黃睿雪 田園 王鴻達 李亞茜 鄧俊哲

摘 要：由于氣田開發(fā)進入中后期，氣田氣量及壓力逐漸降低，導致原料氣集輸系統(tǒng)負荷率偏低，特別是壓縮機組由于氣量及壓力的降低導致壓比增高，壓縮機工作在特性曲線的低效區(qū)。導致能耗大，且會引起振動等現(xiàn)象，損壞壓縮裝置。本文通過hysys模擬壓縮機組熱量和壓力的線性變化從而使得增壓設備始終工作在特性曲線高效區(qū)。

關鍵詞：壓縮機組;脫水裝置;hysys

1 集輸工藝介紹

通過現(xiàn)場氣田實驗采氣、先導試驗、規(guī)模建產等幾個階段，形成了東、中、西三條氣藏開發(fā)帶，通過近幾年產能建設，形成集氣站流程為：氣井來氣經三甘醇脫水之后進行增壓處理，增壓之后返回換熱器回收冷量并外輸。

2 集輸工藝模型建立

氣田集輸工藝包含集輸管網和脫水工藝、增壓工藝三部分，其中集輸管網采用TGNET軟件，脫水工藝以及壓縮工藝都可以采用HYSYS軟件進行模擬，并基于實際生產數據修正并驗證模型模擬精度，用于增壓集輸方案的建立及分析。

2.1 模型建立方法

由于氣井到集氣站間管線數量大、結構復雜，且壓降較大，對本文增壓集輸工藝技術的影響較大。因此本文將總體集輸管網進行研究，采用TGNET和HYSYS分別建立模型，綜合形成氣田集輸工藝模型。根據該氣田提供的管線資料，采用某日的生產數據作為原始數據，用TGNET軟件模擬集輸管網的運行狀況。整個模型建立過程包括兩部分，一是根據已知的管網布置、管網參數建立仿真模型，包括氣體的組成、計算方程選擇、首站進站壓力;二是根據實際生產數據對各集氣站的出站壓力進行驗證，分別將不同工況下各集氣站進口壓力輸入模型，將模型反算得到的各集氣站出站壓力與氣田生產日報中實際出站壓力進行對比，根據對比結果修正模型的管線參數，并利用修正后模型模擬其他生產工況，驗證模型對其他工況的適用性，保證模型模擬分析的準確性。

集氣站流的脫水工藝模型采用HYSYS軟件建立，根據集氣站工藝流程和工藝參數對集氣站脫水工藝效果進行模擬，通過調整工藝參數來分析不同工況下的脫水效果。模型建立主要包括兩部分，一部分是狀態(tài)方程、氣體組分等基礎參數的確定，并根據集氣站流程搭建模型;另一部分是模型參數的輸入、計算及模擬結果的驗證，即可實現(xiàn)集氣站節(jié)流脫水工藝的模擬以及預測。集輸工藝的模擬通過結合以上兩種模型，通過集輸管網模型模擬得到各集氣站出站壓力及管網運行參數，在此基礎上采用脫水工藝模型對集氣站運行參數進行模擬，確定脫水效果及集氣站最佳出站壓力等，實現(xiàn)氣田集輸工藝的分析及預測。

2.2 建立集輸管網動態(tài)模擬

參數如下表2-1所示：

粗糙度是影響管網運行的重要因素之一，在模型建立過程中，TGNET軟件可以通過不同管線設置不同的粗糙度，來保證模擬精度。由于管道粗糙度和管道效率會影響管網運行參數，結合該氣田生產現(xiàn)狀，由于該氣田管線為運行過一段時間的舊管，通過調研文獻數據，管道粗糙度取0.05mm，輸送效率一般在0.9～0.95之間。因此，在初始建模過程中，管道粗糙度取0.05mm，管道輸送效率取0.9，建立模型后根據現(xiàn)場數據對各參數進行修正。

得到相對應的計算結果如圖2-2：

氣體進入管線后溫度會很快接近地溫，因此模型輸入的各集氣站的氣體出站溫度與該季節(jié)地溫相同，根據當地的天氣狀況設置。模型的建立以各集氣站輸量、末站壓力作為設定值，各集氣站出站壓力作為校核數據。

動態(tài)模擬如圖2-3所示：

2.3 脫水模型建立

采用HYSYS軟件對集氣站工藝流程進行模擬，建立集氣站節(jié)流脫水的計算模型，并在此基礎上對現(xiàn)有工藝進行分析。由于該氣田站內流量較大、露點降要求較大，因此選用三甘醇脫水。

2.3.1 基礎模擬參數

2.3.1.1 氣體組分

2.3.1.2 計算方程

根據氣田氣體組分特點，在模型建立過程中選取最常用的Peng-Robinson狀態(tài)方程。

2.3.1.3 工藝流程

氣田集氣站數量眾多，各站流程相似，根據調研得到的各集氣站工藝流程和氣井數量，搭建模型。集氣站模型不考慮加熱爐，三甘醇脫水裝置模擬如圖2-4所示：

由圖可得知，初始階段三甘醇為512kg/h的投入量，在安全閥VLV-100前以525.6/h的投入量投入管線中。

2.4 增壓裝置模型建立

由于氣田開發(fā)進入中后期，氣田氣量及壓力逐漸降低，導致原料氣集輸系統(tǒng)負荷率偏低，特別是壓縮機組由于氣量及壓力的降低導致壓比增高，壓縮機工作在特性曲線的低效區(qū)。導致能耗大，且會引起振動等現(xiàn)象，損壞壓縮裝置。氣量和壓力的降低也會導致下游脫水工藝過程效率偏低，負荷不足，因此針對氣田氣量及壓力逐漸降低這一動態(tài)過程的特點，制定運行調度動態(tài)優(yōu)化方案，實現(xiàn)增壓負荷率提升，增壓設備始終工作在特性曲線高效區(qū)。

該增壓模擬在脫水模擬之后加入增壓裝置，因此相關實驗參數與脫水模擬參數一致。

增壓模擬如圖2-5所示。

結果如下圖2-6所示：

用上述方法通過改變熱能能量以此改變輸出壓力的方式做了第二次模擬。

模擬如下圖2-7所示：

結果如圖2-8所示：

通過調控熱量大小來改變出口壓力，得出下列幾組數據。

3 結論

由上圖可知，當絕熱效率相同時，出口壓力控制在85MPa左右時，多變效率最高，但由于出口壓力太大恐難以實現(xiàn)，因此在此環(huán)境下當出口壓力控制在14MPa左右時。最為合理。

本文系基金項目：重慶科技學院科技創(chuàng)新項目，項目編號：YKJCX1820117。