天然氣壓縮機在排水采氣中的應(yīng)用分析

楊曉華 高峰 孫燕

摘 要：本文首先對天然氣壓縮機在排水采氣中的應(yīng)用優(yōu)勢進行論述，并分析排水采氣對天然氣壓縮機的要求，最后探討天然氣壓縮機在排水采氣中的應(yīng)用，希望能對廣大同行有所助益。

關(guān)鍵詞：天然氣壓縮機;排水采氣;應(yīng)用;分析

一、天然氣壓縮機在排水采氣中的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）氣舉增產(chǎn)效果明顯

氣舉排水采氣技術(shù)主要是利用外來高壓氣源或是天然氣壓縮機來往井筒中來注入高壓天然氣，將井內(nèi)注氣點到井口壓力梯度減小，進而實現(xiàn)井底回壓減少，提高生產(chǎn)壓差，并且實現(xiàn)氣液流動速度的提升，提高天然氣的帶液能力，將井底積液排除，恢復(fù)水淹井，進而達到間歇或連續(xù)生產(chǎn)的機械排水采取工藝。但是對于部分地區(qū)其缺乏高壓氣源的情況下，則必須要采用天然氣壓縮機來完成。

（二）具有顯著的增壓開采挖潛效果

增壓開采主要是利用天然氣壓縮機等機械設(shè)備，將熱能以及機械能轉(zhuǎn)換的過程來達到提高天然氣壓能，實現(xiàn)低壓天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏禾烊粴獾哪康?，進而將氣井井口生產(chǎn)壓力減小，提升其攜液能力，讓氣井能夠不間斷的自噴帶水生產(chǎn)，實現(xiàn)增產(chǎn)挖潛的效果。當(dāng)前在開發(fā)新老氣田中增壓開采工藝技術(shù)獲得了有效運用，并且增產(chǎn)挖潛效果非常顯著。

二、排水采氣對天然氣壓縮機的要求

第一，當(dāng)前，我國氣田天然氣的開采規(guī)模與數(shù)量不斷增加，氣田的壓力與產(chǎn)量逐步減少，在用氣量的變化下，集輸干線的壓力也隨之出現(xiàn)波動，要求能夠確保天然氣壓縮機得以在進、排氣壓力的動態(tài)變化條件下能夠運行正常，則需要增壓開采以及氣舉壓縮機具備良好的適應(yīng)變工況能力。第二，因為大部分氣井都是處于邊緣山區(qū)，其分布并不集中，不但交通便利性較差，供電與供水系統(tǒng)不夠完善，并且環(huán)境條件相差甚遠。所以需要實際使用的天然氣壓縮機能夠方便整體安裝與運輸，操作簡單便捷、無需水電、運行穩(wěn)定、不需工作人員進行值守。第三，在壓力與溫度發(fā)生改變的情況下，天然氣會將凝析水析出，導(dǎo)致壓縮機潤滑油被稀釋與污染，加快機械零件的磨損速度，甚至還會引發(fā)嚴重的運行事故，所以必須要確保實際采用的天然氣壓縮機具備高精度的液體分離器。第四，因為天然氣屬于易燃、易爆氣體，所以實際使用的天然氣壓縮機務(wù)必要具有良好的密封性能、防爆性能以及防火性能。第五，在進行增壓開采以及氣舉排水采氣時需要壓縮機能夠連續(xù)運轉(zhuǎn)，如若不是必須的計劃停機檢修，要求壓縮機務(wù)必連續(xù)、不間歇的正常運轉(zhuǎn)。

三、天然氣壓縮機在排水采氣中的應(yīng)用

（一）整體式天然氣發(fā)動機-壓縮機組

該機組也被稱之為整體式燃氣摩托壓縮機組，其主要是由壓縮天然氣的幾只壓縮缸與燃用天然氣的幾只動力缸共同使用相同機身，并且共同使用曲軸二組成的撬裝有機整體，其無需外接水源與戶主電源，而且在系統(tǒng)中的的自控、點火、潤滑以及冷卻等操作都不需要借助外接的動力。一般情況下整體式天然氣發(fā)動機-壓縮機組的功率在45-630kw范圍房中，額定轉(zhuǎn)速為360-440r/min，最大排氣壓力能夠為35MPa，基本上各類排水采氣井的工況需求均可得到滿足。具體說來該機組的特點主要有以下幾點：第一，此機組主要是根據(jù)低速重載原理，按照DEMA標(biāo)準來設(shè)計其二沖程燃氣發(fā)動機。其標(biāo)定轉(zhuǎn)速與功率便是長時間不間斷與西寧的轉(zhuǎn)速與功率。在四川含硫量較高的天然氣以及新疆沙漠高溫環(huán)境下均可使用該機組。第二，發(fā)動機不具有四沖程發(fā)動機的巨大熱負荷排氣門，定時機構(gòu)與凸輪、聯(lián)軸器等，結(jié)構(gòu)較為簡單，而且安裝與調(diào)整較為便捷，維護成本不高。第三，各項機械荷載小，機組轉(zhuǎn)速不高，機械以及磨損件具有較長使用壽命，通常都是使用5-6年后實施現(xiàn)場大檢修，而無需進廠大修。第四，儀表控制系統(tǒng)具有較高的自動化程度，不但能夠就地控制而且還能實現(xiàn)遠程操控，而且其報警系統(tǒng)以及故障診斷系統(tǒng)較為完善，能夠確保壓縮機運行的安全與穩(wěn)定。第五，燃料具有較強的適應(yīng)性，因為機組的空燃比調(diào)節(jié)系統(tǒng)較為特殊，即便是在燃氣16200～ 46 000

