天然气轻烃回收DHX工艺优化研究

设计了一种用于天然气轻烃回收的DHX工艺,并考察了原料气预冷温度、膨胀机出口压力与原料气中C1/C2组成对DHX塔温度、丙烷压缩机功率、产品气增压机功率、膨胀机功率和C3+收率的影响。结果表明:丙烷压缩机功率和C3+产品收率均随着原料气预冷温度的降低先增大后减小;随着膨胀机出口压力的降低,DHX塔出口物料温度逐渐降低,产品气增压机功率、膨胀机功率和C3+产品收率均显著增加;原料气中n(C1)/n(C2)逐渐增大,使得DHX塔进出口物料温度明显降低,导致C3+产品收率逐渐增加。优化后DHX工艺为原料气预冷温度为-40℃,膨胀机出口压力为3.2MPa,C3+收率可达到97.18%。     

DHX工艺在膨胀制冷轻烃回收装置上的应用

江油轻烃厂45×104 m3/d轻烃回收装置是以回收中坝气田须二气藏不含硫天然气中的C_3H_8、C_4H_10、C_5H_12及C_6~+以上轻烃组分为目的的生产装置。2017年以前,江油轻烃厂生产工艺为单级膨胀制冷(ISS)工艺,2017年对装置进行了工艺技术改造,在其原有基础上将工艺流程改为DHX工艺。经技术改造后,江油轻烃厂C_3收率由原来的61.87%提高到83.46%,每天增加液化石油气约3t,年创效益约400万元。     

国外某油田放空天然气轻烃回收工艺研究

由于国外某油田伴生气全部用于放空,为了提高资源利用率,保护生态环境,对该放空天然气进行C3+组成回收,生产液化石油气(LPG)和凝析油。为此,开展了丙烷制冷+膨胀机制冷+DHX工艺回收轻烃方案设计研究,采用天然气两级预冷的丙烷制冷+膨胀机制冷+DHX工艺,并进行工艺参数优化。研究结果表明:设计的三种轻烃回收方案均能满足产品天然气中组成指标要求,DHX塔操作压力增加导致脱乙烷塔顶气抽出量明显增加,在满足产品天然气指标条件下,脱乙烷塔顶气抽出量范围逐渐变窄; DHX塔操作压力一定时,随着脱乙烷塔顶气抽出量增加,产品天然气中丙烷含量先减小后增加。较优的工艺参数是原料天然气一级预冷温度5℃,二级预冷温度-35℃,DHX塔操作压力1.60 MPa,脱乙烷塔操作压力3.05 MPa,脱乙烷塔顶气抽出量585 kmol/h。放空天然气能够回收LPG和凝析油47.97 t/d,生产天然气280×10~4m~3/d,经济效益显著。该研究成果对国内外油气田开展放空天然气回收利用具有参考意义。     

广安轻烃回收工艺方案选择

针对广安气田低渗透、低压气藏、初期原料气压力衰减速度快的特点,结合原料气气质条件,按照轻烃回收工艺方案选择原则,初步选择膨胀机制冷、DHX工艺和浅冷一油吸收法三种工艺方案,采用HYSYS模拟软件对各方案进行流程模拟优化计算,通过各方案的C3＋收率和装置运行能耗两项指标进行对比分析,最终采用膨胀制冷工艺。     

影响DHX工艺C3收率因素分析及工艺完善

对国内某120×10~4 m~3/d轻烃回收装置典型的DHX工艺C_3收率影响因素进行分析,在不改变现有装置的前提下,借助流程模拟软件Aspen HYSYS对工艺全流程建模。对主要操作参数进行分析,权衡C_3收率与装置的能耗关系。根据分析结果得出,在现有装置条件下,低温分离器最佳操作温度为-42℃、重接触塔最佳回流温度为-70℃。另外,膨胀机的膨胀比是影响C_3收率的关键,但是在不新增原料气压缩机、外输天然气压缩机的前提下,不宜对膨胀机的膨胀比进行调整。同时通过对脱乙烷塔塔顶至重接触塔管线的计算,确定管线中气液两相混输是造成脱乙烷塔塔顶温度波动、管线积液甚至断流现象的主要原因。基于以上分析结果,提出增加C_3收率的3种措施:1通过增大低温分离器入口换热器的换热面积,降低低温分离器的操作温度;2调整重接触塔进料流程,降低重接触塔塔顶C_3的损失;3增加脱乙烷塔塔顶物流气液分离罐,避免管线中气液两相混输,降低管线压力损失。C_3收率可由当前的67.1%提升至82.3%,同时有效解决脱乙烷塔温度波动幅度大、管线积液甚至断流的现象,增强了装置的安全性和稳定性。     

