CN105674054A - 用以保存资源并减少排放的废气的处理和运输 - Google Patents

Abstract

一种从含有天然气的气田生产气体的方法，特别用于处理废气的传输，以保存资源并减少排放，包括从气田中的多个独立的气井的气体供应中抽取气体，以及在最初的独立气井中提供一恢复装置，恢复装置具有匹配气井的生产能力，用于液体从气体供应中以及天然气的压缩中恢复。当气井的生产率降低至一个较低的水平，通常为初始的20%时，恢复装置被移除，以用于重新部署至一中央车间或其它仍处于高产量的气井，并且被一脱水系统和气体压缩机所替代，脱水系统和气体压缩机被设置用于填充便携压力容器，便携压力容器通常位于卡车上，以用于运输压缩的天然气至一主管线。

Description

用以保存资源并减少排放的废气的处理和运输

技术领域

本发明涉及一种从富含天然气气田生产气体的方法，尤其是涉及废气的运输，用以保存资源和减少排放。

背景技术

通常运送天然气至市场的传统方式是通过管道运输。然而决定此种方法可行性的主要因素是，需要运送的气体容积和需要运送气体至市场的管道的长度和成本。如果气体容积很小，出售气体的收益不能弥补构建运送气体至买家的管道长度的造价。对于远离市场的天然气，其生产不会获益，因此其也被称为废气。

有很多非经济的废气的例子，而其中的一个常见的来源是石油生产中的溶解气。一个石油油田的主要活动是生产石油和融入其中的溶解气，溶解气经常被认为是一种副产品，不能被经济的运到市场。因而此类废气经常被燃烧掉了。溶解气通常富含可溶解成分，例如丙烷，丁烷和戊烷，如果它们被点燃烧尽，这意味着极大的经济损失和宝贵资源的浪费。

另一个废气的来源是大量的小型气井，它们位于远离现存管道和市场的偏远地区。这些小型气井经常以紧密的排列生产，并且在沙面上具有低气压，甚至在井源有更低的气压。在这些油田中的储量可能是充足的，但是即使使用水力压裂法，开采期也会是很短的。因为没有使用传统技术的适合的经济开采方式，这些气井通常是被封盖的，并且此类区域未有开采。

无论天然气的来源是从油罐或是小型陷入困境的气井中采集的溶解气，如果送达用户的话这些气体应当被压缩。除了管道本身之外，压缩设备的额外成本增加了把废气用于生产的负担。

传统技术所包括的经济因素比如生产率，收益，集资费用和生产费用应当创造一个清晰的利润点。如果平衡被打破，即利润低于可存在的最低限度，就将废弃开采气体的计划。宝贵的资源被燃烧和被浪费，或者是气井被封盖，油田被废弃。本发明中提出的新技术可以从陷入困境的油气田运送天然气，使原本无利润的项目并得有利可图，因而利用和保存了宝贵的资源，并避免了燃烧而导致的浪费。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种从富含天然气的气田生产气体的方法，并提供了废气的处理和运输，用以保存资源和减少排放。

根据本发明，有一种从富含天然气的气田生产气体的方法，包括：

从气田中多个单独的气井中抽取天然气；

首先在单独的气井中配有恢复装置，恢复装置具有近似气井的生产能力，用于从天然气中进行液体的恢复以及天然气的压缩；

传输压缩的天然气至一运送点；

当气井的生产率降低至无法再接近恢复装置的生产率水平时；

移除恢复装置用于再生产；

用一脱水系统和压缩机取代恢复装置，压缩机具有低生产能力；

以及传输压缩的天然气至所述运送点。

压缩的天然气通过使用便携压力容器或使用通向一中心处理厂的管道，至少可以被部分的传输。

在一种优选的配置中，最初的恢复装置被重新配置在一个具有更高生产率的不同气井上。在此配置中从每个低产量的气井中采集的气体被直接通过便携压力容器传输至运送点，并且每个井上提供了一液体恢复装置和压缩机。

这使得液体恢复装置通过在井上使用简单的，小规模的处理设备处理未加工的气体变成潜在的商品。

优选的，液体恢复装置和压缩机被打包成紧凑的滑轨安装装置，以便于用卡车运输。

在另一种配置中，从多个低产量气井中采集的气体被传输到中心工厂，并且从中心工厂中采集的气体被便携压力容器所传输。

在此情况下最初的恢复装置可以被配置在中心工厂，在那里分离液体，最初的恢复装置可以在中心工厂与其它的在气井运行的恢复装置同时运行。

气井连接所述中心工厂的最大数量通常约为10个。

在恢复装置上的用于液体恢复的在每处的燃烧可以被减少或被避免。

优选的，运送点包含一个主要的气体管道。然而也可以使用其它的配置方法，包括直接向客户提供或根据环境状况提供存储设备。

优选的，多个气井中的每个和主要的气体管道间的距离低于100英里。

优选的，便携压力容器由纤维加强的聚合物组成。然而其它材料，包括钢储罐，也可以被使用。此聚合物可以是热固的或热塑性树脂的，并且此纤维可以是金属纤维，陶瓷纤维，玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维，聚烯烃纤维，聚丙烯酸酯纤维，锦纶纤维，聚酯纤维和它们的组合。

优选的，被恢复装置分离的液化石油气和稳定的冷凝物从油罐或上游的石油生产分离器中重新调制成液态。

优选的，提供至便携压力容器的气体的流速可以设置为连续的并且是相当稳定的。

优选的，提供至便携压力容器的气体可以通过使用硅胶的一个干燥过程设置为脱水至含水率为几个PPM。

优选的，通过便携压力容器的气体的运输是连续的，并与补给率有关，以便于避免现场固定的高压气体存储的需要。

优选的，通过便携压力容器的气体的运输被用于以最小的成本传输未加工的气体至另一场所，以用于后续处理。

优选的，在所述便携压力容器被传输前，气体被处理了，以移除少量的H₂S。

优选的，在所述便携压力容器被传输前，气体被处理了，以冷却气体。

优选的，气体被注入所述便携压力容器并被内部喷雾器分配，内部喷雾器运行于容器的全部长度，在此长度内喷雾器优选的排列在容器的底部。

在下文中描述了更多通常配置提供的新技术的细节，这些技术同远端坐落的小型天然气流的产品相关，并用于压缩气体以及通过轮式车辆例如卡车把它输送至市场。每个卡车后挂有单个，两个，三个拖车，每个拖车，例如装有三个42英寸直径，40英尺长的容器，可以在一单个负载中运输大约250Mscf的压缩天然气(CNG)。单个拖车可以运输250Mscf，两个拖车可以运输500Mscf，三个拖车可以运输约750Mscf。

如果容器的组合构造被使用，空容器的重量比全钢的容器要轻的多。这使得在高速公路上受到重量限制时，可以使用更大的容器运载更多的气体。通过在每次装载中运输更多的气体，这种用于容器的先进设计使卡车装运的气体的运输更有效率和实用性。

无论天然气的来源是油罐或是多个小型气井中采集的溶解气，气体的流速应当是连续的并且是稳定的。这意味着一个卡车/拖车被装满后，下一个卡车和空的拖车在等待，已经连接上了并准备开始装载它的CNG的货物。生产效率最终依赖于买主想要买进多少气体，但是优选的，源头的流速应当是连续的并保持相当的稳定，而没有停顿。

卡车/拖车组合的装载时间可以是拖车装载时的净气体容量除以气体产生的速度。装载时间依赖于是否一个，两个，或多个拖车单位被使用。装载时间也受容器填满时的最终压力的影响。最终压力的减少可以缩短装载时间，并且也有助于保持装载时间和运输时间的更好的平衡。

另一个需要考虑的重要因素是，计划的装载和卸载顺序的时间是卡车/拖车组合在路上的运输时间加上它们从装载和卸载点连接和断开的时间。这可以决定有多少卡车需要完成这个循环。有理由认为无论卡车是空载或满载，在装载和卸载点间的运输时间是相等的。也应当认为对于两个点，连接和断开的总时间数是相等的。优选的，由于需要在装载期间连续的流动，装载时间被生产速度和拖车容量所固定。然而在卸载时，卸载端不必强制连续的流动。如果卸载不连续，则在卸载点会有一个等待时间。如果卸载连续，等待时间为零。考虑以下两个例子：

