壓縮機(jī)改缸節(jié)能技術(shù)分析

丁林　何躍　曾金江　喬川（中國石油西南油氣田分公司蜀南氣礦）

壓縮機(jī)改缸節(jié)能技術(shù)分析

丁林何躍曾金江喬川（中國石油西南油氣田分公司蜀南氣礦）

摘要：氣田進(jìn)入生產(chǎn)開發(fā)后期，產(chǎn)氣量受輸氣壓力和用戶用氣情況的影響隨時發(fā)生變化，按照原來氣田生產(chǎn)設(shè)計(jì)和選型的壓縮機(jī)組已不能在工況調(diào)節(jié)下滿足目前的生產(chǎn)需要，只能維持設(shè)備在 50%～70%功率內(nèi)運(yùn)行，這不僅加大了設(shè)備的機(jī)械磨損，增加了維修保養(yǎng)費(fèi)用，而且使單臺機(jī)組的燃料氣消耗大幅度增加。為此，隆昌氣田昌8井增壓站設(shè)計(jì)并現(xiàn)場實(shí)施了壓縮機(jī)改缸技術(shù)試驗(yàn)，獲得成功。通過增大壓縮缸徑，增加單次壓縮機(jī)處理氣量，提高了機(jī)組的運(yùn)行效率，有效地降低了燃料氣的消耗，為西南油氣田壓縮機(jī)能耗的降低提供了參考。

關(guān)鍵詞：氣田壓縮機(jī)增大缸徑節(jié)氣

川南有水氣藏在西南油氣田的開發(fā)上處于領(lǐng)先地位，其開發(fā)歷程大致可以分為開發(fā)早期、中期、中后期3個階段。開發(fā)早期階段采取比較簡單的控水采氣和壓水采氣的生產(chǎn)方式。20世紀(jì) 70年代到達(dá)氣田開發(fā)中期階段，采出程度超出 40%，主要依靠單井排水采氣。20 世紀(jì) 90年代以來，有水氣藏采出程度都超過了 50%，進(jìn)入中后期開發(fā)。在繼續(xù)發(fā)展排水采氣的基礎(chǔ)上，開展了排水找氣，同時，處于開發(fā)中后期的氣藏，由于地層能量的降低，利用增壓機(jī)的抽吸作用降低整個采集輸系統(tǒng)輸壓，可以 最 大 程度地提 高 有 水 氣 藏采收率[1]。

1　壓縮機(jī)簡介

1.1壓縮機(jī)使用情況

由于壓縮機(jī)在氣田的中后期開發(fā)中占據(jù)重要位置，能最大限度地提高氣田的采收率，因而得到廣泛 的 運(yùn) 用[2]。 目 前 川 南 地 區(qū) 使 用 的 壓 縮 機(jī) 主 要 有ZTY265、DPC、M2 等型號，都屬于美國 80～90 年代的整體式容積型壓縮機(jī)。此類機(jī)組的特點(diǎn)是：機(jī)組的動力和壓縮部分共用一根曲軸，呈 180°對稱平衡布置；發(fā)動機(jī)的動力通過十字頭和曲軸連桿機(jī)構(gòu)傳遞給壓縮機(jī)做功；發(fā)動機(jī)和壓縮機(jī)以及部分配套設(shè)施安裝在機(jī)座上，壓力容器安裝在中體或壓縮缸上，燃料分離器安裝在機(jī)座上，構(gòu)成一臺整體式橇裝機(jī)組。

整體式容積型壓縮機(jī)的壓縮缸都設(shè)計(jì)為雙作用型式，但可根據(jù)需要拆除進(jìn)氣閥，進(jìn)行單作用運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)對排氣量的大幅度調(diào)節(jié)。壓縮缸組件帶有可調(diào)余隙缸，余隙缸安裝在壓縮缸的缸頭端，通過調(diào)節(jié)余隙活塞的行程調(diào)節(jié)余隙容積，既可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的最大功率和最大排量的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也可滿足部分變工況的要求。但是隨著氣田開采進(jìn)入中后期，氣田的生產(chǎn)受輸壓的影響越來越大，壓縮機(jī)組的工況調(diào)節(jié)狀況已無法適應(yīng)氣田的正常生產(chǎn)。

