CN111852404A - 一种伴生气回收处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于伴生气回收处理技术领域，涉及一种伴生气回收处理装置和方法，装置的主体结构包括气体收集管道、气罐、气体预处理车、预处理液罐车、废液罐车、气体加压泵车、天然气水合吸收车、水罐车、水合物造粒车、水合物储罐车和中控车，方法的工艺过程包括采集、预处理、加压、水合、造粒和收集共六个步骤，基于水合物在天然气储运中的储运安全、条件温和的优势，对油井伴生气进行回收处理；其装置结构简单，拆装方便，移动式的架构能够避免大量的管道铺设工作，既节约了施工成本又杜绝了管线利用率低，甚至废置的弊端，能够方便快捷的将油井伴生气转化为水合物形式的能源后进行储存和运输，有利于节能减排和环境保护的实现。

Description

一种伴生气回收处理装置和方法

技术领域：

本发明属于伴生气回收处理技术领域，具体涉及一种伴生气回收处理装置和方法，能够方便快捷的将油井伴生气转化为水合物形式的能源后进行储存和运输。

背景技术：

社会快速发展意味着需要更多的能源来提供发展的动力，经济发展的同时，往往伴随着严重的污染，有悖于环保的发展理念。为了同时兼顾经济发展与环境保护，需要寻求更多的优质、清洁能源。天然气因其燃烧充分、环境友好，在能源消费结构中的占比逐年增加。然而，随着国民经济的发展，能源消耗持续上升，天然气出现了长期供不应求的局面，限制了社会和经济的进一步发展的步伐。

在石油开采过程中，通常会有大量伴生气产生。所谓伴生气，就是指油田缝隙里的低分子饱和烃为主的气体，属于原油的挥发性部分，除了甲烷、乙烷等烃类外，还含有少量的氮气、二氧化碳、硫化氢、氧等气体。对油井伴生气进行回收和处理，可以使其作为能源为人类所用。然而，由于油井往往地处偏远地区，且单一油井的伴生气产量不足以达到管道集输的经济性要求，导致许多油井选择直接点燃伴生气进行排空的方式，不仅造成了能源资源的浪费，还产生了大量的温室气体。

基于此，寻求一种安全可靠、经济高效的伴生气回收处理新工艺显得尤为重要，考虑到近年来备受天然气储运调峰行业青睐的天然气水合物技术具有的储运条件温和、储气量大的特点，将其运用于伴生气的回收处理，中国专利201710756645.1公开的一种基于水合物法的油田伴生气回收和采出污水处理装置，包括油气水三相分离器，气液固三相分离器，原油储罐，沉降罐，冷凝塔，过滤器，污水罐，气体缓冲罐，螺杆泵，浆液泵，气液两相泵，压缩机，压力表，流量计，水合物生成分解单元，单向阀，截止阀，两相分离器，蓄水罐；采出管线与三相分离器的入口连接；三相分离器的排水口通过第二截止阀与沉降罐入口连接；三相分离器的排油口通过第一截止阀与原油储罐连接；三相分离器的排气口与冷凝塔的入口连接；沉降罐顶部的出油口通过第二单向阀与原油储罐连接；沉降罐的出水口与过滤器的入口连接；沉降罐底部的排污口和过滤器底部与杂质排污管线连接；冷凝塔底部排液口通过第三截止阀与原油储罐入口连接；冷凝塔顶部的排气出口与气体缓冲罐入口连接；过滤器的出水口与污水罐入口连接；污水罐的出水口与第一螺杆泵的入口连接；第一螺杆泵的出口与第二流量计入口连接；第二流量计出口通过第六截止阀与第一气液两相泵的液体入口连接；气体缓冲罐的出口与压缩机入口连接；压缩机出口通过第一流量计和第五截止阀与第一气液两相泵的气体入口连接；第一气液两相泵的出口与第一水合物反应单元的入口连接；第一水合物反应单元的出口通过第四单向阀与第一气液两相泵连接；第一水合物反应单元的出口通过第七截止阀与第二三相分离器入口连接；第二三相分离器排水口通过第二螺杆泵和第一单向阀与污水罐入口连接；第二三相分离器的固体排出口通过第一浆液泵和第十截止阀与第一水合物分解单元的入口连接；第二三相分离器的气体出口通过第三流量计和第九截止阀与第二气液两相泵的气体入口连接；第一水合物分解单元的出口与第一气液两相分离器的入口连接；第一气夜两相分离器的气体出口与甲烷回收管线连接；第一气液两相分离器的液体出口通过第四流量计和第八截止阀与第二气液两相泵的液体入口连接；第二气液两相泵的出口与第二水合物反应单元的入口连接；第二水合物反应单元的出口通过第五单向阀与第二气液两相泵的入口连接；第二水合物反应单元的出口通过第十一截止阀与第一三相分离器入口连接；第一三相分离器排水口通过第二螺杆泵和第一单向阀与污水罐入口连接；第一三相分离器的固体排出口通过第二浆液泵和第十二截止阀与第二水合物分解单元的入口连接；第一三相分离器的气体出口通过第三单向阀与气体缓冲罐连接；第二水合物分解单元的出口与第二气液两相分离器的入口连接；第二气夜两相分离器的气体出口与乙烷回收管线连接；第二气夜两相分离器的液体出口通过第十三截止阀与蓄水罐入口连接；蓄水罐的出口与油田注水系统连接；但其结构复杂，不能移动，适用于规模以上的油田，在实际应用中的范围较小。因此，研发设计一种用于偏远地区的移动式回收处理伴生气的装置和方法。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种伴生气回收处理装置和方法，在油田所在地安全、高效的回收伴生气。

