液压往复式压缩机在气田增压外输中的应用

刘仲禹，白俊生

（北京石油化工工程有限公司西安分公司， 陕西 西安 710075）

随着靖边气田气井生产压力的不断下降，产量逐步减少，届时气井将由于井口压力太低，无法进入集输系统外输。若不采取措施，气井将面临关、停的风险，不但减少了气田收益，同时还是对资源的极大浪费。故需要对气井进行增压稳产。天然气压缩机作为增压开采的关键设备，其选型至关重要。

延969井区靖2集气站需增设压缩机进行增压稳产，要求头两年稳产期，压缩机增压排气量为8.3×104Nm3/d，将2.4MPa的井口来气加压至5.7MPa；随着后期气井压力和气量的衰减，压缩机排气量由稳产期产量8.3×104Nm3/d，逐渐减小到0.5601×104Nm3/d（极限经济开采气量），来气压力由2.4MPa衰减到0.66MPa（极限开采压力）。为满足下游用气要求，压缩机排气压力应维持在5.7MPa。

由集气站来气参数可以预见，选用机械式往复活塞压缩机在增压初期，压缩机选型规模与产能都比较匹配，但随着气田的开发，气井的产能不断降低，压缩机处于低负荷运行状态，从而导致运行时容易出现进排气阀故障、排气温度高、活塞易积碳等一系列问题，影响压缩机的利用率，增加设备维修成本。为克服这些不足，选择液压往复式压缩机在所难免。

1 液压往复压缩机选型方案

机组型号为WT-B2-37×4-2.4-6.0F型风冷立式往复活塞式液压压缩机。为整体撬装机型，主要由主机气缸、冷却器、液压工作站、控制系统元件、管路阀件、冷却系统、底座系统等组成。

压缩机压缩系统由两套两缸构成，两套压缩系统可分别控制，根据入口压力不同控制压缩缸排气量，从而实现0.5-2.5MPa进气压力范围通用。

压缩机为全无油润滑结构，全风冷结构，填料无泄漏，运行过程中不存在油、气、冷却液的损耗。机组整体撬装，风扇由单独防爆电机驱动。机组的控制采用PLC可编程控制器，配置相应的人机界面、一次仪表、变送器，具有对机组的控制、监测报警、停机等功能，实现机组的自动运行和保护。

表1 压缩机主要技术参数

1.1 液压往复式压缩机工作原理

液压往复式压缩机依据液体的不可压缩性和气体的可压缩特性，靠液体静压力来传递动力，其静压力的大小取决于外负载，其速度的大小取决于泵流量，利用电机驱动液压泵将液压油以高压的状态作为驱动力，推动活塞在缸体内往复运动，对气体做功，使其达到理想的压力范围。适用于低压低效井的增压混输。当井口产出气液压力过低不能正常通过管道外输的情况下，利用液压往复式压缩机进行增压后实现管道外输。

1.2 压缩流程

电机运转带动油泵运行，使液压油增压，进入液压油缸一侧推动活塞做功，压缩气体，液压缸另一侧气体进入气缸，同时液压油经过换向阀进入液压油冷却器降温，最终经过回油过滤器回到油箱，完成一个液压油回路循环，液压油经过换向控制系统控制流向，推动活塞压缩气体，完成一级压缩过程。当两个这样的气缸串联时，就构成了两级压缩。

图1 液压往复式压缩机压缩流程图

2 特点分析

(1)进气压力范围广，输入气体的压力可以是一个很大的范围：0.2～20MPa，无需稳压、调压，减少设备投入；

(2)结构简单，体积小。气缸和油缸双缸一体结构，液压油每运行一个行程，都会将气缸壁冷却一次，因此可不需要水套缸冷却；

(3)节能效果好。参见图3：各压力点的排量与功率曲线。可以看出，进气压力越高，所需油压越低，电机所需功率越小；进气压力越低，电机所需功率越大；若不考虑摩擦等其他因素，只考虑压缩功，在中高压进气的工况下，由于不需要降低进气压力而直接压缩，故相比机械往复式压缩机，液压活塞压缩机所需电机功率更小，更节能。

图2 撬装液压往复式压缩机

图3 各压力点的排量与功率曲线

(4)油泵选用等功率变量泵，为整个液压系统提供液压动力，实现负载（压力和流量）变化时，其功率保持恒定。使系统更加优化，节能；

(5)几乎无气体泄漏。设计上回避了填料等结构设计，压缩机几乎没有泄漏点；

(6)气缸立式安装，完全避免了支承环和液压活塞环由于自重而引起的偏磨现象，密封件寿命较长，减少更换密封件带来的设备维修频率，节省维修费用。

(7)一撬双机，配置灵活。由两套完全独立的压缩系统组成，每套系统可独立运行，两套系统一用一备，可以单独维护，不必停车，降低故障停车率。

液压往复压缩机与机械往复压缩机的对比见表2所示：

表2 液压往复压缩机与机械往复压缩机的对比

3 结论

在气田增压外输中，液压式压缩机比机械式往复压缩机在能源消耗、运行成本、操作便捷上都具有明显优势。但液压式压缩机是一种新型压缩机，新技术的应用需要根据实际工况不断加以改进提高。可以预见，液压式压缩机在气田增压集输中将得到更广泛的应用。

◆参考文献

[1] 杨红，竟然，陈雪松. 机械式与液压式CNG子站压缩机的对比[J].企业技术开发，2012，31(5)：83-84.

[2] 陈志军，李健，张艳侠，等. 天然气压缩机在靖边气田的应用[J].石油矿场机械，2009，38(9)：77-80.

[3] 吴军，刘建杰，赵成林，等. CNG压缩机中机械压缩机与液压压缩机的对比分析[J].压缩机技术，2014，(6)：36-38.

[4] 刘波，杨光，徐广军，等. 靖边气田压缩机组前期实施效果分析[J].石油规划设计，2010，21(4)：26-28.

[5] 郭宏勃，文明风，刘建斌，等. DPC-2803压缩机二级压缩改造实验与效果评价[J].石油化工应用，2014，33(7)：107-109.