提高MH气田整体开发效益地面工艺优化探讨

MH气田随着开采年限的延长,气井压力逐年下降,部分中、低压气井无法满足"J-T阀节流"浅冷处理工艺进站要求,存在关井的风险,降低了气井开采效率和气田开发指标。为增强地面工艺技术适应性,提高产品收率和气田开发的综合效益,按照充分利用地层能量、低压天然气两级增压、中压天然气一级增压、优化天然气压缩机组合原则,对集输处理系统进行深冷工艺改造,采用分子筛脱水、膨胀机制冷工艺,实现对C_(2+)等烃类组分充分回收。改造后预计可累计多采天然气25×10~8m~3,新增乙烷产量1.5×10~4t/a,新增液化气产量1.3×10~4t/a,新增稳定轻烃2 500 t/a。     

江油轻烃回收装置C3 收率的影响因素分析及其改进措施探讨

江油天然气凝液回收装置采取低温分离法回收天然气中C_3及以上组分,设计处理量为45×10~4 m~3/d,现天然气处理量40×10~4 m~3/d。目前,中坝须二气藏呈高压气量逐步降低、低压气量逐步增加的趋势。原料气压力波动也较大,高压气压力由3.65 MPa降至约2.8MPa,轻烃厂主要生产参数与设计值存在较大偏差。此外,GB 11174-2011《液化石油气》于2012年7月1日正式实施后,新增对液化气中(C_3+C4)烃类组分体积分数不小于95%的规定,对装置的生产操作参数、液化气产量及C_3收率将产生一定的影响。目前,液化气气质在满足新国标要求的前提下,C_3收率仅61.12%。为此,在不改变现有装置的条件下,借助计算机模拟软件分析相关参数的敏感性,针对装置现状及主要敏感因素,提出提高原料气压力、降低原料气温度、稳定脱乙烷塔再沸器温度、参数优化及进行工艺改造等措施,以提高装置C3收率。     

小型轻烃回收装置自凝液制冷工艺及应用

小型轻烃回收装置自凝液制冷工艺设计的指导思想是不设置外冷源,利用自产凝液把制冷系统复叠在小型轻烃回收工艺加工过程中,合二为一。利用小型轻烃回收装置低温分离器自产的凝液将其节流降压,在蒸发器中吸收热介质的热量,自身汽化,汽化后的气体进原料气压缩机与原料气一起增压、冷却冷凝、分离。与外冷源制冷工艺相比,自凝液制冷工艺具有简化工艺、降低能耗、减少投资的优势。自凝液制冷小型轻烃回收工艺适用于富原料气,且原料气体C_3~+含量不能低于25%。组分中C_3~+含量越高,制冷效果越明显。     

国产50×10~4m~3/d气体处理装置的技术改造

胜利油田东营压气站国产50×104m3/d气体处理装置由于进站伴生气量降低,膨胀机偏离设计工况,导致装置的C3收率下降,能耗增加。通过工艺流程模拟,分析了不同气体处理工艺对装置C3收率的影响,提出了采用正升压膨胀制冷和增设DHX塔相结合的工艺方法,对气体处理装置进行技术改造。在相同条件下,DHX工艺可使装置C3收率由原来的72%提升至95%。当压力为3.3 MPa时,轻烃产量达到最大值。此时膨胀机增压段的出口压力为4.27 MPa。     

