頁巖氣壓縮機運行模式探索研究

蔡宇杰 張盼鋒 魏鋒儒 王亮亮 魏東

摘要：受地層能量虧空嚴(yán)重影響，黃金壩作業(yè)區(qū)氣井采用增壓方式生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中存在壓縮機運行效率低、能耗大問題，無法滿足效益開發(fā)要求，為此在明確影響壓縮機運行效率和能耗主控因素基礎(chǔ)上，開展壓縮機運行模式探索研究，制定合理的技術(shù)對策，現(xiàn)場應(yīng)用效果較好，壓縮機回流閥開度控制在5%以內(nèi)，2020年節(jié)約電費283萬元，實現(xiàn)提質(zhì)增效目的。

關(guān)鍵詞：頁巖氣壓縮機 ? 運行模式 ?探索研究

1.概況

黃金壩區(qū)塊已建成集輸規(guī)模150萬方采集輸系統(tǒng)，共有頁巖氣井76口，日產(chǎn)氣167萬方，其中YS108H13支線日產(chǎn)氣量74萬方，YS108H6支線日產(chǎn)氣量46萬方，YS108H1、YS108H4支線日產(chǎn)氣量17萬方，YS108H19支線日產(chǎn)氣量62萬方，平均單井日產(chǎn)氣量2.2萬方，平均油壓值2.6MPa。

2.生產(chǎn)中存在問題

黃金壩區(qū)塊已進入低壓低產(chǎn)階段，氣井采用增壓方式生產(chǎn)。由于壓縮機為工頻電機，無法根據(jù)壓力和氣量自動調(diào)節(jié)壓縮機運行頻率，需要通過打回流的方式保持正常生產(chǎn)，造成壓縮機運行效率低，能耗大。2019年黃金壩作業(yè)區(qū)電力消耗費用858萬元，其中壓縮機消耗電費686萬元，占比80%，為此有必要開展壓縮機運行模式探索研究，提高壓縮機運行效率，降低耗電量，實現(xiàn)降本增效目的。

3.原因剖析

3.1操作人員工作能力

黃金壩區(qū)塊壓縮機運維外包給專業(yè)隊伍，承包商員工培訓(xùn)合格后上崗操作，作業(yè)區(qū)制定了壓縮機巡檢制度，操作人員按照制度進行檢查，填寫相關(guān)記錄，管理人員定期對巡檢情況檢查，均未出現(xiàn)異常情況。

3.2壓縮機工況

通過調(diào)查分析，當(dāng)出現(xiàn)井口壓力下降、產(chǎn)氣量下降、壓縮機工況調(diào)整不及時等情況，需要打回流閥生產(chǎn)，造成壓縮機增壓效率降低，能耗增加。

3.3壓縮機配件質(zhì)量

為確保更換安裝配件合格，廠家必須提供配件質(zhì)量合格證，經(jīng)作業(yè)區(qū)同意后，在技術(shù)人員全程現(xiàn)臨護下更換配件。

3.4產(chǎn)出流體質(zhì)量

為減少產(chǎn)出流體對壓縮機工況影響，集氣站安裝消泡泵進行消泡，確保無泡沫進入壓縮機。同時壓縮機進口安裝過濾分離器，對產(chǎn)出流體中雜質(zhì)過濾，避免雜質(zhì)進入壓縮機。

3.5不同平臺壓力差異性

通過對平臺壓力進行調(diào)查，同一干線內(nèi)各個平臺壓力不均衡，無法進行集中增壓，大幅度增加了壓縮機的運行數(shù)量，提高電能消耗。

3.6流程運行規(guī)范性

受設(shè)備故障、電力故障、氣量調(diào)控等因素影響，生產(chǎn)模式會發(fā)生變化，壓縮機運行模式隨之改變，如黃金壩與筠連森泰全年流程倒換10次，每次5-6小時。由于沒有統(tǒng)一的操作流程及方案，壓縮機啟機運行模式不合理，造成能耗浪費。

綜上所述，影響壓縮效率和能耗主控因素包括壓縮機工況不匹配、不同平臺壓力差異性以及流程運行規(guī)范性等三方面，亟需開展技術(shù)對策攻關(guān)研究。

4 技術(shù)對策制定

4.1壓縮機工況不匹配

根據(jù)產(chǎn)量壓力預(yù)測結(jié)果，與壓縮機工況表進行對比，調(diào)整壓縮機的工況，將集氣脫水站DTY2240增壓機工況調(diào)整為雙雙雙雙作用，DTY220壓縮機工況調(diào)整為二級壓縮雙雙作用，DTY315壓縮機工況調(diào)整為二級單雙作用，優(yōu)化后壓縮機回流閥開度預(yù)計控制在10%以內(nèi)，提高了壓縮機的運行效率。

