本申请公开了一种油田伴生气综合利用系统及工艺，系统包括增压装置、脱酸橇、脱水脱汞橇、低温液化分离橇、制冷装置、冷剂储配橇、污水收集橇、液烃分馏及稳定装置和LNG及混烃储存装置；增压装置的输出端连通脱酸橇；脱酸橇的输出端连通脱水脱汞橇，脱水脱汞橇的输出端连通低温液化分离橇；制冷装置和冷剂储配橇均与低温液化分离橇双向连接；LNG及混烃储存装置与低温液化分离橇连接，能够对LNG产品、LPG产品以及稳定轻烃产品进行储存。本申请实现了在将油田伴生气脱酸、脱水和脱汞处理后，能够对干气中的混烃组分进行分离，并分层次、分阶段对混烃组分进行分离和利用，有效提高了油田伴生气综合利用的经济效益。