卸载时间＝装载时间:

重新排列：

估计卡车为单程并计算速度。如果速度是合理的，推测卡车的数目是单程正确的。卡车的数目应该是一个整数并且最小数为一。如果计算的速度太慢，如果卡车开太快的话在终点会有等待时间。

如果卸载时间大于装载时间，卡车应当开的更快以补回失去的时间：

卸载时间≥装载时间:

以上速度的校正因子

如果校正速度是合适的，推测的卡车的数目是单程正确的。

如果速度是不合适的，推测出一个卡车的单程新数目并重复此计算。

卡车/拖车组合的总数两倍于之上估计的卡车数再加两个终点每个都加一辆。如果需要的话，空余拖车可以在装载点和卸载点等待，以防其余拖车故障。

为保持卡车在路上行驶并且减少司机等待时间，当一辆卡车/拖车到达装载架或卸载架时，司机首先应做的事为把拖车停在货架上并让拖车连接货架设施。随后从卡车上断开拖车，并移动至相邻的靠近循环末端的拖车。连接拖车到卡车上并等待直到加气被切换到最近到达的拖车。然后从货架上断开拖车以准备返程。在完成了中转票据后，司机应当开动它的卡车/拖车至相反的站点。

由于经济原因并为了使维护费用变得最小，卡车可以使用从拖车中的容器中提取的天然气。

由于完整的运输系统需要两个终点；一个站点用于装载拖车，另一个站点用于卸载。在装载站点对于一个基本的系统来说，需要一个进气分离器以便从气体中移除自由的液体。这只可以是自由水，但也可以包括烃液。气体随后从分离器进入压缩机，并在每个阶段和分离器排放出冷却剂，以移除可能的浓缩液。

在拖车可以装载CNG之前，应当首先使之脱水至只有几个PPM。因为在处理中会遭遇到制冷温度，并且在卸载期间由于自动制冷效应气体会变冷，因此需要一个较低的水露点。

根据进气压力，脱水机可以位于压缩机的级间。由于需要一个较低的水露点，最有可能使用的脱水处理是干燥剂处理，它使用硅胶或分子筛。

作为一个基本的系统，在装载站点最低限度需要的设备有重力分离器，一个脱水机和一个气体压缩机。此配置也应当用于自由液体，如果有的话，它会被从站点移除，或通过卡车或在自由水的情况下进行本地化清理。由于此规划通常是在气体离开压缩机时，把气体直接装载入连接卡车的拖车内，通常在站点上不需要固定的高压气体存储。在基本的系统中，CNG进入容器的是脱水的未被加工的气体，它会在卸载站点被卸载后处理。在一个更复杂的系统中，液体在装载入拖车前从气体中恢复。

在装载和卸载点包含固定的容器是可能的，但在大多数情况下，这会不必要的使处理变得更复杂并增加了成本。

以上描述的基本的系统提供了在装载点最小的处理功能，它能实现以最小的成本运输未被加工的气体至另一个站点，以用于加工。然而，也可以考虑另一种方法。

通过卡车装运CMG，甚至在必要情况下通过火车装运，这意味着生产速度很低并且加工设备以工业标准来说是小规模的。然而，尽管设备的规模很小，根据当地的市场条件，利用之前所述的基本系统在装载点使用简单的，小规模的加工设备把未加工的气体加工成潜在的商品。例如，一个适度丰富的气体流可以假设加工成3兆Mscfd的管道优质气体通过卡车运送给用户，外加符合商品规范的混合生产的100桶/日的丙烷/丁烷，以及30桶/日的非挥发的稳定的碳氢化合物冷凝物，此冷凝物主要包含戊烷和更重的化合物。一个所有权属于ClausiusClapeyron的扩展原理可以典型的恢复原料气中80％或更多的丙烷，以及95％或更多的戊烷，和更重的化合物。另一种同样的处理方法也可以恢复乙烷。如果使用深挖处理，干燥剂脱水法是必需的。

恢复商品的处理过程通常需要三个管道，依大小分为分馏塔，微型丙烷冷藏装置和小型往复处理压缩机组。在站点上的存储容器或拖车也是需要的，以用于液体产品，它被预期以卡车运送至市场。除了基本设备需要的分离器，脱水机和压缩机之外，这些设备都是需要的。

无论选择基本的系统或更复杂的处理以恢复液体产品，除了可能的发动机排气或加热器的烟囱排放外，处理过程没有排放。并且没有浪费产品的气体，除了以环境可接受的方式使用处理用的水之外。

在装载站点选择一个基本的系统或者更加复杂的液体恢复处理过程是由市场和当地的经济条件所决定的。

最幸运的情况是，在气体进入设备时不包含令人反感的元素，比如H₂S，有机硫或过多数量的CO₂。在生产此类商品后，这些元素可以使之不符合商品规范。并且，在一些行政区域中，CNG中可以被卡车运输的硫化合物的水平是严重受限的。如果在站点生产的液体是深度冷冻的，有必要减少CO₂的浓度以防止CO₂在低温设备中冰冻。并且，在卸载点的容器降压期间会遭遇到制冷稳定，这可能决定了是否需要减少CO₂。因为要处理的气体容积相对较小，最简单和最实用的移除少量H₂S的方法是使用非可再生的化学品，例如氧化铁，它可以移除H₂S至4PPMV或更少，并能部分的移除硫醇。如果大量的硫超过了非可再生的化学品使用的实际限度，随后可以考虑比如络合铁或胺进行处理，它们使用循环可再生的液体。非可再生的处理和络合铁的处理都产生了固体废物，它们会被卡车拖走。胺处理同时从原料气中移除了H₂S和CO₂并以气态的方式把它们从再生器中释放。如果这些大量的污染物很小，它们可以被烧成灰烬。如果大量的H₂S很多，就需要进一步的处理。本发明研发的一个主要目标是把处理设备打包成紧凑的滑轨安装装置，以便于用卡车运输。此设备相对较小，因此这个理念是很实用的。滑轨设计成安装于碎石堆上以减少地基的建设。这也使得当气体生产被废弃时，它更容易的使站点回到自然状态。当生产停止，滑轨安装的打包设备被装上卡车并被运输至下一点。

在任何CNG传输系统中，一个需考虑的重要的事是当装载时会对容器中已有的气体加压，这会产生热力学效应。也应当考虑，在卸载时压力会减少，由于热力学效应容器中的气体会冷却。

在装载气体期间，由于它进入的容器相当的凉，但是在进入容器后已有的气体的压力会增加，这导致了压缩热所引起的温度升高。在容器为空时它的压力可以是，比如150psig，而当它装满时它的压力可能为大约3400psig。最终的压力主要取决于容器压力的结构设计。首先以低压状态进入容器的气体在经历所有气体的压力升高后成为了最热的气体。如果没有内部的流量分配器以用于进入的气体，容器中最热的气体被迫移至容器的远端，并且既然纵向的热量混合是受限的，容器的远端可能变得非常热。因而进入的气体应当被一个内部的喷雾器分散在容器的整个长度之内。这确保了进入的气体被均匀的分配，并且容器内部的压缩热被平均分散到容器的整个长度。喷雾器应当排列在容器的底部，以便于在容器卸载时浓缩液，如果有的话，可以从容器中抽出。在降压时由于可能遭遇的低温，液体浓缩并非是不寻常的。但是如果一个喷雾器位于容器底部，液体由于在它刚形成时就被抽出，所以不会形成水塘。

由于一些热量通过自然对流传导至容器的较凉的内壁，容器内气体的压缩并不是完全隔热的。一个全钢的容器由于它的大堆的金属，可以吸收大量的热。但是一个具有非金属组件的复合材料制成的容器吸收了少得多的热量，由于它的质量较低，因而对气体没有很好的冷却效果。极端发热的气体是令人反感的，因为它减少了气体在容器内作为货物可以运输的重量。例如，在3400psig时，气体温度每降低30°F会增加约8％的CNG的有效负载。并且，对于复合材料制成的容器，极端的高温会对容器的非金属组件产生有害作用。

