提高增壓開采應(yīng)用效果和方法研究

趙啟宏，柳文清，孫建兵

（中石化江漢油田分公司采氣廠，重慶 萬州 404000）

涪陵頁巖氣田是我國最大的頁巖氣生產(chǎn)基地，隨著開發(fā)的進(jìn)行，部分氣井壓力下降較快，接近與輸壓持平。為保障氣井生產(chǎn)，延長氣井壽命，提高頁巖氣的采收率，涪陵頁巖氣田進(jìn)行了大規(guī)模的增壓開采［1-2］。目前增壓開采使用的壓縮機(jī)主力機(jī)型有FBC312-2／YBPT3 315-6（4）型和10萬m3電驅(qū)FBC314-2型，由中石化石油機(jī)械有限公司第三分公司生產(chǎn)。因頁巖氣開發(fā)的特殊性，在增壓開采實(shí)施過程中，根據(jù)涪陵頁巖氣公司開發(fā)模式，將壓縮機(jī)運(yùn)行存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，對壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理等方面提出改進(jìn)的方法和建議［3-4］，從而提高壓縮機(jī)的管理水平，保障涪陵頁巖氣田的安全高效開發(fā)。

1 壓縮機(jī)存在的問題和優(yōu)化改造方案

1.1 壓縮機(jī)電路存在的問題及解決方案

涪陵頁巖氣田10萬m3電驅(qū)FBC314-2型號(hào)的壓縮機(jī)電力供應(yīng)有兩條線路，第一條是市電，主要給壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)和集氣站內(nèi)的信息化設(shè)備供電；第二條為為10萬m3電驅(qū)FBC314-2型壓縮機(jī)的電機(jī)提供動(dòng)力源的10kV高壓專供線路，兩條線路各自單獨(dú)供電，互不影響［5］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自該型號(hào)壓縮機(jī)投入運(yùn)行以來，多次出現(xiàn)因市電斷電PLC控制柜發(fā)出的信號(hào)無法傳遞給壓縮機(jī)，導(dǎo)致壓縮機(jī)主電機(jī)無法停機(jī)，即使按下緊急停車按鈕，也無法將主電機(jī)停機(jī)。該問題已經(jīng)導(dǎo)致多臺(tái)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，造成較大的損失。

通過在增壓開采集氣站配電房增加一套失電切斷裝置，即當(dāng)檢測到集氣站內(nèi)市電停電之后，壓縮機(jī)可以自動(dòng)切斷10kV高壓線路，立即停機(jī)。在配電房外邊也增設(shè)一條緊急切斷電源裝置，保障在電源出現(xiàn)問題時(shí)可以人工切斷電源，保證壓縮機(jī)停機(jī)。

1.2 壓縮機(jī)管線的優(yōu)化改造

隨著增壓開采的進(jìn)行，在實(shí)際生產(chǎn)過程中遇到的情況越來越復(fù)雜，增壓開采集氣站管線在設(shè)計(jì)時(shí)存在的不足逐漸暴露，主要有兩個(gè)方面：1）在增壓開采過程中，進(jìn)入同一個(gè)壓縮機(jī)的氣井壓力可能相差較大，當(dāng)壓縮機(jī)異常停機(jī)時(shí)，如果巡檢站工作人員無法及時(shí)趕到，就可能造成壓縮機(jī)憋壓，引起較大事故；2）壓縮機(jī)的出口安裝有單向閥，當(dāng)集氣站施工需要放空壓縮機(jī)出口管線內(nèi)氣體時(shí)必須從外輸放空，導(dǎo)致集氣站必須全站關(guān)井。

針對第一個(gè)憋壓問題，在壓縮機(jī)的進(jìn)出口之間增加一個(gè)軸流式止回閥。他的工作原理是，當(dāng)壓縮機(jī)異常停機(jī)導(dǎo)致憋壓時(shí)，壓縮機(jī)的進(jìn)出口會(huì)形成一個(gè)較大的壓差，當(dāng)壓差達(dá)到軸流式止回閥的設(shè)定值后，軸流式止回閥打開，氣體可以直接從壓縮機(jī)的進(jìn)氣口管線到達(dá)出口管線，不用經(jīng)過壓縮機(jī)內(nèi)部，從而達(dá)到保護(hù)壓縮機(jī)的目的。

針對壓縮機(jī)出口無法放空問題，可以在壓縮機(jī)的出口管線處和壓縮機(jī)的放空管線之間搭頭并安裝一個(gè)閥門。當(dāng)需要放空壓縮機(jī)的出口管線內(nèi)的氣體時(shí)，直接打開閥門從壓縮機(jī)的放空管線放空，從而避免集氣站全站關(guān)井。

