摘要：為了最大限度的回收塔里木油田的放空天然氣，節(jié)約能源，減少大氣污染源，2008年塔里木油田公司主要針對(duì)輪南天然氣處理站、桑南天然氣凈化處理廠2套天然氣處理裝置的天然氣放空原因進(jìn)行調(diào)研。調(diào)研主要采取到現(xiàn)場(chǎng)收集資料，和現(xiàn)場(chǎng)操作人員溝通交流，深入了解2套處理裝置的生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問(wèn)題并進(jìn)行深度探討，得知造成天氣放空的原因主要是裝置的總處理能力不足和處理工藝不完善。由此通過(guò)擴(kuò)建裝置的集氣、增壓、制冷能力以及新建部分設(shè)施來(lái)完善天然氣處理工藝，保證裝置穩(wěn)定、安全生產(chǎn)且天然氣不放空。因此，通過(guò)擴(kuò)建裝置的處理能力是有效解決天然氣放空問(wèn)題的有效途徑之一。
關(guān)鍵詞：放空天然氣；調(diào)研；回收措施；環(huán)保節(jié)能
1?? 生產(chǎn)現(xiàn)狀[1]及存在問(wèn)題
天然氣作為一種清潔能源和優(yōu)質(zhì)化工原料,在國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著越來(lái)越重的地位。近幾年,塔里木油田開(kāi)始重視放空火炬問(wèn)題，并通過(guò)一系列措施解決放空天然氣問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境。
本次塔里木放空天然氣[2]回收措施主要針對(duì)塔里木的輪南、桑南等油、氣田的生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研，以制定并實(shí)施合理且有效的解決放空天然氣問(wèn)題的措施。下面就對(duì)輪南油田的輪南天然氣處理站、桑南凝析氣田的桑南天然氣凈化處理廠的調(diào)研情況依次進(jìn)行敘述。
1.1 輪南天然氣處理站
輪南天然氣處理站包括40×104m3/d天然氣處理裝置、90×104m3/d氣舉裝置和400×104t/a原油穩(wěn)定裝置3部分。
40×104m3/d天然氣處理裝置最大處理量受壓縮機(jī)[5]能力限制僅為28×104m3/d，目前天然氣放空量為3×104m3/d，預(yù)計(jì)將來(lái)最大放空量會(huì)達(dá)到12×104m3/d。該裝置中的丙烷壓縮機(jī)已連續(xù)運(yùn)行15年，設(shè)備老化程度較為嚴(yán)重，設(shè)備運(yùn)行效率降低，目前丙烷制冷系統(tǒng)所提供的制冷量只有300kW，致使天然氣預(yù)冷后溫度較高，天然氣經(jīng)J-T閥節(jié)流后溫度僅-35℃左右，與原設(shè)計(jì)值-70℃相差甚遠(yuǎn)。由于制冷深度[4]達(dá)不到要求，盡管天然氣組分較富，回收的液化氣及輕烴產(chǎn)量也只有40t/d左右，直接影響該裝置的經(jīng)濟(jì)效益。
90×104m3/d氣舉裝置有5臺(tái)壓縮機(jī)（4開(kāi)1備），單臺(tái)機(jī)最大排量為14×104m3/d，夏季高溫季節(jié)有時(shí)5臺(tái)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)才能保證氣舉采油生產(chǎn)，裝置總處理能力不足。另外，壓縮機(jī)設(shè)備老化嚴(yán)重，故障較多，設(shè)備檢修或故障時(shí)常導(dǎo)致天然氣放空。