有许多处理容器内的压缩热的方法。容器的较凉的内壁将会从气体中吸收大量的热量，并保持了热平衡。然而，由于空容器本身的初始温度通常是未知的，计算容器内气体的最终温度总是会有不确定因素。在卸载时，容器内的气体由于降压变得凉快，并且当空容器运回装载点时容器维持了这种凉快。如果容器的初始温度较低，槽罐可以在系统接近温度平衡且容器装满时，从气体中吸收更多的热量。这导致了在装填周期结束时，气体的最终温度变得更低。

在装填时，容器内的气体温度是一个值得考虑的问题，然而有好几种解决此问题的途径。第一种途径是什么都不干。这在容器为全金属时是一种常用的方法。容器的大量的重量本身就行使了吸收热量的职能，并把气体的温度减少到可接受的水平。最后阶段排出的压缩气体通常被环境空气所冷却，随后在此情况下直接流入容器。如果依靠环境空气冷却，环境温度会急剧变化，但是出于设计的目的，CNG排入容器的温度以不超过120°F为一个合理的典型的温度。对于复合材料制成的容器，在此情况下最终的平均温度在160°F附近，假设容器的初始温度与周围环境相近。对于全金属容器来说，最终的气体温度会有几度的降低。

在容器内让温度不受控的上升而什么都不干显然是最简单和最节省的生产CNG的方法，但冷却气体时会认为有直接的好处。例如，如果气体可以廉价的冷却30°F，容器中气体的质量大约可增加8％。这意味着每运送12次的负载，就以最低限度支出的额外运送了一次，所以它是一个值得追求的目标。

一个减少气体的最终温度的方法是对CNG提供附加的冷却效果，这是在它离开排放冷却剂处于压缩的最终阶段之后并在它进入容器之前进行的。在它进入容器之前有好几种冷却气体的方法。

可以使用JouleThomson冷却法直接冷却气体，这是通过利用在压缩机排放的最终阶段和容器内的初始低压间可用的潜在压力下降来实现的。通过在退出最终的压缩机排放的冷却剂上气体保持一个回压，在气体通过背压阀时，JouleThomson冷却法产生了，尤其在容器为空并处于低压状态时。例如，如果想要达到最终的平均气体温度减少30°F的目标，可以通过在压缩机排放的冷却剂上保持一个1200psig的回压。当容器压力低于1200psig时，背压阀产生一个阻塞效果，并导致冷却，但是如果容器压力大于1200psig，此阀是完全开放的，并且没有冷却效果。在填充循环开始时的冷却足够用于减少最终的平均气体温度至期望的水平。背压阀的压力设定值可以调整至提供期望程度的冷却。此种方法的唯一的大笔开销是最终冷却阶段下游的背压阀和控制回路的成本。压缩机本身没有改变，但是它的运行外形被改变了以在背压阀阻塞气体流动期间提供额外的马力小时。

另一种使用JouleThomson效果以冷却进入容器的气体的方法是在压缩机的极间压力阶段使用一个背压阀。如果，例如容器内的初始压力为150psig，而最终压力为3400psig，这需要多阶段的压缩以达到最终压力。如果使用四阶段压缩，每个阶段的增压比大约为总增压比的四次方根。第三阶段的排放将会最多约为1600psg。一个背压阀可以保持第三阶段排放冷却剂的回压至1600psig。如果容器压力低于背压控制器的设定值，JouleThomson冷却法在此极间的气体中被使用了。然而，虽然在最终阶段的气体进入容器时需要冷却，一个热交换器也是必须的，以用来从中间级至流入容器的气体间传输冷却的能量。JouleThomson冷却法只有在容器压力低于背压的设定值时才可用。如高于容器压力，此阀是完全开放的，并且不会产生冷却。据估计一个1500psig的回压会在容器内产生最终气体温度的30°F的减少。在此情况下需要使用背压阀。同时也可使用一个热交换机以交换冷却极间气体温度至进入容器的最终压缩机排放气体。此方案并没有改变压缩机本身，但是增加了在背压阀运行时的马力小时的时间。

另一个冷却流向容器的CNG的方法是使用一种外部方式以从气体中抽取热能。外部冷却优于JouleThomson冷却法的方面是它连续的通过整个循环，而非仅仅是在开始时容器压力低的时候。并且，外部方式的冷却比JouleThomson冷却法有更多的能源效率。优选的外部冷却的来源是冷却水，如果可用的话。环境空气的冷却可以减少气体温度最多为120°F。作为一种冷却剂，冷却水可以实际最多减少40°F的温度。另一种外部冷却系统可以是一个小的制冷装置，它使用一种制冷剂，比如为丙烷。制冷装置可以用于冷却在气体流入容器之前退出最终阶段的压缩的CNG。如果制冷系统被添加至基本的简单系统，以便用卡车传送未加工的气体，它将会增加系统相当的成本和复杂度。然而如果包含了一个深挖系统的装载点恢复了液体，它会包含一个制冷系统并且它会很容易的接入系统以冷却注入容器的气体。

另一个使用外部冷却的方法是驱散容器内的热压缩，因为它们增加了来自容器的再循环的较热气体的压力，这些气体通过外部冷却剂循环，随后流会容器。这需要容器内的一个第二喷嘴以便于循环气可以被收回。假设有一个入口分配导管，也需要一个运行于槽罐整个长度的收集管，以用于较热气体形成口袋在容器中的累积。循环气可以通过排出热量至环境空气进行冷却，但是其它的方式例如冷却水也是可以使用的。在循环气被冷却后，它会与来源于最终阶段排出的冷却剂的加工气体结合，随后流入容器。在再循环过程中需克服一个微小的摩擦压力的下降，这可以通过例如一个压缩机或鼓风机来实现。也可以使用一个使用高压加工气体作为动力的高压喷射器以减少循环气于加工气体的结合。此冷却的负载随着每个气体压力的增加而增加。这是由于压力的每次增加也会使容器内的更多气体由于压缩而被加热，这些压缩气体随后被冷却。例如，对于一辆空的拖车，它在填充循环开始时只可以容纳600lbs的气体，所以冷却负载很小。但是由于加工位于填充循环的附近，在现场有约14000lbs的气体并且这些数量的气体需要大量的冷却。再循环气体的流量由此应当随着填充循环的运转而提升。一开始容器为空时再循环流量很低，但当容器快要填满时，再循环气体可能等于或超过来自压缩机加工气体的流量。虽然输送压头非常低，寻找一个离心式压缩机或鼓风机用于再循环气体，以便于容纳在单个填充循环上增加20倍的流量和压力是很困难的。或者，为替换离心机，可使用另一种通过压缩机再循环冷却气体方法，即添加一个附加的圆筒至往复加工压缩机。随后由于容器中的压力增加，附加的圆筒的容器按要求的准确比例增加。既然输送压头非常低，此种方法需要的马力几乎可以忽略不计。既然附加的圆筒驱散了剩余加工压缩机的相同功能，它会自动的弥补由于加工的流量变化导致的改变。或者对于一个再循环压缩机，既然压头需要非常低，可以使用高压喷射器流通此再循环气体。喷射器位于送至容器的供料管线上，并使用了原料气的压力以引导再循环气体流进喷射器的侧喷射口。再循环气体处于流量控制的控制之下是必须的，以控制它的流量匹配加工的需要。如果再循环流量为不受控的，这会极大的增加加工压缩机的马力。再循环气体被环境空气冷却是可以期待的，但是其它的方法例如冷却水也是可以使用的。冷却剂应当设计成负担拖车内容器的所有压力。如果使用直接的空气冷却，冷却剂上的汇流箱应当设计用于此类高压。高压汇流箱通常由一个固体钢胚加工而成，因而非常昂贵。并且，钢胚内复杂的内部管道限制了流量并制造了压力下降，特别在低压时。相对于一种高压直接空气冷却的方法，低压直接空气冷却法也可以使用。使用一个高压管盘而非有鳍的空气冷却器以限制此高压。高压管盘中充满了挥发性的液体，比如丙烷，并带有一个容量容器用于管盘和浸润的液体。由于挥发性液体从管盘中获取热量，它变成蒸汽从液体中升起并流进一个安装在包含此管盘的管道之上的有鳍的空气冷却器中。蒸汽进入空气冷却器的翅片管，在翅片管中它们向空气排出携带的热量并冷凝成液体，液体由于重力掉落至下面管道中的液体池。在再循环液流的温度，挥发性液体和环境空气间，平衡被建立。这同热管的原理相似。

