CN204447667U - 一种油田伴生气分离装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油田伴生气分离装置，解决了现有技术中油田伴生气分离方法所存在的工艺流程复杂和能耗高的问题。气液分离器的顶部与预处理吸附塔的底部连接，预处理吸附塔的顶部与脱碳吸附塔的底部连接，脱碳吸附塔的底部还与真空泵的入口连接，脱碳吸附塔的顶部连接于烃类输出管道口，真空泵的出口与解吸气缓冲罐的入口连通，解吸气缓冲罐的出口连通CO2气输出管道口。实现了具有能耗低、工艺流程简单的技术效果，而且相比现有的溶液吸收法，本方案不会产生二次污染物。
Description
技术领域
本实用新型属于采油技术领域，尤其涉及一种油田伴生气分离装置。
背景技术
油田伴生气是石油层中伴随石油一起逸出的气体以及部分溶于石油中的天然气，含有较多的烃类，具有较好的利用价值。目前对于一些老油田、低渗透性油田，存在原油采收率低、采油速度低、单井产量低、产量递减快、注水压力高、注水见效差、增产困难等的问题。
目前，国内外解决该类问题的措施是采取注CO2驱采油技术(CO2-EOR，Enhanced Oil Recovery)，该技术较水驱和其它气体驱(如N2、空气)可大幅提高原油采收率，驱油效果显著。但是采用注CO2混相驱油后逸出的伴生气存在CO2含量高且短时间内波动幅度范围大(5％～90％)的特点。
目前针对油田伴生气分离回收烃和CO2的方法有低温分离法、溶液吸收法、膜分离法等。
低温分离法是Ryan-Holmes工艺，其主要用于分离回收凝液和CO2，会存在能耗高、工艺流程复杂的问题。
溶液吸收法主要有胺法、热钾碱法等，该类方法仍然存在能耗高、适应能力弱的问题，而且有废液排放，而且分离得到的烃类气体和CO2含有饱和水，还需要增加脱水装置才能满足产品气水露点要求，因此会增加工艺复杂度。
膜分离法获得的CO2纯度较低(80％左右)，一般只能用于伴生气中CO2的粗分离，需要配置严格的预处理装置，还需要增加溶液吸收装置实现CO2的精脱除，同样会增加工艺复杂度。
实用新型内容
针对现有技术中油田伴生气分离伴生气方法所存在的工艺流程复杂和能耗高的问题，本实用新型提供了一种油田伴生气分离装置。
本实用新型提供的油田伴生气分离装置，包括气液分离器、预处理吸附塔、脱碳吸附塔、真空泵、解吸气缓冲罐；所述气液分离器的顶部与所述预处理吸附塔的底部连接，所述预处理吸附塔的顶部与所述脱碳吸附塔的底部连接，所述脱碳吸附塔的底部还与所述真空泵的入口连接，所述脱碳吸附塔的顶部连接于烃类输出管道口，所述真空泵的出口与所述解吸气缓冲罐的入口连通，所述解吸气缓冲罐的出口连通CO2气输出管道口；其中，每个所述脱碳吸附塔与所述预处理吸附塔之间的连接管道上设置有程控阀门，每个所述脱碳吸附塔与所述真空泵之间的连接管道上设置有程控阀门，以及每个所述脱碳吸附塔的顶部设置有程控阀门。
优选的，所述预处理吸附塔包括第一预处理吸附塔和第二预处理吸附塔，所述第一预处理吸附塔和所述第二预处理吸附塔之间通过管道和程控阀门形成串联或并联。
优选的，所述油田伴生气分离装置还包括两个均压罐，所述脱碳吸附塔包括三个；
其中，三个所述脱碳吸附塔与所述两个均压罐连接，三个所述脱碳吸附塔的顶部均连接至所述烃类输出管道口。
优选的，所述油田伴生气分离装置还包括一个均压罐，所述脱碳吸附塔包括四个；
其中，四个所述脱碳吸附塔与所述一个均压罐连接，四个所述脱碳吸附塔的顶部均连接至所述烃类输出管道口。
优选的，所述脱碳吸附塔包括至少五个，其中，所述至少五个所述脱碳吸附塔的底部相互连接，所述至少五个所述脱碳吸附塔的顶部均连接至所述烃类输出管道口。
优选的，所述油田伴生气分离装置还包括压缩机，连接于所述解吸气缓冲罐与所述CO2气输出管道口之间，其中，所述压缩机的入口与所述解吸气缓冲罐的出口连接，所述压缩机的出口连接于所述CO2气输出管道口。
通过本实用新型所提供的一个或多个技术方案，至少实现了如下技术效果和优点：
