摘要：由于我国煤层气独特的“三低”特点，压缩机组的选择对煤层气高效开发有重要的作用。目前沁水盆地多个煤层气田已使用往复式压缩机组并取得了较好的应用效果，但在实际运行过程中存在诸多问题，为进一步实现煤层气高效开发，优化压缩机组选型意义重大。
关键词：往复式压缩机；煤层气田；开发应用
山西沁水盆地是我国煤层气开发的主战场，煤层气资源量占全国总量的1/5，且该区煤层气资源品质最好，目前探明储量占74%。2015年，我国煤层气产量达50亿方，沁水盆地占超70%，并且有逐年增加的趋势。
1压缩机的主要结构
往复式压缩机由润滑油系统、冷却水系统、调节控制系统、辅机、驱动电机以及主机组合而成。而辅机又由冷却器、缓冲器以及分离器组合而成。往复式压缩机还属于平衡式压缩机，机械为双层，拥有气缸，并且还拥有无油润滑以及水冷式两种系统。
2煤层气地面集输特点
煤层气的产出机理核心内容是解决煤层气从吸附态向游离态的转变，煤层气的排采是通过井筒排水，使得在整个储层中形成具有压力差的压力漏斗。当井筒中的压力低于临界解吸压力时，煤层气就会从吸附态转变为游离态从而为大规模的产气提供了先决条件。但是，当煤储层的渗透率比较低时会大大限制压降漏斗临界解吸压力等值线的扩撒范围。同时，伴随排水作业的进行以及煤层气不断地产出，煤储层的孔隙率、渗透率和气水饱和率也会随之改变，进而出现气和水混合的两相流的流态。
目前我国煤层气地面集输系统主要采用“井口-采气管网-集气站-中央处理厂-外输”这样的总工艺流程，而地面工艺技术主要有排水采气、低压集气、井口井间连接、分离站场、增压两地、传输管理等流程，其中增压工艺是煤层气传输的关键，直接影响着煤层气的运行成本。山西沁水盆地煤层气压力较低，为了协调发展，需要对井口、集气站以及外输进行综合考虑，最终确定不同点压缩机的功率情况，实现压缩机组优选。因此，在该区利用分散增压方式实现煤层气的外输（该区集气站入口压力为0.05~0.15MPa，外输出口压力达1.2~1.4MPa），此外，对中央处理厂还应设置增压装置，满足外输压力，最终将煤层气输入西气东输管线。
3压缩机组优化选择
对煤层气压缩机组的选择需要按照以下原则进行：按照国家政策，执行国家、行业标准；在安全可靠基础上，设计原则需遵循“简化、经济、创新、节能、高效、环保”；压缩机配置需满足集气中心分期建设、初期投产原则；尽量选取成熟工艺技术，保证生产运行的安全、可靠；控制系统可实现对相关设施集中管理、控制，仪表应尽可能保证安全可靠；进一步优选工艺参数，降低能耗；执行相关安全、环保法律法规。我国煤层气地面工程增压压缩机一般包括往复式压缩机、离心式压缩机。离心式压缩机主要应用于流量较低、站场工况稳定地区，同时压力比较小（不超过3）；单台功率大，最大超30000kW。而往复式压缩机则刚好相反，主要应用在流量小、工况变化大的区域。针对山西沁水盆地煤层气田开发的现状，认为往复式压缩机可较好的实现增压功能。往复式压缩机组主要的驱动方式为电动驱动、燃气驱动，这两种驱动方式都可较好的实现气田增压，而燃气驱动的压缩机具有较高的热效率，基本可达98％左右，转速和输出功率均较低；启动速度快、运行过程平稳；其缺点是维护成本较高，运行过程中噪声较大。相比而言，电动机的压缩机具有运行稳定，受环境、温度较小；设备投资和维护成本均较小，同时效率较高；机器体积、重量均较小，易于操作，噪声小；运行过程符合环保要求；缺点是运行成本高，且需可靠电源，受地区供电情况限制。但由于国家大力支持煤层气的开发，当地可较好的保证电量供应，因此，初步选择电动驱压缩机进行煤层气开发。但是在具体运行过程中，需要综合考虑。现主要对电动驱动压缩机设计参数进行介绍。
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3.1 机组组成
压缩机组的组成主要包括：主机（包括压缩机、电动机）；润滑和冷却系统、电气、仪表控制以及安全保护系统、气体分离系统、工艺管线系统、底座等。
3.2 机组工艺流程
针对煤层气集输，压缩机组工艺流程具体为：进气→一级进气处理流程（一级进气分离器、进气缓冲罐、压缩缸、排气缓冲罐、冷却器）→二级进气处理流程（进气分离器、进气缓冲罐、压缩缸、排气缓冲罐、冷却器）→排气管排气（温度≤50℃）。
3.3应用效果分析
山西沁水盆地煤层气开采过程中主要应用到ZTY470型燃驱压缩机和上述电动压缩机，统计沁水盆地A区块压缩机使用效果可知：ZTY470型压缩机入口压力、出口压力、平均排气量分别为0.1MPa、1.2MPa、8×104m3/d；运行时间超过5000h，故障出现次数15次（机械故障9次、控制系统故障6次），因此故障类型主要为机械故障。而电驱动压缩机的入口压力、出口压力、平均排气量分别为0.1MPa、1.1MPa、13×104m3/d；运行时间超过3000h，故障出现次数7次（机械故障2次、控制系统故障5次），因此，主要故障类型为控制系统故障。综合分析认为，两种压缩机基本都满足煤层气开发要求，均能保证煤层气集输系统的稳步运行，其中电动压缩机处理能力较大且机械故障较小，因此可普遍选用电动驱动压缩机。
4讨论
（1）由于国家大力支持山西沁水盆地煤层气的开发，因此当地电力部门可提供充足的电力资源，同时由于电驱压缩机具有运行成本低、占地范围小、噪声较小以及易于管理等优点，因此，选取电驱往复式压缩机可更好的指导煤层气开发。根据沁水盆地煤层气田的开发生产规律及工艺流程，结合往复式压缩机的压力比一般为3左右，要在保证煤层气气田集气系统不变的情况下，为了实现将压力从0.05MPa上升到1.4MPa，需要进行两级增压。（2）由于煤层气开采初期产量低，部分站场的初期气量不足6×104m3/d，并且初期产量将持续很长一段时间，因此，在生产初期对机组进行调节的工作量过大，大大降低了压缩机组的运行效率。此外，煤层气通过集气站增压过后，压力、温度分别将达到1.4MPa和50℃，此时集气管道在运行过程中会析出大量的游离水，因此，为实现集气管道清管的工作量，应当在二级压缩出口处增加气液分离器，使得部分游离水被分离出。（3）现场应用表明，使用小功率的电驱压缩机可较好的对煤层气进行集输。既保证了气井生产的连续性，还可降低压缩机组的复杂程度，因此，在煤层气开发过程中，可优先选择电驱往复式压缩机。
5结论
由此可知，压缩机的水平安装、基础安装等会对压缩机的整体质量产生较大的影响，因此，必须保证压缩机安装的质量。综上所述，需要让专业素质相对较高的安装人员来安装往复式压缩机，并且还需要按照相应的安装流程进行安装，以保证压缩机的安装质量。只有了解和掌握往复式压缩机的安装要点，才能够保证压缩机的正常运行，延长其使用年限。
参考文献
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论文作者:杨家茂
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/10/31
标签：压缩机论文; 煤层气论文; 沁水论文; 机组论文; 压力论文; 盆地论文; 往复式论文; 《基层建设》2017年第21期论文;