在卸载点，最终需要的加工设备取决于CNG用户需要何种类型的业务。在大多数情况下，需要的最少设备是一个减速阀以减少高容器压力至接收系统需要的压力。例如，如果初始的容器压力是满载3400psig，空载150psig，气体从初始3400psig的压力自由流动并下降至接受者可能的高于150psig的压力。当自由流动的周期结束，在抽取低压的气体进入接收系统时，压缩机开始下降容器压力最终至150psig。当150psig达到时，容器被认为是空的。如果发生液体冷凝，这很可能是在自由流动的卸载期间，并且液体一旦形成，就会被排出容器。然而，液体不应被允许进入压缩机圆筒，并且应使用一个真空圆鼓以保证安全。由于容器被降压，容器中的气体膨胀并冷却。根据初始的和最终的压力和容器中冷凝的程度，容器中的温度可能下降约70°F，并处于满载和空载之间。退出容器的气体在自由流体排空容器期间流过一个阻碍阀，这带来了附加的JouleThomson冷却效应，用于首先使气体变得极冷。这就是为何需要在气体返回装载点时获得极低水量的原因。对于气体压缩机，JouleThomson的低温周期在压缩机启动前已完成，所以它对压缩机没有影响。退出阀的最低温度在一开始发生，此时容器是满的并且压力下降处于最大值。但容器压力降低了阀的出口温度，这是由于容器内温度下降加上阻碍阀的JouleThomson冷却效应共同影响产生的。气体温度逐步的上升直到容器压力与接收系统的压力平衡，这触发了加工压缩机的启动。在压缩机启动后，阻碍阀完全开放，并且压缩机排出了恒温的气体。气体的低温是否令人反感的取决于气体的目的地。如果，例如气体被注入到一根管线，它混合有在正常温度的大体积的气体，相当小的体积的间歇性寒冷的气体温度可能不会被考虑。然而，如果气体流向当地的客户网络，加热这些气体可能是必须的，这可以通过一些方式比如气体燃烧的水池加温器来达到。或者如果气体流入一个深挖的系统，通过把它传入深挖的加工系统以恢复冷能是实用的。或在另一种可能中，气体可以直接传输入卸载点的站点容器，以作为使用CNG动力车的填充站。

用于单口井的设备包括压缩机，干燥装置和液体恢复系统，这些设备是非常紧凑的和便携的，便于重新安置和连接。对那些具有边缘的气体供应的生产着来说，它提供了一个便宜的进行生产的方法。最开始在它的最简单的形式，此加工方法用于减少燃烧同时通过出售液体产生收入。燃烧残余气体是很浪费的，但是从燃烧气体中获取液体可以减少燃烧数量约20％。除了液体的恢复，减少的燃烧是有利可图的。为了确定燃烧气体的来源是单个的废气井或是一个油罐区，最合适的解决方案是安装完整的系统并同时恢复CNG和商业的液体，并把它们运送到市场，因而完全消除了燃烧。

液体包括LPG和稳定的冷凝物，它可以被恢复并通过卡车运至市场，或在处于稳定的冷凝物情况下它可以油罐区的液体重新结合或与生产分离区的上游重新结合。液体恢复处理的集成并进入设备上游应当根据底部情况具体分析。相同的基本的深挖技术也可用于除了LPG和稳定冷凝物外恢复乙烷，但是由于它的高蒸汽压力，除非它被冷冻，它在大多数情况下作为气体出售。这使得它更难以被运送至市场。

在遇到废气井时，整个的气田可以如之前所述的在同一时间发展一个井场，直到一些站点，可能约为半打至一打的地点被投入生产。典型的有一些边缘气井，特别是岩页气井，它的生产速率会快速的下降，大约在两年的生产后，气田的流量下降至最初流量的约20％。这意味着最初安装在井上的液体恢复设备和压缩机对于有效的处理减少的生产速率来说太大了，并且应当被完整的移动至一口新井，新井的初始流量匹配与处理设备的能力。一个更小的压缩机/脱水机的组合可以被替代在最初的井上，这匹配了井中长期减少的供应能力。边缘的气井，虽然它们产量快速的下降，经常以几乎不确定的减少的速度流动。处理极度小容量的气体用于站点的液体恢复是不切实际的，因此有必要把几个小井圈成一组，并通过一个包含小型短的管道的收集系统把它们集中于一处处理和发送。适度大小的中心深挖车间被策略性的放置在这些小井的中央以最小化连接小井站点至中央车间的管道成本。从井中发送至中央车间的气体被脱水和压缩至某一水平，使发送气体至车间为大约500psia，但在进入车间时气体仍不是脱水的烃液。

除了规模较大，中央车间使用的处理方法基本上同最初在井点使用的深挖处理方法相同。产品是相同的，CNG，LPG和稳定的冷凝物，所有的物体通过卡车或者可能通过火车运送到市场。在某些情况下，乙烷也可以是一个商品。非商业性的产品例如Y级液体也可以被生产，只要有市场接纳它。产品的生产大部分依赖于市场的需求。

事先需要计划的一件事是中央车间可以用于多少口井。这是此区域计划发展的一部分，以知晓最终中央车间可以处理的气体流量。中央车间的位置和井与车间之间收集系统最经济的设计是一个在系统的设计和布局中基本考虑的问题。从井中至中央车间的管道应当尽可能的短以减少成本。

由于油田的发展的进行，在最初的气流量下降至它的长期稳定的流量时，最初的高容量加工包被一个接一个的移动至新的井点。最初的装置被低容量的压缩机脱水机装置所替代，以符合井的降低的供应能力。新的低容量装置使气体脱水并把它压缩，并通过一个短的管道把它发送至中心的深挖车间以恢复CNG和烃液。单井转变至低容量系统会逐渐的发生，可能是一次一口井，这需要中央车间可以容纳一个非常广泛的流量范围，开始时可能是设计速率的10％，随后逐渐增加至100％。ClausiusClapeyron扩展处理，是深挖系统的主体，可以调低至极小的速率。这不同于传统的基于透平膨胀机的深挖处理，透平膨胀机的调低能力是极度不灵活的。

重要的是只要区域在发展，就将持续的开发新的气井，已存的高容量处理包应当被迁移至新的井，而老的井被新的低容量的压缩机/脱水机所取代，并且理想的话所有的设备都处于使用中，而没有留下空余的设备。最终，当此区域被完全开发，并且所有的井被低容量的压缩机/脱水机的混合所使用。在那个阶段会剩余几个高容量处理包。剩余装置的数量取决于新的井投入生产的速度。在新的不同井上安装高容量装置之间的时间间隔是极为重要的。例如，如果每年有两个新的井投入生产并且如果每口井需要两年以稳定的减弱的流速生产，因此需要四个高容量装置，它们最终在区域被完全开发时变成了剩余。同样的，如果每年使用四个新井，则需要八个高容量装置，并且基本上八个装置会成为多余的。

