摘要：为了最大限度的回收塔里木油田的放空天然气，节约能源，减少大气污染源，2008年塔里木油田公司主要针对轮南天然气处理站、桑南天然气净化处理厂2套天然气处理装置的天然气放空原因进行调研。调研主要采取到现场收集资料，和现场操作人员沟通交流，深入了解2套处理装置的生产运行现状及存在问题并进行深度探讨，得知造成天气放空的原因主要是装置的总处理能力不足和处理工艺不完善。由此通过扩建装置的集气、增压、制冷能力以及新建部分设施来完善天然气处理工艺，保证装置稳定、安全生产且天然气不放空。因此，通过扩建装置的处理能力是有效解决天然气放空问题的有效途径之一。
关键词：放空天然气；调研；回收措施；环保节能
1   生产现状[1]及存在问题
天然气作为一种清洁能源和优质化工原料,在国家的能源结构中占据着越来越重的地位。近几年,塔里木油田开始重视放空火炬问题，并通过一系列措施解决放空天然气问题，实现了节能减排，保护环境。
本次塔里木放空天然气[2]回收措施主要针对塔里木的轮南、桑南等油、气田的生产现状及存在问题进行调研，以制定并实施合理且有效的解决放空天然气问题的措施。下面就对轮南油田的轮南天然气处理站、桑南凝析气田的桑南天然气净化处理厂的调研情况依次进行叙述。
1.1 轮南天然气处理站
轮南天然气处理站包括40×104m3/d天然气处理装置、90×104m3/d气举装置和400×104t/a原油稳定装置3部分。
40×104m3/d天然气处理装置最大处理量受压缩机[5]能力限制仅为28×104m3/d，目前天然气放空量为3×104m3/d，预计将来最大放空量会达到12×104m3/d。该装置中的丙烷压缩机已连续运行15年，设备老化程度较为严重，设备运行效率降低，目前丙烷制冷系统所提供的制冷量只有300kW，致使天然气预冷后温度较高，天然气经J-T阀节流后温度仅-35℃左右，与原设计值-70℃相差甚远。由于制冷深度[4]达不到要求，尽管天然气组分较富，回收的液化气及轻烃产量也只有40t/d左右，直接影响该装置的经济效益。
90×104m3/d气举装置有5台压缩机（4开1备），单台机最大排量为14×104m3/d，夏季高温季节有时5台机运转才能保证气举采油生产，装置总处理能力不足。另外，压缩机设备老化严重，故障较多，设备检修或故障时常导致天然气放空。
400×104t/a原油稳定装置不凝气压缩机实际处理量仅为8～10×104m3/d，而装置不凝气量为10～12×104m3/d，预计最大会达到12～15×104m3/d，因增压能力不足将会有4～5×104m3/d不凝气放空。
1.2 桑南天然气净化处理厂
桑南天然气净化处理厂是桑南-轮古地区唯一能处理含H2S天然气的处理装置，其低压气增压能力目前只能达到20×104m3/d，而桑南-轮古地区低压气总量预计将达到33×104m3/d，增压能力严重不足；该站丙烷压缩机组没有备机，如丙烷系统出现故障停机，天然气因烃水露点达不到要求而不能外输，将导致天然气大量放空。
综上所述，塔里木的轮南、桑南等油、气区主要存在问题为设备处理能力尤其是压缩机增压能力的不足以及处理工艺不完善等，目前存在一定数量的天然气放空，而将来天然气放空量还将更大，预计最大的连续天然气放空量有可能达到20×104m3/d。
2   放空天然气回收措施
2.1 轮南天然气处理站
（1）扩建增压[3]能力
40×104m3/d天然气处理装置原料气31×104m3/d，已建增压设备增压能力28×104m3/d，造成3×104m3/d天然气放空。为了最大限度的回收天然气，提高轮南天然气站的经济效益，在不改变现有天然气增压系统的情况下，新增20×104m3/d天然气增压机1台，使得装置增压能力可达48×104m3/d，满足天然气增压要求。目前进装置天然气气量31×104m3/d，正常生产运行1台新机组和1组老机组（1台增压机和1台气举机），另1组老机组作为备用机，保证天然气不放空。
90×104m3/d气举气处理装置主要是生产合格的气举气保证气举采油，气举采油需要气举气56×104m3/d左右，夏季5台机全部运行才能满足气举采油生产。多台压缩机组运行而无备用机组，为了能使轮南油田原油能够正常生产，需有备用机组。根据轮南气举采油井需要气举气量的要求，确定新增20×104m3/d天然气增压机1台。新增1台气举气压缩机组后，正常生产时， 90×104m3/d气举装置本身就能提供足够的气举气，保证气举采油，避免了40×104m3/d装置给90×104m3/d气举装置补气，可避免减少40×104m3/d装置液化气产量。
400×104t/a原油稳定装置目前产出的不凝气气量10～12×104m3/d以及考虑到将来不凝气气量增加至12～15×104m3/d的情况，确定增加不凝气压缩机1台，设计排量为15×104m3/d。在现有气量或气量增加的情况下，只运行新增不凝气压缩机，已建不凝气压缩机可作为备用机。在每年检修期间，2台压缩机可以交替检修，不影响生产的正常运行，一方面增加了经济效益，另一方面也不会造成资源浪费。
（2）扩建制冷能力
40×104m3/d天然气处理装置功能目前主要为液化石油气、稳定轻烃和燃料气。根据目前生产装置运行现状，由于原料气组分变化较大、原料气进装置温度高、膨胀机经常不运行、丙烷制冷系统能力不足、低温气冷量回收不彻底等原因，导致制冷系统达不到原设计制冷温度，产品回收率低、数量少。
