CN111876211A - 一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置及方法 - Google Patents

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范敏
罗成龙
桂双林
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Abstract

本发明公开了一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置及方法，包括气液分离器、空气压缩机、增压泵、调温室、二氧化碳分离器、I级反应室、II级反应室、超声雾化器、降压分解罐、第一气体循环泵、伴生气缓冲罐、第二气体循环泵、液体埋地罐；气液分离器与空气压缩机、增压泵、二氧化碳分离器连通，底部与液体埋地罐连通；I级反应室、II级反应室通过管线均分别与二氧化碳分离器、第二气体循环泵连通；伴生气缓冲罐的两端通过管线分别与第一气体循环泵、第二气体循环泵连通；降压分解罐的底部设有甲烷外输管线。本发明充分利用相态实现对伴生气中的CO2分离，实现碳捕获、利用与封存(CCUS)，具有良好的温室气体减排效益。

Description

一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置及方法，属于油田开采技术领域。
背景技术
油田伴生气的产量十分巨大，但由于在陆地油田上的井场和站点的分布分散，使得伴生气在油田开发的早期基本都是以直接排放到大气或者通过火炬燃烧的形式进行处理，据统计，我国每年仅分散的小油田便会烧掉10×108m3的伴生气，这不仅造成了伴生气资源的浪费，还增加了数以亿计的温室气体排放。伴生气中，主要包含甲烷和二氧化碳两种温室气体，随着国家发展对环境的日益需求，目前在油田通用的做法有两种：一是将伴生气通过管线连接至井站的锅炉进行供热，但在气温较高的夏季，主要还是采用燃烧的方式进行处理，使得伴生气的利用率很低。而另外一种则是以管汇的形式，将伴生气运输至轻烃厂，通过轻烃厂来进一步处理。从组成来看，伴生气中含有大量的温室气体，以甲烷为主，以及一定量的二氧化碳、氮气，因此伴生气也是油田产量构成的一部分，是现场轻烃厂的主要产量来源，而轻烃厂受限于经济产量的限制以及工艺处理的复杂，使得伴生气的回收技术成本较高。本发明提出了一种水合物法回收油田伴生气的装置及方法。其是以井站为依托，在伴生气的源头处实现甲烷的回收及二氧化碳等温室气体的分离，能够有效地简化现行的伴生气回收工艺技术。甲烷的回收是一个能源节约工程，具有良好的经济效益，也是一个温室气体减排工程(甲烷是重要的温室气体，增温潜势24)，同时CO2的分离是一个典型的碳捕获、利用与封存(CCUS)技术，适用于开发成碳减排权交易项目，具有较高的社会效益。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置及方法。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，包括气液分离器、空气压缩机、增压泵、调温室和设置在所述调温室内的二氧化碳分离器、I级反应室、II级反应室、超声雾化器、降压分解罐、第一气体循环泵、伴生气缓冲罐、第二气体循环泵、液体埋地罐；
所述气液分离器的顶部通过管线依次与空气压缩机、增压泵、二氧化碳分离器连通，其底部通过管线与液体埋地罐连通；
所述I级反应室、II级反应室的底部通过管线均分别与所述二氧化碳分离器的顶部、第二气体循环泵连通，其中部通过管线均分别与超声雾化器、液体埋地罐连通，其顶部通过管线均分别与降压分解罐的顶部、第一气体循环泵连通；
所述伴生气缓冲罐的两端通过管线分别与第一气体循环泵、第二气体循环泵连通；所述降压分解罐的底部设有甲烷外输管线。
进一步的技术方案是，所述I级反应室包括上盖帽、圆筒壳体、带伴生气进口的下盖帽、支架、积液筒、抽气管、密封旋钮，
所述圆筒壳体内设有至少一个带气孔的挡板、带喷雾出口的喷雾管，所述喷雾管具有延伸至反应室壁外的超声雾化器接口，所述超声雾化器接口通过管线与超声雾化器连通；
所述积液筒安装在所述支架上，所述支架置于所述下盖帽内，所述上盖帽、下盖帽分别安装在所述反应室的上下两端；所述抽气管上端通过密封旋钮安装在所述上盖帽，下端设有位于反应室内的气孔；所述积液筒位于喷雾管、挡板的下方。
