中淺層氣田單井增壓工藝技術(shù)探討

晁萌，楊麗夢(mèng)(大慶油田采氣分公司，黑龍江 大慶 163000)

1 建設(shè)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

中淺層氣田自1987年投入開(kāi)發(fā)，采出已開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量的19%。隨著開(kāi)發(fā)年限延長(zhǎng)，現(xiàn)有13口氣井產(chǎn)能及地層壓力逐年下降，井口壓力接近或低于地面外輸管網(wǎng)壓力，處于間開(kāi)狀態(tài)，此部分氣井剩余井控儲(chǔ)量在0.2～1.2億立方米之間，采出程度在29%～71%之間，仍有一定開(kāi)發(fā)潛力。

中淺層氣田現(xiàn)有2座集氣站出現(xiàn)低壓氣井，分別為SY集氣站和SS集氣站。SY集氣站管轄氣井27口，其中間開(kāi)井11口，該站地面工藝采用“多井高壓集氣、站內(nèi)換熱節(jié)流、輪換分離計(jì)量”工藝流程。SS集氣站管轄氣井2口，均為間開(kāi)井，該站地面工藝采用“氣井高壓集氣、站內(nèi)分別換熱節(jié)流計(jì)量、混合計(jì)量”工藝流程。

上述13口氣井開(kāi)井后井口壓力2 h后降低至地面管網(wǎng)壓力，難以外輸生產(chǎn)，開(kāi)井時(shí)率低。

2 解決方案及工藝對(duì)比分析

為恢復(fù)低壓氣井生產(chǎn)，對(duì)SY集氣站和SS集氣站進(jìn)行增壓改造并開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

2.1 SY集氣站增壓改造

SY集氣站管轄氣井?dāng)?shù)量多，高、低氣井共存，為保障高、低壓氣井同時(shí)生產(chǎn)，同時(shí)應(yīng)對(duì)個(gè)別低壓氣井措施后壓力存在恢復(fù)的可能，在輪換生產(chǎn)閥組新建增壓匯管，低壓氣井可以通過(guò)增壓匯管進(jìn)入增壓站，也可以通過(guò)輪換閥組正常生產(chǎn)，增壓站采用分離、壓縮、分離工藝。壓縮機(jī)采用國(guó)產(chǎn)往復(fù)式壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)方式為電驅(qū)[1]。

2.2 SS集氣站增壓改造

SS集氣站管轄2口氣井均為低壓井，為使2口井既可以單獨(dú)增壓，也可同時(shí)增壓，在2口氣井進(jìn)站閥組前端引出天然氣匯合進(jìn)入壓縮機(jī)，增壓后分成兩支回到進(jìn)站閥組后端，進(jìn)站閥組作為旁通工藝。壓縮機(jī)采用進(jìn)口往復(fù)式壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)方式為燃驅(qū)。

2.3 壓縮機(jī)參數(shù)及配套工藝對(duì)比

SY集氣站采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式橇裝壓縮機(jī)，橇內(nèi)2個(gè)氣缸V型對(duì)稱(chēng)設(shè)置，氣缸前端設(shè)置0.2 m3緩沖罐1臺(tái)，排液方式為手動(dòng)。冷卻方式是在橇外建設(shè)風(fēng)機(jī)對(duì)出口天然氣管道進(jìn)行冷卻，風(fēng)機(jī)內(nèi)置直徑2 m風(fēng)扇。

配套工藝主要從安全方面考慮建設(shè)：

一是橇外在壓縮機(jī)入口分離器出口管道配套超壓放空工藝，防止上游壓力突然升高導(dǎo)致安全閥起跳停產(chǎn)。

二是在壓縮機(jī)進(jìn)出口設(shè)置跨線，跨線通過(guò)調(diào)壓閥控制，當(dāng)入口壓力過(guò)低時(shí)，高壓氣調(diào)壓后回流至入口，作為低壓補(bǔ)氣，防止壓縮機(jī)抽空負(fù)荷過(guò)大。

