循环回收稳定技术用于凝析气田天然气处理

吴云海 罗玉海 魏明静 李 巍

1青海油田钻采工艺研究院2青海油田采油二厂3CPE青海分公司

循环回收稳定技术用于凝析气田天然气处理

吴云海1 罗玉海2 魏明静3 李 巍1

1青海油田钻采工艺研究院2青海油田采油二厂3CPE青海分公司

南八仙及其周边气田属于凝析气田，天然气组分中C3+以上气体较贫，天然气净化处理工艺设计中主要以降低外输气烃露点和水露点为主要目的，对处理后的混烃处理重视不够，造成生产中油气损耗和外排问题较多。在扩能改造工艺中，经过对原有的工艺流程进行优化，引入轻烃稳定塔，采用塔顶气循环回收脱烃处理工艺，对分离器轻油、轻烃尾气进行再处理，大大提高了轻烃回收率，投产当年轻烃回收量提高了1倍以上，取得了显著的经济效益。

天然气；脱烃；轻烃稳定；循环回收

1 南八仙联合站天然气性质

南八仙联合站处理的天然气主要包括南八仙气田、马西气田和马北八区块凝析气田所产天然气，天然气组分见表1。表1中高压气为南八仙气层气，中压气为南八仙中压气层气、油田伴生气和马西气田混合气样。

表1 南八仙联合站天然气组分%

利用HYSYS软件对南八仙天然气处理系统进行模拟，模拟气体按照中压气∶伴生气∶马北八= 102∶20∶15的实际产量比例混合，其相包络线见图1。从图1可以看出，混合气体具有较高的烃露点（23℃）。

对南八仙天然气处理系统进行浅冷脱烃工艺软件模拟，在-20℃处理温度下，混烃的质量脱出率为1.74%。当南八仙天然气处理量达到150×104m3/d时，每天可以分离出混烃约17.14t，具有较高的产量。

图1 南八仙天然气处理系统混合天然气相

2 改造前天然气净化处理工艺流程

由于南八仙气田气层气所占比例比较高，气层气较贫，C3+以上组分较少，深冷回收轻烃工艺投资太高，因此南八仙联合站天然气脱烃工艺采用了浅冷低温分离工艺。天然气处理橇前分高、中压两个压力级制，天然气处理装置分高、中压两个级别。高压来气压力在16～8MPa，中压来气压力在8～5MPa，处理橇后设计为一个压力级制6.3MPa。改造前天然气处理系统工艺流程见图2。

图2 改造前天然气处理工艺流程

3 改造前工艺存在问题

从改造前的工艺流程可以看出，天然气一级和二级分离器分离出的混液经过减压进入到油系统，最后进入到储油罐；天然气处理橇分离出的混烃经过减压，最后进入到混烃储罐。改造前的天然气处理系统经过多年的运行，暴露出以下弊端：天然气高中压处理橇分离出的混烃经过减压后直接进入轻烃储罐。由于混烃中含有大量的丙烷和溶解乙烷，属于不稳定轻烃，在进入轻烃储罐后，在闪蒸分离的作用下，大量乙烷和部分丙烷从储罐中闪蒸分离，并通过呼吸阀和排气阀排入大气。丙烷和乙烷在闪蒸的同时还会夹带更多的C4以上组分排入大气，造成轻烃损耗和大气污染。

4 工艺改进

2014年，在南八仙天然气处理系统扩能改造中，针对原流程存在的问题进行了改进，增加了轻烃稳定系统，对脱出的轻烃进行稳定处理，稳定产品为1号轻烃。改造后流程见图3。

图3 改造后天然气处理工艺流程

轻烃稳定塔直径Ø500mm×8000mm，塔底重沸器功率为45kW，塔底操作温度75℃，操作压力0.6～0.8MPa，采用电加热重沸器，稳定塔设备自带塔底烃液的冷却设备，塔底烃液出口温度控制在10～30℃(冬-夏)；塔顶气温度30℃，压力0.4～0.6MPa。

与老流程相比，新工艺流程在以下两个方面进行了改进：

（1）新流程引入了轻烃稳定装置，生产出了合格的1号轻烃产品。

（2）塔顶气经过循环回收进入伴生气压缩机，压缩机增压后进入中压气系统，再次进入中压橇进行处理。

在改造后的工艺流程中，处理橇分离出的液相经过稳定，分离出的乙烷和部分丙烷以上组分被循环回收利用，减少了油品损耗和大气污染。

5 取得的效益

南八仙联合站天然气处理系统改造前混烃产量3～4t/d。本次改造中在装置运行初期，新购的一台中压处理橇丙烷制冷温度尚未达到设计运行温度，每天有近50×104m3天然气处理温度只有-4℃，轻烃产量为9～11t/d。经过逐步调试完善，2015年3月，南八仙联合站天然气处理量在140×104～150×104m3/d，各系统运行平稳，日产轻烃平均为12.6t，与改造前相比，产量提高4.1倍。经过流程改造，取得的经济效益非常显著。

6 结语

南八仙及周边气田属于典型的凝析气藏，气藏小，天然气产量不高，国内类似的气田很多。在这类气田的天然气处理工艺中，通常由于天然气组分中C3+以上气体较贫，天然气净化处理工艺设计中主要以降低外输气烃露点和水露点为主要目的，对处理后的混烃处理重视不够，造成生产中油气损耗和外排问题较多。通过南八仙天然气处理系统成功改造案例可以看出，凝析气藏天然气浅冷处理后的混烃采用轻烃稳定+塔顶气循环回收的工艺非常有必要，并且只需较少的投资便可取得显著的经济效益和环保效益，具有很好的推广应用价值。

18993729716、wuyunhaigh@petrochina.com.cn

（栏目主持李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.002

吴云海：工程师，1992年毕业于廊坊管道职工学院油气储运专业，现为青海油田钻采工艺研究院标准化室油气储运工程师。