二氧化碳驱油返回气提质利用方案比选.pdf
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1、能源化工Energy Chemical Industry第 44 卷第 4 期2023 年 8 月Vol.44 No.4Aug.,2023二氧化碳驱油返回气提质利用方案比选康玉阳,刘松林,金勇,廉东,白友国,张向阳(中国石化江苏油田分公司采油一厂,江苏扬州 225000)摘要:为了更好地利用井口返回气中的二氧化碳和烃类,针对某油田二氧化碳驱油返回气的气源特征,结合油井装置现场实际情况,对二氧化碳和烃的分离及提质利用进行了研究,提出了 2 种二氧化碳驱油返回气的提质利用方案,对比了工艺脱水效果及膜分离效果,分析了应重点解决的问题。结果表明,直接对返回气进行压缩、预冷、干燥、脱水后再进行膜分离脱碳
2、是较经济可行的方案,利用级间抽出气体的位能和减压冷量不足以弥补气体循环带来的压缩功耗。关键词:二氧化碳;驱油;返回气;提质利用中图分类号:TE357.45;TQ028.1 文献标志码:A 文章编号:2095-9834(2023)04-0027-05引文格式:康玉阳,刘松林,金勇,等.二氧化碳驱油返回气提质利用方案比选 J.能源化工,2023,44(4):27-31.Comparison and selection of return gas quality upgrading and utilization schemes in carbon dioxide enhanced oil reco
3、veryKANG Yuyang,LIU Songlin,JIN Yong,LIAN Dong,BAI Youguo,ZHANG Xiangyang(SINOPEC Jiangsu Oilfield Branch No.1 Oil Production Plant,Yangzhou 225000,Jiangsu,China)Abstract:In order to better utilize the carbon dioxide and hydrocarbons in the returned gas from the wellhead,the study is conducted on th
4、e separation and utilization of carbon dioxide and hydrocarbons based on the gas source characteristics of the return gas in carbon dioxide enhanced oil recovery in a oilfield,combined with the actual situation of the oil well.Two quality improvement and utilization schemes for the return gas are pr
5、oposed,and the dehydration and membrane separation effects of the process are compared.The problems that should be focused on are analyzed.The results show that it is more economical and feasible to directly compress,precool,dry,dehydrate and then decarbonize it by membrane separation.The potential
6、energy of interstage extracted gas and the reduced pressure cooling capacity are insufficient to compensate for the compression power consumption caused by gas circulation.Key words:carbon dioxide;oil recovery;returned gas;quality upgrading and utilization收稿日期:2022-10-21。作者简介:康玉阳(1987),男,河北平泉人,本科,高级
7、工程师,主要从事油田采油工程技术与管理工作。E-mail:。二氧化碳封存驱油(EOR)是油田企业提高原油采收率、实现二氧化碳利用的较优选择。三次采油是一种将高压二氧化碳注入井下以提高贫油井原油采出率的方法1-2。一般通过井口注入的二氧化碳中会有 40%50%的部分重新返回至地面,以百万吨的注井驱油规模为例,每年需要回收的二氧化碳超过 40 万 t。高效回收返回气中的二氧化碳可以显著降低油田采购二氧化碳的成本,具有较好的环保效益和经济效益。井口返回气含有水蒸气、二氧化碳和烃类,对其分离的目标是将二氧化碳和烃类分别加以富集和利用。不同于传统的天然气和沼气中二氧化碳的脱除方法,二氧化碳返回气的处理工
8、艺中对主成分外的其他成分含量要求不高,常规的处理工艺已无法净化与分离技术28能源化工2023 年 8 月适用于较分散、分离要求较低的二氧化碳驱油井口返回气的处理3-5。笔者针对江苏油田二氧化碳驱油井口返回气的气源特点,针对性地提出了预冷粗脱水、分子筛干燥、膜分离提纯燃料气、二氧化碳油井回注的提质利用方案,根据具体实施方式的不同又分为“直接预冷分子筛脱水膜分离提纯油井回注”和“再生气预冷分子筛脱水级间抽出膜分离提纯油井回注”2种方案,对比了2种工艺脱水效果及膜分离效果,分析了应重点解决的问题。1二氧化碳驱油返回气提质利用方案江苏油田联 38 区块包含 3 个拉油点、12 口单井(10 口生产井和
9、 2 口回注井),其中联 38-1、联38-3、联 38-5 井返回气中均检测出含有 CO2(体积分数均大于 30%),导致产出的天然气无法输送至燃烧炉燃烧。目前主要采用临时放空的方法对单井返回气进行处理,不能满足环保要求。当温度为30、压力为 0.3 MPa、流量为 260 m3/h 时,返回气的组分及其体积分数见表 1。表1返回气组分及体积分数组分/%组分/%甲烷37.17异丁烷0.01乙烷1.60氮气0.37丙烷0.34二氧化碳60.48丁烷0.02水0.01由表 1 联 38 号井返回气的组分特点可知,通过优化工艺既能实现返回气的过滤除杂,满足返回气压缩机长期稳定运行的要求,同时对返回
10、气进行脱水干燥,避免二氧化碳含量较高的返回气中的水对管道产生腐蚀,实现返回气回注驱油的长期稳定运行。同时考虑返回气中含有部分烃类,采用膜分离方法对烃进行富集,使富烃气体中二氧化碳体积分数降至 30%以下,满足作为燃料气的热值条件。根据操作方式,将处理方案分为以下 2 种:压缩预冷干燥分子膜分离方案(方案 1);预冷脱水干燥级间抽出分子膜分离方案(方案 2),分别见图 1和图 2。由图 12 可见:方案 1 是对现有回注压缩机级间进行调整,直接将返回气处理后的富二氧化碳气体导入回注压缩机;方案 2 则是结合现有二氧化碳回注压缩机级间抽出,将冷量供给预冷器,将产生的压力能供给膜分离组件。2方案比选
11、及分析2.1计算模型的建立为了对比不同预处理方案的脱水效果、计算膜分离方法中脱除二氧化碳所需的膜面积,采用PRO/9.3 建立了二氧化碳驱油返回井口气的预处理脱水干燥-膜分离脱碳的计算模型。物性计算方法采用状态方程法 SRK,采用二氧化碳分离膜对返回井口气进行二氧化碳的提浓。压缩预冷干燥分子膜分离方案(方案 1)的计算模型流程见图3,预冷脱水干燥级间抽出分子膜分离方案(方案 2)的计算模型流程见图 4。由图 3 可见:井口气经过滤后送至压缩机被压图1压缩预冷干燥分子膜分离方案(方案1)图2预冷脱水干燥级间抽出分子膜分离方案(方案2)29第 44 卷第 4 期缩至2.0 MPa,然后经过一级冷却
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