基于天然氣壓縮機相關流程升級改造中的幾點建議

李新東

[中海石油（中國）有限公司天津分公司渤南作業公司 天津 300459]

海上平臺天然氣壓縮機在運行過程中，經常出現換熱器被貝殼類海生物堵塞的情況，導致換熱效率逐步下降。為了解決這一問題，通過對相關流程進行充分分析，提出對天然氣壓縮機相關流程進行升級改造，以適應相應工況。

天然氣壓縮機的海水流程主要是海水通過潛水泵加壓后進入海水主過濾器，水草及較大海生物被過濾后留在濾網內部；其余小顆粒等隨著海水一起進入到換熱器中，并通過換熱器的管程排出撬外。如果海水系統中外加的防海生物裝置失去作用，則一部分貝殼類海生物的卵就會附著到管壁緩流區，并隨著時間推移逐漸長大。當海水壓力出現波動時，就會發生脫落，最后到達換熱器內部堵塞封頭及管程，導致海水流量降低，影響換熱器的熱效率［1］。

天然氣壓縮機相關流程升級改造的內容主要包括換熱器海水進口加裝進口濾器、換熱器封頭升級、海水主過濾器加裝電解銅鋁電極、加裝末端沖洗管線等。通過對升級改造方案的優化對比，找出更加適宜的措施，既節約費用，又能夠發揮作用。

目前，通過對海水主過濾器加裝電解銅鋁電極，能夠快速直接地預防海生物在管線內部生長；加裝末端沖洗管線也能夠將管線內沉積的泥沙和脫落的部分貝殼類物質排出，并通過開關排放閥門使海水壓力波動，進而沖洗管壁上即將脫落的貝殼類物質。

本文將圍繞換熱器海水進口加裝進口濾器的優缺點、天然氣壓縮機前加裝總濾器和分體濾器的優缺點，以及對換熱器封頭升級改造中更換為直通式和快開盲板式封頭的優缺點進行分析對比，提出相對合理的意見，形成一套最優方案。

1 加裝海水濾器的優缺點

1.1 加裝濾器的優點

能夠快速解決目前海生物對各平臺壓縮機造成的困擾，加裝濾器后，可形成一道攔截屏障，阻止當前管壁存在的海生物進入換熱器；同時，當電解銅鋁失去作用時，能阻止管線內再次生長的海生物進入換熱器，從而減少換熱器的清洗次數。

能夠減少換熱器清洗的頻次。沒有加濾器之前，換熱器一年清洗1～2 次；加裝完濾器后，2 年多時間里，沒有清洗過換熱器。海生物經常堵塞換熱器海水進口單流閥，需要定期對一級和二級單流閥進行清理。最頻繁時，需要每天倒運壓縮機3～4 次。加裝濾器后，至今2 年未清理過，效果比較明顯。

加濾器能夠提前過濾掉大體積的海生物，小體積的海生物隨著海水的擾動和沖刷，通過U型盤管內部排放至換熱器出口［2］。

能夠方便地觀察管壁上脫落海生物的數量，可以客觀地反映管壁海生物脫落易發時間點和海生物的生長情況。

1.2 加裝濾器的缺點

增加了海水的流動阻力，對海水有一定的限流作用。

濾器及外殼如材質不合格，容易造成腐蝕，導致濾器泄漏和濾芯損壞。

閥門檢修量增加。由于閥門數量多，如果損壞,則檢修工作量會增加。占用部分外委費用，使費用總量增加，同時增加清洗濾器的頻次。

1.3 總結對比

加裝濾器能夠形成一道攔截屏障，阻止當前管壁存在的海生物進入換熱器；同時，當電解銅鋁失去作用時，也能阻止管線內再次生長的海生物進入換熱器，從而減少換熱器的清洗次數。

加裝濾器后，能夠減少換熱器清洗的頻次和過濾大體積的海生物［3］，從而防止海水進口單流閥處的堵塞。

1.4 加裝濾器的一些建議

濾器制作時，需要采用耐海水腐蝕的材質。濾芯骨架、內襯濾網的孔徑都應小于換熱器盤管的內直徑。濾器安裝在天然氣壓縮機撬外甲板上，同時與甲板之間不進行焊接，目的是為壓縮機電機檢修預留轉運空間。濾器可使用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合，從而降低費用和節約空間。濾器頂部建議使用快開式頂蓋，方便拆裝。根據現場空間大小，選擇濾器安裝到海水系統SDV閥前后。