然而，虽然处理过程使用的高容量装置同中央车间的处理装置相类似，在气田的最终的中央车间上再使用这些剩余装置是可能的。假设每个井减少的流量为下降到初始流量的20％，一个高容量处理包可以至多服务五个井。例如，如果计划开发一个30块井的区域，一个典型的中央车间服务10个低流量的井，随后两个高容量装置可以在一个中央车间设施中并行配置，用于加工和压缩10口井。假设一口典型的井需要两年把它的流量稳定的降低到20％。假设此计划是每年开发两口新井，当全部30口井场开发完后，最终有四个高容量装置的剩余。对于前10口井，需要一个新的中央车间#1。但是对于第二块的10口井，为了避免装置的剩余，四个高容量装置剩余的一个可以在中央车间#2开始时坐落于中心。这留下了可用的三个高容量装置以开发新的井，并且中央车间#2同时服务了第二区块的10口井的前5口井。最终另一个潜在的高容量装置的剩余被刷新了，并且被移至中央车间#2以和第一装置同时使用。为了在区域被完全开发时，用尽最后的两个剩余装置，每年只开发一口新的井，这导致了两个高容量装置的剩余，它们可以一次一个的重新配置以并行的运行于提议的中央车间#3，服务于最后10口井。通过逻辑上把开发分成几个阶段，投入资本可以得到最大程度的使用。这个方法的缺点是开发进程会变得缓慢。

或者，除了重新配置高容量装置以用作中央车间，它们也可以保持原样并移动至一个完整的新区域，在那里开发进程可以再次开始。那样的话剩余装置成为了真正的剩余，因为它们在新区域被立即投入使用。第一区域的开发在快速的进行，而没有再利用高容量装置所引起的延迟，以作为中央车间，并且所有的中央车间是新的，有目的设计的车间。

附图说明

根据本发明，图1是一个第一分配的示意图，以通过恢复附加的丙烷减少燃烧气体。

图1b是图1在高空的分配示意图，其中通过回收C3+液体以减少燃烧气体。

根据本发明，图2是一个第二分配的示意图，以用于从燃烧气体中全部恢复CNG和液体。

图2b是图2在高空的分配示意图，其中回收C3+液体以减少燃烧气体。

根据本发明，图3是一个第三分配的示意图，以通过恢复乙烷和更重的成分来减少燃烧气体。

根据本发明，图4是一个第四分配的示意图，以用于从燃烧气体中全部恢复CNG和液体。

根据本发明，图5是一个第五分配的示意图，以用于从富含原料气的燃烧气体中全部恢复CNG和液体。

根据本发明，图6是一个第六分配的示意图，以用于把多个低流量井注入一个中央车间。

图7，图8，图9和图10显示了四个典型的气田开发的设计图。

图11A，图11B，图11C和图11D显示了四种分配，以便在CNG进入容器之前使它冷却，其中图11A显示了极间的JouleThomson冷却法，图11B显示了排放侧的JouleThomson冷却法，图11C显示了通过外部冷却剂冷却CNG的方法，以及图11D显示了再循环液流的冷却方法。

图12是一个图表，显示了气体温度曲线和容器容量填充间的百分比。

具体实施方式

图1显示了通过恢复附加的丙烷以减少燃烧气体，并说明了一个典型的设备，其中燃烧气体的流量可以通过剥离液化气成分而下降，例如LPG和稳定的冷凝物。液体的恢复通常减少了几乎20％的燃烧，这取决于燃烧气体的成分。图1是基于ClausiusClapeyronExpansionPrinciple的工艺方案，以恢复丙烷和更重的碳氢化合物成分。此加工过程相比传统的透平膨胀机的优势是它的极度的灵活性，尤其是它在处理不同流量时广泛的工作范围。生产的LPG符合销售的商业标准，稳定的冷凝物符合Reid蒸汽压的商业标准。加工细节可以稍微依据操作条件，气体的成分和产品需要的规格而变化。

图1中，零件100和零件101都位于提议的具有专利的工艺方案的上游，代表了典型的区域中的生产设备，比如阀100，以控制压力和井内液气流的流量，还有分离设备101，它把进入的气流分成三个阶段，分别是气体，烃液和水。对于气井，此设备会首先成为重力分离器并用于油井，此设备是重力分离器和油田分离器的综合体。对于气井，尽管缺乏气体销售市场，如果分离设备中的液体足够证明产品的有效性，那么作为副产品的气体将会照惯例发送至废气燃烧管道102，对油气罐也同样如此。没有市场价值的气体会被送去燃烧。

通过使用本发明，气体被转移至一个压缩机103和一个气体排放冷却器101，它提高了压力至大约500PSIA，温度为120°F，而非把所谓的废气送去燃烧。此气体随后流向一去湿的脱水机106A/B/C，根据条件不同，它可以是双塔装置或三塔装置，并且除了水之外，它有时也可以移除少量的烃液。为了再生，干的出口气或湿的入口气可以被用于重新生产干燥剂的基础。再生气通常在一盐水浴加热器107中加热，并在一空气冷却的热交换器108中降温，热交换器108用于凝结水和可能的某些碳氢化合物液体，它们被从分离器109中的再生气流中移除。分离器109中的气体随后和入口气体结合，进入干燥塔。

在干燥机的下游，干气被分成两股气流，其中一股在气/气交换器110中冷却，随后进入一丙烷冷冻机118，接着进入一膨胀阀119，再进入位于底部位置的气体分馏器120。另一股干气流流入一压缩机111和一排放冷却器112，这提高了压力至大约1500PSIA，温度为120°F。此气体随后在气/气交换器113和气/气交换器115中冷却，随后进入一丙烷冷冻机114。丙烷是通常在气体加工中使用的制冷剂，但是也可以使用其它的商业制冷剂。冷冻的气体随后进入膨胀阀116，膨胀阀116降低了气体压力大约至450psia，这导致了极度寒冷的供应气流进入气体分馏器120圆柱的顶部。在图1的处理版本中，气体没有销售市场，因此在液体被剥除后，气体分馏器中的干气被送至燃烧管102。

气体分馏器120中的底部液体产品包含丙烷和更重的成分，它们会被恢复，但是液体被轻的气体所重负载，轻的气体主要为甲烷和乙烷，它们应当从液体产品中分离。大部分的轻的气体可以在乙烷馏除塔的供给闪蒸槽121中闪蒸出来，而不用损失大量的可恢复液体。闪蒸槽顶上的蒸汽被送至废气燃烧管道102。

闪蒸槽121中的底部液体通过一减压阀进行减压，减压阀产生了一非常寒冷的供给流，供给流进入了乙烷馏除塔126的顶部。乙烷馏除塔通常是一顶部加料分馏器，而没有回流冷凝器，但带有一底部的再沸器127，它提供了圆柱体内必需的温度曲线。正常情况下，乙烷馏除塔中底部产品的规范是C₂/C₃的摩尔比率不应当超过2％。较轻的气体，主要为从乙烷馏除塔中的液体中抽取的甲烷和乙烷，被送至燃烧管道102。在乙烷馏除塔顶部蒸汽中损失的头顶的有价值的液体并非是重要的。

从乙烷馏除塔底部流出的液体包含可以从燃烧气体中恢复的液体产品。脱丁烷塔128的目的是把进入的混合物分离成最终产品，通常是液化石油气(LPG)，一种挥发性烃类的混合物，主要包含丙烷和丁烷，以及稳定的冷凝物，冷凝物主要包含戊烷和更重的成分。脱丁烷塔的原料进入圆柱体的中部，并且进料流经常在有泵的情况下压力升高，以便于回流冷凝器可使用环境空气作为冷却剂。脱丁烷塔有一气冷的回流冷凝器129和一底部的再沸器130。

LPG是一个加压的产品，所以应当加压储存。它可以储存在站点上一个固定的容器，以便卸载入一个丙烷卡车，或它可以直接载入驻扎在站点的拖车，以便获取它并根据需要把它发送至市场。通常应用于LPG的商业规范是C₂/C₃比率不应当超过2％。此比率由乙烷馏除塔所决定。

底部的产品是稳定的冷凝物，它通常由ReidVaporPressure规范生产，并且压力不超过12psia。从一单一来源比如一个小井中，稳定的冷凝物的流量可以相对较小。处理它的最方便的方法是使它再回到入口分离设备101并使它与离开入口分离器的液烃结合。或者，稳定的冷凝物可以被管道，外壳或气冷的热交换器所冷却，随后被储存在站点中一个小的常压储罐内。冷凝物是被脱气的，因此有很低的蒸汽压力，以便存储在常压储罐内。当现场容器装满时，它可以通过卡车运至市场。

