1李明明 2马建平 3周佳 4薛文军 5武鑫华
1.2.3.4中石化华北分公司
5北京骏龙国际石油工程技术有限公司大牛地项目部
摘要：由于在气井中常有凝析液或地层水流入井底，当气井压力高产量高，井底气液速度大而气水比大时，水将完全被气流携带至地面，否则井筒积液，对地层产生回压，限制气井生产能力，尤其是开发中后期，地层压力低，气井自身能量不足，甚至积液将气井完全压死停产。另一方面，地面集输管线因地形地貌、距离、水合物结垢等复杂原因，不可避免产生一定的回压，也进一步制约了气井产能的释放。根据大牛地气田气藏特点和多年滚动开发经验，为释放产能、简化管理、节约生产成本，形成了“井口不节流、高压进站”的标准化单井采气流程。取消了气井井场处理设施，集中在集气站统一处理，由此也使得管网积液、堵塞、回压上升现象频度上升。目前大牛地气田集气站主要采取的措施是通过频繁放空，实现降压带液和解堵，由此产生了部分天然气被直接排放或火炬燃烧，造成较大浪费和一定的污染。为较好解决既满足降压带液，又做到“颗粒归仓”、增产增效，减少环境污染，在大牛地气田26号集气站开展了利用小型压缩机，进行放空天然气回收工艺试验，取得了非常好的效果。
一、增压混输放空气回收工艺技术试验应用背景
1、需降压带液气井逐年增多，造成大量天然气浪费
随着大牛地气田气井投产时间延长，压力、产量不断减低，不满足携液、携泡流量气井井数逐年增加，大量气井需要定期降压带液排出井内积液。据统计，目前气田共1538口生产井，平均每天降压带液131井次，浪费天然气13×104m3/d，每年放空排放天然气0.47×108m3，造成大量浪费。
2、放空点火导致大量温室气体排放
依据《油田板块绿色企业行动实施方案》，各生产单位在调整产业结构过程中，应改造存量，优化增量，加快产业清洁化、低碳化和循环化改造升级，淘汰高耗能落后设备工艺，从源头减少二氧化碳排放，提高资源能源利用效率。目前大牛地气田放空气采取点火燃烧方式进行处理，造成大量二氧化碳排放。经计算，气田每年因放空点火排放二氧化碳4.12万吨。
二、增压混输放空气回收工艺技术介绍
1、工艺流程简要
放空天然气回收工艺是在站场计量分离器出口安装进气管线，并联连接每口井，利用闸门互倒控制进入螺杆压缩机增压后，经注入计量分离器出口输入外输系统，以达到降压带液、回收放空天然气的目的。
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2、主要设备性能参数 集气站放空气回收设备（液压压缩机）
型式： 户外撬装式； 驱动方式：液压驱动活塞；
活塞润滑：无油润滑； 冷却方式：风冷；
控制方式：PLC+上位机+远程控制； 传动方式：电机驱动；
防爆等级ExdeIIBT4； 噪声：距离设备防雨罩1米处≤70dB(A)；运行缸数：1缸； 运用现场：集气站低压回收
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3、设备运行原理
1）气源进入压缩增压机组，通过液压缸对气体进行增压，增压到一定压力供输出。
2）机组由电动机带动液压泵产生高压油驱动液压缸内活塞运动，通过周期性的改变动力油的流动方向，控制并带动液压缸活塞往复运动，实现气液的吸入和压出，从而实现气液的增压。机组可采用恒功率或变功率控制，根据不同工况合理利用有限功，达到最佳功效比，提高功率利用率。
3）电气控制系统由压力变送器、气动阀、PLC系统组成，保证设备按照工艺要求安全平稳的运行，并随时监控设备的运行状态，实现无人值守。
4、气体压缩系统原理说明
THS型压缩机为液压驱动式、单缸二级压缩方式。油气隔离，压缩缸被中间两个铝块分成三个部分，中间9是液压油缸，两端8和10是气缸。每个气缸又被连杆活塞分成两部分：一级压缩缸、二级压缩缸，液压油缸和气缸之间的中间铝块设计有多套密封2,3,5,6等和刮油结构，并且中间铝块带有放散孔与大气相连，即使在密封损坏的情况下，液压油也不会进入气缸内。气缸活塞为耐磨自润滑材料，活塞无油润滑。在压缩过程中，没有油类介质混入天然气中，实现了零污染。
三、开展的主要工作及取得成果
1、分类开展放空回收试验，总结工艺适用条件
选取处于管网下游的26号站作为放空气回收试验站，该站外输压力2.0MPa左右，压缩机进气压力0.45MPa，平均油压1.5MPa，平均套压2.9MPa，单井平均日产气0.48万方/天，压力产量低导致降压带液频繁。试验前，按照举升压力及携液、携泡流量将气井分为三类进行试验，每类气井制定对应的放空回收制度，过程中根据气井生产情况持续优化试验制度，总结适用条件。
2、开展安全性分析，确保试验安全平稳进行
按照试验方案，开展了JSA安全分析，对设备设施质量、工艺流程等进行了安全评价和检查。试验过程中严格按照操作规程进行现场操作，每周共同组织应急预案演练，按计划定期检修设备，确保试验安全平稳进行。并最终形成一套针对放空气装置运行的安全管理模式。
四、效益评估及应用前景
对比26号站29口回收气井试验前后自然产量基本保持平稳，大大减缓了递减。按照天然气价格1.4元/方计算，10个月可收回设备成本，12个月可收回完全成本，正做到了增产增效，减少环境污染。
大牛地气田平均每天放空气量为13×104m3/d，全厂平均日产气837.96×104m3/d，占比达到1.5%。2019年总放空量0.47×108m3，若按照放空气回收率50%，则每年可回收天然气0.24×108m3，减少二氧化碳排放量4.12×104t。
该项工艺技术与同类技术相比，具有广泛的推广应用价值。
参考文献：
1、大牛地气田开采工艺技术应用及发展 秦玉英 何青 崔同详等
2、鄂北大牛地气田工程工艺技术研究与实践 天然气工业2001.21（增刊）94-97 王程忠