摘要：天然气压缩机具有其自身的独特优势，因此得以在延长气田备受青睐。其不仅可以有效节约成本，还能够进一步提高气田的经济效益和社会效益。据此，本文主要对天然气压缩机在延长气田的应用进行了详细分析。
关键词：天然气；压缩机；延长气田；应用
一、天然气压缩机结构原理
（一）结构原理
离心压缩机由转子、定子和轴承等组成。叶轮等零件套在主轴上组成转子，转子支承在轴承上，由动力机驱动而高速旋转。定子包括机壳、隔板、密封、进气室和蜗室等部件。隔板之间形成扩压器、弯道和回流器等固定元件。只有一个叶轮的离心压缩机称为单级离心压缩机，有两个以上叶轮的称为多级离心压缩机。叶轮是离心压缩机的关键部件，有闭式、半开式和开式三种。闭式叶轮由叶片、轮盖和轮盘组成。当叶轮高速旋转时，由于叶片与气体之间力的相互作用，主要是离心力的作用，气体从叶轮中心处吸入，沿着叶道流向叶轮外缘。叶轮对气体作功，气体获得能量，压力和速度提高。气体流经扩压器等通道，速度降低，压力进一步提高，即动能转变为压力能。由扩压器流出的气体进入蜗室输送出去，或者经过弯道和回流器进入下一级继续压缩。在整个压缩过程中，气体的比容减小，温度增加。温度增加后，压缩气体需要消耗更多的能量。为了节省功率，多级离心压缩机在压力比大于3时常采用中间冷却。气体由上一段进入中间冷却器，经冷却降低温度以后再进入下一段继续压缩。每个机壳所包含的部分称为缸。
（二）性能
离心压缩机的主要性能参数是结构形式、排气流量、排气压力、吸气压力、轴功率、效率和转速。描绘同一转速下的排气压力、功率和效率与流量之间的关系的曲线称为性能曲线。离心压缩机最小流量受喘振工况的限制，最大流量受阻塞工况的限制。可以采用变转速、进口节流、出口节流和可调进口导叶等方法进行调节，以扩大运行工况范围。
（三）技术特点
以天然气为燃料，非增压，整体撬装，重载低速，适应恶劣环境。发动机与压缩机共用一个机身、一根曲轴，呈对称平衡布置，惯性力和惯性力矩得到很好的平衡，振动小。发动机为两冲程燃气发动机，采用内混注气，回流扫气，有效地冷却和清洁气缸，确保对燃烧的控制和节约燃料。发动机结构简单，无摇臂、挺杆、凸轮、定时机构等磨损件，易损件少，维修量少。机身与发动机活塞之间的压缩空气隔离室，有效防止了燃烧废气泄到油底壳，防止了润滑油的污染，延长了使用寿命。转速、余隙机构、气缸单双作用的多种气量调节方式，以适应较大范围的工况变化。最小排量可以低到设计排量的36%。专有的抗硫设计和制造技术，使压缩机在高含硫气田能够安全、可靠地运行。就地，远传，网络数据采集和监控系统等自动化程度高，完善可靠，可实现无人值守。
二、天然气压缩机在延长气田应用的故障分析
（一）设计不合理
压缩机报警系统在控制逻辑关系上，以及布线的不合理，造成了多起故障停机。液位报警开关与液位控制器上下距离较近，造成压缩机分离器，在有液的情况下，还没有排液，就已经造成压缩机保护停机等。
（二）配套功率偏大
由于工艺设计中按照初期采用一级增压、后期采用改造缸级串联二级增压的方式，采用的压缩机功率偏大，运行中只能采用单缸单作用或单缸双作用，压缩机有效功率只能发挥30%左右，这对于两冲程多缸共用缓冲罐的压缩机来讲极易造成发动机积炭、机油不能够充分燃烧造成液击顶缸等现象，最终造成发动机各缸燃烧不平衡而停机。如出现的个别动力缸不工作、发动机转速不易控制、动力缸温度波动大等问题均为机组配套功率偏大造成的。
（三）员工对工作机理不熟悉
由于该压缩机集机械、材料、电子、控制等多个学科，所以员工在使用过程中，不能正确掌握发动机工作机理，无法准确地预防和判断故障的出现和发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆转速无法调整、高位油箱不供油等故障都是员工对压缩机工作机理不熟悉造成的。