400×104t/a原油穩(wěn)定裝置不凝氣壓縮機(jī)實(shí)際處理量?jī)H為8～10×104m3/d，而裝置不凝氣量為10～12×104m3/d，預(yù)計(jì)最大會(huì)達(dá)到12～15×104m3/d，因增壓能力不足將會(huì)有4～5×104m3/d不凝氣放空。
1.2 桑南天然氣凈化處理廠
桑南天然氣凈化處理廠是桑南-輪古地區(qū)唯一能處理含H2S天然氣的處理裝置，其低壓氣增壓能力目前只能達(dá)到20×104m3/d，而桑南-輪古地區(qū)低壓氣總量預(yù)計(jì)將達(dá)到33×104m3/d，增壓能力嚴(yán)重不足；該站丙烷壓縮機(jī)組沒(méi)有備機(jī)，如丙烷系統(tǒng)出現(xiàn)故障停機(jī)，天然氣因烴水露點(diǎn)達(dá)不到要求而不能外輸，將導(dǎo)致天然氣大量放空。
綜上所述，塔里木的輪南、桑南等油、氣區(qū)主要存在問(wèn)題為設(shè)備處理能力尤其是壓縮機(jī)增壓能力的不足以及處理工藝不完善等，目前存在一定數(shù)量的天然氣放空，而將來(lái)天然氣放空量還將更大，預(yù)計(jì)最大的連續(xù)天然氣放空量有可能達(dá)到20×104m3/d。
2?? 放空天然氣回收措施
2.1 輪南天然氣處理站
（1）擴(kuò)建增壓[3]能力
40×104m3/d天然氣處理裝置原料氣31×104m3/d，已建增壓設(shè)備增壓能力28×104m3/d，造成3×104m3/d天然氣放空。為了最大限度的回收天然氣，提高輪南天然氣站的經(jīng)濟(jì)效益，在不改變現(xiàn)有天然氣增壓系統(tǒng)的情況下，新增20×104m3/d天然氣增壓機(jī)1臺(tái)，使得裝置增壓能力可達(dá)48×104m3/d，滿足天然氣增壓要求。目前進(jìn)裝置天然氣氣量31×104m3/d，正常生產(chǎn)運(yùn)行1臺(tái)新機(jī)組和1組老機(jī)組（1臺(tái)增壓機(jī)和1臺(tái)氣舉機(jī)），另1組老機(jī)組作為備用機(jī)，保證天然氣不放空。
90×104m3/d氣舉氣處理裝置主要是生產(chǎn)合格的氣舉氣保證氣舉采油，氣舉采油需要?dú)馀e氣56×104m3/d左右，夏季5臺(tái)機(jī)全部運(yùn)行才能滿足氣舉采油生產(chǎn)。多臺(tái)壓縮機(jī)組運(yùn)行而無(wú)備用機(jī)組，為了能使輪南油田原油能夠正常生產(chǎn)，需有備用機(jī)組。根據(jù)輪南氣舉采油井需要?dú)馀e氣量的要求，確定新增20×104m3/d天然氣增壓機(jī)1臺(tái)。新增1臺(tái)氣舉氣壓縮機(jī)組后，正常生產(chǎn)時(shí)， 90×104m3/d氣舉裝置本身就能提供足夠的氣舉氣，保證氣舉采油，避免了40×104m3/d裝置給90×104m3/d氣舉裝置補(bǔ)氣，可避免減少40×104m3/d裝置液化氣產(chǎn)量。
400×104t/a原油穩(wěn)定裝置目前產(chǎn)出的不凝氣氣量10～12×104m3/d以及考慮到將來(lái)不凝氣氣量增加至12～15×104m3/d的情況，確定增加不凝氣壓縮機(jī)1臺(tái)，設(shè)計(jì)排量為15×104m3/d。在現(xiàn)有氣量或氣量增加的情況下，只運(yùn)行新增不凝氣壓縮機(jī)，已建不凝氣壓縮機(jī)可作為備用機(jī)。在每年檢修期間，2臺(tái)壓縮機(jī)可以交替檢修，不影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行，一方面增加了經(jīng)濟(jì)效益，另一方面也不會(huì)造成資源浪費(fèi)。
（2）擴(kuò)建制冷能力