1.2壓縮機(jī)組改缸的條件分析

氣田到了生產(chǎn)開發(fā)的后期，產(chǎn)氣量受輸氣壓力和用戶用氣情況的影響而隨時發(fā)生變化，按照原來氣田生產(chǎn)設(shè)計(jì)和選型的壓縮機(jī)組已不能在工況調(diào)節(jié)下滿足目前的生產(chǎn)需要，只能維持設(shè)備在 50%～70%功率內(nèi)運(yùn)行。這樣的運(yùn)行不僅加大了設(shè)備的機(jī)械磨損，增加了維修保養(yǎng)費(fèi)用，更主要的是單臺機(jī)組的燃料氣消耗將大幅度增加。而生產(chǎn)現(xiàn)狀需要較低吸壓的大排量壓縮機(jī)來提高氣田的采收率，同時降低 燃 料 氣 的 單耗和檢 維 修 成 本[3]。

最直接的有效方式是更換一臺新的壓縮機(jī)，選用設(shè)計(jì)能滿足目前氣田生產(chǎn)的高效壓縮機(jī)。然而更換一臺新壓縮機(jī)成本在 400 萬元左右，投資太高，又不經(jīng)濟(jì)適用。

其次是讓設(shè)備生產(chǎn)單位提供可根據(jù)工況需要選擇不同的壓縮缸總成與機(jī)身組合，以構(gòu)成適用不同工況的壓縮缸機(jī)組。

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要選擇設(shè)計(jì)2只壓縮缸進(jìn)行更換，增大機(jī)組每沖程的壓縮處理氣量，提高了機(jī)組的效率。改造 1臺壓縮機(jī)的成本僅在 60萬元左右。目前已設(shè)計(jì)開發(fā)出適用于整體式天然氣壓縮機(jī)的壓縮 缸 系 列 ， 缸 徑 范 圍 4～23in。 適 用 吸 壓 在 0.1～2.5MPa 和排氣壓力在 2.0～16MPa 范圍內(nèi)的各種型號 的 壓 縮 機(jī) 組 （ZTY265-7 y2in × 7 y2in 和ZTY265-9 y2in × 9 y2in 兩 種 型 號 缸 體 的 工 藝 性 能 參數(shù)對照表1）。

表1　兩種型號缸體的工藝性能參數(shù)

2　壓縮機(jī)改缸現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例

昌 8井位于隆昌縣金鵝鎮(zhèn)堰塘灣村七組，1990年投產(chǎn)運(yùn)行。昌8井增壓站是一個標(biāo)準(zhǔn)化增壓站，采 用 的 是 2 臺 M2 和 2 臺 ZTY265-7 y2in × 7 y2in 的 壓縮機(jī)，主要擔(dān)負(fù)隆昌、龍市、圣燈、界市及黃家氣田低壓氣的增壓輸送任務(wù)。使用范圍吸壓為 0.6 ～1.5MPa；排壓為 2～4.5MPa。根據(jù)目前的日處理量及 排 氣 壓 力 ， 吸 氣 壓 力 不 能 低 于 0.6MPa， 否 則 ，機(jī)組將因壓縮比過高而不能正常運(yùn)行，即目前昌8井增壓機(jī)的抽吸只能將管網(wǎng)平均輸送壓力降至0.6～0.8MPa。

通過前面的分析，隆昌氣田受管網(wǎng)輸壓影響較嚴(yán)重，昌8井增壓站的抽吸已不能再進(jìn)一步降低隆昌氣田的生產(chǎn)輸壓。根據(jù)目前昌8井增壓機(jī)的生產(chǎn)情況，建議對其增壓機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，將ZTY265-7 y2in × 7 y2in 增 壓 機(jī) 的 壓 縮 缸 體 改 為 9 y2 in× 9 y2in。 通 過 理 論 計(jì) 算 ， 在 吸 氣 壓 力 及 排 氣 壓力 一 定 的 情 況 下 ， 改 造 后 的 ZTY265-9 y2in × 9 y2in增 壓 機(jī) 的 日 處 理 氣 量 可 以 從 目 前 的 4.5× 104～ 5.5× 104m3提升 至 8×104～10× 104m3， 從而加 大 昌 8 井增壓機(jī)的處理量，使增壓機(jī)對管網(wǎng)的抽吸作用加強(qiáng)，進(jìn)一步降低管網(wǎng)壓力，預(yù)計(jì)可整體降低管網(wǎng)輸壓 0.3MPa。

