油田伴生气利用现状与前景展望.docx

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 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。染4。火炬系统每年排放的温室气体( co ) 量也2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。据估计，随着世界低碳环保经济的发展，未来20 a 内世界对天然气的需求将以每年 2. 6% 的速 度递增，这一数字同比明显超过了石油及煤炭的增 长速度5。据美国国家海洋和大气管理局统计，2006 年全世界共燃烧了 1 680 108 m3 伴生气。伴 生气燃烧量最多的国家是俄罗斯，仅 2006 年俄罗 斯就燃烧了大约 500. 7 108 m3 伴生气。每 1 000 m3 伴生气相当于 1. 07 t 石油当量，按此计算，俄罗 斯相当于浪费了超过 5 000 104 t 石油。这样不仅 造成巨大的资源浪费，而且加重了环境的污染6。油田伴生气概况1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，获博士学位，现从事石油工程教学与科研工作。8特 种 油 气 藏第 20 卷产品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 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 气已经实现全部回收利用。南海某海上油田根据油田伴生气的气源组分 和特点，设计了无预冷的混合制冷剂液化和氮膨胀 液化 2 种流程。混合制冷剂液化流程首先将高压 伴生气由膨胀机膨胀到较低压力，然后被换热器冷 却，最后经过节流阀节流降温到储存压力，得到的 液态伴生气被输送到相应储存容器储存13。氮膨 胀液化流程以单一气体的氮气为制冷剂，在液化过 程中制冷剂始终保持气相。经过多年的努力，中国各大型油田大都实现了 伴生气的回收利用，但仍有很大的发展空间。另 外，由于地理位置和经济效益的缘故，对于零散、边 远的井区还不能完全回收利用伴生气。因此，研发 便于移动的，体积小、功率小、适合回收零散及边远 井区的伴生气回收装置和工艺技术将成为今后的 研究热点。国内外油田伴生气利用现状22. 1国内油田伴生气利用现状中国早已有了“消灭油田火炬”的构想。多年来，中国一直在研究伴生气的回收装置与工艺。但 由于油田地理位置的差异，油田伴生气的情况也不 同，具体分为以下 2 种: 一种是伴生气产量比较大， 分布比较集中，可以直接进入管网的伴生气7; 另一 种是分布比较零散、边远的井区的伴生气，这部分伴 生气比较分散并且量少，远离天然气管网，由于经济 效益原因不宜铺设管道8。因此，针对不同来源的 伴生气所采取的回收利用方式有所不同9。大庆油田在伴生气净化处理方法方面取得很 大的进步。其工艺是，首先对伴生气进行重力沉降 预处理，将污油、游离水和粒径大的砂分离出去，再 通过旋风分离器分离出气体中 20 m 以上的粉尘 和液滴，最后进行中空纤维的精密过滤，过滤气体 中 5 m 以上的杂质，得到纯度较高的伴生气10。 目前，大庆油田已有 1 套比较完善的油田伴生气集 气、加工、储藏、输送系统。同时，大庆油田还建成14 套油田伴生气初加工装置和配套的天然气和轻 烃销售管网，使得伴生气成为干性天然气的一部 分，可用于油田集输油系统和气加工装置的自耗， 剩余部分可作为商品气外销。长庆油田分公司对靖安油田伴生气回收利用 进行了深入研究。该油田采用油气混输泵和天然 气压缩机将站内溶解气从接转站密闭输送到联合 站，在联合站将油气水经过三相分离或沉降罐脱出 伴生气，再将脱出的伴生气通过轻烃厂原料气压缩 机组抽气，最后进入到轻烃回收系统进一步加工， 形成合格轻油、液化气等产品11。该项目通过对 上游气源到下游轻烃回收过程实现密闭集输，降低 了各站点油气的浓度，并对混输泵和变频调速装置 进行优化，实现了伴生气的连续、平稳回收。这是 一套成熟的工艺技术，为同类油田提供了经验，具 有较好的发展前景。华北油田采用浅冷分离工艺回收伴生气。首 先将原油通过三相分离器( 油气水混合物高速进 入预脱气室，靠旋流分离及重力作用脱出大量的原 油伴生气) 分离出低压伴生气，再经压缩、冷冻( 冷国外油田伴生气利用现状2. 2国外已出台相应的法律法规强制规范油田伴生气的回收利用俄罗斯政府颁布的一系列相关法令促进了油 田伴生气的回收利用。为了高效回收和利用伴生 气，俄罗斯政府出台的法律规定对燃烧伴生气达到 一定数量的公司进行罚款。俄罗斯政府规定: 从2009 年 1 月 1 日起，对已有区块产出的伴生气排 空燃烧不得超过 15% ，对新颁发许可证的区块排 空燃烧则不得超过 5% ; 从 2011 年起，对所有区块 产出的伴生气排空燃烧都不得超过 5% ( 后经石油 公司争取，推迟到 2012 年执行) ; 超过限额的石油 公司将受到处罚，处罚标准是每燃烧 1 000 m3 伴 生气，最 低 罚 款 为 6 卢 布，最 高 不 超 过 140 卢 布14。2008 年 5 月，尼日利亚政府加大了对伴生气 放空燃烧的惩罚，已批准伴生气空烧费由 10 奈拉/ ft3 上涨至 409. 50 奈拉 / ft3 ( 约 3. 5 美元) ，上涨了 约 40 倍。另外，尼日利亚政府还规定如果各合资 油企不解决伴生气问题，联邦政府将批准第三方在 合资公司油田上收集伴生气并用于经济用途。2. 2. 1剂为氨) 以回收凝析油，再将凝析油进行枯馏得到潘 一等: 油田伴生气利用现状与前景展望9第 1 期然气的需求量在不断增加。据调查，在 2003 年年底，中国使用天然气的城市就有 100 多个，而远离 气源的城市都以液化天然气作为气源，这样大大降 低了安装长输管道的成本20。但由于中国液化天 然气工厂较少，年生产能力也较低，无法满足中国 城市燃气快速发展的需求。如果将油田伴生气加 工制成高附加值的液化天然气，作为城市燃气的气 源，将会有较好的市场前景。2. 2. 2先进的伴生气回收装置和新工艺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。( 1) 美国雪佛龙公司安哥拉浅海油田，为了 实现伴生气的回收，在海上建造天然气处理平台， 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。