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往復(fù)壓縮機在讓納諾爾油田氣舉采油中的應(yīng)用

于海迎大慶油田工程有限公司

氣舉采油技術(shù)的應(yīng)用解決了讓納諾爾油田開發(fā)停噴接替問題，提高了油井產(chǎn)量和油田的開采速度。該油田氣舉采油天然氣壓縮機選用的是燃氣往復(fù)壓縮機，現(xiàn)場應(yīng)用效果較好。研究表明，當(dāng)壓縮機機組的實際運行點偏離設(shè)計工況時，壓縮機的吸氣壓力、排氣壓力、吸氣溫度、余隙容積的變化將對壓縮機的功耗、排氣量、排氣溫度、活塞桿負荷產(chǎn)生影響。

往復(fù)壓縮機；氣舉采油；吸氣壓力；吸氣溫度；排氣壓力；余隙容積

讓納諾爾油田位于西哈薩克斯坦濱里海盆地東緣隆起帶，分KT—I和KT—II兩個層系，埋深分別為2 800 m和3 800 m，屬于低孔低滲油氣藏，地層原油具有密度低、黏度低、氣油比高、體積系數(shù)大的特點[1]。油田氣舉采油始于2001年，截至2014年底，氣舉井規(guī)模446口，氣舉增壓氣量460×104m3/d，單井平均日產(chǎn)液21.7 t，日產(chǎn)油13.9 t。氣舉采油特別適用于氣油比較高的油井，天然氣壓縮機是實施氣舉采油工藝的必備設(shè)備[2]。

1氣舉壓縮機選型及應(yīng)用效果

（1）氣舉壓縮機選型。常用的天然氣壓縮機有離心式、往復(fù)式、螺桿式，目前在技術(shù)上這三種機型都比較成熟。由于油田氣舉采油井的壓力變化幅度大，所需的工作壓力高達10 MPa以上，氣舉氣量波動大。而往復(fù)活塞壓縮機具有壓力范圍變化廣、壓縮比大、效率高，排氣量適應(yīng)性強的特點[3]，因而在油田氣舉采油工藝中天然氣壓縮機宜采用往復(fù)活塞式壓縮機。壓縮機常用的驅(qū)動方式有電機驅(qū)動和燃氣驅(qū)動。由于讓納諾爾油田伴生氣產(chǎn)量大，燃氣供應(yīng)充足，因而驅(qū)動方式首選燃氣驅(qū)動。

（2）應(yīng)用效果。讓納諾爾油田已投用的氣舉壓縮機參數(shù)見表1，轉(zhuǎn)氣舉采油前、后部分油井的生產(chǎn)參數(shù)對比見表2。由表2可知，氣舉采油的人工舉升方式使井底流壓大幅下降，油井產(chǎn)量大幅提高，增產(chǎn)效果顯著。截至目前，該技術(shù)的應(yīng)用為讓納諾爾油田累積增產(chǎn)原油上千萬噸以上，實現(xiàn)了油田的高效益開發(fā)目標。

表1 油田已投產(chǎn)氣舉壓縮機型號及主要設(shè)計參數(shù)

表2 油井轉(zhuǎn)氣舉前后生產(chǎn)參數(shù)對比

2工況變化對氣舉壓縮機性能的影響

在氣舉采油過程中，壓縮機吸氣壓力、排氣壓力、吸氣溫度、余隙容積等工況的變化，都將使機組的實際運行點偏離設(shè)計工況，從而影響壓縮機的性能。

2.1 吸氣壓力的變化

吸氣壓力減小，活塞完成一次循環(huán)所吸入的氣體體積折算到標況下的流量減少。當(dāng)吸氣壓力降至設(shè)計值以下，而排氣壓力不變，壓比的增加將導(dǎo)致排氣溫度升高，活塞桿負荷的增加，此時應(yīng)校核活塞桿負荷是否超過最大允許桿載。當(dāng)設(shè)計壓比大于1.1（K+1）時（K為絕熱指數(shù)），由于吸氣壓力和進氣量降低所減少的功率超過壓比上升所增加的功率，功耗減少；當(dāng)設(shè)計壓比小于1.1（K+1）時，則功耗增加；當(dāng)吸氣壓力升高，排氣壓力不變時，排氣量和功率呈增大趨勢，此時要注意機組的超負荷運行。

2.2 排氣壓力的變化

當(dāng)吸氣壓力不變，而排氣壓力增加，則壓比上升，容積系數(shù)減少，排氣量減少；反之若排氣壓力下降，則容積系數(shù)增加，排氣量增加。排氣壓力的變化對于單級壓縮機影響較明顯。對于多級壓縮機，升高或降低排氣壓力，主要改變末級壓比，末級壓比升高，排氣壓力增加，功耗增加，排氣溫度升高，反之亦然。一般來說，當(dāng)排氣壓力每變化0.176 MPa時，則排氣量反向變化1%；當(dāng)排氣壓力每變化0.007 MPa時，功率正向變化5%。

2.3 吸氣溫度的變化

當(dāng)吸氣溫度升高，排氣溫度增加，而排氣量下降。在單級壓縮機中功率與吸氣溫度無關(guān)，但在多級壓縮中，各級吸氣溫度的變化，意味著級間冷卻效果的變化，不改善冷卻，使過程偏離等溫壓縮，功率隨著增高。

2.4 余隙容積的變化

對于單級壓縮機，在入口壓力和出口壓力不變的情況下，氣缸的余隙容積增大，壓縮機的排氣量和功率呈大幅下降的趨勢，排氣溫度略有上升趨勢，氣體載荷無變化，桿負荷呈小幅下降趨勢。對于多級壓縮機，若只改變某一級的余隙容積，功率將不隨排氣量成比例地變化。

3結(jié)論

（1）氣舉采油技術(shù)的應(yīng)用解決了讓納諾爾油田開發(fā)停噴接替問題，提高了油井產(chǎn)量和油田的開采速度。

（2）讓納諾爾油田氣舉采油天然氣壓縮機選用燃氣往復(fù)壓縮機，應(yīng)用效果好。

（3）當(dāng)壓縮機機組的實際運行點偏離設(shè)計工況時，壓縮機的吸氣壓力、排氣壓力、吸氣溫度、余隙容積的變化將對壓縮機的功耗、排氣量、排氣溫度、活塞桿負荷產(chǎn)生影響。

[1]王強，羅文銀，曹祥元，等．氣舉采油技術(shù)在讓納若爾油田的應(yīng)用[C]//全國氣舉技術(shù)研討會議文集，吐哈油田，2007，石油工業(yè)出版社：2007：31-38.

[2]徐志敏，王躍文，孫冰恒，等．氣舉采油技術(shù)在讓納若爾油田的應(yīng)用[J]．石油鉆采工藝，2014，36（2）：75-77.

[3]薛愛芹，李延宗，張瑩．煤層氣田集氣站壓縮機選型及驅(qū)動方式比較[J]．煤氣與熱力，2011，31（9）：36-38.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.021

于海迎：工程師，從事石油與天然氣地面建設(shè)工程規(guī)劃與設(shè)計工作。

15845848589、yuhy_dod@petrochina.com.cn

2015-05-24