进一步的技术方案是，所述抽气管内设有过滤器。
进一步的技术方案是，所述圆筒壳体内设有钢丝网。
进一步的技术方案是，所述上盖帽上设有用于测量圆筒壳体内腔温度的温度计和用于测量圆筒壳体内腔压力的压力表。
进一步的技术方案是，所述上盖帽与圆筒壳体之间、下盖帽与圆筒壳体之间均设有密封圈。
进一步的技术方案是，所述圆筒壳体上设有与积液筒连通的积液外排管，所述积液外排管一端通过管线与液体埋地罐连通。
进一步的技术方案是，该装置还包括PLC自动控制仪，所述降压分解罐的两端分别设有降压分解罐出口阀、降压分解罐进口阀，所述I级反应室的底部和中部分别设有I级伴生气进口阀、I级超声雾化器出口控制闸阀、I级积液外排控制阀，所述II级反应室的底部和中部分别设有II级伴生气进口阀、II级超声雾化器出口控制闸阀、II级积液外排控制阀，所述超声雾化器的底部设有超声雾化器出口闸阀，所述降压分解罐与I级反应室、II级反应室之间分别设有I级分解自动控制阀、II级分解自动控制阀，所述气体循环泵与I级反应室、II级反应室之间分别设有I级抽气自动控制阀、II级抽气自动控制阀；所述PLC自动控制仪分别与降压分解罐出口阀、降压分解罐进口阀、I级伴生气进口阀、I级超声雾化器出口控制闸阀、I级积液外排控制阀、II级伴生气进口阀、II级超声雾化器出口控制闸阀、II级积液外排控制阀、超声雾化器出口闸阀、I级分解自动控制阀、II级分解自动控制阀、I级抽气自动控制阀、II级抽气自动控制阀电连接。
一种油田伴生气中温室气体分离和回收的方法，包括以下步骤：
步骤一、油井中的伴生气从油套环空通过套管闸阀产出，并经过第一井场总机关闸阀、第二井场总机关闸阀、第三井场总机关闸阀，由气液分离器进口闸阀，进入气液分离器，对伴生气含有的水蒸气以及液滴进行分离；
步骤二、其气液分离器分离出的水经过排液闸阀，到达液体地埋罐；其气液分离器分离出的气体通过单向阀，经过空气压缩机，由增压泵进行增压至再二氧化碳分离器内，由调温室控制温度下的CO2的相平衡压力，使伴生气的压力超过该数值，使得CO2变成液态，与伴生气分离；
步骤三、从二氧化碳分离器得到的不含CO2伴生气，经过一个单向阀，经过I级伴生气进口阀和II级伴生气进口阀，分别进入I级反应室和II级反应室，在超声雾化器的作用下，甲烷气与水雾充分接触，迅速反应，生成颗粒状水合物，使得甲烷从伴生气中分离开来；
步骤四、分解后的甲烷进入到降压分解罐中储存，当甲烷达到一定量时，打开降压分解罐出口阀，开启甲烷外输管线，作进一步处理。
进一步的技术方案是，所述步骤三中I级反应室和II级反应室的具体开启流程是：
首先打开I级伴生气进口阀，而关闭II级反应室的II级伴生气进口阀，打开与I级反应室相连的I级超声雾化器出口控制闸阀；
经过一段时间，打开I级抽气控制阀，打开I级抽气自动控制阀，启动第一气体循环泵，迅速将I级反应室中的残余伴生气抽至伴生气缓冲罐，切换到I级分解自动控制阀，打开降压分解罐进口阀，关闭I级反应室的I级伴生气进口阀，使得在I级反应室的甲烷水合物快速分解；
在水合物分解期间，开启II级反应室的II级伴生气进口阀，使得二氧化碳分离器中的气体进入，同时启动第二气体循环泵，将位于伴生气缓冲罐中的气体，与二氧化碳分离器中的气体混合进入II级反应室，重复I级反应室的水合物生成过程；
在I级反应室的压力降低到0时，关闭I级分解自动阀，开启II级分解自动阀，实现由II级反应室切换到I级反应室，此时II级反应室开始水合物的分解。
本发明具有以下有益效果：
1、依托现有井站模式，不需要新设置站点，对现有的布站模式无影响，却能够减少轻烃厂甲烷提纯环节；
2、水合物回收甲烷过程，各种参数实现自动化以及智能化控制，减少人为干预，节约了劳动力；
3、充分利用相态实现对伴生气中的CO2分离，实现碳捕获、利用与封存(CCUS)，具有良好的温室气体减排效益；
4、利用喷雾设计，使得伴生气中的甲烷在反应室中接触面增大，反应速率提高；
5、采用两级反应室的设计，使得甲烷水合物的生成和分解过程能够循环进行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本实施例中I级反应室的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，包括气液分离器8、空气压缩机19、增压泵21、调温室24和设置在所述调温室24内的二氧化碳分离器25、I级反应室34、II级反应室46、超声雾化器58、降压分解罐61、第一气体循环泵64、伴生气缓冲罐67、第二气体循环泵70、液体埋地罐72；