生产轻烃产品3. 2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。( 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 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。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、( 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 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。22劳动生产率高等优点。合成氨3. 4中国是世界合成氨第一生产大国，目前主要是搞好大型企业的节能技改，同时调整产品结构和整 体布局，改变氮多磷少钾缺的现象，生产高浓度肥料 和复合肥料是今后的重点。合成氨生产规模除了向 单系列大型化发展以外，撬装式的小型生产装置特 别适用于油气田早期开发或产量小的单气井。虽然 中国是世界合成氨生产第一大国，但以天然气为原 料的生产能力仅占 23% 左右，远低于世界平均水 平，因此运用油田伴生气合成氨有很大的发展空间。3前景展望由于油田伴生气中将近 77% 的成分是甲烷，并且与天然气成分相近，因此在工业上有广泛的用 途19。3. 1生产液化气随着人们生活水平的提高，中国城市燃气对天10特 种 油 气 藏第 20 卷6谭越 . 海上油田伴生气处理及运输研究j. 船海工程，2011，40 ( 1) : 135 139.7江怀友，鞠斌山，江良冀，等 . 世界火成岩油气勘探开 发现状与展望j. 特种油气藏，2011，18( 2) : 1 6.8张伟娜，徐二华，张兵 . 边远地区油田伴生气利用现状及 发展趋势j. 内蒙古石油化工，2011，36( 19) : 3 4.9郭毅然，胡文明 . 大庆油田气与烃的综合利用j. 大 庆社会科学，1991，7( 4) : 31 34.10金伟，田英男，张志军 . 低压油田伴生气杂质脱除技 术以大庆油 田 为 例j. 天 然 气 工 业，2010，30( 12) : 96 100.11苏欣，王胜雷，张琳，等 . 油田伴生气利用对策及现状j. 天然气与石油，2008，26( 2) : 33 37.12王迂冬 . 华北油田伴生气中烃类资源的回收与利用j. 天然气工业，1982，2( 2) : 82 87.13李秋英，巨永林 . 浮式海上油田伴生气液化流程设计 与分析j. 化工学报，2009，60 ( 增刊) : 39 43.14夏启明 . 俄罗斯石油伴生气利用现状及其法律规制j. 国际石油经济，2010，28( 6) : 43 46.15李怀印 . 国外油田伴生气 lpg 回收技术与应用n.燃气资讯，2009 11 1.16王飞飞，曹锋，束鹏程 . 涡流管技术研究与进展j.流体机械，2008，36( 4) : 68 72.17杨克清，王铁 . 膜分离技术在油田伴生气集输中的应 用j. 石油化工应用，2012，31( 1) : 104 106.18coker d t，freemann b t，fleming g k. modeling mul- ticomponent gas separation using hollow fiber mem- brane contactorsj. american institute of chemical en- gineering journal，1998，44( 6) : 1289 1302.19郊揍常 . 试论油田伴生气的综合利用j. 油田地面 工程，1986，14( 6) : 1 7.20江怀友，李治平，冯彬，等 . 世界石油工业海底油气水 分离技术 现 状 与 展 望j. 特 种 油 气 藏，2011，18 ( 3) : 7 11.21刘洁莹 . 天然气中轻烃回收方法研究进展j. 榆林 学院学报，2008，18( 2) : 76 78.22李发印，宋考平 . 预测油气田年增可采储量的新方法j. 特种油气藏，2011，18( 3) : 68 70.23马小平 . 浅析天然气汽车的发展j. 农业装备与车 辆工程，2011，18( 1) : 1 3.24严家德 . 机动车尾气排放污染控制探讨j. 中国新 技术新产品，2011，16( 12) : 186.25弓燕舞，金颖，江金华 . 油田伴生气液化利用探讨j 石油与天然气化工，2005，34( 1) : 14 16.编辑 刘兆芝发电3. 5用天然气或油田伴生气发电与常规发电相比有以下优势: 环保性，满足更高的排放标准; 经 济性，综合利用燃气发电，成本远远低于采用柴油 和重油发电，也低于市电价格，如果将排放出的热 能加以利用，则会更进一步降低成本; 节能性，发 电效率更高。3. 6为天然气汽车提供能源目前，市面上天然气汽车所使用天然气燃料分为: 压缩天然气( cng) 和液化天然气( lng) 23。 压缩天然气 ( cng) 是一种无色透明、热量高、无 味、比空气轻的气体，主要成分是甲烷，压缩天然气 组分简单，比较容易完全燃烧，并且燃料含碳较少， 抗爆性好，不会对润滑油造成稀释，对发动机有延 长寿命的作用24。液化天然气就是常压下、温度 为 162 的液体天然气，通常储存在车载绝热气 瓶中。液化天然气( lng) 的燃点较高、安全性能 强，可以进行长途运输和储藏25。油田伴生气与 天然气成分相近，可以将油田伴生气经过工艺处理 加工成“压缩伴生气”或“液化伴生气”，为天然气 汽车或液化天然气汽车提供能源。4结论油田伴生气的回收利用越来越受到重视，中国在伴生气的回收利用方面还需要更多的付出和努 力。一方面要努力研究开发新的回收装置和工艺， 完善中国油田伴生气回收装置和工艺的不足，实现 油田伴生气全部回收利用; 另一方面要注重培育伴 生气的利用市场，扩展油田伴生气应用前景。参考文献:1兰州市七里河区经济委员会 . 节能降耗应突出措施保 障作用j. 发展，2008，20( 2) : 42 45.2汪萍，常毓文，唐玮，等 . 中国石油储量现状及变化特 点j. 特种油气藏，2011，18( 1) : 12 15.3李士富 . 油田分散伴生气的回收技术和装置j. 石 油化工设备，1993，22( 3) : 27 30.4徐波，杜岳松，杨志博，等 . 油气二次运移研究现状及 发展趋势j. 特种油气藏，2011，18( 1) : 1 6.5许冬进，马丽，程俊 . 