为了实现上述目的，本发明涉及的伴生气回收处理装置的主体结构包括气体收集管道1、气罐2、气体预处理车3、预处理液罐车4、废液罐车5、气体加压泵车6、天然气水合吸收车7、水罐车8、水合物造粒车9、水合物储罐车10和中控车11；气体收集管道1分别与石油管道100和气罐2连接，气罐2与气体预处理车3管道式连接，气体预处理车3分别与预处理液罐车4、废液罐车5和气体加压泵车6管道式连接，气体加压泵车6与天然气水合吸收车7管道式连接，天然气水合吸收车7分别与水罐车8和水合物造粒车9管道式连接，水合物造粒车9与水合物储罐车10管道式连接，天然气水合吸收车7、水合物造粒车9和水合物储罐车10分别与中控车11电连接。

本实施例涉及的伴生气回收处理装置使用时，油井伴生气通过气体收集管道1进入气罐2储存，再进入气体预处理车3，预处理液罐车4将预处理液注入气体预处理车3，通过机械法去除伴生气中的大颗粒杂质与原油杂质，利用预处理液罐车4提供的预处理液为脱硫脱碳溶剂，能够吸收伴生气中的包含H₂S、SO₂和CO₂的气体杂质，通过膜分离技术分离得到包含CH₄、C₂H₆、C₃H₈的天然气，预处理液废液、大颗粒杂质和原油杂质被排入废液罐车5，天然气被排入气体加压泵车6后被加压至6MPa，形成高压天然气，高压天然气进入天然气水合吸收车7内的气体预冷罐中预冷并降温至1℃后进入水合物反应釜，水罐车8连续向天然气水合吸收车7供水，水经盘管降温至1℃后进入水合物反应釜，高压天然气与水进行水合反应生成水合物，水合物经水合物输送泵输送至水合物造粒车9中进行脱水和造粒处理，形成易于储运的颗粒状水合物后进入水合物储罐车10；中控车11控制水合反应过程的压力、温度和流量参数。

本发明与现有技术相比，基于水合物在天然气储运中的储运安全、条件温和的优势，对油井伴生气进行回收处理；其装置结构简单，拆装方便，移动式的架构能够避免大量的管道铺设工作，既节约了施工成本又杜绝了管线利用率低，甚至废置的弊端，更加安全、经济、合理的实现伴生气的采集利用，有利于节能减排和环境保护的实现。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施实例并结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

