劉仲禹，白俊生

（北京石油化工工程有限公司西安分公司， 陜西 西安 710075）

隨著靖邊氣田氣井生產(chǎn)壓力的不斷下降，產(chǎn)量逐步減少，屆時(shí)氣井將由于井口壓力太低，無(wú)法進(jìn)入集輸系統(tǒng)外輸。若不采取措施，氣井將面臨關(guān)、停的風(fēng)險(xiǎn)，不但減少了氣田收益，同時(shí)還是對(duì)資源的極大浪費(fèi)。故需要對(duì)氣井進(jìn)行增壓穩(wěn)產(chǎn)。天然氣壓縮機(jī)作為增壓開(kāi)采的關(guān)鍵設(shè)備，其選型至關(guān)重要。

延969井區(qū)靖2集氣站需增設(shè)壓縮機(jī)進(jìn)行增壓穩(wěn)產(chǎn)，要求頭兩年穩(wěn)產(chǎn)期，壓縮機(jī)增壓排氣量為8.3×104Nm3/d，將2.4MPa的井口來(lái)氣加壓至5.7MPa；隨著后期氣井壓力和氣量的衰減，壓縮機(jī)排氣量由穩(wěn)產(chǎn)期產(chǎn)量8.3×104Nm3/d，逐漸減小到0.5601×104Nm3/d（極限經(jīng)濟(jì)開(kāi)采氣量），來(lái)氣壓力由2.4MPa衰減到0.66MPa（極限開(kāi)采壓力）。為滿足下游用氣要求，壓縮機(jī)排氣壓力應(yīng)維持在5.7MPa。

由集氣站來(lái)氣參數(shù)可以預(yù)見(jiàn)，選用機(jī)械式往復(fù)活塞壓縮機(jī)在增壓初期，壓縮機(jī)選型規(guī)模與產(chǎn)能都比較匹配，但隨著氣田的開(kāi)發(fā)，氣井的產(chǎn)能不斷降低，壓縮機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，從而導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)進(jìn)排氣閥故障、排氣溫度高、活塞易積碳等一系列問(wèn)題，影響壓縮機(jī)的利用率，增加設(shè)備維修成本。為克服這些不足，選擇液壓往復(fù)式壓縮機(jī)在所難免。

1 液壓往復(fù)壓縮機(jī)選型方案

機(jī)組型號(hào)為WT-B2-37×4-2.4-6.0F型風(fēng)冷立式往復(fù)活塞式液壓壓縮機(jī)。為整體撬裝機(jī)型，主要由主機(jī)氣缸、冷卻器、液壓工作站、控制系統(tǒng)元件、管路閥件、冷卻系統(tǒng)、底座系統(tǒng)等組成。

壓縮機(jī)壓縮系統(tǒng)由兩套兩缸構(gòu)成，兩套壓縮系統(tǒng)可分別控制，根據(jù)入口壓力不同控制壓縮缸排氣量，從而實(shí)現(xiàn)0.5-2.5MPa進(jìn)氣壓力范圍通用。

壓縮機(jī)為全無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，全風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，填料無(wú)泄漏，運(yùn)行過(guò)程中不存在油、氣、冷卻液的損耗。機(jī)組整體撬裝，風(fēng)扇由單獨(dú)防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)組的控制采用PLC可編程控制器，配置相應(yīng)的人機(jī)界面、一次儀表、變送器，具有對(duì)機(jī)組的控制、監(jiān)測(cè)報(bào)警、停機(jī)等功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)運(yùn)行和保護(hù)。

表1 壓縮機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

1.1 液壓往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理

液壓往復(fù)式壓縮機(jī)依據(jù)液體的不可壓縮性和氣體的可壓縮特性，靠液體靜壓力來(lái)傳遞動(dòng)力，其靜壓力的大小取決于外負(fù)載，其速度的大小取決于泵流量，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵將液壓油以高壓的狀態(tài)作為驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)活塞在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)氣體做功，使其達(dá)到理想的壓力范圍。適用于低壓低效井的增壓混輸。當(dāng)井口產(chǎn)出氣液壓力過(guò)低不能正常通過(guò)管道外輸?shù)那闆r下，利用液壓往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行增壓后實(shí)現(xiàn)管道外輸。

