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【摘要】在油田生产过程中，伴随石油开采会释放出一定量的伴生天然气。为了提高油田开发的整体效益，综合利用伴生气资源是可行的途径。近年来安塞油田在套气回收利用方面进行了不懈的试验探索，通过开展天然气压缩机、天然气发电机、油气混输泵等伴生气回收工艺技术，投用轻烃回收站，使上、下游回收工艺日趋完善，经济效益进一步提高，并形成了较为成熟的回收利用工艺技术，套气回收装置在王96-20井场的现场应用取得了一定效果。
【关键词】套气回收装置 应用 效益 前景
安塞油田王窑作业区塞130区块伴生气资源丰富，储量丰富，大量的伴生气直接燃烧或放空，既浪费资源又污染环境，针对这一现像，安塞油田积极开展油田伴生气资源调查，结合该区调查结果和工艺现状，自行设计开发了套气回收装置，该系统的投用不但消除了安全隐患，实现变废气为产值，并为安塞油田下一步治理井站套气排放的安全隐患提供了技术思路。
2 装置工作原理和组成
2.1 工作原理
该套气回收装置为活塞式气体单级压缩机。工作原理：压缩机动力由抽油机提供，当抽油机驴头上行时，压缩机活塞对应上行，该过程为吸气过程，当抽油机驴头下行时，活塞对应下行，压缩机容积变小，气体经过压缩达到一定压力后打开单流阀，直接进入原油集输管线，从而达到集气外输的目的。
2.2 工作过程
2.2.1 活塞式压缩机压缩气体吸气过程
当活塞向上边移动时，气缸下边容积增大，压力下降；当压力降到稍低于进气管中压力时，管内气体便顶开进气阀进入气缸，活塞向上移动继续进入气缸，直到活塞式压缩机中活塞移至上边末端为止。
2.2.2 活塞式压缩机压缩气体压缩过程
当活塞向下边移动时，气缸下边容积开始缩小，气体被压缩，压力随之上升。进气阀止逆作用，使缸内气体不能倒流回进气管中。同时，因排气管内气体压力又高于缸内气体压力，气体无法从排气阀流出缸外，排气管中气体也因排气阀止逆作用而不能流回缸内，这时活塞式压缩机气缸内形成一个封闭容积。当活塞继续向下移动，缸内容积缩小，气体体积也随之缩小，压力不断提高。
2.2.3 活塞式压缩机压缩气体排气过程
活塞式压缩机中活塞不断下移压缩缸内气体，使压力继续升高。当压力稍高于排气管中气体压力时，缸内气体便顶开排气阀而排入排气管中，并继续排出到活塞移至下边末端为止。然后，活塞式压缩机中活塞又向上移动，重复上述吸气、压缩、排气这三个连续工作过程。活塞每往复一次所经过的距离就是活塞式压缩机压缩气体行程，也就是抽油机在沿活塞筒中心线上下死点的位移。
2.3 装置组成
2.3.1 系统组成
缸体组件：缸体、排气阀、进气阀、前后端盖等
活塞组件：活塞、活塞杆
密封装置：密封环，密封圈等
连接装置：上、下轴承座、连接杆润滑装置：自动注油泵
2.3.2 系统工艺流程
这套伴生气压缩装置主要收集井场内套气，经过其压缩处理，排入到油气集输管线内部，与原油一起汇集于站点总机关，通过外输泵被输送至下游站点。
3 现场应用
通过现场测试，该井在安装套气回收装置前后的电能参数综合数据见下图1：从电能参数示功图数据分析可以看出：
3.1 电流变化
安装后电流相对于安装前有所增加，由原来的4.27A升高到4.36A，提高了0.09A。
3.2 平衡变化
未安装前抽油机最大上行电流及最大下行电流分别为10.2A/10.1A，电流平衡度为0.99，功率平衡度为0.96，安装后，抽油机最大上行电流及最大下行电流分别为10.7A/11.7A，电流平衡度为0.91，功率平衡度为1，从测试后的数据分析可以看出，该套气回收装置对抽油机平衡基本无影响。
3.3 有功功率及功率因素变化
