[發明專利]天然氣的生產方法及生產系統

有效

• 申請號: 201380025021.2
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN104334829B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 池野友德;千葉一元;若月俊也;竹內裕介;茶木一壽;安藤純一郎
• 申請（專利權）人: 石油資源開發株式會社
• 主分類號: E21B43/40
• 分類號: E21B43/40;B01D53/22;B01D71/02;C10L3/06;C10L3/10;F25J1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 周欣,陳建全

技術領域

本發明涉及用于對原料天然氣進行處理而生產產品天然氣的天然氣的生產方法及生產系統。

本申請基于2012年5月16日提出的PCT/JP2012/062497主張優先權，在此引用其內容。

背景技術

對氣田等進行開采而獲得的原料天然氣除了含有油和冷凝物等烴以及水和氮等雜質之外，有時還會含有氦氣。在生產供至市場的產品天然氣時，不僅從原料天然氣中將上述烴和雜質除去，有時還進行將氦氣除去的處理。

作為從原料天然氣中將氦氣分離的手段，已知大致分為深冷分離法、吸附吸收法、膜分離法的三個方法。深冷分散法是通過利用氣體的沸點差異的蒸餾進行的分離方法。該深冷分散法是通過使含有氦氣的原料天然氣發生絕熱膨脹而進行冷卻、主要通過使氦以外的成分液化來進行分離的方法(例如參照專利文獻1)。

吸附吸收法是通過使原料天然氣與規定的吸附劑或吸收劑相接觸，僅使氦氣被吸附劑或吸收劑吸附或吸收，利用溫度差或壓力差，使氦氣從吸附劑或吸收劑脫離的方法。另外，是通過使氦氣以外的物質吸附到吸附劑或吸收劑中來提高氦的濃度，從而將氦氣分離的方法(例如參照專利文獻2)。

膜分離法例如是利用以下現象的分離方法，該現象是：使用將分子及原子根據其大小或性質選擇性分離的膜，并使原料天然氣與膜的單側接觸，使相反側成為與該單側相比相對較低的壓力，從而主要使氦氣透過膜，也就是說，利用了原料天然氣中的成分相對于膜的透過速度差(例如參照專利文獻3)。

含有氦氣的雜質從原料天然氣中的除去在通過管線與氣田相連接的終端中進行，但是，氦氣的含量根據天然氣的產地有很大差異，在世界中數個產地開采的原料天然氣中，與其他產地相比，含有非常多的氦氣。如此，當從氦氣的含量多的原料天然氣中將氦氣分離時，有時分離獲得的氦氣的處理成為問題。即，根據天然氣的產出國的法規限制，有時不可以將從原料天然氣中分離的氦氣釋放到大氣中，必須將規定比例以上的氦氣回收。

氦也被利用在超傳導等超低溫冷卻或醫療現場的MRI等中，是貴重的天然資源，但是，由于消耗量不是那么多，因此即便廉價地將氦供給至市場，也有商業上不成立的可能性。

如果無法預料商業上的成立、無法向市場供給，則有必要利用某種手法對回收的氦氣進行處理，但是，例如，若在終端建設儲藏設備、對剩余的氦氣進行儲藏，則除了設備的建設費用之外，還需要設備的維持費用，無法作為產品上市的氦氣的保管需要花費很多功夫和成本。因此，在氦氣的含量多的天然氣的產地中，未活躍地進行天然氣的生產。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國特開2005-509831號公報

專利文獻2：日本國特表平2-503522號公報

專利文獻3：日本國特開2003-342009號公報

發明內容

發明要解決的課題

但是，近年來由于對原子能發電的顧慮等，作為電力生產的能源，對化石燃料的需求再次增加，即便是在氦氣含量多的天然氣的產地中，也在積極地推進天然氣的商業生產。

作為對剩余的氦氣進行處理的一個對策，考慮到了將氦氣壓入至地下的儲存層內的方法。通過該方法，即便不建設儲藏設備，也能對氦氣進行處理。但是，由于在終端的地下并不一定有能夠壓入氦氣的儲存層，因此若采用該方法，則氦氣從原料天然氣中的除去優選在開采原料天然氣的生產用井的附近實施。這是由于在產出天然氣的氣田的地下，存在能夠壓入氦氣的儲存層的可能性高。

本發明基于上述見解而完成，其目的在于在生產天然氣的過程中獲得的氦氣的處理中不會花費太多的功夫和成本，即可生產產品天然氣。

用于解決上述課題的方法

本發明實施方式所涉及的天然氣的生產方法具備以下工序：對含有氦氣的原料天然氣進行絕熱壓縮的工序；將經絕熱壓縮的所述原料天然氣通入分離膜單元中，將所述氦氣從所述原料天然氣中分離的工序；將分離了所述氦氣的所述原料天然氣通過管線輸送至終端的工序；以及將從所述原料天然氣中分離的所述氦氣壓入到地下的儲存層內的工序。

一直以來，原料天然氣在開采后在氣田側被加壓，利用氣田側的管線入口與終端側的管線出口的壓力差，被輸送至遠處的終端。

本發明中著眼于上述方面，通過在對原料天然氣進行加壓、即進行絕熱壓縮而提高溫度之后通入分離膜單元中，將氦氣從原料天然氣中分離。從原料天然氣中分離的氦氣被壓入到氣田附近的儲存層中，在地下被還原。另一方面，分離了氦氣的原料天然氣在通過分離膜單元之后，與以往同樣地利用壓力差，被輸送至遠處的終端。