图1中的处理设备是自包含的，并在安装于一个独立的气井或油罐区时，提供了一个完整的加工设施。

图1b是图1的简化的方框图，显示了一个典型的设备，其中燃烧气体的流量通过抽取液化成分的气体而降低，比如LPG和稳定的冷凝物。

图2显示了一个分配图，用于CNG的全部恢复和从燃烧气体中获取液体。图1中描述的上游产品设备，压缩机，脱水机和液体恢复包的细节也适用于图2。唯一的区别是，不同于发送干气以用于燃烧，干气被压缩，冷却以及直接装入特别的CNG容器卡车，以作为商品被运输至市场。

从气体分馏器，供给闪蒸槽和乙烷馏除塔中获得的在顶部的混合蒸汽，在把冷能传给深挖处理设备后，在两个阶段被压缩至一个约为3415psia的最终压力。此最终压力的选择取决于卡车上容器的设计。级间的排放具有一个背压阀135，以在气冷交换器132的下游的第一阶段保持一个恒定的背压，这是在填充的初始阶段当容器压力低于级间压力时发生的。这用于提供通过阀135的气体的JouleThomson冷却法，因为气体流入容器137时，容器是空的直到容器压力等于级间压力。在填充的早期阶段，气体的冷却可以防止容器内的最终温度升的太高。当容器压力达到级间压力时，气流从背压阀135转移到阶段2的压缩机133以及它的排放冷却机134，冷却机134随后启动并持续的填充容器直到充满。在装载点CNG被测量并放置于测量器136。

在容器接近它们的负载容量时，第二辆空的卡车到达。当第一辆卡车满载时，卡车准备接上以接收它的CNG货物。装载期间的气流是连续而没有中断的。装载的卡车离开并运送它的货物至目的地，在那里气体在受控条件下卸入用户的系统内。

图2b是图2的简化的方框图，显示了一个典型的设备，其中燃烧气体通过抽取液化成分的气体而被消除，比如LPG和稳定的冷凝物，并且干气被压缩，冷却以及直接装入特别的CNG容器卡车，以作为商品被运输至市场。

图3显示了通过恢复乙烷和更重的成分导致了燃烧气体的减少，并且通常原则上同图1中描述的处理过程类似。同图1类似，图3的处理方案规定为安装于单井站点或油罐区，并且它包括压缩，脱水和商品的恢复，但是它们间的不同点是，除了LPG和稳定的冷凝物之外，图3的处理过程也恢复乙烷。乙烷是一个挥发性的成分，并且在正常的环境温度中，它很可能是具有蒸汽压力约为1000psia的气体。因而运送乙烷的通常的方法是把它作为气体在管道中运输，或者它可以被压缩并用卡车运输，这方面同CNG相同。或者，如果它可以被冻成0°F或者更低，它可以作为液体在大约250psia的压力下运输，条件是它可以连续的冷却。图3把乙烷作为气体恢复，但是没有显示怎样把它运至市场。

在图3中，生产设备100和生产设备101位于处理过程的上游，它们同图1中相应的零件100和零件101相同。图3中的压缩机和脱水机也同图1中的那些设备相同。不同之处在于深挖的液体恢复处理。

第一个不同之处发生在干气被分成两股气流时。第一气流通过气/气交换器110冷却，随后流入闪蒸槽117，来自闪蒸槽117的顶部蒸汽流入冷冻机118和阀119，并且进入气体分馏器120以作为底部进料。图1没有闪蒸槽。第二干气流流向压缩机111，冷却器112，交换器113和交换器115，冷冻机114，然后通过膨胀阀116以产生一个极度寒冷的气流，气流进入气体分馏器120以作为顶部进料，这同图1中的相同。

虽然同图1有物理上的相似之处，通常恢复乙烷的处理过程需要在气体分馏器内有比图1中的恢复丙烷或更重成分所需的更低的温度。如同之前那样，气体分馏器中的干气被送去燃烧。气体分馏器中的底部液体被送至线中的第二分馏器，甲烷馏除器122。

为了恢复乙烷，处理过程需要一个额外的分馏塔，甲烷馏除器122，以用于移除轻的气体，主要是液体混合物中的甲烷。气体分馏器120中的底部产品通过一水位调节阀减压并随后在一个很低的温度作为顶部进料进入甲烷馏除器122。来自闪蒸罐117中的液体也在圆柱的中点作为一个第二进料进入了甲烷馏除器。因为甲烷馏除器122具有一个很冷的顶部进料，回流冷凝器不是必需的。一底部再沸器提供了热量，以符合圆柱内必要的温度曲线。源自甲烷馏除器的顶部蒸汽没有市场前景，所以它被送去燃烧。来自甲烷馏除器的底部产品的规范是通常C₁/C₂的摩尔比率不超过2％。这使得可以在接下来的分馏器内产生一个相对较纯的乙烷气流。留在甲烷馏除器内的底部液体包含所有处理过程中恢复的商品。随后的分馏法只是把液体分成需要的产品。

退出甲烷馏除器122的底部液体向下流动并作为进料在大约圆柱体的中部进入乙烷馏除塔124。乙烷馏除塔目的是分离产品，即乙烷气体，因为它位于进料中的丙烷和更重的成分的顶部。既然甲烷和更轻的气体已经被移除，并且既然在乙烷馏除塔124中使用一个相对高的回流比，可以生产一个相对较纯的乙烷产品。乙烷馏除塔具有一冷冻的回流冷凝器125和一底部再沸器126。乙烷馏除塔中的底部产品是丙烷和更重成分的液体混合物，如同图1中所示的那样，流向脱丁烷塔。

从乙烷馏除塔124中流出的底部产品包含作为液体混合物的LPG和稳定的冷凝物，并且脱丁烷塔128的功能是分离混合物至需要的商品。脱丁烷塔的运转和功能同之前图1中描述的内容相同。

图4显示了CNG的全部恢复和从燃烧气体中获取液体，并且在图3中描述的上游产品设备，压缩机，脱水机和液体恢复包的细节也适用于图4。唯一的区别是，不同于发送干气以用于燃烧，干气被压缩，冷却以及直接装入特别的CNG容器卡车，以作为商品被运输至市场。

除了LPG和稳定的冷凝物之外，图4中描述的深挖处理过程还恢复乙烷。乙烷以气体的形式在一个大约低于200psia的压力下留了下来。可以有不同的发送乙烷至市场的方式。

a)使用类似与CNG的技术，它可以被压缩并通过卡车运输

b)它可以作为液体在大约250psia压力下在一个低于0°F的冷冻的卡车内传输

c)如果区域内有乙烷管道，乙烷可以通过管道传输。乙烷详细的运送方法没有在图4中详细的描述。

从气体分馏器和甲烷馏除器中获得的在顶部的混合蒸汽，在把冷能传回给深挖处理设备后，在两个阶段被压缩至一个约为3415psia的最终压力。此最终压力的选择取决于卡车上容器的设计。级间的排放具有一个背压阀135，以在气冷交换器132的下游的第一阶段压缩机131保持一个恒定的背压，这是在填充的初始阶段当容器压力低于级间压力时发生的。这用于提供通过阀135的气体的JouleThomson冷却法，因为气体流入容器137时，容器是空的直到容器压力等于级间压力。在填充的早期阶段，气体的冷却可以防止容器内的最终温度升的太高。当容器压力达到级间压力时，气流从背压阀135转移到阶段2的压缩机133以及它的排放冷却机134，冷却机134随后启动并持续的填充容器直到充满。在装载点CNG被测量并放置于测量器136。

在容器接近它们的负载容量时，第二辆空的卡车到达装载点。当第一辆卡车满载时，卡车准备接上以接收它的CNG货物。装载期间的气流是连续而没有中断的。当气流从一辆卡车转移到另一辆，装载的卡车离开并运送它的货物至目的地，在那里气体在受控条件下卸入用户的系统内。

图5显示了CNG的全部恢复和从富含供给气的燃烧气体中获取液体，其中相同的参考物在图1，图2，图3和图4中使用。之前的101是三阶段的进气分离器，但在此情况下101是带有液体恢复系统的整体部分。零件138是液体稳定器，它把碳氢化合物的液体从进气分离器中分馏出来。