SS集氣站采用燃?xì)怛?qū)動(dòng)往復(fù)式橇裝壓縮機(jī)，橇內(nèi)8個(gè)氣缸V型對(duì)稱(chēng)設(shè)置，其中4個(gè)動(dòng)力氣缸布置在一側(cè)，動(dòng)力直接通過(guò)曲軸傳給4個(gè)壓縮氣缸，氣缸前端設(shè)置分液包2臺(tái)，可自動(dòng)排液，排液閥門(mén)均為氣動(dòng)閥，氣源引自燃料氣。冷卻方式是在橇內(nèi)尾部設(shè)置冷卻箱，箱內(nèi)風(fēng)扇吸風(fēng)冷卻，冷卻動(dòng)力缸、冷卻液循環(huán)系統(tǒng)和氣缸出口天然氣管道。

配套工藝主要從平穩(wěn)運(yùn)行、安全生產(chǎn)、提高適應(yīng)性三方面考慮建設(shè)：

一是壓縮機(jī)自帶旁通工藝，旁通工藝設(shè)置單向閥，當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)口壓力超過(guò)額定壓力，進(jìn)口調(diào)壓閥關(guān)閉，旁通單向閥打開(kāi)；當(dāng)進(jìn)口壓力下降，旁通閥關(guān)閉，進(jìn)口調(diào)壓閥打開(kāi)，在進(jìn)口天然氣壓力存在較大波動(dòng)時(shí)，可保障壓縮機(jī)平穩(wěn)生產(chǎn)。

二是在壓縮機(jī)前端出現(xiàn)凍堵情況下，進(jìn)口壓力降至負(fù)壓則自動(dòng)停機(jī)，在壓縮機(jī)后端出現(xiàn)凍堵情況下，出口壓力升高到外輸壓力則自動(dòng)停機(jī)，可保障增壓工藝安全運(yùn)行。

三是橇內(nèi)設(shè)置兩級(jí)分離器，底部通過(guò)排污管道聯(lián)通，管道通過(guò)單項(xiàng)閥控制，二級(jí)分離器內(nèi)部上下分為分離腔和排污腔兩個(gè)隔絕空間，排液時(shí)排污管道單向閥關(guān)閉，排液工作不會(huì)對(duì)分離工作產(chǎn)生任何擾動(dòng)，進(jìn)一步保障了壓縮機(jī)氣缸平穩(wěn)運(yùn)行。排液閥后端兩個(gè)分支，一支可連接污水罐，另一支與增壓后天然氣管道匯合，方便壓縮機(jī)安裝在站內(nèi)或者偏遠(yuǎn)井場(chǎng)，提高了壓縮機(jī)適應(yīng)性[2]。

表1 壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)對(duì)比表

3 試驗(yàn)情況及效果分析

3.1 SY集氣站增壓試驗(yàn)情況

SY集氣站增壓試驗(yàn)氣源進(jìn)口壓力0.55 MPa，不產(chǎn)水，試驗(yàn)時(shí)間3 h，試驗(yàn)期增壓工藝運(yùn)行穩(wěn)定，壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力均處于穩(wěn)定狀態(tài)，單井折算日增產(chǎn)3 138.2 m3，具備一定增產(chǎn)效果，存在問(wèn)題如下：一是緊急停機(jī)操作后，僅是關(guān)斷壓縮機(jī)電機(jī)電源，并沒(méi)有切斷氣源及聯(lián)鎖放空。二是入口分離器出口放空調(diào)壓閥為彈簧式，對(duì)于壓力感知并不敏感，當(dāng)壓力突然升高時(shí)，閥門(mén)不能及時(shí)動(dòng)作，導(dǎo)致分離器后端壓力仍然會(huì)升高，超出壓縮機(jī)入口額定壓力。

