中淺層氣田單井增壓工藝技術探討

晁萌，楊麗夢(大慶油田采氣分公司，黑龍江 大慶 163000)

1 建設現(xiàn)狀及存在問題

中淺層氣田自1987年投入開發(fā)，采出已開發(fā)儲量的19%。隨著開發(fā)年限延長，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，處于間開狀態(tài)，此部分氣井剩余井控儲量在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、輪換分離計量”工藝流程。SS集氣站管轄氣井2口，均為間開井，該站地面工藝采用“氣井高壓集氣、站內(nèi)分別換熱節(jié)流計量、混合計量”工藝流程。

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

2 解決方案及工藝對比分析

為恢復低壓氣井生產(chǎn)，對SY集氣站和SS集氣站進行增壓改造并開展現(xiàn)場試驗。

2.1 SY集氣站增壓改造

SY集氣站管轄氣井數(shù)量多，高、低氣井共存，為保障高、低壓氣井同時生產(chǎn)，同時應對個別低壓氣井措施后壓力存在恢復的可能，在輪換生產(chǎn)閥組新建增壓匯管，低壓氣井可以通過增壓匯管進入增壓站，也可以通過輪換閥組正常生產(chǎn)，增壓站采用分離、壓縮、分離工藝。壓縮機采用國產(chǎn)往復式壓縮機，驅(qū)動方式為電驅(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口井既可以單獨增壓，也可同時增壓，在2口氣井進站閥組前端引出天然氣匯合進入壓縮機，增壓后分成兩支回到進站閥組后端，進站閥組作為旁通工藝。壓縮機采用進口往復式壓縮機，驅(qū)動方式為燃驅(qū)。

2.3 壓縮機參數(shù)及配套工藝對比

SY集氣站采用電機驅(qū)動往復式橇裝壓縮機，橇內(nèi)2個氣缸V型對稱設置，氣缸前端設置0.2 m3緩沖罐1臺，排液方式為手動。冷卻方式是在橇外建設風機對出口天然氣管道進行冷卻，風機內(nèi)置直徑2 m風扇。

配套工藝主要從安全方面考慮建設：

一是橇外在壓縮機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致安全閥起跳停產(chǎn)。

二是在壓縮機進出口設置跨線，跨線通過調(diào)壓閥控制，當入口壓力過低時，高壓氣調(diào)壓后回流至入口，作為低壓補氣，防止壓縮機抽空負荷過大。

SS集氣站采用燃氣驅(qū)動往復式橇裝壓縮機，橇內(nèi)8個氣缸V型對稱設置，其中4個動力氣缸布置在一側(cè)，動力直接通過曲軸傳給4個壓縮氣缸，氣缸前端設置分液包2臺，可自動排液，排液閥門均為氣動閥，氣源引自燃料氣。冷卻方式是在橇內(nèi)尾部設置冷卻箱，箱內(nèi)風扇吸風冷卻，冷卻動力缸、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)運行、安全生產(chǎn)、提高適應性三方面考慮建設：

一是壓縮機自帶旁通工藝，旁通工藝設置單向閥，當壓縮機進口壓力超過額定壓力，進口調(diào)壓閥關閉，旁通單向閥打開；當進口壓力下降，旁通閥關閉，進口調(diào)壓閥打開，在進口天然氣壓力存在較大波動時，可保障壓縮機平穩(wěn)生產(chǎn)。

二是在壓縮機前端出現(xiàn)凍堵情況下，進口壓力降至負壓則自動停機，在壓縮機后端出現(xiàn)凍堵情況下，出口壓力升高到外輸壓力則自動停機，可保障增壓工藝安全運行。

三是橇內(nèi)設置兩級分離器，底部通過排污管道聯(lián)通，管道通過單項閥控制，二級分離器內(nèi)部上下分為分離腔和排污腔兩個隔絕空間，排液時排污管道單向閥關閉，排液工作不會對分離工作產(chǎn)生任何擾動，進一步保障了壓縮機氣缸平穩(wěn)運行。排液閥后端兩個分支，一支可連接污水罐，另一支與增壓后天然氣管道匯合，方便壓縮機安裝在站內(nèi)或者偏遠井場，提高了壓縮機適應性[2]。

表1 壓縮機技術參數(shù)對比表

3 試驗情況及效果分析

3.1 SY集氣站增壓試驗情況

SY集氣站增壓試驗氣源進口壓力0.55 MPa，不產(chǎn)水，試驗時間3 h，試驗期增壓工藝運行穩(wěn)定，壓縮機進出口壓力均處于穩(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，存在問題如下：一是緊急停機操作后，僅是關斷壓縮機電機電源，并沒有切斷氣源及聯(lián)鎖放空。二是入口分離器出口放空調(diào)壓閥為彈簧式，對于壓力感知并不敏感，當壓力突然升高時，閥門不能及時動作，導致分離器后端壓力仍然會升高，超出壓縮機入口額定壓力。

3.2 SS集氣站增壓試驗情況

SS集氣站增壓試驗氣源氣量為400 m3/d、進口壓力1.5 MPa，第一天增壓加載20 min后，氣、水、壓力上升，恢復連續(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)。試驗期共計16天，恢復試驗井連續(xù)生產(chǎn)，增產(chǎn)氣量1.966×105m3、水量102 m3，存在問題如下：

一是試驗井增壓后產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、壓力大幅上升，由于試驗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的情況，分水不徹底，自用氣含水導致加熱爐頻繁熄火，同時分離器為手動排液，需人工密切關注液位，勞動強度高，生產(chǎn)管理難度大。

二是試驗中期進入冬季，壓縮機未建設廠房，低溫導致壓縮機散熱管頻繁凍堵，造成故障停機，影響增壓工藝平穩(wěn)運行，氣井增壓開采效果受限。

3.3 試驗效果對比分析

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

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

二是SS集氣站壓縮機驅(qū)動力更強，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集氣站壓縮機入口壓力不能為負值。

三是SS集氣站壓縮機氣缸4個，串聯(lián)運行，實現(xiàn)撬內(nèi)多級增壓，通過調(diào)整氣缸運行數(shù)量，可調(diào)整增壓級數(shù)，提高壓縮比。SY集氣站壓縮機壓縮比不可調(diào)整。

四是SS集氣站壓縮機燃氣驅(qū)動，動力缸與壓縮缸連軸對稱設置，連軸末端為風機散熱，不需要額外配置控制系統(tǒng)、電纜、氣瓶等配件，結(jié)構緊湊，占地面積小。SY集氣站壓縮機需要配套電源、站控系統(tǒng)等[3]。

五是SS集氣站壓縮機撬內(nèi)二級分離、自動排液、燃料氣驅(qū)動，分水能力8 m3/d。SY集氣站壓縮機無分水能力，需額外配套分離器。

表2 壓縮機適應性對比表

4 結(jié)語

(1)試驗中的低壓氣井可開展增壓開采，增產(chǎn)效果顯著，增壓開采可在中淺層氣田推廣應用。

(2) SS集氣站采用的進口壓縮機配套了兩級分離、超壓跨線生產(chǎn)、4級氣缸可調(diào)增壓、燃氣驅(qū)動及氣動閥組、氣液混輸、超壓停機、自備風機工藝，可在偏遠條件較差的井場增壓開采，適應性比SY集氣站的國產(chǎn)壓縮機更強。

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