40×104m3/d天然氣處理裝置功能目前主要為液化石油氣、穩(wěn)定輕烴和燃料氣。根據(jù)目前生產(chǎn)裝置運(yùn)行現(xiàn)狀，由于原料氣組分變化較大、原料氣進(jìn)裝置溫度高、膨脹機(jī)經(jīng)常不運(yùn)行、丙烷制冷系統(tǒng)能力不足、低溫氣冷量回收不徹底等原因，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)達(dá)不到原設(shè)計(jì)制冷溫度，產(chǎn)品回收率低、數(shù)量少。
為改善以上裝置運(yùn)行現(xiàn)狀，裝置中新增1套丙烷制冷系統(tǒng)和已建丙烷制冷系統(tǒng)（2臺(tái)丙烷機(jī)組）并聯(lián)，并在天然氣處理工藝增加1臺(tái)換熱器，回收低溫氣的冷量。
新增丙烷制冷系統(tǒng)和換熱器后，冬季運(yùn)行新增丙烷壓縮機(jī)組即可，新增的丙烷制冷系統(tǒng)能提供的制冷量為700kW，夏季，當(dāng)天然氣處理量在30×104m3/d以下時(shí)，運(yùn)行新增丙烷壓縮機(jī)組；當(dāng)天然氣處理量在30～35×104m3/d以下時(shí)，新增丙烷壓縮機(jī)和1臺(tái)已建丙烷壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，丙烷制冷系統(tǒng)能提供制冷量850kW；當(dāng)天然氣處理量在35×104m3/d以上時(shí)，新增丙烷壓縮機(jī)和2臺(tái)已建丙烷壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，此時(shí)丙烷制冷系統(tǒng)能提供的最大制冷量為1000kW。
2.2 桑南天然氣凈化處理廠
（1）擴(kuò)建低壓集氣增壓能力
目前桑南-輪古地區(qū)低壓天然氣氣量為33×104m3/d，而桑南站已建增壓設(shè)施增壓能力為20×104m3/d，有13×104m3/d低壓天然氣不能進(jìn)站處理而放空。
為了回收該部分低壓天然氣，根據(jù)本工程低壓井的井口壓力以及桑南各生產(chǎn)井由高壓轉(zhuǎn)入低壓的必然趨勢(shì)，確定擴(kuò)建1套0.3MPaG低壓集氣系統(tǒng)，使得所有低壓井均可進(jìn)站。擴(kuò)建低壓氣增壓能力為15×104m3/d，使得所有低壓氣均可通過(guò)增壓進(jìn)入桑南天然氣處理系統(tǒng)，保證天然氣不放空。
（2）擴(kuò)建制冷能力
桑南150×104m3/d天然氣處理廠的烴水露點(diǎn)控制僅靠注乙二醇+丙烷制冷，將天然氣冷卻至-15℃外輸，沒(méi)有其它制冷設(shè)施，而丙烷壓縮機(jī)又沒(méi)有備用機(jī)組。丙烷制冷機(jī)組一旦故障停機(jī)直接影響到天然氣不能外輸，造成處理廠停產(chǎn)或?qū)⑻烊粴馊糠趴?。不僅在生產(chǎn)上影響向西氣東輸供氣，而且從經(jīng)濟(jì)上分析，以每天放空150×104m3/d天然氣來(lái)計(jì)算，經(jīng)濟(jì)損失147.8萬(wàn)元/天。另外，也浪費(fèi)資源，污染環(huán)境。
為了滿足西氣東輸對(duì)天然氣烴、水露點(diǎn)的要求，盡量滿足與現(xiàn)有丙烷制冷系統(tǒng)匹配的情況下，新增1套制冷量為965kW丙烷制冷系統(tǒng)，新增丙烷壓縮機(jī)與現(xiàn)有丙烷壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。在目前的處理量90×104m3/d下，運(yùn)行1臺(tái)丙烷壓縮機(jī)即可滿足工藝要求，另一臺(tái)作為備用機(jī)；在以后滿負(fù)荷或120%夏季運(yùn)行情況下，新增丙烷壓縮機(jī)和已建丙烷壓縮機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行，2套系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾。另外，在每年檢修期間，2臺(tái)丙烷壓縮機(jī)可以交替檢修，不影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行，一方面增加了經(jīng)濟(jì)效益，另一方面不會(huì)造成天然氣資源的浪費(fèi)。