安装后有功功率由原来的2.61kW提高到2.91kW，提高了11.5%；功率因素由原来的0.56提高到了0.596，提高了3.6个百分点，有效提高电网利用率。
4 效益分析
（1）该套气回收装置将大量的伴生气汇集于集油管线内混输，由于气体黏度相对与原油小，在集输过程中有效减缓了管线的阻力，从而降低冬季管线的扫线频次，有效降低扫线措施带来的安全风险。
（2）该装置使用后，可彻底消灭井场火炬，带来很大的社会效益，为全面促进资源节约型环境友好企业的和谐发展提供广阔的思路。
（3）投资回收期：该装置制造简单，价格低廉，单台设备价格2.5万元（包括安装费用），王97-21井套气回收压缩装置2009年6月12日投入使用，主要设计参数如下：缸筒内径A=160mm，行程L=97mm，抽油机冲次为7次，根据公式（1），计算该伴生气压缩装置每天的排气量：
Q=λVhnλPλTλL （式1）
=（0.6*0.97*3.14*（0.16/2）2*7/60）*0.91=0.0014 m3/s；
既该压缩机每天的排气量应为Q=0.0014*3600*24=121 m3/d，每年（按照360天计算）可回收套管气Q年=121*360=43560（m3）
λPλTλL—为理想气体系数，分别取
0.97/0.96/0.94；
λ—排气系数，根据压缩机的排气系数（参考值），在这里取0.6.
Q—压缩机实际排气量，m3/s；
Vh—气缸的工作容积，m3；
n—转速，r/s。
伴生气作为燃气发电：
据初步测算，平均1方气可以发3度电，每年该井组可发电量q=43560*3=130680kW/h，每度电按照0.48元计算，年收益X=0.48*130680=62726.4（元），投资回收期不到3个月时间。
5 结论与认识
通过上述套气回收装置的实验分析，得出以下结论：
（1）该装置不仅适合井组套气回收，也适合单井套气回收，可以根据井组气量大小定制压缩机尺寸，有效降低原始设备成本。
（2）该套气回收装置润滑系统应相应改进，特别是陕北气候条件恶劣，润滑装置易进杂物造成变质，影响压缩机润滑效果，冬季容易冻。
（3）综上所述，该装置在套气回收利用领域，具有较大的推广价值。
【关键词】套气回收装置 应用 效益 前景
安塞油田王窑作业区塞130区块伴生气资源丰富，储量丰富，大量的伴生气直接燃烧或放空，既浪费资源又污染环境，针对这一现像，安塞油田积极开展油田伴生气资源调查，结合该区调查结果和工艺现状，自行设计开发了套气回收装置，该系统的投用不但消除了安全隐患，实现变废气为产值，并为安塞油田下一步治理井站套气排放的安全隐患提供了技术思路。
2 装置工作原理和组成
2.1 工作原理
该套气回收装置为活塞式气体单级压缩机。工作原理：压缩机动力由抽油机提供，当抽油机驴头上行时，压缩机活塞对应上行，该过程为吸气过程，当抽油机驴头下行时，活塞对应下行，压缩机容积变小，气体经过压缩达到一定压力后打开单流阀，直接进入原油集输管线，从而达到集气外输的目的。
2.2 工作过程
2.2.1 活塞式压缩机压缩气体吸气过程
当活塞向上边移动时，气缸下边容积增大，压力下降；当压力降到稍低于进气管中压力时，管内气体便顶开进气阀进入气缸，活塞向上移动继续进入气缸，直到活塞式压缩机中活塞移至上边末端为止。
2.2.2 活塞式压缩机压缩气体压缩过程
当活塞向下边移动时，气缸下边容积开始缩小，气体被压缩，压力随之上升。进气阀止逆作用，使缸内气体不能倒流回进气管中。同时，因排气管内气体压力又高于缸内气体压力，气体无法从排气阀流出缸外，排气管中气体也因排气阀止逆作用而不能流回缸内，这时活塞式压缩机气缸内形成一个封闭容积。当活塞继续向下移动，缸内容积缩小，气体体积也随之缩小，压力不断提高。