3.2 SS集氣站增壓試驗(yàn)情況

SS集氣站增壓試驗(yàn)氣源氣量為400 m3/d、進(jìn)口壓力1.5 MPa，第一天增壓加載20 min后，氣、水、壓力上升，恢復(fù)連續(xù)生產(chǎn)7天，壓力再次降至外輸壓力，再次連續(xù)增壓加載，增壓可保持連續(xù)生產(chǎn)。試驗(yàn)期共計(jì)16天，恢復(fù)試驗(yàn)井連續(xù)生產(chǎn)，增產(chǎn)氣量1.966×105m3、水量102 m3，存在問(wèn)題如下：

一是試驗(yàn)井增壓后產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、壓力大幅上升，由于試驗(yàn)前該站所轄井基本不產(chǎn)水，站內(nèi)已建分離工藝存在不適應(yīng)的情況，分水不徹底，自用氣含水導(dǎo)致加熱爐頻繁熄火，同時(shí)分離器為手動(dòng)排液，需人工密切關(guān)注液位，勞動(dòng)強(qiáng)度高，生產(chǎn)管理難度大。

二是試驗(yàn)中期進(jìn)入冬季，壓縮機(jī)未建設(shè)廠房，低溫導(dǎo)致壓縮機(jī)散熱管頻繁凍堵，造成故障停機(jī)，影響增壓工藝平穩(wěn)運(yùn)行，氣井增壓開(kāi)采效果受限。

3.3 試驗(yàn)效果對(duì)比分析

SS集氣站壓縮機(jī)在適應(yīng)性、安全性保障方面均優(yōu)于SY集氣站壓縮機(jī)，主要表現(xiàn)以下幾方面：

一是SS集氣站壓縮機(jī)入口壓力范圍大，超壓自動(dòng)走跨線，低壓可自動(dòng)停機(jī)。SY集氣站超壓時(shí)放空調(diào)壓閥動(dòng)作不及時(shí)，撬內(nèi)安全閥易起跳。

二是SS集氣站壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)力更強(qiáng)，入口壓力可低至-0.07 MPa，可將井底積液抽出，起到排水采氣作用。SY集氣站壓縮機(jī)入口壓力不能為負(fù)值。

三是SS集氣站壓縮機(jī)氣缸4個(gè)，串聯(lián)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)撬內(nèi)多級(jí)增壓，通過(guò)調(diào)整氣缸運(yùn)行數(shù)量，可調(diào)整增壓級(jí)數(shù)，提高壓縮比。SY集氣站壓縮機(jī)壓縮比不可調(diào)整。

四是SS集氣站壓縮機(jī)燃?xì)怛?qū)動(dòng)，動(dòng)力缸與壓縮缸連軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置，連軸末端為風(fēng)機(jī)散熱，不需要額外配置控制系統(tǒng)、電纜、氣瓶等配件，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。SY集氣站壓縮機(jī)需要配套電源、站控系統(tǒng)等[3]。

五是SS集氣站壓縮機(jī)撬內(nèi)二級(jí)分離、自動(dòng)排液、燃料氣驅(qū)動(dòng)，分水能力8 m3/d。SY集氣站壓縮機(jī)無(wú)分水能力，需額外配套分離器。

表2 壓縮機(jī)適應(yīng)性對(duì)比表

4 結(jié)語(yǔ)

(1)試驗(yàn)中的低壓氣井可開(kāi)展增壓開(kāi)采，增產(chǎn)效果顯著，增壓開(kāi)采可在中淺層氣田推廣應(yīng)用。

(2) SS集氣站采用的進(jìn)口壓縮機(jī)配套了兩級(jí)分離、超壓跨線生產(chǎn)、4級(jí)氣缸可調(diào)增壓、燃?xì)怛?qū)動(dòng)及氣動(dòng)閥組、氣液混輸、超壓停機(jī)、自備風(fēng)機(jī)工藝，可在偏遠(yuǎn)條件較差的井場(chǎng)增壓開(kāi)采，適應(yīng)性比SY集氣站的國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)更強(qiáng)。

(3)增壓開(kāi)采后有可能出現(xiàn)積液排出的情況，需在增壓工藝前端設(shè)置分離工藝。冬季低溫影響壓縮機(jī)運(yùn)行，需配套保溫廠房。