天然气液化与轻烃回收联产工艺研究

在分析天然气液化、轻烃回收工艺共同点的基础上,提出将混合制冷循环(MRC)天然气液化与吸收塔(DHX塔)轻烃回收等传统工艺结合的联产工艺,用液化过程的混合制冷循环为轻烃回收提供冷量,同时通过轻烃回收过程对原料气中的重组分进行分离、加工。为进一步研究联产工艺在提高产量、降低能耗方面的优势以及适用气质,利用HYSYS分别对7组不同原料气的联产工艺和传统工艺进行模拟。结果显示,在所有气质条件下,两种工艺的C_3收率、液化石油气产量、稳定轻油产量基本相等,联产工艺可提高液化过程重组分分离效率,使LNG中C_3摩尔分数≤0.3%。联产工艺生产一、二级LNG分别要求原料气中C_1、C_2摩尔分数y(C_1)/y(C_2)≥5.67、y(C_1)/y(C_2)≥3。同时,联产工艺适用于C_2~+摩尔分数≥7%的原料气,在该条件下,LNG产量提高约71.89%,单位能耗降低约17.66%。     

塔里木盆地大涝坝凝析气处理装置的参数优化

塔里木盆地大涝坝凝析气处理装置的天然气设计处理量为25×10⁴ m³/d,而目前该装置的天然气实际处理量增至40×10⁴ m³/d,原料气的组成也有所变化,天然气变富,进气压力降低且生产装置的运行参数也与设计参数有一定偏差,导致装置的C₃及C₃⁺回收率仅为70%和81%。为此,借助模拟软件HYSYS分析了天然气经膨胀机组膨胀后的压力、低温分离器温度、脱乙烷塔理论塔板数、脱乙烷塔底重沸器温度、脱乙烷塔的进料位置和脱乙烷塔的进料温度对C₃及C₃⁺回收率的影响,并论述了在现有装置条件下对上述参数进行优化的可行性。优化结果表明：在优化条件下C₃及C₃⁺回收率分别得到大幅提高,C₃的回收率由原来的70%提高到现在的85%,增加了15%;C₃⁺的回收率也由原来的81%提高到现在的91%,增加了10%。     

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中国大庆喇萨杏油田伴生气甲烷含量为 73.4 %～ 88.1% ,采用氨制冷和丙烷制冷的 10套浅冷装置回收C3 + 轻烃组分 ,制冷深度为 - 2 0～ - 35℃ ,丙烷收率为 18.2 %～ 4 7.1% ,C2 + 组分的回收率只有 5 2 .72 % ,轻烃资源回收率低。在对大庆油田伴生气冷凝规律研究的基础上 ,提出了浅冷—油吸收复合轻烃回收工艺 ,并在萨中30× 10 4m3 /d浅冷装置上进行了现场试验研究。结果表明 ,浅冷—油吸收复合轻烃回收工艺丙烷收率可达到 6 1%～ 85 % ,比氨制冷、丙烷制冷回收工艺提高 30～ 5 5个百分点 ,轻烃收率可提高 30 %～ 5 0 %。浅冷—油吸收复合轻烃回收工艺装置的试验成功 ,为我国油田伴生气轻烃回收提供了新的工艺路线 ,特别适合于丙烷收率低于 6 0 %的轻烃回收装置改造和新建装置的工艺设计。     

鄂尔多斯盆地上古生界准连续型气藏气源条件

通过鄂尔多斯盆地上古生界气源条件的综合分析,确定优质烃源岩是控制致密砂岩大气田形成分布的主要因素,并结合试气结果分析致密砂岩大气田形成的生气强度下限。首先对鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩的厚度、有机碳含量和热演化程度等参数进行对比;接着在类比分析的基础上计算求取生气强度,并将其与试气成果结合进行综合分析。气源条件分析结果显示,鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩品质好、分布广、热演化程度高,其生气强度介于10×10⁸~40×10⁸ m³/km²,具有高强度、大范围的供气特点;盆地西部生气强度介于10×10⁸~20×10⁸ m³/km²,而盆地东部生气强度相对较高,多大于16×10⁸ m³/km²。综合分析认为:优质烃源岩是形成致密砂岩大气田的主要因素之一,从宏观上控制了鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩储层内气、水的空间分布状态;由于为近距离成藏,其天然气聚集效率高,因此上古生界准连续型致密砂岩气藏的生气强度下限可降低至10×10⁸ m³/km²左右。     