所述气液分离器8的顶部通过管线依次与空气压缩机19、增压泵21、二氧化碳分离器25连通，其底部通过管线与液体埋地罐72连通；
所述I级反应室34、II级反应室46的底部通过管线均分别与所述二氧化碳分离器25的顶部、第二气体循环泵70连通，其中部通过管线均分别与超声雾化器58、液体埋地罐72连通，其顶部通过管线均分别与降压分解罐61的顶部、第一气体循环泵64连通；
所述伴生气缓冲罐67的两端通过管线分别与第一气体循环泵64、第二气体循环泵70连通；所述降压分解罐61的底部设有甲烷外输管线69。
在第一气体循环泵64两端的管线上并联设置有带旁通闸阀65的旁通管线。
在本发明现场使用时，直接通过套管套接在油井3上，并气液分离器8连通。
如图2所示，本实施例中I级反应室34和II级反应室46的结构完全一样，其具体为包括上盖帽3401、圆筒壳体3404、带伴生气进口3422的下盖帽3407、支架3408、积液筒3409、抽气管3418、密封旋钮3419，
所述圆筒壳体3404内设有至少一个带气孔3412的挡板3411、带喷雾出口3414的喷雾管3423，所述喷雾管3423具有延伸至圆筒壳体3404壁外的超声雾化器接口3413，所述超声雾化器接口3413通过管线与超声雾化器58连通；
所述积液筒3409安装在所述支架3408上，所述支架3408置于所述下盖帽3407内，所述上盖帽3401、下盖帽3407分别安装在所述圆筒壳体3404的上下两端；所述抽气管3418上端通过密封旋钮3419安装在所述上盖帽3401，下端设有位于圆筒壳体3404内的气孔3420；所述积液筒3409位于喷雾管3423、挡板3411的下方。
上述反应室核心是在有效的空间内提高伴生气与水的接触面积，其中主要作用是将水雾化，即在反应室内安装喷雾管3423，在喷雾管3423上面设置喷雾出口3414，使得不同的位置实现小型喷雾，为保证气液接触过程中减少液滴的聚集，位于喷雾管3423下方的积液筒3409，收集液滴；所述圆筒壳体3404上设有与积液筒3409连通的积液外排管3410，所述积液外排管3410一端通过管线与液体埋地罐72连通，用于定期排放，使得伴生气始终与细小的液滴接触，提高甲烷水合物的生成速度；
为了提高气体的扰动，从而提高接触面积，在带有气道12的挡板的上下方设置钢丝网3421，提高气体的扰动，从而提高接触面积，也为水合物颗粒的形成提供附着表面；
为了提高气体的扰动，在单级反应室的顶端安装有抽气管3418，采用外接泵的形式，将残余的伴生气抽出，实现伴生气的循环，并在抽气管3418中安装了过滤器3417，除去残余伴生气中的液滴，防止水合物冻堵。
伴生气在反应室的反应过程为：伴生气从伴生气进口3422进入后，在钢丝网3421中，且喷雾与由超声雾化器接口3413进入喷液管3423，并经过喷雾出口3414，在反应室的不同位置产生小型喷雾相接触，伴生气中的甲烷迅速与水结合成固态的甲烷水合物，在挡板3411和钢丝网3421的表面聚集。由于伴生气与液滴充分接触，使得反应迅速进行并结束。在反应室的顶端，外接泵通过抽气管3418，迅速将残余的伴生气抽离，同时从伴生气进口3422泵入新的伴生气，进行伴生气中的甲烷分离。在整个过程，雾化会产生液滴，液滴聚集在积液筒3409中，通过外接积液外排管3410，可以实现对液滴的排出。
为了实时监测到反应室内腔的温度和压力，优选的实施方式是，所述上盖帽3401上设有用于测量圆筒壳体3404内腔温度的温度计3415和用于测量圆筒壳体3404内腔压力的压力表3416。
因为伴生气是反应室内进行反应，因此需要提高内腔的密封效果，所以上盖帽3401与圆筒壳体3404之间、下盖帽3407与圆筒壳体3404之间均设有密封圈3403。