3?? 實(shí)施效果
3.1 輪南天然氣處理站
輪南的放空天然氣回收措施實(shí)施后，對(duì)40×104m3/d天然氣處理裝置而言，首先是保證天然氣不放空，其次是增加了液化氣產(chǎn)量。裝置改造前，天然氣處理量28×104m3/d，產(chǎn)液烴量45t/d。裝置進(jìn)行了增壓及制冷能力擴(kuò)建后，天然氣處理量31×104m3/d，產(chǎn)液烴量76.5t/d。液烴產(chǎn)量增加31.5t/d，提高輪南天然氣處理站經(jīng)濟(jì)效益。
輪南的放空天然氣回收措施實(shí)施后，對(duì)90×104m3/d氣舉氣處理裝置而言，首先是保證裝置正常生產(chǎn)，使天然氣不放空；其次是提供足夠的氣舉氣保證氣舉采油，順利完成輪南天然氣處理站的原油產(chǎn)能。
輪南的放空天然氣回收措施實(shí)施后，對(duì)400×104t/a原油穩(wěn)定裝置而言，首先是保證天然氣不放空；其次是天然氣增壓后能順利進(jìn)入后續(xù)處理單元生產(chǎn)更多的液化氣和輕烴。
3.2 桑南天然氣凈化處理廠
桑南的放空天然氣回收措施實(shí)施后，首先可保證13×104m3/d的低壓氣均可進(jìn)站并增壓進(jìn)入桑南高壓集氣系統(tǒng)進(jìn)行處理進(jìn)而外輸；其次是將制冷能力進(jìn)行擴(kuò)建，為天然氣外輸提供了保障，天然氣不再因?yàn)楸闄C(jī)組的維修、保養(yǎng)及故障而大量放空，且保證了西氣東輸?shù)臍庠粗弧?br /> 4?? 結(jié)語(yǔ)
本次塔里木油田實(shí)施的放空天然氣回收工程，截止到2011年5月，已全部投入使用，使得天然氣處理裝置能正常、穩(wěn)定生產(chǎn)，充分回收利用寶貴的天然氣資源，避免裝置正常生產(chǎn)時(shí)天然氣的連續(xù)放空，減少設(shè)備維修和故障時(shí)天然氣的臨時(shí)間斷放空。
本次放空天然氣回收工程回收天然氣達(dá)0.66×108m/a(按當(dāng)前每天回收20×104m3/d計(jì)算，回收天然氣生產(chǎn)的液化氣和輕烴不計(jì))，減排二氧化碳12.42×104t/a，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益6600萬(wàn)元/a（天然氣按1.0元/m3計(jì)）。由此可見(jiàn)，回收放空天然氣，不僅環(huán)保節(jié)能，而且還能創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
塔里木油田自2008年以來(lái)，非常重視放空天然氣問(wèn)題，組織開(kāi)展了一系列的放空天然氣回收的規(guī)劃工作，覆蓋了整個(gè)塔里木油田的各個(gè)油氣區(qū)塊，輪南和桑南的天然氣回收只是其中的一部分。例如東河油田放空天然氣回收、羊塔5放空天然氣回收以及一些偏遠(yuǎn)井口的天然氣回收?；厥仗烊粴獠捎玫拇胧┮脖容^多，除了對(duì)裝置處理能力進(jìn)行擴(kuò)建或者完善處理工藝以外，還有CNG技術(shù)、脫烴工藝技術(shù)等，今年來(lái)在各油、氣田也開(kāi)始廣泛應(yīng)用。
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