长庆油田天然气勘探开发进展与“十三五”发展方向

2013年中国石油长庆油田公司(以下简称长庆油田)在鄂尔多斯盆地建成我国最大的油气生产基地,2015年长庆油田天然气产量达到375×108 m~3。为了持续稳产和提质增效,首先总结了"十二五"期间长庆油田天然气勘探开发的成果,分析了天然气发展的有利条件:1天然气资源丰富;2勘探开发主体技术日趋成熟;3精细化管理水平不断提升;4天然气市场需求潜力大。然后梳理了长庆油田天然气发展所面临的挑战:1资源劣质化趋势明显;2已开发气田稳产能力减弱;3低产井随时间延长不断增多;4天然气市场供需矛盾显现。进而指出了"十三五"期间长庆油田天然气勘探开发的发展方向和目标:1天然气勘探围绕上古生界致密气、下古生界碳酸盐岩和新区新领域3个层次展开,实现天然气储量的快速增长及勘探领域的有序接替;2合理进行开发规划,重点做好老气田稳产工作,提高致密气采收率,加强新区产能建设,实现长庆气区天然气年产量稳中有升;3预计到"十三五"末,长庆油田天然气年产量将达到400×108 m~3。     

持续低油价对中国油气工业体系的影响分析及对策

持续低油价严重冲击了我国的油气工业体系,同时也对国家能源安全造成了重大影响,为确保我国油气工业体系的健康发展、寻求应对措施,从分析现阶段低油价的起因入手,以国际能源机构及政府官方披露的数据为依据,对全球油气主要生产国近年油气发展情况、能源政策和未来发展趋势进行了研究。结果发现,某超级大国的油气政策是造成全球油价低位运行的主要原因之一。预计2020年、2030年中国的石油消费量将分别达到6.0×10~8t和6.8×10~8t、天然气消费量将分别达到3 300×10~8m~3和5 200×10~8m~3。为减少中国的油气对外依存度,需保持对油气行业的上游投资,加大科技攻关力度,确保油气生产系统的平稳运行。从中国国家能源战略安全的角度出发,提出了以下对策:①目前需确保我国石油2×10~8t的年产量"底线",国内天然气年产量在2030年力争达到2 700×10~8m~3左右,以此作为我国长远的天然气产量"底线";②谋划石油工业上游业务的长期发展,确保油气风险勘探投资、低渗透致密油气藏及页岩油气藏开发技术攻关试验区建设、科技攻关创新等"三个不能停";③中石油、中石化、中海油需在逆境中求得改革发展,借助"一带一路"的契机,打造国际化技术服务公司;④推进新能源业务,谋划从油公司向综合性能源公司的转变升级。     

中国“十二五”油气勘探开发规划目标后评估及“十三五”目标预测

在中国"十二五""十三五"两个五年规划交替之际,国际油气市场形势发生了巨大变化,开展"十二五"油气勘探开发规划目标后评估,对于科学合理编制"十三五"各类油气发展专项规划具有重要的意义。评估结果认为,"十二五"期间,全国油气勘探开发规划目标完成情况总体较好,但尚有差距:①石油年产量目标2×10~8 t超额完成、而储量目标65×10~8 t相差6.4%,天然气储量目标3.5×10~(12)m~3超额完成、年产量1 385×10~8 m~3目标相差6.2%;②非常规气规划目标完成情况相对较差,其中页岩气好于煤层气。新常态下,油气消费量增速放缓、油价暴跌、资源品位下降及统计口径的变化是导致"十二五"油气勘探开发部分规划目标未能完成的主要因素。预测结果表明,"十三五"期间,在国际油价介于50~70美元/桶的条件下,国内年均新增常规石油、天然气探明地质储量将分别为10.0×10~8~12.0×10~8 t、6 000×10~8~8 000×10~8 m~3;年均新增探明页岩气、煤层气地质储量将分别为1 000×10~8~2 000×10~8m~3、500×10~8~1 000×10~8 m~3;国内石油年产量将保持在约2.0×10~8 t;到2020年,天然气年产量将介于1 800×10~8~2 000×10~8 m~3,其中页岩气年产量将达200×10~8 m~3,煤层气年产量将达150×10~8 m~3。     