4.2不同平臺壓力差異性

根據(jù)總氣量和最低壓力大小，合理調(diào)整壓縮機工況。對于壓力高氣井，采用支線節(jié)流或單井節(jié)流方式控壓生產(chǎn)，實現(xiàn)統(tǒng)一采用集中增壓運行模式，具體調(diào)整措施為：將YS108H1、H4、H6支線倒入森泰集中增壓生產(chǎn)，YS108H13、H19支線利用DTY2240壓縮機進行集中增壓生產(chǎn)，僅DTY2240一臺壓縮機運行，降低能耗。

4.3流程倒換不規(guī)范

建立不同生產(chǎn)模式下壓縮機的運行模式，主要有5種模式：

①模式一

YS108H1、H4、H3、H11、H5、H6、H12平臺和H13支線進黃金壩集中增壓生產(chǎn);YS108H7、H8、H9平臺進入森泰生產(chǎn)，YS108H19、H20平臺增壓進紫金壩生產(chǎn)，壓縮機運行數(shù)量5臺，日耗電量7.73萬度，總產(chǎn)氣量129萬方。

②模式二

YS108H6、H4、H1支線導(dǎo)入森泰生產(chǎn)，H13支線及YS108H12、H19、H20平臺進紫金壩集中增壓生產(chǎn)，壓縮機運行數(shù)量7臺，日耗電量4.34萬度，總產(chǎn)氣量110萬方。

③模式三

H13支線及YS108H4、H12、H19、H20平臺進黃金壩集中增壓生產(chǎn);YS108H1、H3、H5、H6、H11啟動平臺增壓生產(chǎn)，YS108H7～H9平臺進入森泰生產(chǎn)，壓縮機運行數(shù)量6臺，日耗電量6.65萬度，總產(chǎn)氣量144萬方。

④模式四

H13支線、H6支線和沐愛煤層氣井33.6萬方氣進黃金壩集中增壓生產(chǎn)，H19支線導(dǎo)入紫金壩生產(chǎn);H1～H4支線增壓進入黃金壩生產(chǎn)，壓縮機運行數(shù)量14臺，日耗電量10.5萬度，總產(chǎn)氣量131萬方。

⑤模式五

H1、H4、H6支線倒入森泰集中增壓生產(chǎn)，H13、H19支線進入黃金壩，利用2240壓縮機進行集中增壓生產(chǎn)，壓縮機運行數(shù)量1臺，日耗電量2.88萬度，總產(chǎn)氣量130萬方。

5 實施效果

通過上述壓縮機運行模式探索研究，取得三方面效果：一是壓縮機回流閥平均開度為4.48%，提高了壓縮機的運行效率;二是實現(xiàn)了集中增壓，YS108H1、H4、H6支線導(dǎo)入森泰集中增壓生產(chǎn)，YS108H13、H19支線進黃金壩集中增壓生產(chǎn);三是所有運行模式都確定了最優(yōu)的運行方案，每次流程切換時間縮短至2小時，減少氣量損失5-10萬方，耗電量降至最低。2020年計劃耗電費用977萬元，實際消耗電費694萬元，節(jié)約電費283萬元。

6 結(jié)論

（1）黃金壩作業(yè)區(qū)壓縮機運行效率低，能耗大，無法滿足效益開發(fā)要求。

（2）開展影響壓縮機運行效率和能耗原因剖析，確定主控因素為壓縮機工況不匹配、不同平臺壓力差異性以及流程運行規(guī)范性，制定合理的技術(shù)對策，效果顯著。

（3）本文在頁巖氣壓縮機運行模式方面取得成果及認(rèn)識，可為同行提供借鑒經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]高茂萍等. 常壓頁巖氣田壓縮機能效提升技術(shù)研究[J].石化技術(shù).2021（01）.

[2]王旭等.天然氣增壓開采工藝技術(shù)在氣田開發(fā)后期的應(yīng)用[J].石化技術(shù).2016（06）.

作者簡介：蔡宇杰，男，1984年10月出生甘肅，漢族，技師，2007年畢業(yè)于長慶石油技校，現(xiàn)于浙江油田分公司西南采氣廠黃金壩作業(yè)區(qū)從事頁巖氣開采工作。