昌8井增壓機(jī)改造后，預(yù)計(jì)隆昌低壓管網(wǎng)可整體 降 低 輸 壓 0.3MPa， 隆 昌 氣 田 輸 壓 由 目 前 的 0.9 MPa 降 至 0.6MPa， 龍 市 氣 田 輸 壓 由 1.1MPa 降 至0.8MPa。按照單位壓降采 氣 量 計(jì) 算 ， 隆 昌 和 龍 市氣 田 可 以 增 加 氣 量 4201.7× 104m3， 按 目 前 的 采 氣速度 6.2×104m3/d，至少可以多生產(chǎn) 1.9 年，按目前的井口氣價 0.99 元/m3計(jì)算，可增加產(chǎn)值 4160 萬 元。

ZTY265-8#壓縮機(jī)改缸項(xiàng)目于 2010 年 7 月 26 日開始實(shí)施，改造前壓縮機(jī)燃料氣安裝了1臺SGQ-50B 旋 渦 流 量 計(jì) 。 ZTY265-7 y2in × 7 y2in 壓 縮機(jī) 的 壓 縮 缸 改 為 ZTY265-9 y2in × 9 y2in ， 8 月 17 日改 造完成 。 目前 ZTY265-5#和 8#機(jī)一備 一 用，主 要使用 8#壓縮機(jī) （圖1）。

圖1　壓縮機(jī)改造前后對比

3　壓縮機(jī)改缸節(jié)能效果分析

2010年 10月，在昌8井站隨機(jī)抽取了改造前和改造后的燃料自耗氣數(shù)據(jù)，進(jìn)行了節(jié)能效果測算。

3.1數(shù)據(jù)分析

ZTY265-8#機(jī)改造前，由于壓縮缸徑小，單次壓縮做功所壓縮的氣量小，因此燃料單耗維持在比較高的水平 （表2）。

表2　ZTY265-8#壓縮機(jī)改造前燃料消耗隨機(jī)抽取的數(shù)據(jù)

ZTY265-8#壓縮機(jī)改造后，壓縮缸徑增大，提高了機(jī)組運(yùn)行效率。由于處理量加大，降低了吸氣壓力，從而降低了采集輸系統(tǒng)的壓力，對于低壓小產(chǎn)井的挖潛生產(chǎn)也起到了相當(dāng)大的作用；同時燃料消耗降低 （表3），說明改造后的增壓機(jī)效率更高，節(jié)能效果更明顯。

表3　ZTY265-8#壓縮機(jī)改造后燃料消耗隨機(jī)抽取的數(shù)據(jù)

3.2折線圖分析（圖2）

改造前 有時滿 足不了 處理量 (降低 輸壓)，需 要同時開2臺機(jī)組，甚至3臺，能源消耗大，目前只開 1 臺增壓機(jī)，大大降低了生產(chǎn)成本。改造后 8#壓縮機(jī)組燃料氣單耗節(jié)約 150m3，2011 年每天處理大約 10 × 104m3，氣價按 0.99 元/m3計(jì)算，年節(jié)能成本約27.71萬元。

圖2　ZTY265-8#壓縮機(jī)組燃料自耗氣單耗折線圖

4　結(jié)論與建議

1）壓縮機(jī)改缸工藝的成功應(yīng)用，提高了機(jī)組的運(yùn)行效率，降低了燃料氣的消耗，為西南油氣田壓縮機(jī)能耗的節(jié)能減排指明了方向。

2）地面集輸工藝系統(tǒng)的適應(yīng)性改造有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]樂宏,唐建榮,葛有琰,等.排水采氣工藝技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2011(10):5-10.

[2]鄭娛泉.天然氣壓縮機(jī)在中晚期氣田上的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),1996(16):52-55.

[3]熊光德.一種壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)[J].天然氣與石油, 2002(3):60-61.

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2013.004.012

收稿日期：（2013-01-20）

第一作者簡介：丁林，2009年畢業(yè)于西南石油大學(xué) （油氣儲運(yùn)工程專 業(yè)），從事節(jié) 能 管理及生 產(chǎn)工作， E-mail：dinglin@petrochina.com. cn，地址：四川隆昌縣金鵝鎮(zhèn)火車外站路 84號，642150。