在本发明的装置中，为了提高自动化程度，优选的实施方式是，该装置还包括PLC自动控制仪57，所述降压分解罐61的两端分别设有降压分解罐出口阀60、降压分解罐进口阀62，所述I级反应室34的底部和中部分别设有I级伴生气进口阀44、I级超声雾化器出口控制闸阀42、I级积液外排控制阀43，所述II级反应室46的底部和中部分别设有II级伴生气进口阀56、II级超声雾化器出口控制闸阀54、II级积液外排控制阀55，所述超声雾化器58的底部设有超声雾化器出口闸阀59，所述降压分解罐61与I级反应室34、II级反应室46之间分别设有I级分解自动控制阀40、II级分解自动控制阀52，所述气体循环泵64与I级反应室34、II级反应室46之间分别设有I级抽气自动控制阀41、II级抽气自动控制阀53；所述PLC自动控制仪57分别与降压分解罐出口阀60、降压分解罐进口阀62、I级伴生气进口阀44、I级超声雾化器出口控制闸阀42、I级积液外排控制阀43、II级伴生气进口阀56、II级超声雾化器出口控制闸阀54、II级积液外排控制阀55、超声雾化器出口闸阀59、I级分解自动控制阀40、II级分解自动控制阀52、I级抽气自动控制阀41、II级抽气自动控制阀53电连接。
使用上述分离和回收装置的油田伴生气中温室气体分离和回收方法，包括以下步骤：
步骤一、油井3中的原油是通过油井生产闸阀1运输到所属的站点，而伴生气从油套环空通过套管闸阀2产出，并经过第一井场总机关闸阀4、第二井场总机关闸阀5、第三井场总机关闸阀6，由气液分离器进口闸阀7，进入气液分离器8，对伴生气含有的水蒸气以及液滴进行分离；
步骤二、其气液分离器8分离出的水经过排液闸阀17，到达液体地埋罐72；
其气液分离器8分离出的气体通过单向阀14，经过空气压缩机19，由增压泵21进行增压至再二氧化碳分离器25内，由调温室24控制温度下的CO2的相平衡压力(CO2在20℃下的液化压力为5.73MPa)，使伴生气的压力超过该数值，使得CO2变成液态，与伴生气分离，避免CO2与CH4，共同形成水合物，干扰甲烷气的提纯；
特别的是，CO2分离器在设计上应保持中压的范围，由于CO2具有腐蚀性，因此应进行防腐。在分离过程中通过压力计29和温度显示仪30来监测分离过程，同时应控制合理的排气速度，使得CO2的液化具有充足的时间；
或者气液分离器8分离出的气体可以通过放空控制阀9，经过火炬控制闸阀11，由火炬12燃烧，这是在后续相关设备以及流程故障时，采取的伴生气应急处理措施，避免出现安全事故，或采用安全阀10用来控制气液分离器8中的气压，避免气液分离器超过其工作压力；
其中二氧化碳分离器25底部的液态CO2，直接通过管路与井站蔬菜大棚32相连，确保CO2进行充分合理的利用；
步骤三、从二氧化碳分离器25得到的不含CO2伴生气，经过一个单向阀27，首先打开I级伴生气进口阀44，而关闭II级反应室46的II级伴生气进口阀56，打开与I级反应室34相连的I级超声雾化器出口控制闸阀42，不含CO2伴生气进入到I级反应室34内，同时超声雾化器58向I级反应室34内喷雾，伴生气中的甲烷迅速与水结合成固态的甲烷水合物；
经过一段时间，打开I级抽气控制阀37，打开I级抽气自动控制阀41，启动第一气体循环泵64，迅速将I级反应室34中的残余伴生气抽至伴生气缓冲罐67，切换到I级分解自动控制阀40，打开降压分解罐进口阀62，关闭I级反应室34的I级伴生气进口阀44，使得在I级反应室34的甲烷水合物快速分解；
在水合物分解期间，开启II级反应室46的II级伴生气进口阀56，使得二氧化碳分离器25中的气体进入，同时启动第二气体循环泵70、II级抽气控制阀49，将位于伴生气缓冲罐67中的气体，与二氧化碳分离器25中的气体混合进入II级反应室46，重复I级反应室的水合物生成过程；
在I级反应室34的压力降低到0时，关闭I级分解自动阀40，开启II级分解自动阀52，实现由II级反应室46切换到I级反应室34，此时II级反应室46开始水合物的分解；
在两类反应室中，水合物的分解靠的是降压分解，由于相关的压力小，同时由于气体循环泵的作用，使得分解过程无安全隐患，同时快速进行；
步骤四、分解后的甲烷进入到降压分解罐61中储存，当甲烷达到一定量时，打开降压分解罐出口阀60，开启甲烷外输管线69，作进一步处理。
整个过程中，PLC自动控制仪57，通过相关程序设定，监测I级反应室34以及II级反应室46的压力变化，来调节相应的自动控制阀，从而实现整个伴生气中的甲烷提纯持续进行。
整个过程中，I级反应室34以及II级反应室46中的积液排放至液体地埋罐72。
实现的功能：
(1)充分利用了CO2在较低的压力下能够液化的特点，除去了伴生气的CO2，并将CO2应用于井站的蔬菜大棚，实现了CO2的合理利用，最大程度减少污染环境；
