CN217431329U - 一种用于ccus油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置 - Google Patents

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刘瑛
孙晓
吴向阳
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胡耀强
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李鹤
杨永钊
刘志玲
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Abstract

本实用新型技术领域属于CCUS清洁高效利用技术，涉及到一种用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置。一种用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，包括依次连接的伴生气、预处理模块及增压分离模块；所述预处理模块为杂质重烃分离模块；所述增压分离模块包括依次连接的一级增压分离模块及二级分离模块；二级分离模块包括二级聚合物膜系统及有机蒸汽膜分离装置；二级聚合物膜系统包括依次连接的二级增压机及二级聚合物膜分离装置。本实用新型提出的分离过程安全环保，有效解决二氧化碳驱注入过程中二氧化碳随伴生气采出而集中处理难的问题。

Description

一种用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置
技术领域
本实用新型技术领域属于CCUS清洁高效利用技术，涉及到一种用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置。
背景技术
二氧化碳气驱强化采油技术是大规模处置二氧化碳的有效措施之一，并且已成为第二大提高采收率技术。近年来随着各国对二氧化碳等温室气体减排的广泛关注，二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术应运而生，标志着结合温室气体封存的二氧化碳驱油技术进入新阶段。二氧化碳在注入地层后，随着注入量与注入年限的增加，部分二氧化碳将无可避免的突破地层随采出气采出地面，依据国内外的工程经验，短至几个月就将采出二氧化碳。由于二氧化碳的不可燃物性，采出气不经过处理则不能再当作燃料进行利用，只能进行直接放空，这不仅浪费了资源，还污染了环境，不符合二氧化碳驱油环保的理念。于此同时，由于采出气在含有二氧化碳等酸性气体的同时还含有大量的水，会造成集输管线和仪器设备的腐蚀，给油田集输带来安全隐患，频繁的检修设备和更换管线提高了集输的成本。
目前市面上各种CO2捕集工艺技术特点如下表所示。
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陕北地处陕北黄土高原，沟梁塬峁纵横交错，注二氧化碳区域管输率很低，普遍在15%以下，国内外相关成熟的工艺技术的重点均在于集中处理，虽然工程经验成熟，但是并不适用于陕北油田二氧化碳驱的现状。如何设计投资低、能耗低、灵活适用的工艺，同时满足二氧化碳闭口循环的要求是技术研究的重要方向。
且如果可以循环利用二氧化碳气驱强化采油油田采出气中的二氧化碳，将回收的二氧化碳再次注入油田进行驱油，回收的轻烃和CH4还可用于生产，一方面解决了一部分二氧化碳来源问题，另一方面可以减少二氧化碳气驱强化采油成本，还可实现良好的环境效应，一举多得。
常规伴生气分离一般是两种方式：第一种是井口简单气液分离，然后气体直接用于现场供热、发电等等，液体汽车拉运至集中处理中心；第二种采用气液一起管输至集中处理站，采用常规的气液两相、油气水三相分离器分离。在大量含有二氧化碳的组分条件下，会导致分离装置内部发泡、腐蚀，最终失效或者分离效果不理想；同时直接讲伴生气用于发电，如果二氧化碳含量很高的情况下，也无法实现发电的目的。因此分离CCUS示范区的油田伴生气必须要采用合适的、非常规的方法才能实现。
发明内容
本实用新型旨在针对上述问题，提出一种用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置。
本实用新型的技术方案在于：
一种用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，包括依次连接的伴生气、预处理模块及增压分离模块；所述预处理模块为杂质重烃分离模块；所述增压分离模块包括依次连接的一级增压分离模块及二级分离模块；二级分离模块包括二级聚合物膜系统及有机蒸汽膜分离装置；二级聚合物膜系统包括依次连接的二级增压机及二级聚合物膜分离装置。
所述二级聚合物膜系统连接至一级聚合物膜分离装置的低压气体出口端；有机蒸汽膜分离装置连接至一级聚合物膜分离装置的高压气体出口端。
所述预处理模块包括依次连接的重烃预分离模块及脱杂质重烃模块；其中，重烃预分离模块为冷凝罐，脱杂质重烃模块为缓冲罐。
所述预处理模块还包括依次连接的原水罐及加湿泵；加湿泵连接至冷凝罐。
所述一级增压分离模块包括依次连接的一级增压机及一级聚合物膜分离装置。
所述一级增压机及一级聚合物膜分离装置之间还设有增湿罐。
所述一级增压机及二级增压机均为隔膜式增压机或活塞式压缩机。
所述有机蒸汽膜分离装置为VOC有机蒸汽膜分离装置。
还包括收集回注装置，所述二级聚合物膜分离装置的二氧化碳出口端及VOC有机蒸汽膜的轻烃出口端连接至收集回注装置。
本实用新型的技术效果在于：
本实用新型二氧化碳的分离效果可达到90%以上，轻烃分离程度70%以上，甲烷分离程度70%以上；本实用新型提出的分离过程安全环保，有效解决二氧化碳驱注入过程中二氧化碳随伴生气采出而集中处理难的问题；更优选地，实现二氧化碳注入油藏随油井采出后的循环和利用，同时将附加值很高的轻烃分离出来还能产生一定的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的系统连接示意图。
附图标记：1、伴生气；2、冷凝罐；3、缓冲罐；4、一级增压机；5、一级聚合物膜分离装置；6、二级增压机；7、二级聚合物膜分离装置；8、VOC有机蒸汽膜分离装置；9、原水罐；10、加湿泵。
具体实施方式
实施例1
一种用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，包括依次连接的伴生气1、预处理模块及增压分离模块；所述预处理模块为杂质重烃分离模块；所述增压分离模块包括依次连接的一级增压分离模块及二级分离模块；二级分离模块包括二级聚合物膜系统及有机蒸汽膜分离装置；二级聚合物膜系统包括依次连接的二级增压机6及二级聚合物膜分离装置7。
实施例2
在实施例1的基础上，还包括：
所述二级聚合物膜系统连接至一级聚合物膜分离装置5的低压气体出口端；有机蒸汽膜分离装置连接至一级聚合物膜分离装置5的高压气体出口端。
实施例3
在实施例2的基础上，还包括：
所述预处理模块包括依次连接的重烃预分离模块及脱杂质重烃模块；其中，重烃预分离模块为冷凝罐2，脱杂质重烃模块为缓冲罐3。所述预处理模块还包括依次连接的原水罐9及加湿泵10；加湿泵10连接至冷凝罐2。
实施例4
在实施例3的基础上，还包括：
所述一级增压分离模块包括依次连接的一级增压机4及一级聚合物膜分离装置5。所述一级增压机4及一级聚合物膜分离装置5之间还设有增湿罐。所述一级增压机4及二级增压机6均为隔膜式增压机或活塞式压缩机。所述有机蒸汽膜分离装置为VOC有机蒸汽膜分离装置8。
实施例5
在实施例4的基础上，还包括：
还包括收集回注装置，所述二级聚合物膜分离装置7的二氧化碳出口端及VOC有机蒸汽膜的轻烃出口端连接至收集回注装置。
本实施例的具体过程为：
二氧化碳驱油田伴生气1采出后，直接由套管连接到预处理模块，经过脱杂质和重烃进入一级增压机4，压力从0.1Mpa增压至0.5MPa，而后进入增湿罐（如伴生气1含水量足够则可以跳过此流程），增湿后进入一级聚合物膜分离装置5进行二氧化碳一级分离；一级聚合物膜分离装置5的低压气体进入二级增加机重新增压到0.5MPa后进入二级聚合物膜分离装置7进行二氧化碳二级分离，高压气体进入VOC有机蒸汽膜分离装置8进行轻烃（C2~C6）和甲烷CH4的分离；二氧化碳和轻烃进入收集回注装置。
具体应用例：
伴生气1回收规模为240Nm3/d，气源为含量为60%二氧化碳的CCUS油田伴生气1，首先通过冷凝罐2将伴生气1降温至30℃以下并将C6以上的重烃预分离出来，而后进入缓冲罐3通过沉降作用再次分离水、杂质和重烃，预处理结束。随后进入一级增压机4增压至0.5MPa，增压后进入一级聚合物膜分离装置5分离二氧化碳，分离后二氧化碳浓度为87%，一级增压分离后富含二氧化碳的低压气体进入二级增压机6再次增压至0.5MPa后进入二级聚合物膜分离装置7二次分离二氧化碳，二级增压分离后二氧化碳浓度达到97%；一级增压分离后其他高压气体进入VOC有机蒸汽膜分离装置8分离轻烃，分离后渗透气轻烃含量70%，剩余气CH4含量也在70%左右。