本实施例涉及的伴生气回收处理装置和方法的主体结构包括气体收集管道1、气罐2、气体预处理车3、预处理液罐车4、废液罐车5、气体加压泵车6、天然气水合吸收车7、水罐车8、水合物造粒车9、水合物储罐车10和中控车11；气体收集管道1的一端与石油管道100连接，气体收集管道1的另一端与气罐2连接，气罐2与气体预处理车3管道式连接，气体预处理车3分别与预处理液罐车4、废液罐车5和气体加压泵车6管道式连接，气体加压泵车6与天然气水合吸收车7管道式连接，天然气水合吸收车7分别与水罐车8和水合物造粒车9管道式连接，水合物造粒车9与水合物储罐车10管道式连接，天然气水合吸收车7、水合物造粒车9和水合物储罐车10分别与中控车11电连接。

本实施例涉及的石油管道100将油井生产的原油输出；气体收集管道1将伴生气收集到气罐2；气罐2对伴生气进行临时储存；气体预处理车3对伴生气进行过滤、脱硫和脱碳的预处理操作；气体加压泵车6对天然气增压，使天然气的压力与水合物的压力相平衡；水罐车8向天然气水合吸收车7连续供水，以支撑天然气水合物的连续生成；天然气水合吸收车7内搭载有恒温室，恒温室内设置有气体预冷罐、盘管、水合物反应釜和水合物输送泵；水合物造粒车9内搭载有恒温室，恒温室内设置有水合物脱水造粒机；水合物储罐车10内搭载有恒温室，对天然气水合物进行收集和存储；中控车11内安装有控制器，控制器分别对天然气水合吸收车7、水合物造粒车9和水合物储罐车10内搭载的恒温室进行温度设定和控制，并分别对水合物反应釜和水合物脱水造粒机的压力、温度和流量进行实时监控，以控制天然气、水和天然气水合物的输送量，恒温室的温度调节范围为-20～50℃。

本实施例涉及的气罐2、气体预处理车3、预处理液罐车4、废液罐车5、气体加压泵车6、天然气水合吸收车7、水罐车8、水合物造粒车9和水合物储罐车10的连接管道均进行保温处理，接口处均使用螺纹结构密封和固定，并借助快开夹实现快速拆卸。

实施例2：

本实施例涉及的伴生气回收处理方法的工艺过程包括采集、预处理、加压、水合、造粒和收集共六个步骤：

采集：通过气体收集管道1将油井伴生气采集至气罐2储存；

预处理：伴生气从气罐2进入气体预处理车3后，通过机械法去除伴生气中的大颗粒杂质和原油杂质，通过预处理液吸收法对伴生气进行脱硫和脱碳，通过膜分离技术从伴生气中分离出天然气，预处理液废液、大颗粒杂质和原油杂质排入废液罐车5，天然气排入气体加压泵车6，预处理液由预处理液罐车4提供；

加压：气体加压泵车6将天然气的压力增加至6MPa，形成高压天然气；

水合：高压天然气从气体加压泵车6进入天然气水合吸收车7时，恒温箱的温度为1℃，高压天然气先进入气体预冷罐预冷至1℃后进入水合物反应釜，水罐车8提供的水经盘管预冷至1℃后进入水合物反应釜，高压天然气与水在水合物反应釜发生水合反应生成水合物；

造粒：水合物输送泵将水合物输送至水合物造粒车9，水合物脱水造粒机在恒温室提供的低温环境(1℃)中对水合物进行脱水和滚圆，得到易于储运的水合物颗粒；

收集：水合物储罐车10收集水合物颗粒后进行运输和储存。

本实施例涉及的预处理液为脱硫脱碳溶剂，能够吸收伴生气中的CO₂和H₂S。

本实施例涉及的气体加压泵车6、天然气水合吸收车7、水罐车8、水合物造粒车9和水合物储罐车10的耐压值均为25MPa，耐温值均为-50～100℃。

本实施例涉及的中控车11用于来搭载仪表和控制器，负责远程监测与控制天然气水合吸收车7和水合物造粒车9的开关、压力、温度和流量。

Claims (6)