油田伴生气回收装置现状和分析j. 石油科技论坛，2010，15( 4) : 29 33.technology of fracturing fluids with friction reducing water overseas and its research progressjiang guan cheng1，2 ，xu wei xing1，2 ，li ying ying1，2 ，li ling1，2( 1 moe key laboratory of petroleum engineering，china university of petroleum，beijing 102249，china;2 state key laboratory of petroleum resource and prospecting，china university ofpetroleum; beijing 102249，china)abstract: based on the investigation and study of documents on fracturing fluids with friction reducing water overseas，the paper presents the development history of fracturing fluids with friction reducing water and progress in such aspects as new system of frac- turing fluids with friction reducing water，mutual function of additives，the optimal selection of damaging agent，the study on harm- less friction reducing agent，the study on salt stable friction reducing agent，the improvement of proppant transportation，etc overseas it is concluded that fracturing fluids with friction reducing water have advantages of low damage，low cost，large com- plexity of fracture network generated，large volume of fractures generated，apt to circulation and have disadvantages of poor capacity of proppant transportation and the requirement of large volume of water rational proposals about how to overcome the disadvantages of fracturing fluids with friction reducing water are raised the study results are significant to the application and study of fracturing fluids with friction reducing water in the development of shale bed gas in chinakeywords: shale gas; fracturing; friction reducing water; application; research progress; overseaspresent utilization status and prospect of oilfield associated gaspan yi，xu li xuan，liu shou hui，sun lin，yang shuang chun( petrochemical technology university of liaoning，fushun，liaoning 113001，china)abstract: oilfield associated gas recycling can not only achieve the effect of energy saving and emission reduction，but also has considerable economic value reasonable utilization of oilfield associated gas resources in china is an inevitable trend of develop- ment from view point of sustainable development of chinas energy resources chinas oilfield associated recycling has not gained pop- ularity; oilfield associated gas recovery facilities and the process are not perfect; there exists a big space for future development oil associated gas properties are analyzed; oilfield associated gas recovery facilities and process are compared; and the present utiliza- tion status and development prospect of oilfield associated gas are further studied on the basis of many documents the discussion re- sults in this paper is significant to the popularization and the improvement of related facilities of chinas oil associated