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??For a full and accurate understanding of the position and role of natural gas in China's energy revolution and providing a decision- making reference for the scientific establishment of natural gas development strategies and the deepening of the energy revolution, this paper analyzed the role of natural gas in guiding the energy revolution in China and points out the main direction of natural gas utilization in the Sichuan–Chongqing gas province which takes the lead in China's natural gas industry. The study provides the following findings. First, with a huge space for development, natural gas will play an important role in China's third energy revolution. Second, natural gas resources are abundant and have a huge potential for development in China. Third, natural gas can be used for a large range of purposes in the Sichuan–Chongqing gas province. In addition to be used as city gas, natural gas can also be used for industrial fuel mainly as a substitute for coal, transportation, distributed energy, peak-shaving power generation, and high-end natural gas chemical raw materials. Some conclusions are made. First, as the cleanest fossil energy and the best fuel, natural gas will play an irreplaceable role in China's third energy revolution in the 21st century. Second, the Sichuan–Chongqing gas province is rich in natural gas, hydropower and other renewable resources. By 2020, it will become the largest gas production province in China, with natural gas production over 550×10⁸ m³. By 2030, driven by the rapid development of shale gas, gas production in the province is expected to exceed 800×10⁸ m³. Third, the Sichuan–Chongqing gas province is likely to become the leader in China's third energy revolution.     

中美海相页岩气地质特征对比研究

通过中国海相页岩气详细研究和美国典型页岩气区带解剖,对比研究了中美页岩气地质特征的异同,这些研究对指导我国四川盆地海相页岩气的研究具有重要理论和实践意义。 ①美国Barnett页岩、Marcellus页岩和Haynesville页岩气区带的盆地类型为前陆盆地,中国四川早古生代盆地为克拉通。沉积环境均为深水陆棚,岩石类型以硅质和硅质钙质页岩为主,脆性矿物含量高。②Barnett页岩TOC值为3%~13%,平均为4.5%,Marcellus页岩TOC值为3%~12%,平均为4.0%,Haynesville页岩TOC值为0.5%~4%。四川盆地五峰组-龙马溪组和筇竹寺组页岩TOC值分别为1.5%~3%和2.5%~4.5%。③美国三大页岩成熟度适中,四川盆地海相页岩处于过成熟阶段。Barnett页岩、Marcellus页岩和Haynesville页岩R_O值分别为0.5%~2.1%、1.2%～3.5%和1.2%~3%。四川盆地筇竹寺组页岩R_O值一般为2.5%~4.5%,平均为3.5%,龙马溪组页岩R_O值为1.5%~3%。 ④Barnett页岩核心区厚度为30~180m,总孔隙度为4%~5%,基质渗透率小于1×10^-3μm²,Marcellus页岩厚度为 15～60m,孔隙度平均为10%,渗透率小于1×10^-3μm², Haynesville页岩厚度为70~100m,孔隙度为8%~9%,渗透率小于5×10^-3μm²,四川盆地五峰组-龙马溪组页岩厚度为25~120m,孔隙度为3%~10%,渗透率为(0.01~)×10^-3μm²,筇竹寺组页岩厚度为40~100m,孔隙度为0.1%~3%,渗透率为(0.01~42)×10^-3μm²。⑤Barnett页岩、Marcellus页岩和Haynesville页岩含气量分别为4.2~9.9m³/t、1.70～2.83m³/t和2.5~9m³/t。四川盆地五峰组-龙马溪组和筇竹寺组页岩含气量分别为1.7~4.5m³/t和0.55~1.2m³/t。中国海相页岩吸附气含量大于美国。⑥美国海相页岩埋深为1 220~3 990m,中国海相页岩埋深可高达5 000m,一般为1 500~4 000m;Barnett页岩和筇竹寺组页岩为正常地层压力,压力系数分别为0.99~1.01和1,Marcellus页岩,Haynesville页岩和五峰组-龙马溪组为异常高压,地层压力系数分别为0.9~1.4、1.61~2.07和1~2.3。⑦除四川盆地筇竹寺组页岩外,其他4套页岩均具有良好封盖层,有利于天然气保存。⑧美国地表条件更有利,多以平原为主,而四川多为丘陵。 ⑨四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气地质资源量为17.5×10¹²m³,技术可采资源量为1.77×10¹²m³,筇竹寺组页岩气地质资源量为8.86×10¹²m³,技术可采资源量为0.886×10¹²m³。     

