φ1400×5770,满足分离气体中液滴直径大于300μm的工艺设计条件③分液罐和放空火炬间安装有阻火器,可实现两个系统的随时切换,保证集气站放空系统正常运行。④高中压放空气均经分液罐进入火炬,在该点接入回收系统可最大程度地回收。世界上早有在火炬系统回收的技术。1998年Umoe工艺技术公司(UPT)开发的火炬放空气回收技术在北海挪威海区迅速兴起。Gull-faksA是第一座安装该系统的平台,每年节资近2000万挪威克朗,平均每年可外输0.23×108m2.3.3回注点设备的选择高压系统:主要是进站阀组区,压力多在8MPa以上,且影响到全部进站生产单井,因此不宜设置为回注点。低压系统:集气站内低压系统允许收集气体的设备是分水包。该设备公称直径为600mm、高度为2930mm,最大工作压力为0.3MPa。考虑到集气站瞬间放空量较大,对分气包容积要求较大,因此不宜选择为回注点。中压系统:主要分布着各类生产与计量分离器,是集气站生产的核心区域,任何一台设备、环节停产都将影响全站生产。其中,计量分离器设计时考虑接入8口气井,若仍有未使用的流程可作为备选方案;外输管道上设置有预留阀门,可作为回注点。结合多数集气站现场情况和大牛地气田滚动开发模式,在外输管道上选取预留阀门为回注点最佳。2.3.4回收中心设备的选择放空气含有少量的液体,压缩比达到12.6,排气范围为1~5×102.4外输流程保留回收系统具体工艺路线为:①放空气体经分离罐上部管路进入回收设备即三级往复式压缩机;②放空气体进入增压机后,依次一级、二级和三级压缩,压力增至4.0MPa。压缩后的气体含液量很小,满足外输要求可直接输入站内的外输管线;③压缩过程中分离出的液体通过泵自动打入分离罐下部液箱内;④原火炬流程保留,仅在分液罐上部管路安装一个截断阀和破裂膜片作为备用。若放空气体量较大,回收装置来不及处理,或设备维护检修期间,气体通过原流程放空;⑤回收设备的启停、各级温度和压力、瞬时流量、总流量、电压电流、总功率等参数可在站内监控室进行监管,可远程操作。2.5燃烧天然气阶段天然气是一种易燃易爆气体,和空气混合后,温度达到550℃即可燃烧。天然气爆炸范围也很小,当浓度达到5%~15%就会爆炸。因此,回收系统重点需要防控三方面的风险。2.5.1回收系统设备选型一是根据放空量选择合适排量的设备。理论上电机功率足够大,便可及时抽走放空的天然气,但会带来设备负荷大、能耗高的问题。需要准确测算放空气量选用合适的机型。二是回收系统工作时,与分离罐相连的火炬管线关闭,回收系统的放空气体通常设置正常值。若超过设计值,回收系统关闭,火炬管线上的阀门自动或人工打开。三是选用的电器设备全部为防爆产品。四是电控箱与设备安装符合防爆距离要求,并在站内监控室远程监控设备运行状态,设备有故障会及时报警,出现险情可及时自停或人工停机。2.5.2预防天然气泄漏一是做好设备的安装和防震等工作。三是安装气体监测传感器,一旦泄露及时报警。2.5.3分液罐出口管道增设破裂片一是保留系统中原有的阻火器。为防止在回收作业的同时低压系统放空,由于放空火炬安装自动点火装置,因此需要保留原有的阻火器防止回火。二是在分液罐出口管道上安装破裂膜片。一方面可阻挡回火,另一方面防止回收系统超压时无法放空,作为备用。3气站回波效果预测3.1回收能力测试方案2方案1:选择燃气驱往复式压缩机组(排量1000~2000Nm方案2:选择9K机型(排量375Nm结论:每座集气站实现回收能力2000Nm3.2经济分析大牛地气田目前共投产62座集气站,如果能安全将放空气回收,将会产生巨大的经济效益。3.2.1集气站直接产量为2.14%10%以2014年统计数据为例,平均每天的放空气量为23.55×104m3.2.2回收放空气的经济效益以2015年总放空量0.9×108m结论:每年回收50%的放空气,在31座集气站开展回收,可获得经济效益为8346.06万元。3.3气田清洁生产效益分析①减少集气站周边环境和土地的污染。放空系统设有分液罐,但在放空过程中仍有少量的液体被带到火炬中喷洒到周边的土壤中。由于液体中含有甲醇(易燃有毒)、少量的凝析油(易燃)、地层水等,给周边环境带来影响。②减少了天然气的燃烧