页岩气压缩机运行模式探索研究

蔡宇杰 张盼锋 魏锋儒 王亮亮 魏东

摘要：受地层能量亏空严重影响，黄金坝作业区气井采用增压方式生产，生产过程中存在压缩机运行效率低、能耗大问题，无法满足效益开发要求，为此在明确影响压缩机运行效率和能耗主控因素基础上，开展压缩机运行模式探索研究，制定合理的技术对策，现场应用效果较好，压缩机回流阀开度控制在5%以内，2020年节约电费283万元，实现提质增效目的。

关键词：页岩气压缩机   运行模式  探索研究

1.概况

黄金坝区块已建成集输规模150万方采集输系统，共有页岩气井76口，日产气167万方，其中YS108H13支线日产气量74万方，YS108H6支线日产气量46万方，YS108H1、YS108H4支线日产气量17万方，YS108H19支线日产气量62万方，平均单井日产气量2.2万方，平均油压值2.6MPa。

2.生产中存在问题

黄金坝区块已进入低压低产阶段，气井采用增压方式生产。由于压缩机为工频电机，无法根据压力和气量自动调节压缩机运行频率，需要通过打回流的方式保持正常生产，造成压缩机运行效率低，能耗大。2019年黄金坝作业区电力消耗费用858万元，其中压缩机消耗电费686万元，占比80%，为此有必要开展压缩机运行模式探索研究，提高压缩机运行效率，降低耗电量，实现降本增效目的。

3.原因剖析

3.1操作人员工作能力

黄金坝区块压缩机运维外包给专业队伍，承包商员工培训合格后上岗操作，作业区制定了压缩机巡检制度，操作人员按照制度进行检查，填写相关记录，管理人员定期对巡检情况检查，均未出现异常情况。

3.2压缩机工况

通过调查分析，当出现井口压力下降、产气量下降、压缩机工况调整不及时等情况，需要打回流阀生产，造成压缩机增压效率降低，能耗增加。

3.3压缩机配件质量

为确保更换安装配件合格，厂家必须提供配件质量合格证，经作业区同意后，在技术人员全程现临护下更换配件。

3.4产出流体质量

为减少产出流体对压缩机工况影响，集气站安装消泡泵进行消泡，确保无泡沫进入压缩机。同时压缩机进口安装过滤分离器，对产出流体中杂质过滤，避免杂质进入压缩机。

3.5不同平台压力差异性

通过对平台压力进行调查，同一干线内各个平台压力不均衡，无法进行集中增压，大幅度增加了压缩机的运行数量，提高电能消耗。

3.6流程运行规范性

受设备故障、电力故障、气量调控等因素影响，生产模式会发生变化，压缩机运行模式随之改变，如黄金坝与筠连森泰全年流程倒换10次，每次5-6小时。由于没有统一的操作流程及方案，压缩机启机运行模式不合理，造成能耗浪费。

综上所述，影响压缩效率和能耗主控因素包括压缩机工况不匹配、不同平台压力差异性以及流程运行规范性等三方面，亟需开展技术对策攻关研究。

4 技术对策制定

4.1压缩机工况不匹配

根据产量压力预测结果，与压缩机工况表进行对比，调整压缩机的工况，将集气脱水站DTY2240增压机工况调整为双双双双作用，DTY220压缩机工况调整为二级压缩双双作用，DTY315压缩机工况调整为二级单双作用，优化后压缩机回流阀开度预计控制在10%以内，提高了压缩机的运行效率。

4.2不同平台压力差异性

根据总气量和最低压力大小，合理调整压缩机工况。对于压力高气井，采用支线节流或单井节流方式控压生产，实现统一采用集中增压运行模式，具体调整措施为：将YS108H1、H4、H6支线倒入森泰集中增压生产，YS108H13、H19支线利用DTY2240压缩機进行集中增压生产，仅DTY2240一台压缩机运行，降低能耗。

4.3流程倒换不规范

建立不同生产模式下压缩机的运行模式，主要有5种模式：

①模式一

YS108H1、H4、H3、H11、H5、H6、H12平台和H13支线进黄金坝集中增压生产;YS108H7、H8、H9平台进入森泰生产，YS108H19、H20平台增压进紫金坝生产，压缩机运行数量5台，日耗电量7.73万度，总产气量129万方。

②模式二

YS108H6、H4、H1支线导入森泰生产，H13支线及YS108H12、H19、H20平台进紫金坝集中增压生产，压缩机运行数量7台，日耗电量4.34万度，总产气量110万方。

③模式三

H13支线及YS108H4、H12、H19、H20平台进黄金坝集中增压生产;YS108H1、H3、H5、H6、H11启动平台增压生产，YS108H7～H9平台进入森泰生产，压缩机运行数量6台，日耗电量6.65万度，总产气量144万方。

④模式四

H13支线、H6支线和沐爱煤层气井33.6万方气进黄金坝集中增压生产，H19支线导入紫金坝生产;H1～H4支线增压进入黄金坝生产，压缩机运行数量14台，日耗电量10.5万度，总产气量131万方。

⑤模式五

H1、H4、H6支线倒入森泰集中增压生产，H13、H19支线进入黄金坝，利用2240压缩机进行集中增压生产，压缩机运行数量1台，日耗电量2.88万度，总产气量130万方。

5 实施效果

通过上述压缩机运行模式探索研究，取得三方面效果：一是压缩机回流阀平均开度为4.48%，提高了压缩机的运行效率;二是实现了集中增压，YS108H1、H4、H6支线导入森泰集中增压生产，YS108H13、H19支线进黄金坝集中增压生产;三是所有运行模式都确定了最优的运行方案，每次流程切换时间缩短至2小时，减少气量损失5-10万方，耗电量降至最低。2020年计划耗电费用977万元，实际消耗电费694万元，节约电费283万元。

6 结论

（1）黄金坝作业区压缩机运行效率低，能耗大，无法满足效益开发要求。

（2）开展影响压缩机运行效率和能耗原因剖析，确定主控因素为压缩机工况不匹配、不同平台压力差异性以及流程运行规范性，制定合理的技术对策，效果显著。

（3）本文在页岩气压缩机运行模式方面取得成果及认识，可为同行提供借鉴经验。

参考文献：

[1]高茂萍等. 常压页岩气田压缩机能效提升技术研究[J].石化技术.2021（01）.

[2]王旭等.天然气增压开采工艺技术在气田开发后期的应用[J].石化技术.2016（06）.

作者简介：蔡宇杰，男，1984年10月出生甘肃，汉族，技师，2007年毕业于长庆石油技校，现于浙江油田分公司西南采气厂黄金坝作业区从事页岩气开采工作。