2.2.3 活塞式压缩机压缩气体排气过程
活塞式压缩机中活塞不断下移压缩缸内气体，使压力继续升高。当压力稍高于排气管中气体压力时，缸内气体便顶开排气阀而排入排气管中，并继续排出到活塞移至下边末端为止。然后，活塞式压缩机中活塞又向上移动，重复上述吸气、压缩、排气这三个连续工作过程。活塞每往复一次所经过的距离就是活塞式压缩机压缩气体行程，也就是抽油机在沿活塞筒中心线上下死点的位移。
2.3 装置组成
2.3.1 系统组成
缸体组件：缸体、排气阀、进气阀、前后端盖等
活塞组件：活塞、活塞杆
密封装置：密封环，密封圈等
连接装置：上、下轴承座、连接杆润滑装置：自动注油泵
2.3.2 系统工艺流程
这套伴生气压缩装置主要收集井场内套气，经过其压缩处理，排入到油气集输管线内部，与原油一起汇集于站点总机关，通过外输泵被输送至下游站点。
3 现场应用
通过现场测试，该井在安装套气回收装置前后的电能参数综合数据见下图1：从电能参数示功图数据分析可以看出：
3.1 电流变化
安装后电流相对于安装前有所增加，由原来的4.27A升高到4.36A，提高了0.09A。
3.2 平衡变化
未安装前抽油机最大上行电流及最大下行电流分别为10.2A/10.1A，电流平衡度为0.99，功率平衡度为0.96，安装后，抽油机最大上行电流及最大下行电流分别为10.7A/11.7A，电流平衡度为0.91，功率平衡度为1，从测试后的数据分析可以看出，该套气回收装置对抽油机平衡基本无影响。
3.3 有功功率及功率因素变化
安装后有功功率由原来的2.61kW提高到2.91kW，提高了11.5%；功率因素由原来的0.56提高到了0.596，提高了3.6个百分点，有效提高电网利用率。
4 效益分析
（1）该套气回收装置将大量的伴生气汇集于集油管线内混输，由于气体黏度相对与原油小，在集输过程中有效减缓了管线的阻力，从而降低冬季管线的扫线频次，有效降低扫线措施带来的安全风险。
（2）该装置使用后，可彻底消灭井场火炬，带来很大的社会效益，为全面促进资源节约型环境友好企业的和谐发展提供广阔的思路。
（3）投资回收期：该装置制造简单，价格低廉，单台设备价格2.5万元（包括安装费用），王97-21井套气回收压缩装置2009年6月12日投入使用，主要设计参数如下：缸筒内径A=160mm，行程L=97mm，抽油机冲次为7次，根据公式（1），计算该伴生气压缩装置每天的排气量：
Q=λVhnλPλTλL （式1）
=（0.6*0.97*3.14*（0.16/2）2*7/60）*0.91=0.0014 m3/s；
既该压缩机每天的排气量应为Q=0.0014*3600*24=121 m3/d，每年（按照360天计算）可回收套管气Q年=121*360=43560（m3）
λPλTλL—为理想气体系数，分别取
0.97/0.96/0.94；
λ—排气系数，根据压缩机的排气系数（参考值），在这里取0.6.
Q—压缩机实际排气量，m3/s；
Vh—气缸的工作容积，m3；
n—转速，r/s。
伴生气作为燃气发电：
据初步测算，平均1方气可以发3度电，每年该井组可发电量q=43560*3=130680kW/h，每度电按照0.48元计算，年收益X=0.48*130680=62726.4（元），投资回收期不到3个月时间。
5 结论与认识
通过上述套气回收装置的实验分析，得出以下结论：
（1）该装置不仅适合井组套气回收，也适合单井套气回收，可以根据井组气量大小定制压缩机尺寸，有效降低原始设备成本。
（2）该套气回收装置润滑系统应相应改进，特别是陕北气候条件恶劣，润滑装置易进杂物造成变质，影响压缩机润滑效果，冬季容易冻。
（3）综上所述，该装置在套气回收利用领域，具有较大的推广价值。