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在承擔油氣開采任務的同時，油氣井開采過程中伴生的天然氣會對大氣、水體及土壤產生一定污染。傳統零散氣回收技術采用低壓回收、高壓充裝的工藝技術，每次需根據新井口壓力、環境特點、場地條件等做新的設備選型、平面布局等方案設計，設計周期與施工周期過程中會產生大量能源浪費。為此，研究人員通過對油田開發零散天然氣回收工藝技術的深化研究，研發出一個適于各類井場環境要求的零散氣回收通用工藝技術，可實現快速、連續的天然氣回收，最大程度地降低天然氣排放，為下一步零散氣回收提供科學可行的技術支撐。
 
研發零散氣回收通用工藝技術
 
零散氣回收通用性井場設計一般對不同井場的井口壓力、伴生氣量及其變化情況、場區用電負荷等數據進行調研分析， 根據分析進行關鍵設備 （壓縮機、干燥撬）選型，根據氣量大小和用電負荷，研究發電機等設備匹配運行方案，總結出 2~3 種通用性平面布置設計方案，要求可覆蓋不同井口壓力、環境特點、場地條件，并滿足安全環保相關規范要求，形成了一套通用性井場布置設計方案，實現零散氣回收標準化，減少重復設計，加快施工速度，降低天然氣放空量。
 
通過對不同井場的天然氣出口壓力、排量對壓縮機、干燥撬、發電機等關鍵設備進行選型，確定結構形式為撬裝。壓縮機設有安全保護裝置和控制測量儀表，對壓縮機的主要運行參數進行監控，并在運行異常時進行卸載、報警或者連鎖停車，以保護壓縮機和操作人員的安全。壓縮機自帶變頻柜，可實現不同進氣壓力下電機的優化運行，既可降低電力損耗，也可保證在低壓力（0.2MPa）下電機可靠運行，適用于零散氣站場壓力不穩的生產工況。干燥撬數據為：入口壓力及處理量0.2~0.6MPa （g） ， 排量≥ 1,200m 3 /h；再生形式為閉式循環， 電加熱降壓再生 ；干燥橇的再生氣要求在橇內密閉循環。
 
發電機為橇裝式天然氣發電機組 2套（400V，400kW），帶封閉外殼，整橇包括機組間、配電及控制柜、低壓配電等配套設施，在井場戶外安裝。天然氣發電機之間可以實現并網運行，可根據現場生產實際需求，合理匹配發電機的運行臺數。其技術參數為：橇裝式天然氣發電機組，可持續運行，直流電起動，額定輸出功率 400kW，額定頻率 50Hz，額定電壓 400/230V，額定功率因數 0.8（滯后），空載電壓整定范圍為 95%~105% 額定電壓。同時，天然氣發電機組應具備根據負荷情況進行分配每臺機組各負荷比列，根據負荷情況自動停一臺發電機，機組能自動切換運行狀態，當機組空載運行一段時間后自動停機等功能。
 
場區內布置有冷卻器、CNG 壓縮機、干燥橇、臥式分離器、閉式排放罐、天然氣發電機、值班室、火炬等。通用設計可根據實際情況酌情減少設備，針對零散氣量、 壓力、 場地等的不同情況，分別采用壓縮回收、中壓直充、一體化分離收氣、套管回收等系列技術方案。其中，常規壓縮回收傳統工藝是井口來氣先進入分離器處理，再進入干燥橇脫水后， 一部分給天然氣發電機提供燃料，其余部分通過 CNG 壓縮機處理后車載拉運或去火炬放空。通過優化完善工藝流程，提高了自動控制水平，實現安全平穩生產，優化內容為增加自力式調節閥與放空系統相連，實現了回收系統的壓力穩定。
 
中壓充裝零散氣回收工藝技術
 
對井口壓力高于 4MPa 的單井，試油、排液、短期開采等伴生氣排放問題，開發了中壓直充回收工藝技術，實現了對中壓罐車的直接充裝，減少了減壓、再壓縮充裝等環節，簡化了回收工藝、降低了投資和能耗，減少了天然氣放空量。中壓直充回收工藝技術與常規壓縮回收技術方式相比，中壓直充工藝建設周期短，僅需 2~3 天，只需用高壓加熱爐、分離器，流程連接后可立即回收；能有效利用壓力能，避免了能源浪費， 同時取消了運轉設備， 降低能耗；工藝簡單、 拆裝便捷， 可實現快速安裝、搬遷；投資小，運行成本低，運行可靠。
 
在千 4-18 井短期試采期間由于時間緊促，進行了平衡直充的工藝流程，發現存在充裝壓力不穩定、無法連續充裝等一系列問題，為此通過研究提出以下工藝優化方案：將井口油嘴由單一油嘴改為雙油嘴設計，有效保證井口壓力的穩定；提高分離器自動化功能，氣相管路安裝質量流量計及自力式調壓閥；充裝進氣管線安裝自力式調壓閥（調壓至 4.0MPa 左右），保證充裝系統壓力穩定 ； 充裝管路由一個改為兩個或多個，在車輛保證的情況下可以實現充裝不中斷，做到盡產盡收。在千 4-18 井，共回收天然氣 50×104m 3 ，在張 28*2 井應用，共回收天然氣 20×104 m 3 。根據優化后的流程，自制了一套中壓回收流程如圖 1 所示，便于安裝和使用，并在張 28*2 井應用。
 
研究人員完成了中壓充裝零散氣回收工藝技術研究與現場應用。針對于試油、排液、短期開采等伴生氣排放問題，開發了中壓直充回收工藝，實現了對中壓罐車的直接充裝， 減少了減壓、再壓縮充裝等環節，簡化了回收工藝，降低了投資和能耗，減少了天然氣放空量。中壓充裝零散氣回收工藝技術在千4-18 井、張 28*2 井試驗應用，效果良好。
 
一體化集成處理回收裝置
 
針對氣井開展了井口一體化集成處理回收技術的研究試驗，并研發一體化裝置如圖 2 所示。該裝置工藝簡化，設備少，建設工期短，自動化水平高，適用于高氣量、低產液井回收天然氣。首套采氣一體化集成裝置在濱深 22 區塊10 口井應用，輸氣壓力 3.0MPa，溫度46.5℃，產液外輸壓力 0.5 MPa，溫度50 ℃。與傳統回收工藝比，有效降低了地面系統建設規模，可節省工程投資500 萬元，實現單井自動計量，提高自動化水平和計量精度。
 
研究人員通過深入研究與多次試驗，完成了零散氣回收減排通用工藝技術的現場應用。形成了零散氣回收減排系列技術方案，針對零散氣量、壓力、場地等的不同情況，開發了壓縮回收、中壓直充、一體化分離收氣、套管回收等系列技術方案，基本實現了天然氣零排放量，建立了零散氣回收通用性井場設計，對不同井場類型、井口壓力、產氣能力、設施配備等情況，形成了一套通用性井場布置設計方案，實現了零散氣回收標準化，可減少重復設計，加快施工速度，降低天然氣放空量。
 
通過上述技術的研發與應用，大港油田取得了一定的社會經濟效益，建立了大港油田零散氣回收通用性井場設計方案，實現了零散氣回收標準化，降低了零散氣放空量，實現了節能創效。項目實施后，解決了油田伴生氣、套管氣外排的主要問題，符合國家有關京津冀地區治理大氣污染及天津清新空氣行動方案的要求， 改善了區域空氣質量環境，具有廣泛的社會效益。