1.2 壓縮流程

電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)油泵運(yùn)行，使液壓油增壓，進(jìn)入液壓油缸一側(cè)推動(dòng)活塞做功，壓縮氣體，液壓缸另一側(cè)氣體進(jìn)入氣缸，同時(shí)液壓油經(jīng)過(guò)換向閥進(jìn)入液壓油冷卻器降溫，最終經(jīng)過(guò)回油過(guò)濾器回到油箱，完成一個(gè)液壓油回路循環(huán)，液壓油經(jīng)過(guò)換向控制系統(tǒng)控制流向，推動(dòng)活塞壓縮氣體，完成一級(jí)壓縮過(guò)程。當(dāng)兩個(gè)這樣的氣缸串聯(lián)時(shí)，就構(gòu)成了兩級(jí)壓縮。

圖1 液壓往復(fù)式壓縮機(jī)壓縮流程圖

2 特點(diǎn)分析

(1)進(jìn)氣壓力范圍廣，輸入氣體的壓力可以是一個(gè)很大的范圍：0.2～20MPa，無(wú)需穩(wěn)壓、調(diào)壓，減少設(shè)備投入；

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小。氣缸和油缸雙缸一體結(jié)構(gòu)，液壓油每運(yùn)行一個(gè)行程，都會(huì)將氣缸壁冷卻一次，因此可不需要水套缸冷卻；

(3)節(jié)能效果好。參見(jiàn)圖3：各壓力點(diǎn)的排量與功率曲線?？梢钥闯觯M(jìn)氣壓力越高，所需油壓越低，電機(jī)所需功率越??；進(jìn)氣壓力越低，電機(jī)所需功率越大；若不考慮摩擦等其他因素，只考慮壓縮功，在中高壓進(jìn)氣的工況下，由于不需要降低進(jìn)氣壓力而直接壓縮，故相比機(jī)械往復(fù)式壓縮機(jī)，液壓活塞壓縮機(jī)所需電機(jī)功率更小，更節(jié)能。

圖2 撬裝液壓往復(fù)式壓縮機(jī)

圖3 各壓力點(diǎn)的排量與功率曲線

(4)油泵選用等功率變量泵，為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)負(fù)載（壓力和流量）變化時(shí)，其功率保持恒定。使系統(tǒng)更加優(yōu)化，節(jié)能；

(5)幾乎無(wú)氣體泄漏。設(shè)計(jì)上回避了填料等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，壓縮機(jī)幾乎沒(méi)有泄漏點(diǎn)；

(6)氣缸立式安裝，完全避免了支承環(huán)和液壓活塞環(huán)由于自重而引起的偏磨現(xiàn)象，密封件壽命較長(zhǎng)，減少更換密封件帶來(lái)的設(shè)備維修頻率，節(jié)省維修費(fèi)用。

(7)一撬雙機(jī)，配置靈活。由兩套完全獨(dú)立的壓縮系統(tǒng)組成，每套系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，兩套系統(tǒng)一用一備，可以單獨(dú)維護(hù)，不必停車，降低故障停車率。

液壓往復(fù)壓縮機(jī)與機(jī)械往復(fù)壓縮機(jī)的對(duì)比見(jiàn)表2所示：

表2 液壓往復(fù)壓縮機(jī)與機(jī)械往復(fù)壓縮機(jī)的對(duì)比

3 結(jié)論

在氣田增壓外輸中，液壓式壓縮機(jī)比機(jī)械式往復(fù)壓縮機(jī)在能源消耗、運(yùn)行成本、操作便捷上都具有明顯優(yōu)勢(shì)。但液壓式壓縮機(jī)是一種新型壓縮機(jī)，新技術(shù)的應(yīng)用需要根據(jù)實(shí)際工況不斷加以改進(jìn)提高?？梢灶A(yù)見(jiàn)，液壓式壓縮機(jī)在氣田增壓集輸中將得到更廣泛的應(yīng)用。

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