三、天然气压缩机在延长气田的应用
1、压缩机的选用必须满足延长气田生产需要。气田常用离心式和往复式压缩机，离心式压缩机适宜于大排量、低压比的工作。延长气田采用增压开采和天然气增压输送，气井增压比为1-5。因此，应侧重于选用离心式压缩机，用于集气站增压。
2、延长气田压缩机配置上的优化。采用压缩机增压稳产设计时，在压缩机配置上需解决较长时期内两头兼顾、满足高低载荷使用要求的矛盾。压缩机与集输管道集输能力的核算标准按初期最大量为准，但要考虑集输量逐年减少的情况，既要求压缩机要满足头几年大流量要求，也要满足后期小流量要求。
3、延长气田天然气增压集输工艺技术。采用集气站分散增压可降低生产压力，延长气井生产周期，提高单井采收率，同时可降低管网投资，满足气田增压开采和天然气增压输送的方案，根据系统压力，前期集气站采用一级增压，使天然气压力从1.4MPa增压到5.0MPa左右后输送到天然气净化厂，而由于考虑了后期的二级增压，压缩机选取的排量相对较大，造成了功率相对过剩。
4、后期井口压力持续降低至1.4MPa以下，应对压缩机组进行提高压比的换缸改造，采用二级压缩。这也存在和前期共有的一个问题，就是唯一的设备在保养、故障、维修停机期间，无法保证生产的连续性。建议集气站应采用2台相对功率小的双配置压缩机进行增压稳产。
四、天然气压缩机的改进措施
（一）明确产品优势
国内生产的压缩机产品主要优势，在于价格和售后服务。产品的问题则多来自于人为操作不当和本身的设计缺陷。这些问题都需要在实际应用中不断地发现并改进。因此，国内生产厂家应加强对产品运行信息的监测以及相关技术人员的培训工作，为后续产品的设计和制造提供参考。
（二）创立专家团队
由于油气田现场工况往往较为复杂，对各种用途的天然气压缩机的设计要求很高。因此，相关制造企业急需建设具有研发背景和资深工艺设计能力的人才团队，并借鉴国外成熟压缩机制造企业的经验，实现从概念研究、实验室研发最终到规模化产出的全过程。由于新研发的产品在客观上确实存在使用风险，很多客户都偏向于进口成熟产品，导致国内的新产品推广难度很大，一直无法进行现场试验，进而无法向市场推广。因此，国内压缩机生产厂家应研究落实国家大型装备的“首台套”相关配套政策，建立产学研一体化创新体系，将产品投入市场作为开发的重点。
（三）加强对标工作
国内企业要提高产品质量，首先就要做好对标工作。制造企业应按照国际通用的标准和行业规范来提供产品与服务，由此打好产品质量基础，为国内用户提供高品质产品，并为产品“走出去”打好基础。
结语
总而言之，天然气压缩机在延长气田的应用十分广泛，且已经在试运行阶段，其在很大程度上为气田节省了成本，但是，同时也加大了低压集气井的采气量。在天然气压缩机的试运行过程中，需要相关工作人员定期对其进行维护保养，充分了解压缩机的运行参数，一旦发现问题，及时采取措施加以处理，并在此基础上，不断积累经验。随着气田开发规模不断扩大，地层能量会随之下降，这就进一步扩展了天然气压缩机在气田中的广泛应用前景。
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[3]贾友亮，田伟，陈德见等.天然气压缩机气举工艺在苏里格气田的应用[J].石油化工应用，2011，30(9):94-96.
论文作者:刘一辰,吴思慧
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
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