通过本实用新型所提供的油田伴生气分离装置，原料油田伴生气首先进入气液分离器脱除其中的游离液体，接着经过预处理吸附塔中的脱杂吸附剂对伴生气进行脱杂，接着，经过除杂的伴生气通过脱碳吸附塔，在专用脱碳吸附剂的选择性吸附作用下，伴生气中的CO2被专用脱碳吸附剂吸附固定下来，而伴生气中的烃类物质则被吸附极少或基本不被吸附，则烃类物质直接从脱碳吸附塔的顶部排出，吸附过程结束后，CO2从脱碳吸附塔的底部通过真空泵和解吸气缓冲罐回收，从而实现了在脱碳吸附塔中实现烃和CO2的分离和回收。
相比现有技术，本实用新型中的技术方案不需要增加脱水装置，溶液吸收装置等，因此，具有工艺流程简单的技术效果，且减小了能耗。而且相比现有的溶液吸收法，本方案的脱碳过程属于物理过程，无化学变化，因此不会产生二次污染物。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中的油田伴生气分离装置的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中的油田伴生气分离伴生气方法所存在的工艺流程复杂和能耗高的问题，本实用新型提供了一种油田伴生气分离装置，总的思路如下：
通过本实用新型所提供的油田伴生气分离装置，原料油田伴生气首先进入气液分离器脱除其中的游离液体，接着经过预处理吸附塔中的脱杂吸附剂对伴生气进行脱杂，接着，经过除杂的伴生气通过脱碳吸附塔，在专用脱碳吸附剂的选择性吸附作用下，伴生气中的CO2被专用脱碳吸附剂吸附固定下来，而伴生气中的烃类物质则被吸附极少或基本不被吸附，则烃类物质直接从脱碳吸附塔的顶部排出，吸附过程结束后，CO2从脱碳吸附塔的底部通过真空泵和解吸气缓冲罐回收，从而实现了在脱碳吸附塔中实现烃和CO2的分离和回收。
可见，相比现有技术，本实用新型中的技术方案不需要增加脱水装置，溶液吸收装置等，因此，具有工艺流程简单的技术效果，且减小了能耗。而且相比现有的溶液吸收法，本方案的脱碳过程属于物理过程，无化学变化，因此不会产生二次污染物。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参考图1所示，本实用新型中的油田伴生气分离装置包括气液分离器1、预处理吸附塔2、脱碳吸附塔3、真空泵4、解吸气缓冲罐5。气液分离器1的顶部与预处理吸附塔2的底部连接，预处理吸附塔2的顶部与脱碳吸附塔3的底部连接，脱碳吸附塔3的底部还与真空泵4的入口连接，脱碳吸附塔3的顶部连接于烃类输出管道口A，真空泵4的出口与解吸气缓冲罐5的入口连通，解吸气缓冲罐5的出口连通CO2气输出管道口B。
在具体应用中，预处理吸附塔2内装有除杂吸附剂，脱碳吸附塔3内装有用于烃类物质与CO2分离的脱碳吸附剂，脱碳吸附剂具体可以为氧化铝、DKT-511、活性炭、分子筛吸附剂中的任一种或多种，脱碳吸附剂对伴生气中不同组分的吸附容量不同，因此具有高选择性。且脱碳吸附剂的吸附容量随吸附压力的变化而变化。
前述油田伴生气分离装置在工作时，原料油田伴生气首先进入气液分离器1进行气液分离，脱除其中的游离液体后的伴生气从气液分离器1的顶部送至预处理吸附塔2的底部，经预处理吸附塔2脱杂处理后的伴生气直接自脱碳吸附塔3的底部进入，在脱碳吸附剂的高选择性下，伴生气中的CO2被脱碳吸附剂吸附固定下来，而伴生气中的烃类物质则被吸附极少或基本不被吸附，直接从脱碳吸附塔3的顶部排出，获得CO2含量低于3vol％、露点低于-20℃的烃类物质(即净化天然气)，且烃类物质的收率大于98％；在脱碳吸附塔3的吸附过程结束后，脱碳吸附塔3先进行均压降压至常压，然后脱碳吸附塔3与真空泵4之间的通道打开，通过真空泵4使脱碳吸附塔3的压力降低至-0.07MPa.G左右，吸附的CO2及少量其它气体解吸出来被送至解吸气缓冲罐5。
通过上述工作流程描述可以看出，本实用新型中的油田伴生气分离装置用于分离烃类物质与CO2的回收率高、CO2含量波动适应能力强，整个过程自动化程度高，方便快捷。
在具体实施过程中，预处理吸附塔2为一个或多个，较佳的，预处理吸附塔2设置为多个。
