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往復(fù)壓縮機(jī)在讓納諾爾油田氣舉采油中的應(yīng)用

于海迎大慶油田工程有限公司

氣舉采油技術(shù)的應(yīng)用解決了讓納諾爾油田開發(fā)停噴接替問題，提高了油井產(chǎn)量和油田的開采速度。該油田氣舉采油天然氣壓縮機(jī)選用的是燃?xì)馔鶑?fù)壓縮機(jī)，現(xiàn)場應(yīng)用效果較好。研究表明，當(dāng)壓縮機(jī)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，壓縮機(jī)的吸氣壓力、排氣壓力、吸氣溫度、余隙容積的變化將對壓縮機(jī)的功耗、排氣量、排氣溫度、活塞桿負(fù)荷產(chǎn)生影響。

往復(fù)壓縮機(jī)；氣舉采油；吸氣壓力；吸氣溫度；排氣壓力；余隙容積

讓納諾爾油田位于西哈薩克斯坦濱里海盆地東緣隆起帶，分KT—I和KT—II兩個(gè)層系，埋深分別為2 800 m和3 800 m，屬于低孔低滲油氣藏，地層原油具有密度低、黏度低、氣油比高、體積系數(shù)大的特點(diǎn)[1]。油田氣舉采油始于2001年，截至2014年底，氣舉井規(guī)模446口，氣舉增壓氣量460×104m3/d，單井平均日產(chǎn)液21.7 t，日產(chǎn)油13.9 t。氣舉采油特別適用于氣油比較高的油井，天然氣壓縮機(jī)是實(shí)施氣舉采油工藝的必備設(shè)備[2]。

1氣舉壓縮機(jī)選型及應(yīng)用效果

（1）氣舉壓縮機(jī)選型。常用的天然氣壓縮機(jī)有離心式、往復(fù)式、螺桿式，目前在技術(shù)上這三種機(jī)型都比較成熟。由于油田氣舉采油井的壓力變化幅度大，所需的工作壓力高達(dá)10 MPa以上，氣舉氣量波動(dòng)大。而往復(fù)活塞壓縮機(jī)具有壓力范圍變化廣、壓縮比大、效率高，排氣量適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)[3]，因而在油田氣舉采油工藝中天然氣壓縮機(jī)宜采用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)常用的驅(qū)動(dòng)方式有電機(jī)驅(qū)動(dòng)和燃?xì)怛?qū)動(dòng)。由于讓納諾爾油田伴生氣產(chǎn)量大，燃?xì)夤?yīng)充足，因而驅(qū)動(dòng)方式首選燃?xì)怛?qū)動(dòng)。

（2）應(yīng)用效果。讓納諾爾油田已投用的氣舉壓縮機(jī)參數(shù)見表1，轉(zhuǎn)氣舉采油前、后部分油井的生產(chǎn)參數(shù)對比見表2。由表2可知，氣舉采油的人工舉升方式使井底流壓大幅下降，油井產(chǎn)量大幅提高，增產(chǎn)效果顯著。截至目前，該技術(shù)的應(yīng)用為讓納諾爾油田累積增產(chǎn)原油上千萬噸以上，實(shí)現(xiàn)了油田的高效益開發(fā)目標(biāo)。

表1 油田已投產(chǎn)氣舉壓縮機(jī)型號(hào)及主要設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 油井轉(zhuǎn)氣舉前后生產(chǎn)參數(shù)對比

2工況變化對氣舉壓縮機(jī)性能的影響

在氣舉采油過程中，壓縮機(jī)吸氣壓力、排氣壓力、吸氣溫度、余隙容積等工況的變化，都將使機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)工況，從而影響壓縮機(jī)的性能。