1.3 壓縮機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

涪陵頁巖氣田投用的壓縮機(jī)在工作過程中發(fā)現(xiàn)一些不合理的地方，導(dǎo)致操作不方便：1）涪陵頁巖氣田目前使用的壓縮機(jī)主力機(jī)型油箱設(shè)計(jì)較高，操作人員在給壓縮機(jī)加油時(shí)候必須登高，爬到壓縮機(jī)上部才能加油。通過使用加油泵可以在地面手動(dòng)操作，直接往油箱加油，大大提高了員工操作的便捷性和安全性。2）更換液位計(jì)。前期使用的液位計(jì)為帶有三個(gè)觀察口的液位計(jì)，因洗滌罐內(nèi)天然氣含有雜質(zhì)和油污，觀察口受到污染后就無法看清洗滌罐的液位?？梢愿鼡Q為玻璃鋼液位計(jì)后，觀察區(qū)域增大，可以看清整個(gè)洗滌罐里面的液位。3）壓縮機(jī)中體排污口安裝液位計(jì)。前期壓縮機(jī)中體排污口為常開，壓縮機(jī)廢機(jī)油不間斷往外滲出，在壓縮機(jī)底部增加液位計(jì)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測到壓縮機(jī)廢機(jī)油存量，待分液包快滿時(shí)集中排出，極大減少安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

2 適應(yīng)頁巖氣開發(fā)模式下的管理創(chuàng)新［6-7］

2.1 管理制度創(chuàng)新

建立頁巖氣開發(fā)壓縮機(jī)管理體系，落實(shí)壓縮機(jī)全壽命周期管理。堅(jiān)持從壓縮機(jī)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、購置選型、安裝調(diào)試、使用維護(hù)、閑置調(diào)撥、更新改造，直至報(bào)廢處理等制定相關(guān)管理規(guī)范。按照采氣工程管理部統(tǒng)籌，專業(yè)部門分管，采氣業(yè)務(wù)承包單位落實(shí)，市場化服務(wù)技術(shù)支持的綜合協(xié)調(diào)管理原則進(jìn)行綜合管理，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

2.2 工藝制度創(chuàng)新

由于受到氣井不同生產(chǎn)階段的限制，壓縮機(jī)的工作參數(shù)限制需要?jiǎng)討B(tài)變化。因此，根據(jù)壓縮機(jī)的說明書和工作條件制定滿足現(xiàn)場工藝要求的 《壓縮機(jī)工藝參數(shù)管理制度》，有效保障了不同天氣和不同工藝條件下壓縮機(jī)的安全運(yùn)行；根據(jù)集氣站不同氣井的不同生產(chǎn)階段制定 《壓縮機(jī)調(diào)整雙作用標(biāo)準(zhǔn)》，保障壓縮機(jī)在合理工況下運(yùn)行；《進(jìn)壓縮機(jī)氣井輪換制度》的制定有效保障了增壓開采氣井產(chǎn)能得以最大程度釋放。

2.3 巡檢管理

對壓縮機(jī)的巡檢主要從3方面控制：1）每天對集氣站的巡檢。設(shè)備管理人員根據(jù)現(xiàn)場情況制定了壓縮機(jī)的巡檢路線和巡檢點(diǎn)位，同時(shí)填寫巡檢時(shí)壓縮機(jī)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和點(diǎn)檢記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)運(yùn)行期間的異常參數(shù)，保障壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。2）中控人員每隔2h巡查一次壓縮機(jī)的遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)，對壓縮機(jī)的報(bào)警信息敏感，及時(shí)處置。3）按照規(guī)定壓縮機(jī)廠家定期巡檢壓縮機(jī)，對壓縮機(jī)的整體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)檢修。

2.4 維修保養(yǎng)

涪陵頁巖氣田沒有自己專業(yè)的壓縮機(jī)維修，定期保養(yǎng)和應(yīng)急搶修部門，當(dāng)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，業(yè)務(wù)承包單位應(yīng)急處置以后，上報(bào)生產(chǎn)調(diào)控中心，再匯報(bào)給廠家進(jìn)行維修；采氣運(yùn)維管理部負(fù)責(zé)檢維修的質(zhì)量控制和驗(yàn)收工作，從而達(dá)到閉環(huán)管理。