比如参考图1所示，在一种实施方式下，预处理吸附塔2设置为两个，即包括第一预处理吸附塔2A和第二预处理吸附塔2B，根据伴生气中杂质(杂质包括油雾等)的含量情况，第一预处理吸附塔2A与第二预处理吸附塔2B之间通过管道和程控阀门形成串联或并联。具体来讲，第一预处理吸附塔2A顶部和第二预处理吸附塔2B顶部通过两个上管道互联，第一预处理吸附塔2A底部和第二预处理吸附塔2B底部通过两个下管道互联，每个上管道和每个下管道上设置有两个程控阀门，其中一个上管道和其中一个下管道之间连接一中间管道，中间管道与该上管道的连接位置位于一个上管道的两个程控阀门2C、2D之间，中间管道与该下管道的连接位置位于一个下管道的两个程控阀门2E、2F之间，而另一个上管道的两个程控阀门2G、2H之间连接一管道到脱碳吸附塔3的底部，另一个下管道的两个程控阀门2I、2J之间连接一管道到气液分离器1的顶部。通过这种连接方式下，通过调整程控阀门2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I、2J中每个程控阀门的状态，来使得第一预处理吸附塔2A和第二预处理吸附塔2B之间为并联或串联。通过这种实施方式，实现了气液分离器1的顶部与预处理吸附塔2的底部连接。当然，本领域技术人员可以根据本实施例所描述的原理设置超过两个的预处理吸附塔2进行并联或串联。
通过上述实施例的描述，多个预处理吸附塔2通过管道和程控阀门连接，通过程控阀门的打开和关闭来控制使得多个预处理吸附塔2为并联或串联，这样不仅能有效保证脱杂精度，而且也便于不停车在线更换失去活性的除杂吸附剂，可以提高生产效率。
进一步，在具体实施过程的一种实施方式中，脱碳吸附塔3包括三个：则为了充分保证烃类物质收率和气体压力能的利用，需要进行均压，该油田伴生气分离装置还包括两个均压罐(未图示，均压罐可以为两个没有装脱碳吸附剂的空塔)用于实现均压，三个脱碳吸附塔3均与该两个均压罐连接，三个脱碳吸附塔3的顶部均连接至烃类输出管道口A。本领域技术人员根据原料油田伴生气的气量、压力、产品气要求等条件，可以设置更多的脱碳吸附塔3。比如，在另一种实施方式中，脱碳吸附塔3包括四个：则该油田伴生气分离装置还包括一个均压罐(未图示，均压罐可以为一个没有装脱碳吸附剂的空塔)，四个脱碳吸附塔3均与该均一个均压罐连接，四个脱碳吸附塔3的顶部均连接至烃类输出管道口A。在又一种实施方式中，脱碳吸附塔3包括至少五个，则在这种实施方式下不需要均压罐，仅仅五个或五个以上的脱碳吸附塔3就能自身实现均压。具体举例为脱碳吸附塔3的个数为五个，则五个脱碳吸附塔3的底部相互连接，且这五个脱碳吸附塔3的顶部均连接至烃类输出管道口A。本文不限制具体实施过程中脱碳吸附塔3的个数上限。
基于上述任何一种实施方式，每个脱碳吸附塔3与预处理吸附塔2之间的连接管道上设置有程控阀门，每个脱碳吸附塔3与真空泵4之间的连接管道上设置有程控阀门，以及每个脱碳吸附塔3的顶部设置有程控阀门，以实现相互之间所需要的连通或关闭。具体是如何连通或关闭在工程过程描述中进行详细说明。
下面介绍脱碳吸附塔3的工作过程，每个脱碳吸附塔3均经历六个工作阶段，只是在时间上相互错开，实现始终保持至少有一个脱碳吸附塔3处于吸附阶段，而其它脱碳吸附塔3处于其余的五个工作阶段，即可实现原料油田伴生气的连续分离与提纯。
下面以其中一个脱碳吸附塔3为例，说明详细的工作过程。
1、吸附阶段，打开脱碳吸附塔3底部的进气程控阀门和顶部的出气程控阀门，关闭顶部的产品气终充压程控阀门，脱碳吸附塔3底部与预处理吸附塔2顶部之间的管道连通，伴生气从脱碳吸附塔3的底部进入，烃类物质从脱碳吸附塔3的顶部排出。
2、均压降压阶段，吸附阶段完成后，关闭脱碳吸附塔3顶部的出气程控阀门，打开相应的均压程控阀门，使其与均压罐连通或者与当前处于对应均压升压工作阶段中的一个脱碳吸附塔3连通，直至两者的压力相等，本阶段至少包括两次均压降压。
3、逆放阶段，关闭相应的均压程控阀门，打开脱碳吸附塔3底部的逆放程控阀门，使脱碳吸附塔3底部与解吸气缓冲罐5的入口连通，来将脱碳吸附塔3内的压力降至常压。
4、真空解吸阶段，关闭脱碳吸附塔3底部的逆放程控阀门，打开脱碳吸附塔3底部的抽真空程控阀门，使脱碳吸附塔3底部与真空泵4连通，进行真空解吸。
5、均压升压阶段，关闭脱碳吸附塔3底部的抽真空程控阀门，打开脱碳吸附塔3顶部的相应的程控阀门，使其与均压罐连通，或者与当前处于对应均压降压工作阶段中的一个脱碳吸附塔3连通，直至两者的压力相等，该均压升压阶段与前述均压降压阶段相对应，本阶段至少包括2次均压升压。
