提高增壓開采應用效果和方法研究

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基地，隨著開發的進行，部分氣井壓力下降較快，接近與輸壓持平。為保障氣井生產，延長氣井壽命，提高頁巖氣的采收率，涪陵頁巖氣田進行了大規模的增壓開采［1-2］。目前增壓開采使用的壓縮機主力機型有FBC312-2／YBPT3 315-6（4）型和10萬m3電驅FBC314-2型，由中石化石油機械有限公司第三分公司生產。因頁巖氣開發的特殊性，在增壓開采實施過程中，根據涪陵頁巖氣公司開發模式，將壓縮機運行存在的問題，結合現場實際，對壓縮機的設計、運行、管理等方面提出改進的方法和建議［3-4］，從而提高壓縮機的管理水平，保障涪陵頁巖氣田的安全高效開發。

1 壓縮機存在的問題和優化改造方案

1.1 壓縮機電路存在的問題及解決方案

涪陵頁巖氣田10萬m3電驅FBC314-2型號的壓縮機電力供應有兩條線路，第一條是市電，主要給壓縮機的控制系統和集氣站內的信息化設備供電；第二條為為10萬m3電驅FBC314-2型壓縮機的電機提供動力源的10kV高壓專供線路，兩條線路各自單獨供電，互不影響［5］。據統計，自該型號壓縮機投入運行以來，多次出現因市電斷電PLC控制柜發出的信號無法傳遞給壓縮機，導致壓縮機主電機無法停機，即使按下緊急停車按鈕，也無法將主電機停機。該問題已經導致多臺壓縮機出現故障，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，即當檢測到集氣站內市電停電之后，壓縮機可以自動切斷10kV高壓線路，立即停機。在配電房外邊也增設一條緊急切斷電源裝置，保障在電源出現問題時可以人工切斷電源，保證壓縮機停機。

1.2 壓縮機管線的優化改造

隨著增壓開采的進行，在實際生產過程中遇到的情況越來越復雜，增壓開采集氣站管線在設計時存在的不足逐漸暴露，主要有兩個方面：1）在增壓開采過程中，進入同一個壓縮機的氣井壓力可能相差較大，當壓縮機異常停機時，如果巡檢站工作人員無法及時趕到，就可能造成壓縮機憋壓，引起較大事故；2）壓縮機的出口安裝有單向閥，當集氣站施工需要放空壓縮機出口管線內氣體時必須從外輸放空，導致集氣站必須全站關井。

針對第一個憋壓問題，在壓縮機的進出口之間增加一個軸流式止回閥。他的工作原理是，當壓縮機異常停機導致憋壓時，壓縮機的進出口會形成一個較大的壓差，當壓差達到軸流式止回閥的設定值后，軸流式止回閥打開，氣體可以直接從壓縮機的進氣口管線到達出口管線，不用經過壓縮機內部，從而達到保護壓縮機的目的。

針對壓縮機出口無法放空問題，可以在壓縮機的出口管線處和壓縮機的放空管線之間搭頭并安裝一個閥門。當需要放空壓縮機的出口管線內的氣體時，直接打開閥門從壓縮機的放空管線放空，從而避免集氣站全站關井。

1.3 壓縮機機體結構優化

涪陵頁巖氣田投用的壓縮機在工作過程中發現一些不合理的地方，導致操作不方便：1）涪陵頁巖氣田目前使用的壓縮機主力機型油箱設計較高，操作人員在給壓縮機加油時候必須登高，爬到壓縮機上部才能加油。通過使用加油泵可以在地面手動操作，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。前期使用的液位計為帶有三個觀察口的液位計，因洗滌罐內天然氣含有雜質和油污，觀察口受到污染后就無法看清洗滌罐的液位。可以更換為玻璃鋼液位計后，觀察區域增大，可以看清整個洗滌罐里面的液位。3）壓縮機中體排污口安裝液位計。前期壓縮機中體排污口為常開，壓縮機廢機油不間斷往外滲出，在壓縮機底部增加液位計，可以實時監測到壓縮機廢機油存量，待分液包快滿時集中排出，極大減少安全環保風險。

2 適應頁巖氣開發模式下的管理創新［6-7］

2.1 管理制度創新

建立頁巖氣開發壓縮機管理體系，落實壓縮機全壽命周期管理。堅持從壓縮機的規劃設計、購置選型、安裝調試、使用維護、閑置調撥、更新改造，直至報廢處理等制定相關管理規范。按照采氣工程管理部統籌，專業部門分管，采氣業務承包單位落實，市場化服務技術支持的綜合協調管理原則進行綜合管理，統一協調。