kJ/ Nm3低熱值的情況下同樣能夠適用，能夠使用在各類熱值的天然氣中。第六，機組具有較強的變工況適應(yīng)能力，可以通過壓縮缸串并聯(lián)、壓縮缸單雙作用、壓縮缸余隙以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等方式來實現(xiàn)氣量的調(diào)節(jié)。能夠保證在實際排水采氣時能夠有效調(diào)整相關(guān)運行參數(shù)，如溫度、符合以及排量等，確?，F(xiàn)場環(huán)境條件、工況條件等特定要求得到滿足。第七，潤滑系統(tǒng)簡單、穩(wěn)定。在機組中，其十字頭、連桿軸承以及主軸承均是使用飛濺潤滑，但是其動力缸則采取的是強制潤滑，相較于普通發(fā)動機潤滑方式來說其恰恰相反。加上機身油池的密封系統(tǒng)較為特殊，燃燒完成后能夠杜絕廢氣泄漏到油池上。普通發(fā)動機的潤滑油壽命僅有1500-2000h，而該潤滑系統(tǒng)的則可以超過5000h。

（二）車載分體式壓縮機

車載分體式壓縮機主要是利用中高速壓縮機與聯(lián)軸器安裝到汽車發(fā)動機上，而后通過啟動后者來實現(xiàn)移動間隙作業(yè)的排水采氣工作，相比于其他類型設(shè)備它有幾方面特點：第一，車載分體式壓縮機轉(zhuǎn)速較高且操控與管理均十分容易，但維修上難度大;第二，車載分體式壓縮機體積較為小巧易于搬運、組裝與拆卸便捷、無需搭建專用場地進行安裝放置以及停機后就能保養(yǎng)，并且能夠在短時間內(nèi)便可投入使用。另外針對部分可以替噴排液自噴生產(chǎn)且具備一定地層能量的氣井，我們可以采用車載分體式壓縮機開展氣舉復(fù)產(chǎn)，這樣一來不僅能夠進一步提升氣井產(chǎn)量避免資源浪費，又可以達到生產(chǎn)成本降低之目的;第三，車載分體式壓縮機還有著較廣的適用范圍，它除了能夠運用在氣舉作業(yè)（包括不同類型氣水同產(chǎn)井）以外，還可以進行增壓。比如針對部分是否需要增壓尚不明確的氣井時，企業(yè)便可以利用車載分體式壓縮機開展試增壓工作，這樣能夠?qū)υ摼a(chǎn)氣能力予以驗證，同時也為工藝與設(shè)備選擇提供參考;第四，部分氣水井由于受到較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造地影響，其前期并未表現(xiàn)出明顯的出水特征，在這種情況下我們可以在現(xiàn)場通過快速組裝車載分體式壓縮機對其開展氣舉試排水試驗，這樣一來不但可以掌握該氣水井出水規(guī)律，并且憑借于此編制針對性的生產(chǎn)方案。

三、結(jié)束語

在進行排水采氣中，使用氣舉以及增壓工藝可以實現(xiàn)天然氣開采量的有效提升，是常用的氣井開采方式。其中要想有效實現(xiàn)上述兩種工藝則離不開天然氣壓縮機的支持，在排水采氣中有效應(yīng)用天然氣壓縮機可以大幅提升采氣產(chǎn)量，有利于推動我國天然氣開采事業(yè)的發(fā)展。為此，相關(guān)工作人員必須要能夠正確掌握排水采氣對天然氣壓縮機的要求，并結(jié)合不同壓縮機的特點來進行有效應(yīng)用，切實發(fā)揮出天然氣壓縮機的價值。

參考文獻：

[1] 趙京艷， 葛凱， 褚晨耕，等. 國產(chǎn)天然氣壓縮機應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J]. 天然氣工業(yè)， 2015， 35（10）.

[2] 陳樹鵬. 淺談壓縮機在天然氣增壓外輸方面的應(yīng)用[J]. 化學(xué)工程與裝備， 2017（5）：129-130.

[3] 胡金平. 排水采氣工藝在天然氣開采中的應(yīng)用[J]. 特種油氣藏， 2010， 17（B12）：97-99.