6、产品气终充压阶段，关闭脱碳吸附塔3顶部相应的均压程控阀门，打开脱碳吸附塔3顶部的终充阀门，通过烃类输出管道上的调节阀门，其它处于吸附阶段的脱碳吸附塔3的顶部出来的烃类物质产品气对该脱碳吸附塔3进行终充压，直至其升至吸附压力，为下一次吸附阶段做好准备。
进一步，本实用新型中的油田伴生气分离装置还包括压缩机6，连接于解吸气缓冲罐5与CO2气输出管道之间，其中，压缩机6的入口与解吸气缓冲罐5的出口连接，压缩机6的出口连接于CO2气输出管道口B。从而通过压缩机6加压，能够获得CO2含量大于97vol％的富CO2气，富CO2气可直接作为CO2-EOR的气源，实现CO2的循环回注利用。
本实用新型实施例中的油田伴生气分离装置，至少具有如下技术效果和优点：
1、本实用新型实施例中的技术方案不需要增加脱水装置、溶液吸收装置等，因此，具有能耗低、工艺流程简单的技术效果，而且相比现有的溶液吸收法，本方案的脱碳过程属于物理过程，无化学变化，因此不会产生二次污染物。
2、本实用新型实施例中的技术方案还具有烃的回收率高、CO2含量波动适应能力强的优点。
3、本实用新型实施例中的技术方案还具有自动化程度高、开停车方便快捷的特点。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种油田伴生气分离装置，其特征在于，包括气液分离器、预处理吸附塔、脱碳吸附塔、真空泵、解吸气缓冲罐；
所述气液分离器的顶部与所述预处理吸附塔的底部连接，所述预处理吸附塔的顶部与所述脱碳吸附塔的底部连接，所述脱碳吸附塔的底部还与所述真空泵的入口连接，所述脱碳吸附塔的顶部连接于烃类输出管道口，所述真空泵的出口与所述解吸气缓冲罐的入口连通，所述解吸气缓冲罐的出口连通CO2气输出管道口；
其中，每个所述脱碳吸附塔与所述预处理吸附塔之间的连接管道上设置有程控阀门，每个所述脱碳吸附塔与所述真空泵之间的连接管道上设置有程控阀门，以及每个所述脱碳吸附塔的顶部设置有程控阀门。
2.如权利要求1所述的油田伴生气分离装置，其特征在于，所述预处理吸附塔包括第一预处理吸附塔和第二预处理吸附塔，所述第一预处理吸附塔和所述第二预处理吸附塔之间通过管道和程控阀门形成串联或并联。
3.如权利要求1所述的油田伴生气分离装置，其特征在于，所述油田伴生气分离装置还包括两个均压罐，所述脱碳吸附塔包括三个；
其中，三个所述脱碳吸附塔与所述两个均压罐连接，三个所述脱碳吸附塔的顶部均连接至所述烃类输出管道口。
4.如权利要求1所述的油田伴生气分离装置，其特征在于，所述油田伴生气分离装置还包括一个均压罐，所述脱碳吸附塔包括四个；
其中，四个所述脱碳吸附塔与所述一个均压罐连接，四个所述脱碳吸附塔的顶部均连接至所述烃类输出管道口。
5.如权利要求1所述的油田伴生气分离装置，其特征在于，所述脱碳吸附塔包括至少五个，其中，所述至少五个所述脱碳吸附塔的底部相互连接，所述至少五个所述脱碳吸附塔的顶部均连接至所述烃类输出管道口。
6.如权利要求1-5中任一权项所述的油田伴生气分离装置，其特征在于，所述油田伴生气分离装置还包括压缩机，连接于所述解吸气缓冲罐与所述CO2气输出管道口之间，其中，所述压缩机的入口与所述解吸气缓冲罐的出口连接，所述压缩机的出口连接于所述CO2气输出管道口。
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| CN116870663A (zh) * | 2023-08-04 | 2023-10-13 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种胺液净化再生系统及方法 |
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2015
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105296037A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-03 | 新疆石油工程设计有限公司 | 天然气连续脱汞高效吸附装置及其使用方法 |
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