gas recycling and to energy saving and emission reductionkey words: oilfield associated gas; recycling; energy saving; emission reduction; present status; prospectstudy on dolomite seservoir of xilinhaolai oilfield in baiyinchagan depressionhu wang shui1 ，lei zhi cheng1 ，xu chen2 ，liu teng jiao3 ，xu bo1( 1 key laboratory of exploration technologies for oil and gas resources，ministry of education，yangtze university; college of geosciences，yangtze university，wuhan，hubei 430100，china;2 jiangsu oilfield branch of sinopec，yangzhou，jiangsu 225000，china;3 bgp company，zhuozhou，hebei 072751，china)abstract: it is found that there grows a set of dolomitic mudstone reservoir in the operation area，whose horizon is mainly located at upper memeber in tenger formation and is mainly distributed near fault region around ring depression region by using the methods of sedimentary petrology and reservoir geology，core observation and seismic data analyses based on cast thin slice，laboratory test analysis，it is also found that the dolomite is formed by epigenetic metasomatism，whose reservoir spaces are majorly corrosion cav- ern and fractures of vertical，horizontal and shear types the particularity of reservoir space of dolomitic mudstone leads to complex distribution of oil and water correlation，which exist mainly in the form of seam hole oil，sealed oil，isolated oil，connate water and isolated water the finding out of the reservoirs is significant to the steady production of xilinhaolai oilfieldkey words: baiyinchagan depression; lake facies; dolomitic mudstone; cavern; fracture; oil and water correlationexploration effect analysis of chunhui oilfield in the northern junggar basinwang xue zhong，wang jin zhu，qiao ming quan( shengli oilfield branch of sinopec，dongyin，shandong 257000，china)abstract: in view of the complex geology conditions of chunhui oilfield，the technical difficulty of 3d seismic for high steep structure zone of mountain front has been overcome based on letting tectonic geology models guide 3d visual system design by 3 d seismic，systemetic study on hydrocarbon migration and accumulation，fine description of stratigraphic overlap and denudation，19 exploratory wells are arranged，18 of which indicate oil and gas，7 of which get industrial oil flow the exploration results show that multiple strata series of shallow，middle and deep depth in chunhui oilfield contains oil the results also show that jurassic reser- voirs are extra heavy oil structural reservoirs controlled by shallow palaeozoic faults; multi period lift and down and denudation control the distribution of residual formation; positive sequence sedimentation overlying controls combination mode; tectonic evolu-tion and sedimentation control the development and spreading of trap