通常进入深挖车间的原料气是单阶段的气体，它不包含数量可观的烃液，因为气体是贫乏的并且在它退出气井时是天然没有液体的，或可能是因为自由液体已经被在深挖设备上游的分离设备所移除。

然而在某些情况下，由于气体离开了气井，气体包含足够多的自由液体，并且如果没有上游的分离设备，必须提供附加设备以处理从入口气流进入系统的自由液体。处理这些入口烃液过程中的复杂因素是，它们可能是水饱和的，并且除了溶解于水，也可以通常在一个很小的精细分布中包含1000至5000ppm的附带水滴。

从液烃中移除水至必要的水平以允许在制冷温度处理液体是困难的。这些液体的处理由此应当在水合物的冻结温度之上安全的进行。首先必须使用重力分离器，它把进入的气流分成三个阶段，分别是气体，烃液和自由水。如同之前描述的那样，进气分离器中的气体被进行压缩并被脱水，并且自由水被送去处理。进气分离器中的亲水烃液随后被分成碎片，以产生一个包括较轻气体的塔顶产物，它可以反向循环至进气分离器。底部的液体产品应当符合必要的规范，此规范决定了分馏器的设计。液体规范有时是12psia的Reid蒸汽压力，或者如果液体将要被用作乙烷恢复，液体规范通常是为1％的甲烷/乙烷比率。如果液体用于恢复丙烷或更重的成分，底部产品通常是不超过2％的乙烷/丙烷比率。分馏处理几乎驱使所有的水到达顶部，或作为水蒸气或作为来自脱水盘中的液体。但是底部液体也可以具有水的痕迹，因此除非它首先被脱水，否则不应进入此深低温设备。

如果车间被设计成恢复丙烷或更重的成分，稳定器抽取乙烷和其它较轻气体中的液体，所以较轻的湿的液体可以作为进料送至脱丁烷塔，而不会引起LPG中存在过多的乙烷含量。在此脱丁烷塔中，进料中微小的水分含量并不是个问题，因为它在高温中运行。并且，水分含量是如此之少，它并没有超过产品中的允许限度。

图6显示了“多重低流量井进入一个中央车间”的分配，其中此专利技术最可能的应用是相当小的气井在启动后很短的时间在气体生产中遭受了严重的减产。最初的气体流速通常可以约为2.5MMscfd，并逐步的下降约80％至一个长期稳定的流速，它大约为0.5MMscfd。

图1，图2，图3，图4显示了不同的加工配置，以处理在每个单井启动后处于最大流量的主要时期。在那些图中描述的处理过程有本身拥有的设备包，它可以输入原始的，未加工的，水饱和的气体并产生有市场的商品。这些设备包基本上用于临时的安装于一个井场，以处理来自单井的气体，用于高流量运行阶段的时期。

当气体生产跌落到它的最小的稳定流量，对最初的高容量处理包来说，有效处理这个很低的气体流量实在是太大了，因此便携最初的处理包，被从井中分离并移至一个具有更高流量的新井场。位于此低流量井的最初的大型装置可以被一个更小的包所替代，更小的包包括一个微型的压缩机/脱水机的组合。在运行于极端低的流量时，深挖的液体恢复设备遭遇了许多困难，因此液体恢复系统被重新安装于一个中央处理车间，它处理了来自位于低流量井场的一组含有多个微型的压缩机/脱水机包的的气体。

图6显示了一个典型的开发，其中自包含的高容量装置已经被七个微型的压缩机/脱水机的组合所替代，每个组合通过管道从七个井场发送气体至中心气体车间。在图6中显示的特别的例子在中心站点的深挖设备内恢复了CNG，LPG和稳定的冷凝物。其中的每个都通过卡车运至市场。对于CNG，气体持续的被直接装入容器拖车。根据需要在站点持续的提供CNG拖车，以便于流动不会中断。对于LPG，图6显示了一个站点上的固定的加压LPG容器，当此固定容器被装满时，它被周期性的泵推入一个油罐卡车。或者，可以在中央车间的站点上固定一个丙烷拖车，它取代了固定的容器，条件是拖车可以在持续的供应。当一个丙烷油罐车装满是，第二辆车就位，已经连接完成并准备接纳它的LPG货物。对于稳定的冷凝物，预期的产品很可能非常小，因此在站点的中央车间上，一个小型的常压储罐是足够的，它可以以单周或双周为基础向外抽出货物，并用卡车运向市场。留在中央车间的所有产品都会在装载前进行测量。

图6使用的设备号同图2中相应的设备项相同。

作为另一种在井场的脱水干燥剂，在中央车间使用乙二醇脱水及使用干燥剂脱水是实用的。

图7，图8，图9，图10显示了气田的典型开发配置，其中这四幅图说明了一个小型气田在开发中的不同阶段的典型案例，此气田总共具有30个边缘的气井。图7显示了10口连接的井，图8显示了20口连接的井，图9显示了所有30口处于生产中的连接的井，但是最后的4口井仍处于它们的初始高生产阶段。图10显示了完全开发的气田，它的所有30口井都配置成长期的低容量的生产。在此特别的例子中，此开发分成三个阶段，每阶段的都有10口井，并且在此计划完成时，三个中央车间中的每个都服务于10口井。

在此例子中，此储备的特征是通常具有许多致密气体储藏，特别是岩页气储藏，它具有的初始流量可以五倍于它们的长期稳定的流量。伴随着高生产率，在启动后通常供应能力趋向于非常快速的跌落。此类型井的高流量可以约为2.5MMscfd，随着时间流逝它会下降至一个大约为0.5MMscfd的稳定流量，随后此流量会几乎无限期的持续。此例中的这些图提出了此型气田的开发计划。

这个气田的开发方案是通过安装便携自包含的处理设备，尽量利用最大产量的主要时期，这些设备可以处理一个单井基本上是完整的高流量时期，并可以产生CNG，LGN稳定的冷凝物，以及在某些情况下可能的乙烷。此计划可以使气田基于很少的气井连接就可快速的投入生产，并使用微型的处理设备立即从气体和液体的出售中产生收益。在每个井场的高流量设备是完整的和自包含的，它需要可用的来自电网的共用设施。

这个具体例子的方案要求使用四个高容量的便携处理包，它们或者一次一个的安装，或者所有四个在一个紧密的组中同时安装，这使得在高容量装置被移入新井以替代低容量的压缩机/脱水机包时，收集系统的有计划的扩展成为了可能。这四个高容量装置，每个处理2.5MMscfd，其总产量为10MMscfd，被逐步的移动直到所有的第一组10口井中的10口井都处于生产中，其中四口井使用高容量装置，六口井位于低容量生产，每口约为0.5MMscfd，其总产量为13MMscfd。由于4个高容量装置中的每套下级至0.5MMscfd，此便携高容量装置被移至新的高容量井中，以被设计为每个0.5MMscfd的微型的压缩机/脱水机组合所替换。同时，此中央车间可进行一深挖的冷冻处理，以生产CNG，LNG和稳定的冷凝物。此中央车间应当在低容量压缩机/脱水机装置安装完毕时，准备接受从低容量压缩机/脱水机装置送来的干气。干气抵达中央车间时的压力为500psia。

开发以这种方式进行，直到第一组的10口井都处于生产。图7说明了此种方法，显示了四口高容量井和六口低容量井，此时六口低容量井发送3MMscfd至中央车间。当所有10口井都连接至车间时，中央车间设计的最终容量为5MMscfd。图7中的四个高容量自包含的装置总共处理10MMscfd并通过卡车把商品直接送到市场。中央车间同样也通过卡车把商品送到市场。

在这些事中，需要考虑准备的开发计划是在井组中中央车间的位置。它应当放置于收集系统的成本最低的位置。如果它处于项目的范围内，设计和井内流体测量装置的位置也应当被考虑。储藏工程师可以推荐开发新井的顺序。为了图解的方便，图7至图10显示了以一种有秩序的从南到北的开发过程。储藏科学，研究美妙的并有时候古怪的紧密的储藏属性，可命令其它方面。