2.1 吸氣壓力的變化

吸氣壓力減小，活塞完成一次循環(huán)所吸入的氣體體積折算到標(biāo)況下的流量減少。當(dāng)吸氣壓力降至設(shè)計(jì)值以下，而排氣壓力不變，壓比的增加將導(dǎo)致排氣溫度升高，活塞桿負(fù)荷的增加，此時(shí)應(yīng)校核活塞桿負(fù)荷是否超過最大允許桿載。當(dāng)設(shè)計(jì)壓比大于1.1（K+1）時(shí)（K為絕熱指數(shù)），由于吸氣壓力和進(jìn)氣量降低所減少的功率超過壓比上升所增加的功率，功耗減少；當(dāng)設(shè)計(jì)壓比小于1.1（K+1）時(shí)，則功耗增加；當(dāng)吸氣壓力升高，排氣壓力不變時(shí)，排氣量和功率呈增大趨勢，此時(shí)要注意機(jī)組的超負(fù)荷運(yùn)行。

2.2 排氣壓力的變化

當(dāng)吸氣壓力不變，而排氣壓力增加，則壓比上升，容積系數(shù)減少，排氣量減少；反之若排氣壓力下降，則容積系數(shù)增加，排氣量增加。排氣壓力的變化對于單級(jí)壓縮機(jī)影響較明顯。對于多級(jí)壓縮機(jī)，升高或降低排氣壓力，主要改變末級(jí)壓比，末級(jí)壓比升高，排氣壓力增加，功耗增加，排氣溫度升高，反之亦然。一般來說，當(dāng)排氣壓力每變化0.176 MPa時(shí)，則排氣量反向變化1%；當(dāng)排氣壓力每變化0.007 MPa時(shí)，功率正向變化5%。

2.3 吸氣溫度的變化

當(dāng)吸氣溫度升高，排氣溫度增加，而排氣量下降。在單級(jí)壓縮機(jī)中功率與吸氣溫度無關(guān)，但在多級(jí)壓縮中，各級(jí)吸氣溫度的變化，意味著級(jí)間冷卻效果的變化，不改善冷卻，使過程偏離等溫壓縮，功率隨著增高。

2.4 余隙容積的變化

對于單級(jí)壓縮機(jī)，在入口壓力和出口壓力不變的情況下，氣缸的余隙容積增大，壓縮機(jī)的排氣量和功率呈大幅下降的趨勢，排氣溫度略有上升趨勢，氣體載荷無變化，桿負(fù)荷呈小幅下降趨勢。對于多級(jí)壓縮機(jī)，若只改變某一級(jí)的余隙容積，功率將不隨排氣量成比例地變化。

3結(jié)論

（1）氣舉采油技術(shù)的應(yīng)用解決了讓納諾爾油田開發(fā)停噴接替問題，提高了油井產(chǎn)量和油田的開采速度。

（2）讓納諾爾油田氣舉采油天然氣壓縮機(jī)選用燃?xì)馔鶑?fù)壓縮機(jī)，應(yīng)用效果好。

（3）當(dāng)壓縮機(jī)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，壓縮機(jī)的吸氣壓力、排氣壓力、吸氣溫度、余隙容積的變化將對壓縮機(jī)的功耗、排氣量、排氣溫度、活塞桿負(fù)荷產(chǎn)生影響。

[1]王強(qiáng)，羅文銀，曹祥元，等．氣舉采油技術(shù)在讓納若爾油田的應(yīng)用[C]//全國氣舉技術(shù)研討會(huì)議文集，吐哈油田，2007，石油工業(yè)出版社：2007：31-38.

[2]徐志敏，王躍文，孫冰恒，等．氣舉采油技術(shù)在讓納若爾油田的應(yīng)用[J]．石油鉆采工藝，2014，36（2）：75-77.

[3]薛愛芹，李延宗，張瑩．煤層氣田集氣站壓縮機(jī)選型及驅(qū)動(dòng)方式比較[J]．煤氣與熱力，2011，31（9）：36-38.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.021

于海迎：工程師，從事石油與天然氣地面建設(shè)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作。

15845848589、yuhy_dod@petrochina.com.cn

2015-05-24