(2)I级反应室和II级反应室在数量上可以增加，以适应大排量的伴生气中的处理；
(3)I级反应室和II级反应室通过水合物降压间隙，通过PLC自动控制仪57，控制的自动控制阀，实现两类反应室的转换，能够消除人为干扰，降低员工的工作量；
(4)喷雾的方式更有利于甲烷水合物的快速生成，实现伴生气中对甲烷的分离；
(5)水合物生成后，通过将残余气抽出的方式，使得反应室内的压力降低(但压力降低到平衡压力以上，确保水合物不分解)；同时，与其连接的降压分解罐的压力为0，使得水合物的分解十分快速，由于压力低，不存在安全隐患。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，其特征在于，包括气液分离器(8)、空气压缩机(19)、增压泵(21)、调温室(24)和设置在所述调温室(24)内的二氧化碳分离器(25)、I级反应室(34)、II级反应室(46)、超声雾化器(58)、降压分解罐(61)、第一气体循环泵(64)、伴生气缓冲罐(67)、第二气体循环泵(70)、液体埋地罐(72)；
所述气液分离器(8)的顶部通过管线依次与空气压缩机(19)、增压泵(21)、二氧化碳分离器(25)连通，其底部通过管线与液体埋地罐(72)连通；
所述I级反应室(34)、II级反应室(46)的底部通过管线均分别与所述二氧化碳分离器(25)的顶部、第二气体循环泵(70)连通，其中部通过管线均分别与超声雾化器(58)、液体埋地罐(72)连通，其顶部通过管线均分别与降压分解罐(61)的顶部、第一气体循环泵(64)连通；
所述伴生气缓冲罐(67)的两端通过管线分别与第一气体循环泵(64)、第二气体循环泵(70)连通；
所述降压分解罐(61)的底部设有甲烷外输管线(69)。
2.根据权利要求1所述的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，其特征在于，所述I级反应室(34)包括上盖帽(3401)、圆筒壳体(3404)、带伴生气进口(3422)的下盖帽(3407)、支架(3408)、积液筒(3409)、抽气管(3418)、密封旋钮(3419)，
所述圆筒壳体(3404)内设有至少一个带气孔(3412)的挡板(3411)、带喷雾出口(3414)的喷雾管(3423)，所述喷雾管(3423)具有延伸至圆筒壳体(3404)壁外的超声雾化器接口(3413)，所述超声雾化器接口(3413)通过管线与超声雾化器(58)连通；
所述积液筒(3409)安装在所述支架(3408)上，所述支架(3408)置于所述下盖帽(3407)内，所述上盖帽(3401)、下盖帽(3407)分别安装在所述圆筒壳体(3404)的上下两端；所述抽气管(3418)上端通过密封旋钮(3419)安装在所述上盖帽(3401)，下端设有位于圆筒壳体(3404)内的气孔(3420)；所述积液筒(3409)位于喷雾管(3423)、挡板(3411)的下方。
3.根据权利要求2所述的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，其特征在于，所述抽气管(3418)内设有过滤器(3417)。
4.根据权利要求2所述的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，其特征在于，所述圆筒壳体(3404)内设有钢丝网(3421)。
5.根据权利要求2所述的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，其特征在于，所述上盖帽(3401)上设有用于测量圆筒壳体(3404)内腔温度的温度计(3415)和用于测量圆筒壳体(3404)内腔压力的压力表(3416)。
6.根据权利要求2所述的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，其特征在于，所述上盖帽(3401)与圆筒壳体(3404)之间、下盖帽(3407)与圆筒壳体(3404)之间均设有密封圈(3403)。
7.根据权利要求2所述的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，其特征在于，所述圆筒壳体(3404)上设有与积液筒(3409)连通的积液外排管(3410)，所述积液外排管(3410)一端通过管线与液体埋地罐(72)连通。