图8显示了完全开发的第一组10口井，并且这10口井被连接至中央车间。第二组的所有10口井正处于4井高生产率模式，并且六井处于低生产率，并连至控制车间#2。如图7所示，CNG，LNG和稳定的冷凝物通过卡车运至市场。例子显示了CNG正在被卸入管道；这可能需要一个压缩机以清空卡车。用于工业或国内的用户的CNG的发送不需要一个压缩机。

类似图8，图9显示了在最后四口井仍处于它们的高容量模式生产时，所有的三十口井开发的下一阶段。六口井被连入收集系统并在中央车间#3中生产。

图10显示了被完全开发的所有30口井的气田，其中每口井的产量为0.5MMscfd并同它们相应的中央车间相连。

此例子只说明了一个假定的气田的开发。这个普遍原则可以适用许多气田，但每个气田的情况是不同的并且开发计划应当根据每种情况特别定制。

图11A至图11D显示了在CNG进入容器前，冷却CNG的几种分配方法，其中假设卡车容器的空载为165psia，满载为3415psia。压缩气体进入容器的压力开始时为165psia，结束时为3415psia。在容器充气时，由于压缩热，容器中已存的气体增加了压力并且变得更热。如果压缩机的排放冷却剂冷却了气体温度至120°F，并且除了较凉的容器壁的对流冷却外没有进一步的冷却发生，容器内的最终平均温度可以约为160°F。如果可以冷却气体以进一步增加容器装载的有效负荷，这是令人期待的。例如，如果温度可以低于30°F，容器内装载的气体重量将会增加约8％。另一个考虑的问题是，如果容器中使用复合材料，极端的温度会降解容器中的非金属成分，这增加了可能发生故障的危险。随着压缩的进行，容器中最初的气体被推至容器的远端，并且因为初始的气体经历了压力的最大变化，它也产生了温度的最大增加。容器的远端变得非常热，而入口端则保持凉爽。为防止温度的分配不当，进气喷口连接了入口喷雾器，入口喷雾器可以覆盖容器的整个长度，以在气体进入容器时均匀的喷散气体。这可以产生容器内全部长度的平坦的，平均的温度上升，而非一端热而一端冷。喷雾器沿着容器外壳的底部运行，以作为一个收集导管，用于容器内可能凝结的任何液体。

图11A显示了JouleThomson冷却法的级间配置，级间维持了级间气体的背压和阻止气体直接进入卡车的容器内，此配置产生了一个从气体最初流入空容器时大约50°F至60°F的最大温度下降。这个冷却效果可以持续，直到容器压力等于级间压力。此时背压阀135被通过，并且压缩机133和冷却机134启动，进入容器的气体可以维持在大约120°F。此系统增加了马力小时以产生冷却效果。

图11B显示了JouleThomson冷却法的排放配置，排放通过使用JouleThomson冷却法实现，主要是在进入容器排放气体上维持一个背压。此系统的优点是在级间压力和最终压力间的背压设置是可变的。如同之前的那样，当容器压力等于背压时，阻塞被忽视。JouleThomson冷却法增加了马力小时以产生冷却效果。

图11C显示了通过外部冷却剂进行CNG冷却的分配，其中根据环境温度，排放的空气冷却机降低了空气温度至大约120°F。如果另一个冷却剂比如冷却水适用于交换器(138)，它可能进一步降低40°F的温度。或者，如果使用制冷，它可以充分的降低入口温度，以至于容器内最终的平均温度可以为大约120°F。外部冷却剂的优点是它恒定的贯穿填充周期。应当避免过度的冷却，更应避免在容器卸载时的极端冷冻温度。

图11D显示了一个再循环液流的冷却配置，其中为替代在气体进入容器前预冷却此气体以便于当它在容器内进行压缩时不至于过热，一个可用的方法是在气体加热后，由于压缩通过一冷却机139以直接移除压缩的热量，循环利用气体。也可以使用一个外部的冷却剂，例如环境空气或冷却水。这个冷却的循环气与进入容器的进气结合。应当使用一种计算循环气的方法。如图11D所示，因为循环回路中的压力损失非常小，可以使用一个喷射器(140)以提供动力。流入喷射器的循环气体应当是受绝对控制的，以避免对压缩机(133)增加额外的负载。或者可以在回路中使用一个鼓风机或压缩机，以再循环冷却的气体。

图12显示了在容器内填充阶段的温度曲线：在最后阶段的压缩机上的背压阀的阻塞效果会导致冷却。在填充周期开始时的冷却足以减少最终平均气体温度至一个期望的水平。

Claims (26)

1.一种从含有天然气的气田生产气体的方法，包括：

抽取来源于气田中多个独立的气井中的气体；

首先在独立的气井中提供一恢复装置，所述恢复装置具有近似于所述气井的生产能力，该生产能力可以使得液体从所述气体供应和天然气的压缩中得以恢复；

传输压缩的天然气至一交货点；

当气井的生产率降低至无法再接近所述恢复装置的生产率水平时；

移除所述恢复装置并重新部署；

用一脱水系统和气体压缩机取代所述恢复装置，所述脱水系统和气体压缩机具有一较低的生产能力；

以及传输压缩的天然气至所述交货点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩的天然气至少部分地使用便携压力容器来运输。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述便携压力容器有纤维复合材料组成。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，设置提供至所述便携压力容器的气体的流量为连续的，并且所述流量处于一个相对稳定的速率。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，设置提供至所述便携压力容器的气体为被脱水至百万分之几（PPM）的含水量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，气体使用干燥剂进行脱水处理，所述干燥剂为硅胶或分子筛。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过便携压力容器的气体运输是连续的并且同供给率相关，以便避免站点上固定的高压气体储藏的需求。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，气体在装入所述便携压力容器以用于运输之前处理，以便移除少量的H₂S。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，气体在装入所述便携压力容器以用于运输之前处理，以便冷却气体。

10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，气体被注入所述便携压力容器，并被一覆盖于整个容器长度的内部的喷雾器所散发。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述喷雾器沿着容器的底部放置。

12.如权利要求1至权利要求11中任意一项所述的方法，其特征在于，所述压缩的天然气通过短的管道运输至一中央处理车间。

13.如权利要求1至权利要求11中任何意一项所述的方法，其特征在于，初始的恢复装置被重新部署至一具有更高生产率的不同气井。

14.如权利要求1至权利要求11中任意一项所述的方法，其特征在于，每个气井的气体的生产率降低至无法再接近所述恢复装置的生产率水平时，气体从井中被压缩，脱水，并通过所述便携压力容器运输至所述交货点。

15.如权利要求1至权利要求11中任意一项所述的方法，其特征在于，在每个所述气井中提供了一液体恢复装置和压缩机。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述液体恢复装置和压缩机被设置为，在气井中使用简单的，小规模的处理设备处理原始的气体，使该原始的气体变成潜在的商品。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述液体恢复装置和压缩机被设置打包成紧凑的滑轨安装装置，以便于用卡车运输。

18.如权利要求1至权利要求11中任意一项所述的方法，其特征在于，对于来自多个气井的气体，其中当气井的生产率降低至无法再接近所述恢复装置的生产率水平时，气体通过管道被传输至一中央车间，并且来自中央车间的气体被传输至交货点。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，初始的恢复装置被重新部署至中央车间，以便于在那里分离液体。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，气井连接所述中央车间的最大个数约为10。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在中央车间的初始恢复装置可以和在其它气井的恢复装置并行运行。

22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，气体通过管道从多个气井运输至中央车间，并且中央车间内的气体通过便携压力容器运输。

23.如权利要求1至权利要求11中任意一项所述的方法，其特征在于，燃烧通过在所述恢复装置的液体恢复所减少。

24.如权利要求1至权利要求11中任意一项所述的方法，其特征在于，所述交货点包括一主要的输气管道。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，多个气井中的每个和主要的输气管道间的距离低于100英里。

26.如权利要求1至权利要求11中任何一个所述的方法，其特征在于，通过恢复装置分离的液化石油气和稳定的冷凝物与来自于一储油罐或一上游的石油生产分离器的液体重新结合。