压缩机改缸节能技术分析

丁林　何跃　曾金江　乔川（中国石油西南油气田分公司蜀南气矿）

压缩机改缸节能技术分析

丁林何跃曾金江乔川（中国石油西南油气田分公司蜀南气矿）

摘要：气田进入生产开发后期，产气量受输气压力和用户用气情况的影响随时发生变化，按照原来气田生产设计和选型的压缩机组已不能在工况调节下满足目前的生产需要，只能维持设备在 50%～70%功率内运行，这不仅加大了设备的机械磨损，增加了维修保养费用，而且使单台机组的燃料气消耗大幅度增加。为此，隆昌气田昌8井增压站设计并现场实施了压缩机改缸技术试验，获得成功。通过增大压缩缸径，增加单次压缩机处理气量，提高了机组的运行效率，有效地降低了燃料气的消耗，为西南油气田压缩机能耗的降低提供了参考。

关键词：气田压缩机增大缸径节气

川南有水气藏在西南油气田的开发上处于领先地位，其开发历程大致可以分为开发早期、中期、中后期3个阶段。开发早期阶段采取比较简单的控水采气和压水采气的生产方式。20世纪 70年代到达气田开发中期阶段，采出程度超出 40%，主要依靠单井排水采气。20 世纪 90年代以来，有水气藏采出程度都超过了 50%，进入中后期开发。在继续发展排水采气的基础上，开展了排水找气，同时，处于开发中后期的气藏，由于地层能量的降低，利用增压机的抽吸作用降低整个采集输系统输压，可以 最 大 程度地提 高 有 水 气 藏采收率[1]。

1　压缩机简介

1.1压缩机使用情况

由于压缩机在气田的中后期开发中占据重要位置，能最大限度地提高气田的采收率，因而得到广泛 的 运 用[2]。 目 前 川 南 地 区 使 用 的 压 缩 机 主 要 有ZTY265、DPC、M2 等型号，都属于美国 80～90 年代的整体式容积型压缩机。此类机组的特点是：机组的动力和压缩部分共用一根曲轴，呈 180°对称平衡布置；发动机的动力通过十字头和曲轴连杆机构传递给压缩机做功；发动机和压缩机以及部分配套设施安装在机座上，压力容器安装在中体或压缩缸上，燃料分离器安装在机座上，构成一台整体式橇装机组。

整体式容积型压缩机的压缩缸都设计为双作用型式，但可根据需要拆除进气阀，进行单作用运行，以实现对排气量的大幅度调节。压缩缸组件带有可调余隙缸，余隙缸安装在压缩缸的缸头端，通过调节余隙活塞的行程调节余隙容积，既可实现压缩机的最大功率和最大排量的经济运行，也可满足部分变工况的要求。但是随着气田开采进入中后期，气田的生产受输压的影响越来越大，压缩机组的工况调节状况已无法适应气田的正常生产。

1.2压缩机组改缸的条件分析

气田到了生产开发的后期，产气量受输气压力和用户用气情况的影响而随时发生变化，按照原来气田生产设计和选型的压缩机组已不能在工况调节下满足目前的生产需要，只能维持设备在 50%～70%功率内运行。这样的运行不仅加大了设备的机械磨损，增加了维修保养费用，更主要的是单台机组的燃料气消耗将大幅度增加。而生产现状需要较低吸压的大排量压缩机来提高气田的采收率，同时降低 燃 料 气 的 单耗和检 维 修 成 本[3]。

最直接的有效方式是更换一台新的压缩机，选用设计能满足目前气田生产的高效压缩机。然而更换一台新压缩机成本在 400 万元左右，投资太高，又不经济适用。

其次是让设备生产单位提供可根据工况需要选择不同的压缩缸总成与机身组合，以构成适用不同工况的压缩缸机组。

根据生产实际需要选择设计2只压缩缸进行更换，增大机组每冲程的压缩处理气量，提高了机组的效率。改造 1台压缩机的成本仅在 60万元左右。目前已设计开发出适用于整体式天然气压缩机的压缩 缸 系 列 ， 缸 径 范 围 4～23in。 适 用 吸 压 在 0.1～2.5MPa 和排气压力在 2.0～16MPa 范围内的各种型号 的 压 缩 机 组 （ZTY265-7 y2in × 7 y2in 和ZTY265-9 y2in × 9 y2in 两 种 型 号 缸 体 的 工 艺 性 能 参数对照表1）。

