油田伴生气回收的效益与风险

李静 孙冬旭 韩非 马红娜

油田伴生气回收的效益与风险

李静 孙冬旭 韩非 马红娜

油田伴生气的回收利用已成为我国资源回收的重要组成部分，如何合理利用分散油田伴生气也成为重中之重，但伴生气回收利用过程中存在一定的环境风险，可能对周边环境产生破坏。综合分析了伴生气回收利用的效益与风险，提出相应的防范措施，达到社会、经济与环境效益的共赢局面。

伴生气；回收利用；效益；风险；措施

石油伴生气是一种易燃易爆气体，与原油一样具有非常可观的经济效益，若在油区内直接燃烧排放，不仅造成资源浪费，而且对环境空气造成污染。根据油田所处地理位置的差异，可分为直接进入管网的伴生气以及零散和边远井区的伴生气[1]。

以陕西省某采油厂为例，由于油区地处黄土高原，部分油井分散不能接入管网利用，每年直接燃烧排放伴生气量高达147.36h104m3。目前，国内外能源紧张问题逐步加剧，因此，如何回收利用零散和边远井区的伴生气成为令人高度重视的问题。

1 零散伴生气回收利用现状

目前国内对于伴生气回收主要有7种装置[1]：移动式套管气回收装置、电加热式套管气调压回收装置、定压放气阀回收装置、联动式低压抽气筒回收装置、撬装轻烃回收装置、伴生气井下回收装置和偏心井口套管气回收装置，其中撬装装置易搬迁、设备集成性好，适合回收边远地区油田伴生气。

2 伴生气回收效益分析

以陕北某采油厂采用撬装轻烃回收装置回收伴生气为例（工艺流程见图1），伴生气回收设计规模175万m3/a，产品为凝液和干气。凝液产量520.5 t/a，进入储罐全部装车外售，干气产量141.6万m3/a，用于厂区发电。伴生气回收利用收益主要包括[2]：

1）干气每年可发电量约288h104kWh，达到了节能增效的目的[3]。

2）根据当前天然气价格约2.0元/m3、凝液（按液化石油气估）4 000元/t计算[4]，经济收益约491.4万元/a。

3）清洁燃料干气相当年节约标煤1 883 t，且与燃煤相比具有污染小、热效率高、使用方便的显著特点，按照2010年全国万吨燃煤二氧化硫排放绩效指标90 t，项目可减少二氧化硫排放约16.9 t/a，减排效果明显，同时凝液为国内外紧缺、宝贵、附加值高的化工生产原料。

图1 撬装轻烃回收装置回收伴生气工艺流程

综上所述，伴生气回收利用项目建设有效减少了石油伴生气的资源浪费，社会效益、经济效益和环境效益明显，有效推进了国家节能减排战略实施，符合经济、社会和环境效益同步增长的原则。

3 伴生气回收风险分析

伴生气回收产品凝液和干气属于危险物质，当生产设施或储存设施发生泄漏事故时，泄漏伴生气或凝液会带来一定的环境风险。以上述陕北某采油厂为例进行分析。

根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB 18218 2009），厂区内凝液、干气以及制冷剂氨的存在量小于临界量，不构成重大危险源，其泄漏速度按照伯努利方程计算：