8.根据权利要求7所述的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的装置，其特征在于，该装置还包括PLC自动控制仪(57)，所述降压分解罐(61)的两端分别设有降压分解罐出口阀(60)、降压分解罐进口阀(62)，所述I级反应室(34)的底部和中部分别设有I级伴生气进口阀(44)、I级超声雾化器出口控制闸阀(42)、I级积液外排控制阀(43)，所述II级反应室(46)的底部和中部分别设有II级伴生气进口阀(56)、II级超声雾化器出口控制闸阀(54)、II级积液外排控制阀(55)，所述超声雾化器(58)的底部设有超声雾化器出口闸阀(59)，所述降压分解罐(61)与I级反应室(34)、II级反应室(46)之间分别设有I级分解自动控制阀(40)、II级分解自动控制阀(52)，所述气体循环泵(64)与I级反应室(34)、II级反应室(46)之间分别设有I级抽气自动控制阀(41)、II级抽气自动控制阀(53)；所述PLC自动控制仪(57)分别与降压分解罐出口阀(60)、降压分解罐进口阀(62)、I级伴生气进口阀(44)、I级超声雾化器出口控制闸阀(42)、I级积液外排控制阀(43)、II级伴生气进口阀(56)、II级超声雾化器出口控制闸阀(54)、II级积液外排控制阀(55)、超声雾化器出口闸阀(59)、I级分解自动控制阀(40)、II级分解自动控制阀(52)、I级抽气自动控制阀(41)、II级抽气自动控制阀(53)电连接。
9.一种利用权利要求8所述油田伴生气中温室气体分离和回收的装置的油田伴生气中温室气体分离和回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、油井(3)中的伴生气从油套环空通过套管闸阀(2)产出，并经过第一井场总机关闸阀(4)、第二井场总机关闸阀(5)、第三井场总机关闸阀(6)，由气液分离器进口闸阀(7)，进入气液分离器(8)，对伴生气含有的水蒸气以及液滴进行分离；
步骤二、其气液分离器(8)分离出的水经过排液闸阀17，到达液体地埋罐72；其气液分离器(8)分离出的气体通过单向阀(14)，经过空气压缩机(19)，由增压泵(21)进行增压至再二氧化碳分离器(25)内，由调温室(24)控制温度下的CO2的相平衡压力，使伴生气的压力超过该数值，使得CO2变成液态，与伴生气分离；
步骤三、从二氧化碳分离器(25)得到的不含CO2伴生气，经过一个单向阀(27)，经过I级伴生气进口阀(44)和II级伴生气进口阀(56)，分别进入I级反应室(34)和II级反应室(46)，在超声雾化器(58)的作用下，甲烷气与水雾充分接触，迅速反应，生成颗粒状水合物，使得甲烷从伴生气中分离开来；
步骤四、分解后的甲烷进入到降压分解罐(61)中储存，当甲烷达到一定量时，打开降压分解罐出口阀(60)，开启甲烷外输管线(69)，作进一步处理。
10.根据权利要求9所述的一种油田伴生气中温室气体分离和回收的方法，其特征在于，所述步骤三中I级反应室(34)和II级反应室(46)的具体开启流程是：
首先打开I级伴生气进口阀(44)，而关闭II级反应室(46)的II级伴生气进口阀(56)，打开与I级反应室(34)相连的I级超声雾化器出口控制闸阀(42)；
经过一段时间，打开I级抽气控制阀(37)，打开I级抽气自动控制阀(41)，启动第一气体循环泵(64)，迅速将I级反应室(34)中的残余伴生气抽至伴生气缓冲罐(67)，切换到I级分解自动控制阀(40)，打开降压分解罐进口阀(62)，关闭I级反应室(34)的I级伴生气进口阀(44)，使得在I级反应室(3)4的甲烷水合物快速分解；
在水合物分解期间，开启II级反应室(46)的II级伴生气进口阀(56)，使得二氧化碳分离器(25)中的气体进入，同时启动第二气体循环泵(70)，将位于伴生气缓冲罐(67)中的气体，与二氧化碳分离器(25)中的气体混合进入II级反应室(46)，重复I级反应室的水合物生成过程；
在I级反应室(34)的压力降低到0时，关闭I级分解自动阀(40)，开启II级分解自动阀(52)，实现由II级反应室(46)切换到I级反应室(34)，此时II级反应室(46)开始水合物的分解。
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