表1　两种型号缸体的工艺性能参数

2　压缩机改缸现场应用实例

昌 8井位于隆昌县金鹅镇堰塘湾村七组，1990年投产运行。昌8井增压站是一个标准化增压站，采 用 的 是 2 台 M2 和 2 台 ZTY265-7 y2in × 7 y2in 的 压缩机，主要担负隆昌、龙市、圣灯、界市及黄家气田低压气的增压输送任务。使用范围吸压为 0.6 ～1.5MPa；排压为 2～4.5MPa。根据目前的日处理量及 排 气 压 力 ， 吸 气 压 力 不 能 低 于 0.6MPa， 否 则 ，机组将因压缩比过高而不能正常运行，即目前昌8井增压机的抽吸只能将管网平均输送压力降至0.6～0.8MPa。

通过前面的分析，隆昌气田受管网输压影响较严重，昌8井增压站的抽吸已不能再进一步降低隆昌气田的生产输压。根据目前昌8井增压机的生产情况，建议对其增压机进行技术改造，将ZTY265-7 y2in × 7 y2in 增 压 机 的 压 缩 缸 体 改 为 9 y2 in× 9 y2in。 通 过 理 论 计 算 ， 在 吸 气 压 力 及 排 气 压力 一 定 的 情 况 下 ， 改 造 后 的 ZTY265-9 y2in × 9 y2in增 压 机 的 日 处 理 气 量 可 以 从 目 前 的 4.5× 104～ 5.5× 104m3提升 至 8×104～10× 104m3， 从而加 大 昌 8 井增压机的处理量，使增压机对管网的抽吸作用加强，进一步降低管网压力，预计可整体降低管网输压 0.3MPa。

昌8井增压机改造后，预计隆昌低压管网可整体 降 低 输 压 0.3MPa， 隆 昌 气 田 输 压 由 目 前 的 0.9 MPa 降 至 0.6MPa， 龙 市 气 田 输 压 由 1.1MPa 降 至0.8MPa。按照单位压降采 气 量 计 算 ， 隆 昌 和 龙 市气 田 可 以 增 加 气 量 4201.7× 104m3， 按 目 前 的 采 气速度 6.2×104m3/d，至少可以多生产 1.9 年，按目前的井口气价 0.99 元/m3计算，可增加产值 4160 万 元。

ZTY265-8#压缩机改缸项目于 2010 年 7 月 26 日开始实施，改造前压缩机燃料气安装了1台SGQ-50B 旋 涡 流 量 计 。 ZTY265-7 y2in × 7 y2in 压 缩机 的 压 缩 缸 改 为 ZTY265-9 y2in × 9 y2in ， 8 月 17 日改 造完成 。 目前 ZTY265-5#和 8#机一备 一 用，主 要使用 8#压缩机 （图1）。

图1　压缩机改造前后对比

3　压缩机改缸节能效果分析

2010年 10月，在昌8井站随机抽取了改造前和改造后的燃料自耗气数据，进行了节能效果测算。

3.1数据分析

ZTY265-8#机改造前，由于压缩缸径小，单次压缩做功所压缩的气量小，因此燃料单耗维持在比较高的水平 （表2）。

表2　ZTY265-8#压缩机改造前燃料消耗随机抽取的数据

ZTY265-8#压缩机改造后，压缩缸径增大，提高了机组运行效率。由于处理量加大，降低了吸气压力，从而降低了采集输系统的压力，对于低压小产井的挖潜生产也起到了相当大的作用；同时燃料消耗降低 （表3），说明改造后的增压机效率更高，节能效果更明显。

表3　ZTY265-8#压缩机改造后燃料消耗随机抽取的数据

3.2折线图分析（图2）

改造前 有时满 足不了 处理量 (降低 输压)，需 要同时开2台机组，甚至3台，能源消耗大，目前只开 1 台增压机，大大降低了生产成本。改造后 8#压缩机组燃料气单耗节约 150m3，2011 年每天处理大约 10 × 104m3，气价按 0.99 元/m3计算，年节能成本约27.71万元。

图2　ZTY265-8#压缩机组燃料自耗气单耗折线图

4　结论与建议

1）压缩机改缸工艺的成功应用，提高了机组的运行效率，降低了燃料气的消耗，为西南油气田压缩机能耗的节能减排指明了方向。

2）地面集输工艺系统的适应性改造有待进一步研究。

参考文献：

[1]乐宏,唐建荣,葛有琰,等.排水采气工艺技术[M].北京:石油工业出版社,2011(10):5-10.

[2]郑娱泉.天然气压缩机在中晚期气田上的应用[J].天然气工业,1996(16):52-55.

[3]熊光德.一种压缩机节能降耗技术[J].天然气与石油, 2002(3):60-61.

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2013.004.012

收稿日期：（2013-01-20）

第一作者简介：丁林，2009年毕业于西南石油大学 （油气储运工程专 业），从事节 能 管理及生 产工作， E-mail：dinglin@petrochina.com. cn，地址：四川隆昌县金鹅镇火车外站路 84号，642150。