2 加裝總濾器和分體濾器的優缺點

2.1 加裝總濾器的優點

總價格低，通常壓縮機海水總管直徑為19.98 cm（或26.64 cm），每臺壓縮機前的管線直徑為13.32 cm。如果將濾器加裝到總管上，則只需要2 個19.98 cm的濾器和4 個19.98 cm 的球閥；而每臺壓縮機單獨加裝濾器（假設有3 臺天然氣壓縮機）需要6 臺13.32 cm的濾器和12 個13.32 cm的球閥，所以總濾器成本降低。

施工時間短，工作量少，總工時減少。

2.2 加裝總濾器的缺點

不能過濾總濾器出口至每臺壓縮機進口管線內附著的海生物，這部分貝殼類海生物會被沖到換熱器內部或海水進口的單流閥處。

總濾器加裝位置高，一般壓縮機海水總管線在壓縮機的下一層甲板反底高空處，如果濾器加到高空，則需要在高空加裝操作平臺，并加裝一套排放管線，成本會提高，也會造成人員清洗濾器困難；如果將濾器管線從甲板下部反向引至甲板上部，則會形成很大的“N”型彎，導致濾器前部的管線內淤積海生物，同時也要考慮甲板空間是否有合適位置安裝濾器。

總濾器損壞或堵塞會影響壓縮機運行。總濾器中的2 個濾器一旦有1 個損壞或泄漏，就只能使用1 個濾器。如果此濾器也堵塞，則所有壓縮機都不能使用，導致透平切為柴油模式，造成柴油的浪費，進而增加另一項費用支出。

單個濾芯重量大，拆卸搬運速度慢。濾器頂部如選用快拆式濾器頂蓋，從爬上操作平臺、拆裝清洗，到爬下操作平臺，單人操作最少需要10 min左右。

更換總濾器進、出口閥門時，需要將透平切換為柴油模式運行。進、出口閥門損壞時，需要停止運行所有壓縮機才能更換。

2.3 加裝單獨濾器的優點

控制單臺壓縮機，不影響其他壓縮機運行。即使海水系統電解銅鋁裝置失去作用，也會攔截管壁上掉落的海生物，不至于到達流程后部堵塞換熱器。

濾器體積小巧，拆裝方便。濾器頂部如選用快拆式濾器頂蓋，由于13.32 cm濾器體積小，所以濾芯拆裝過程單人操作只需要5 min左右。

濾芯本身成本較低，在后期制作濾芯時，由于所選體積小，所以使用成本更低。

更換濾器出口閥門時，不需要透平切換柴油模式運行。如果濾器裝到海水管線上的SDV閥前，出口閥門損壞時，只需要倒運壓縮機即可；如果濾器裝到海水管線上的SDV閥后，進、出口閥門更換都不需要切柴油（濾器裝到SDV閥后會影響人員進出壓縮機撬及壓縮機電機的吊裝）。

2.4 加裝單獨濾器的缺點

加裝濾器越多，成本越高。所用材料全部使用耐海水腐蝕材質，總價高。

2.5 總結對比

價格對比：加裝總濾器，總價格約為20 萬元左右；加裝單獨濾器，每臺壓縮機預計12 萬元左右，3 臺壓縮機預計36 萬元左右。雖然費用相差10 萬余元，但是加裝單獨濾器后人員操作快速、安全方便。清洗難易程度對比：后期清洗濾器時，總濾器清洗費時費力，單獨濾器快速簡單。后期節約柴油對比：后期更換閥門時，加裝單獨濾器能夠節約柴油。

2.6 加裝單獨濾器時的一些建議

濾器可使用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合，從而降低費用和節約空間。籃式濾器一直作為主濾器，需要清洗時，只需倒運至Y型濾器，即可清洗籃式濾器。清洗完成后，立刻倒運至籃式濾器。然后檢查Y型濾器內部是否有海生物，如沒有，則可繼續作為備用。如濾器加裝在海水系統SDV閥前，則濾器入口可使用密封性好的球閥，出口可使用對夾式蝶閥，以減少費用；如濾器加裝在海水系統SDV閥后，濾器入口和出口都可使用對夾式蝶閥，以減少整體費用。所以要根據每臺壓縮機的空間來決定采取何種方案（如果將濾器裝到SDV閥后，會影響人員進出壓縮機撬及壓縮機電機的吊裝）。安裝前期，需要定期檢查籃式濾器內的海生物情況。根據實際情況確定濾器清洗頻次。排放口使用3.33 cm軟管引至地漏即可，不需額外加裝排放管線。濾器頂部使用快開式頂蓋，方便快速拆裝。