2.5 應(yīng)急管理

涪陵頁巖氣田壓縮機(jī)運(yùn)行期間主要存在兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)：1）壓縮機(jī)異常停機(jī)后的憋壓；2）雨季期間雷電導(dǎo)致電力故障引起壓縮機(jī)大面積停機(jī)，應(yīng)急處置無法及時(shí)進(jìn)行。針對壓縮機(jī)的憋壓問題，制定嚴(yán)格的壓縮機(jī)異常停機(jī)應(yīng)急程序，每月定期進(jìn)行應(yīng)急演練；針對雨季期間壓縮機(jī)大面積停機(jī)的問題制定《涪陵頁巖氣公司雷雨期間壓縮機(jī)應(yīng)急處置預(yù)案》；根據(jù)巡檢站所處位置和集氣站的產(chǎn)量，制定嚴(yán)格的應(yīng)急處置路線和壓縮機(jī)應(yīng)急處置順序，保證壓縮機(jī)在第一時(shí)間啟機(jī)。同時(shí)協(xié)調(diào)壓縮機(jī)廠家和電力保障部門，協(xié)同工作，在保障壓縮機(jī)安全的條件下，盡量減少電力線路的停機(jī)次數(shù)。

3 壓縮機(jī)安全環(huán)保方面的提升

3.1 壓縮機(jī)洗滌罐排污的問題

進(jìn)入壓縮機(jī)氣體在氣缸中與壓縮機(jī)的潤滑油等接觸，水、氣、油三相在洗滌罐中混合。洗滌罐內(nèi)的壓力較高，最高可以達(dá)到4～5MPa，在排污過程中氣流沖擊很大。同時(shí)將洗滌罐中的雜質(zhì)帶出來，對集氣站的安全環(huán)保帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn)。一期壓縮機(jī)機(jī)組修建的排污池，深度約1m，上邊加擋板，在排污過程中污水存在噴出地面的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過改造，在排污池內(nèi)部增加防滲接并將排污池加高1.5m，同時(shí)在排污池內(nèi)部加裝呼吸閥，從而可以杜絕油污滲入地下或噴出地面。

3.2 潤滑油的保存及廢機(jī)油處理

集氣站站內(nèi)的潤滑油儲(chǔ)存在機(jī)油棚，地下鋪上防滲膜，保證可以防雨、防曬、防滲，集中存放，集中管理。壓縮機(jī)的加油工具采用三級(jí)過濾裝置，做到 “不進(jìn)水、無雜質(zhì)、未變質(zhì)”。制定嚴(yán)格的壓縮機(jī)潤滑油進(jìn)出站制度，做到 “進(jìn)站有登記，加油有記錄，回收有臺(tái)賬”。定期跟蹤廢潤滑油的產(chǎn)出情況，集中拉運(yùn)，集中存放，并找到專業(yè)公司處理廢油。

3.3 壓縮機(jī)運(yùn)行期間噪音問題

部分集氣站周圍100m內(nèi)有居住戶，目前大部分的壓縮機(jī)機(jī)組運(yùn)行期間的噪音值低于80dB，但因?yàn)椴糠志用窬幼〉鼐嚯x壓縮機(jī)距離太近，存在較大的噪音污染；同時(shí)因?yàn)椴糠旨瘹庹臼軋龅叵拗?，工作人員距離壓縮機(jī)太近，噪音影響站上職工的工作與休息。目前主要的解決方案為在壓縮機(jī)周邊有居民居住地方修建隔音墻，同時(shí)在后期選址時(shí)候遠(yuǎn)離居民樓和集氣站休息區(qū)。

4 存在的問題及下步建議

1）壓縮機(jī)的安全需要得到進(jìn)一步的提高。在增壓開采實(shí)施過程中，電力、設(shè)備、惡劣天氣等都不同程度的對壓縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，需要在不同方面采取措施，保障壓縮機(jī)的本質(zhì)安全。2）降低壓縮機(jī)的能耗水平。根據(jù)每個(gè)集氣站的情況，合理調(diào)整壓縮機(jī)的工藝參數(shù)，使每臺(tái)壓縮機(jī)都在最佳的工況下運(yùn)行，降低電能、潤滑油等能源消耗。

3）提高壓縮機(jī)的精細(xì)化管理水平。從壓縮機(jī)投入運(yùn)行開始，制定嚴(yán)格的規(guī)章制度，如運(yùn)行參數(shù)管理制度、現(xiàn)場運(yùn)行管理制度、油水潤滑管理制度、培訓(xùn)管理制度、自控聯(lián)鎖管理制度、應(yīng)急處理管理制度、危廢品管理制度等，嚴(yán)格執(zhí)行。