1.一种伴生气回收处理装置，其特征在于气体收集管道、气罐、气体预处理车、预处理液罐车、废液罐车、气体加压泵车、天然气水合吸收车、水罐车、水合物造粒车、水合物储罐车和中控车；气体收集管道分别与石油管道和气罐连接，气罐与气体预处理车管道式连接，气体预处理车分别与预处理液罐车、废液罐车和气体加压泵车管道式连接，气体加压泵车与天然气水合吸收车管道式连接，天然气水合吸收车分别与水罐车和水合物造粒车管道式连接，水合物造粒车与水合物储罐车管道式连接，天然气水合吸收车、水合物造粒车和水合物储罐车分别与中控车电连接。

2.一种伴生气回收处理方法，其特征在于工艺过程包括采集、预处理、加压、水合、造粒和收集共六个步骤：

采集：通过气体收集管道将油井伴生气采集至气罐储存；

预处理：伴生气从气罐进入气体预处理车后，通过机械法去除伴生气中的大颗粒杂质和原油杂质，通过预处理液吸收法对伴生气进行脱硫和脱碳，通过膜分离技术从伴生气中分离出天然气，预处理液废液、大颗粒杂质和原油杂质排入废液罐车，天然气排入气体加压泵车，预处理液由预处理液罐车提供；

加压：气体加压泵车将天然气的压力增加至6MPa，形成高压天然气；

水合：高压天然气从气体加压泵车进入天然气水合吸收车时，恒温箱的温度为1℃，高压天然气先进入气体预冷罐预冷至1℃后进入水合物反应釜，水罐车提供的水经盘管预冷至1℃后进入水合物反应釜，高压天然气与水在水合物反应釜发生水合反应生成水合物；

造粒：水合物输送泵将水合物输送至水合物造粒车，水合物脱水造粒机在恒温室提供的低温环境中对水合物进行脱水和滚圆，得到易于储运的水合物颗粒；

收集：水合物储罐车收集水合物颗粒后进行运输和储存。

3.根据权利要求1所述的伴生气回收处理装置，其特征在于石油管道将油井生产的原油输出；气体收集管道将伴生气收集到气罐；气罐对伴生气进行临时储存；气体预处理车对伴生气进行过滤、脱硫和脱碳的预处理操作；气体加压泵车对天然气增压，使天然气的压力与水合物的压力相平衡；水罐车向天然气水合吸收车连续供水，以支撑天然气水合物的连续生成；天然气水合吸收车内搭载有恒温室，恒温室内设置有气体预冷罐、盘管、水合物反应釜和水合物输送泵；水合物造粒车内搭载有恒温室，恒温室内设置有水合物脱水造粒机；水合物储罐车内搭载有恒温室，对天然气水合物进行收集和存储；中控车内安装有控制器，控制器分别对天然气水合吸收车、水合物造粒车和水合物储罐车内搭载的恒温室进行温度设定和控制，并分别对水合物反应釜和水合物脱水造粒机的压力、温度和流量进行实时监控，以控制天然气、水和天然气水合物的输送量，恒温室的温度调节范围为-20～50℃。

4.根据权利要求1所述的伴生气回收处理装置，其特征在于气罐、气体预处理车、预处理液罐车、废液罐车、气体加压泵车、天然气水合吸收车、水罐车、水合物造粒车和水合物储罐车的连接管道均进行保温处理，接口处均使用螺纹结构密封和固定，并借助快开夹实现快速拆卸。

5.根据权利要求1所述的伴生气回收处理装置和方法，其特征在于气体加压泵车、天然气水合吸收车、水罐车、水合物造粒车和水合物储罐车的耐压值均为25MPa，耐温值均为-50～100℃。

6.根据权利要求2所述的伴生气回收处理方法，其特征在于预处理液为脱硫脱碳溶剂，能够吸收伴生气中的CO₂和H₂S。

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