低渗透油气逐渐成为油气开发建设的主要研究对象,怎样合理地回收利用低渗透伴生气资源,增加伴生气回收的经济社会效益,进一步减少油田生产对生态环境带来的不利影响,迄今为止已经成为各大油田着力解决的问题。低温冷凝分离工艺相对于其他回收工艺,具有能耗低、投资省的优点,工艺高度优化、回收率高,为了进一步提高C3回收率、降低能耗,有必要对低渗透油田伴生气冷凝回收流程展开优化研究。本论文整理了国内外低渗透油田伴生气回收研究现状,以长庆油田为例,对伴生气回收工艺进行对比分析,确定选用负压闪蒸稳定方法拔出伴生气,采用丙烷制冷对其进行回收。对冷凝回收流程中涉及到的相平衡以及原料气组分的焓值和熵值展开一系列的方程计算,运用算法对其进行迭代求解,与相对应的实验数据进行对比,验证程序中相平衡的可靠性与适用性。在相平衡理论计算的基础上,利用HYSYS模拟软件分析冷凝过程中C3回收率的影响因素,从原料气的压力、原料气的温度、原料气流量、压缩机压力、冷凝温度等因素对回收率作敏感性分析,确定提高C3回收率的主控因素,并结合主控因素通过响应面分析法建立因素水平分布,拟合数学模型并结合遗传算法对模型进行优化,确定出提高C3回收率的最优操作参数。最后在伴生气冷凝法回收工艺的基础上,对流程中涉及的主要设备:压缩机、换热器、空冷器及精馏塔进行选型设计,并结合影响因素对其能耗展开适应性分析,拟合关于总能耗的数学模型并结合MATLAB软件对模型进行优化后,最终确定出最小能耗的最优操作参数。研究结果表明,本论文程序的相平衡计算结果是可靠的,因此由相平衡进一步算得的回收率也是可靠的。对C3回收率和总能耗的主控因素影响程度由大到小依次为:冷凝温度、增压压缩机出口压力、原料气压力、原料气温度。按最大C3回收率为目标优化参数,得到优化后的参数分别为,原料气温度为55℃,原料气压力为3500k Pa,增压压缩机出口压力为4000k Pa,冷凝温度为-26.1℃。此时回收率可达到92.11%,比优化前高9.73%。按最小总能耗为目标优化参数,得到优化后的参数分别为,原料气温度为25℃,原料气压力为500k Pa,增压压缩机出口压力为1500k Pa,冷凝温度为-35℃。此时总能耗可达到645.10kW,比优化前低160.09 kW。