2.2 工藝制度創新

由于受到氣井不同生產階段的限制，壓縮機的工作參數限制需要動態變化。因此，根據壓縮機的說明書和工作條件制定滿足現場工藝要求的 《壓縮機工藝參數管理制度》，有效保障了不同天氣和不同工藝條件下壓縮機的安全運行；根據集氣站不同氣井的不同生產階段制定 《壓縮機調整雙作用標準》，保障壓縮機在合理工況下運行；《進壓縮機氣井輪換制度》的制定有效保障了增壓開采氣井產能得以最大程度釋放。

2.3 巡檢管理

對壓縮機的巡檢主要從3方面控制：1）每天對集氣站的巡檢。設備管理人員根據現場情況制定了壓縮機的巡檢路線和巡檢點位，同時填寫巡檢時壓縮機的生產數據和點檢記錄，及時發現壓縮機運行期間的異常參數，保障壓縮機的正常運行。2）中控人員每隔2h巡查一次壓縮機的遠傳數據，對壓縮機的報警信息敏感，及時處置。3）按照規定壓縮機廠家定期巡檢壓縮機，對壓縮機的整體運行狀態進行評估，發現問題及時檢修。

2.4 維修保養

涪陵頁巖氣田沒有自己專業的壓縮機維修，定期保養和應急搶修部門，當壓縮機出現故障，業務承包單位應急處置以后，上報生產調控中心，再匯報給廠家進行維修；采氣運維管理部負責檢維修的質量控制和驗收工作，從而達到閉環管理。

2.5 應急管理

涪陵頁巖氣田壓縮機運行期間主要存在兩個風險：1）壓縮機異常停機后的憋壓；2）雨季期間雷電導致電力故障引起壓縮機大面積停機，應急處置無法及時進行。針對壓縮機的憋壓問題，制定嚴格的壓縮機異常停機應急程序，每月定期進行應急演練；針對雨季期間壓縮機大面積停機的問題制定《涪陵頁巖氣公司雷雨期間壓縮機應急處置預案》；根據巡檢站所處位置和集氣站的產量，制定嚴格的應急處置路線和壓縮機應急處置順序，保證壓縮機在第一時間啟機。同時協調壓縮機廠家和電力保障部門，協同工作，在保障壓縮機安全的條件下，盡量減少電力線路的停機次數。

3 壓縮機安全環保方面的提升

3.1 壓縮機洗滌罐排污的問題

進入壓縮機氣體在氣缸中與壓縮機的潤滑油等接觸，水、氣、油三相在洗滌罐中混合。洗滌罐內的壓力較高，最高可以達到4～5MPa，在排污過程中氣流沖擊很大。同時將洗滌罐中的雜質帶出來，對集氣站的安全環保帶來嚴重挑戰。一期壓縮機機組修建的排污池，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險。經過改造，在排污池內部增加防滲接并將排污池加高1.5m，同時在排污池內部加裝呼吸閥，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油處理

集氣站站內的潤滑油儲存在機油棚，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。壓縮機的加油工具采用三級過濾裝置，做到 “不進水、無雜質、未變質”。制定嚴格的壓縮機潤滑油進出站制度，做到 “進站有登記，加油有記錄，回收有臺賬”。定期跟蹤廢潤滑油的產出情況，集中拉運，集中存放，并找到專業公司處理廢油。

3.3 壓縮機運行期間噪音問題

部分集氣站周圍100m內有居住戶，目前大部分的壓縮機機組運行期間的噪音值低于80dB，但因為部分居民居住地距離壓縮機距離太近，存在較大的噪音污染；同時因為部分集氣站受場地限制，工作人員距離壓縮機太近，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周邊有居民居住地方修建隔音墻，同時在后期選址時候遠離居民樓和集氣站休息區。

4 存在的問題及下步建議

1）壓縮機的安全需要得到進一步的提高。在增壓開采實施過程中，電力、設備、惡劣天氣等都不同程度的對壓縮機運行的穩定性提出了嚴峻的挑戰，需要在不同方面采取措施，保障壓縮機的本質安全。2）降低壓縮機的能耗水平。根據每個集氣站的情況，合理調整壓縮機的工藝參數，使每臺壓縮機都在最佳的工況下運行，降低電能、潤滑油等能源消耗。

3）提高壓縮機的精細化管理水平。從壓縮機投入運行開始，制定嚴格的規章制度，如運行參數管理制度、現場運行管理制度、油水潤滑管理制度、培訓管理制度、自控聯鎖管理制度、應急處理管理制度、危廢品管理制度等，嚴格執行。