3 換熱器封頭更換為直通式和快開盲板式的優缺點

3.1 更換直通式的優點

堵塞時，疏通方便，能夠從冷卻器一側通至另一側。清洗方便，清洗路徑短。

燃氣部位不容易產生外漏，由于燃氣走撬程，且撬程為封閉狀態，所以拆卸封頭時，不影響燃氣一側。

3.2 更換直通式的缺點

費用高昂，每臺壓縮機有2 臺冷卻器，更換一臺冷卻器的價格為30 萬元左右，所以一臺壓縮機需要60 萬元。

更為煩瑣，清洗時，需要拆卸的螺絲更多。

3.3 更換快開盲板式的優點

快速拆卸，能夠快速拆除海水側的盲板，不用拆除燃氣側螺栓及海水進出口管線。

能夠減少清洗換熱器的工作量，同時將外委轉化成自檢自修，節約每年的外委費用。

更換封頭費用低，由于封頭為鈦合金，每個封頭費用約10 萬元左右，所以一臺壓縮機需要20 萬元。

能夠減少外委清洗的次數，將換熱器原封頭更換為快開盲板式封頭后，轉變成自檢自修，同時能夠將省出來的外委費用于其他方面。

拆卸空間變大，由于拆卸的封頭螺栓位于壓縮機撬邊，拆卸空間變大，所以也有利于清洗工作效率的提升。

能夠防止燃氣側的泄漏，由于拆卸部位變更對燃氣側的法蘭不會造成影響，所以燃氣一側的密封墊不會產生泄漏。

3.4 更換快開盲板式的缺點

封頭側變重，使封頭產生應力，如有需要，可以在快開盲板處加裝可調節支撐。

增加了海水泄漏的風險。增加了一個密封墊，如墊片密封不好，則會造成海水的內漏和外漏風險。

3.5 總結對比

價格對比：更換快開盲板式封頭比更換為直通換熱器的成本低，且有利于換熱器的清洗。更換單個封頭預計10 萬元，更換直通換熱器預計30 萬元。節約費用方面對比：將外委費用節省下來更換快開盲板式封頭，有利于提升清洗效率，而且減少工作量。清洗難易程度對比：快開盲板式封頭拆卸螺栓更方便，但直通換熱器拆卸更麻煩，而且比原冷卻器工作量增加更多。后期清洗方面對比：更換為快開盲板式封頭后，拆卸變得更為簡單，可以根據實際使用情況進行定期清洗盤管，通過多次拆裝提前預判并合理制定自檢自修清洗周期，從而有效防止U 型管換熱器的盤管堵塞情況發生［4］。

3.6 更換快開盲板式的一些建議

封頭密封面一定要平整，以防止海水產生內漏和外漏。根據實際需要，在快開盲板處加裝可調節支撐，以防止壓縮震動損傷封頭焊接處。可利用每年外委節省下來的錢，逐臺進行更換。

4 結 語

通過分析幾個平臺使用情況、價格對照及優缺點的對比，建議如下。

4.1 加裝濾器比不加裝濾器能更有效解決海生物困擾

加裝濾器能夠快速解決目前海生物對各平臺壓縮機的困擾。加裝濾器后，可形成一道屏障，阻止當前管壁存在的海生物進入換熱器。同時，當電解銅鋁失去作用時，也能阻止管線內再次生長的海生物進入換熱器，從而減少換熱器的清洗次數。

4.2 加裝單獨濾器優點多

首先是清洗方便、快速，能夠控制所有管線到壓縮機的海生物，而且濾器損壞或堵塞造成壓縮機意外停機的風險小。同時，濾器可采用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合，從而降低費用和節約空間。

4.3 換熱器封頭更換為快開盲板式的性價比較高

更換快開盲板式封頭比直通換熱器的成本低，同時使得后期拆卸清洗變得更為簡單，能夠快速拆除海水側的盲板，不需要拆除燃氣側螺栓及海水進出口管線。能夠避免燃氣側的泄漏，從而減少清洗換熱器的工作量，同時將外委轉化成自檢自修，以節約每年的費用。拆卸空間變大也有利于清洗工作效率的提升。對燃氣側的法蘭不會造成影響，所以內部密封墊不會產生損壞。由于拆卸簡單，能夠通過多次拆裝，提前預判并合理制定自檢自修的清洗周期，有效防止U型管換熱器的盤管堵塞［5］。

4.4 加裝單獨海水濾器和更換快開盲板式換熱器封頭是減少換熱器清洗及燃氣側泄漏的有效方法

由于一次性投入太大，所以可以分開進行更換。第一步，可先在天然氣壓縮機前加裝單獨濾器，解決換熱器頻繁清洗的問題。第二步，根據每年的費用預算，逐步更換外輸壓力大、清洗頻率高的油田的換熱器封頭，解決清洗難的問題。第三步，逐步更換其他油田的換熱器封頭，解決所有平臺清洗難的問題，同時可將抽芯以外的工作轉變成自檢自修。■