Claims (9)

1.一种用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，包括依次连接的伴生气(1)、预处理模块及增压分离模块；所述预处理模块为杂质重烃分离模块；其特征在于：所述增压分离模块包括依次连接的一级增压分离模块及二级分离模块；二级分离模块包括二级聚合物膜系统及有机蒸汽膜分离装置；二级聚合物膜系统包括依次连接的二级增压机(6)及二级聚合物膜分离装置(7)。
2.根据权利要求1所述用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，其特征在于：所述二级聚合物膜系统连接至一级聚合物膜分离装置(5)的低压气体出口端；有机蒸汽膜分离装置连接至一级聚合物膜分离装置(5)的高压气体出口端。
3.根据权利要求2所述用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，其特征在于：所述预处理模块包括依次连接的重烃预分离模块及脱杂质重烃模块；其中，重烃预分离模块为冷凝罐(2)，脱杂质重烃模块为缓冲罐(3)。
4.根据权利要求3所述用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，其特征在于：所述预处理模块还包括依次连接的原水罐(9)及加湿泵(10)；加湿泵(10)连接至冷凝罐(2)。
5.根据权利要求4所述用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，其特征在于：所述一级增压分离模块包括依次连接的一级增压机(4)及一级聚合物膜分离装置(5)。
6.根据权利要求5所述用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，其特征在于：所述一级增压机(4)及一级聚合物膜分离装置(5)之间还设有增湿罐。
7.根据权利要求6所述用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，其特征在于：所述一级增压机(4)及二级增压机(6)均为隔膜式增压机或活塞式压缩机。
8.根据权利要求7所述用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，其特征在于：所述有机蒸汽膜分离装置为VOC有机蒸汽膜分离装置(8)。
9.根据权利要求8所述用于CCUS油田伴生气二氧化碳和轻烃回收的装置，其特征在于：还包括收集回注装置，所述二级聚合物膜分离装置(7)的二氧化碳出口端及VOC有机蒸汽膜的轻烃出口端连接至收集回注装置。
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