式中：Qo液体的泄漏速度，kg/s；

Cd液体泄漏系数；

A 裂口面积，m2；

ρ 泄漏液体密度，kg/m3；

P，P0储罐内介质压力及环境压力，Pa；

h 裂口之上液位高度。

表1 储罐泄漏参数及结果表

3.1 储罐区火灾热辐射伤害分析

根据风险预测软件，计算凝液储罐发生事故时的热辐射伤害。

表2 喷射火火灾事故预测结果

表3 蒸气云爆炸事故危害距离预测结果 单位：m

表4 BLEVE火球爆炸事故危害距离预测结果 单位：m

根据预测分析，BLEVE火球爆炸事故危害较喷射火和蒸气云爆炸事故后果严重，因此伴生气回收项目尽量远离敏感区设置，避免事故发生后对周围环境敏感点的人员造成影响。

3.2 有害物质对大气环境影响

有害物质对大气环境造成的影响主要为凝液发生火灾事故情况下，不完全燃烧产生的CO对周围环境空气造成的影响，采用环境风险评价导则中推荐的多烟团模式。

凝液燃烧CO的产生量可按下式进行估算：

式中：CCO燃烧产生的CO量，t/s；

C 燃烧中碳的质量百分比含量%，取85%；

q 凝液中碳不完全燃烧率%，取1.56%；

Q 参与燃烧的凝液量，t/s。

表5 凝液罐发生火灾爆炸事故产生CO源强

不同气象条件下CO对下风向的影响范围见表6和图2。

表6 不同气象条件下CO对下风向影响

可见在风向一定的条件下，凝液罐火灾产生的CO对 下风向造成影响最严重的气象条件为D稳定度、小风情况下，但未超过半致死浓度（LC50）；在有风情况下，各气象条件下的最大落地浓度均小于立即威胁生命和健康浓度（IDLH），因此项目对附近村民不会产生较大影响；超过车间最高允许浓度最大影响范围为1 500 m,该范围的人群会受到一定的影响，但不会出现敏感目标的人员伤亡情况。

图2 凝液罐火灾在不同气象条件下的CO分布浓度

3.3 地表水环境风险分析

主要是凝液罐区以及火灾爆炸事故情况下消防废水泄漏对地表水环境的影响。罐区应按照《石油天然气工程设计防火规范》（GB 50183 2004）要求设置围堰，其有效容积参照《油罐区防火堤设计规范》（SY 0075 93）不应小于罐组内一个最大油罐的容量。

图3 事故处置程序示意图

4 风险防范措施

4.1 环境风险防范措施

从设计上完善站内风险防范措施，包括在可能发生气体积聚的场所按照相应规范要求设置可燃气体浓度探测报警装置、设置火警电话和灭火装置等，并根据《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160 2008）等规范完善罐区风险防范措施，同时加强站内人员管理，强化站外运输风险防范措施。

4.2 应急处置措施

在发生突发性环境污染事故时，应急处置的首要工作是控制事故污染源和防止污染物扩散造成对周围人群、动植物的伤害，防止进一步污染环境，伴生气回收应急处置措施主要体现在凝液泄漏与着火，事故应急处置程序见图3。

4.3 应急预案

根据国家环保局(90)环管字057号文《关于对重大环境污染事故隐患进行风险评价的通知》等要求，通过对事故的风险评价，生产运营企业在投产前，应制定详细的防止重大环境污染事故发生应急预案、消除事故隐患的措施及应急处理办法。2010年国家环境保护部发布了《石油化工企业环境应急预案编制指南》，建设单位应根据环境污染事故应急预案编制技术指南要求编制应急预案，组织评审、征求意见，报其主管部门或上一级政府审批备案。

5 结论

伴生气回收利用虽然可以节约资源，减少污染，但在运行过程中存在一定的潜在风险，因此，装置厂区应合理选址，严格按照设计及规范施工建设，并编制应急预案预防突发事故发生，争取做到经济效益、环境效益和社会效益相协调，实现人类与自然共赢的局面。

[1] 许冬进, 马丽, 程俊. 油田伴生气回收装置现状和分析[J]. 石油科技论坛, 2010(4): 29-33.

[2] 戴英波, 李智. 外围小油田伴生气回收综合利用[J]. 油田节能, 2004(4): 38-39.

[3] 金侠杰, 林财兴. 油田伴生气轻烃回收及综合利用技术[J]. 油气田地面工程, 2003(11): 5.

[4] 弓燕舞, 金颖, 江金华. 油田伴生气液化利用探讨[J]. 石油与天然气化工, 2004(1): 15-16.

X741

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2095-6444(2014)05-0062-03

2014-08-11

李静、 韩非、马红娜，中国地质调查局西安地质调查中心；孙冬旭，中交第一公路勘察设计研究院有限责任公司。