中国页岩气开发进展、潜力及前景

中国作为北美之外最大的页岩气生产国,随着页岩气勘探开发的持续快速推进,在埋深3 500 m以浅的海相页岩区已经建成200×10~8 m~3的页岩气年产规模。未来全国埋深3 500 m以浅页岩气能否继续稳产上产、埋深超过3 500 m的深层页岩气的开发潜力如何,既是评价和判断未来中国页岩气资源开发潜力和发展前景等的前提,也是决定能否在川渝地区建成"天然气大庆"的关键。为此,通过总结中国页岩气理论认识和工程技术发展成果,分析页岩气资源的开发潜力,预判了未来的发展前景。研究结果表明:①在页岩气理论体系方面,明确了海相深水陆棚笔石黑色页岩形成条件及页岩气富集机理,建立了"甜点区"和"甜点段"地质理论,初步构建基于"人造气藏"的页岩气开发理论,建立了四川盆地南部地区深层优质页岩厚度大、保存条件好、发育微裂缝与超压的页岩气富集高产模式;②在页岩气工程技术方面,水平井多段压裂等关键工程技术实现了跨代发展,支撑了中国仅用6年时间就实现了页岩气年产100×10~8 m~3、其后又用2年时间实现了年产200×10~8 m~3的历史性跨越;③在页岩气资源方面,明确了四川盆地中浅层海相页岩气是产业发展的"压舱石",而深层海相页岩气则是未来产量增长的主体,以川南海相页岩为重点具备还可探明页岩气地质储量超6×10~(12) m~3的资源条件,可以支持页岩气产量持续快速增长。结论认为,通过加快对于埋深3 500～4 000 m页岩气资源的开发,2025年全国页岩气年产量可以达到300×10~8 m~3;考虑到埋深4 000～4 500 m页岩气资源开发突破难度较大,2030年页岩气有望落实的年产量为350×10~8～400×10~8 m~3。     

钻井工作量分析法预测中国南方海相页岩气产量

中国南方海相页岩气资源丰富,但已有的常规方法不能满足对未来页岩气产量发展的预测。为此,以该区下志留统龙马溪海相页岩为例,基于其开发潜力,分析了现有页岩气资源的开发特征,认为四川盆地及邻区龙马溪组页岩气富集区资源量达17.4×10~(12) m~3,可采资源量为2.9×10~(12) m~3,其中埋深3 500 m以浅的页岩气资源是近期开发的主体,具备建成约300×10~8 m~3的产量规模。在此基础上,研究了国内外页岩气井的开发特征,建立了页岩气产量预测钻井工作量分析法:(1)单井初产值可表征页岩气井产能,测试产量可近似为初产,由于页岩气井递减率相似,由单井初产值可大致推测单井EUR(最终可采储量)值,再根据钻井工作量分析即可预测页岩气田产量规模;(2)目前南方海相页岩气测试产量期望值为17.6×10~4 m~3/d,单井EUR预测值约为1.5×10~8m~3。结论认为:中国南方海相页岩气井单井初期产量高、递减快、生产周期较长,钻井工作量与气田产量密切相关,因此钻井工作量分析法对页岩气产量估算具有较好的适用性。利用该方法估算2020年四川盆地及邻区页岩气产量约为200×10~8 m~3。