为改善以上装置运行现状，装置中新增1套丙烷制冷系统和已建丙烷制冷系统（2台丙烷机组）并联，并在天然气处理工艺增加1台换热器，回收低温气的冷量。
新增丙烷制冷系统和换热器后，冬季运行新增丙烷压缩机组即可，新增的丙烷制冷系统能提供的制冷量为700kW，夏季，当天然气处理量在30×104m3/d以下时，运行新增丙烷压缩机组；当天然气处理量在30～35×104m3/d以下时，新增丙烷压缩机和1台已建丙烷压缩机并联运行，丙烷制冷系统能提供制冷量850kW；当天然气处理量在35×104m3/d以上时，新增丙烷压缩机和2台已建丙烷压缩机并联运行，此时丙烷制冷系统能提供的最大制冷量为1000kW。
2.2 桑南天然气净化处理厂
（1）扩建低压集气增压能力
目前桑南-轮古地区低压天然气气量为33×104m3/d，而桑南站已建增压设施增压能力为20×104m3/d，有13×104m3/d低压天然气不能进站处理而放空。
为了回收该部分低压天然气，根据本工程低压井的井口压力以及桑南各生产井由高压转入低压的必然趋势，确定扩建1套0.3MPaG低压集气系统，使得所有低压井均可进站。扩建低压气增压能力为15×104m3/d，使得所有低压气均可通过增压进入桑南天然气处理系统，保证天然气不放空。
（2）扩建制冷能力
桑南150×104m3/d天然气处理厂的烃水露点控制仅靠注乙二醇+丙烷制冷，将天然气冷却至-15℃外输，没有其它制冷设施，而丙烷压缩机又没有备用机组。丙烷制冷机组一旦故障停机直接影响到天然气不能外输，造成处理厂停产或将天然气全部放空。不仅在生产上影响向西气东输供气，而且从经济上分析，以每天放空150×104m3/d天然气来计算，经济损失147.8万元/天。另外，也浪费资源，污染环境。
为了满足西气东输对天然气烃、水露点的要求，尽量满足与现有丙烷制冷系统匹配的情况下，新增1套制冷量为965kW丙烷制冷系统，新增丙烷压缩机与现有丙烷压缩机并联运行。在目前的处理量90×104m3/d下，运行1台丙烷压缩机即可满足工艺要求，另一台作为备用机；在以后满负荷或120%夏季运行情况下，新增丙烷压缩机和已建丙烷压缩机可以同时运行，2套系统相对独立运行，互不干扰。另外，在每年检修期间，2台丙烷压缩机可以交替检修，不影响生产的正常运行，一方面增加了经济效益，另一方面不会造成天然气资源的浪费。
3   实施效果
3.1 轮南天然气处理站
轮南的放空天然气回收措施实施后，对40×104m3/d天然气处理装置而言，首先是保证天然气不放空，其次是增加了液化气产量。装置改造前，天然气处理量28×104m3/d，产液烃量45t/d。装置进行了增压及制冷能力扩建后，天然气处理量31×104m3/d，产液烃量76.5t/d。液烃产量增加31.5t/d，提高轮南天然气处理站经济效益。
轮南的放空天然气回收措施实施后，对90×104m3/d气举气处理装置而言，首先是保证装置正常生产，使天然气不放空；其次是提供足够的气举气保证气举采油，顺利完成轮南天然气处理站的原油产能。
轮南的放空天然气回收措施实施后，对400×104t/a原油稳定装置而言，首先是保证天然气不放空；其次是天然气增压后能顺利进入后续处理单元生产更多的液化气和轻烃。
3.2 桑南天然气净化处理厂
桑南的放空天然气回收措施实施后，首先可保证13×104m3/d的低压气均可进站并增压进入桑南高压集气系统进行处理进而外输；其次是将制冷能力进行扩建，为天然气外输提供了保障，天然气不再因为丙烷机组的维修、保养及故障而大量放空，且保证了西气东输的气源之一。
4   结语
本次塔里木油田实施的放空天然气回收工程，截止到2011年5月，已全部投入使用，使得天然气处理装置能正常、稳定生产，充分回收利用宝贵的天然气资源，避免装置正常生产时天然气的连续放空，减少设备维修和故障时天然气的临时间断放空。
本次放空天然气回收工程回收天然气达0.66×108m/a(按当前每天回收20×104m3/d计算，回收天然气生产的液化气和轻烃不计)，减排二氧化碳12.42×104t/a，创经济效益6600万元/a（天然气按1.0元/m3计）。由此可见，回收放空天然气，不仅环保节能，而且还能创造巨大的经济效益。
塔里木油田自2008年以来，非常重视放空天然气问题，组织开展了一系列的放空天然气回收的规划工作，覆盖了整个塔里木油田的各个油气区块，轮南和桑南的天然气回收只是其中的一部分。例如东河油田放空天然气回收、羊塔5放空天然气回收以及一些偏远井口的天然气回收。回收天然气采用的措施也比较多，除了对装置处理能力进行扩建或者完善处理工艺以外，还有CNG技术、脱烃工艺技术等，今年来在各油、气田也开始广泛应用。
参考文献：
[1]谢强，冯小波，肖启强，等.重庆气矿增压工艺现状及分析[J].天然气与石油，2009,27（2）:16-20.
[2]李俊，许多，郑杰，等.油田放空天然气回收利用探讨[J].油气田地面工程，2010,29（3）:58-59.
[3] 苗承武，江氏昂，程祖亮，等.油田油气集输设计技术手册[M].北京：石油工业出版社,1995.467-514.
[4]SY/T0077-2003，天然气凝液回收设计规范[S].
[5]GB50350-2005，油气集输设计规范[S].