第三章天然气压缩增压

第三章第三章天然气压缩增压天然气压缩增压 第一节第一节气田天然气增压气田天然气增压 一、气田天然气增压的必要性一、气田天然气增压的必要性 随着气田天然气的不断开采， 气井天然气压力逐渐降低，当降至低于集气管线压力 当降至低于集气管线压力时，便不 能输入集气管网。这种低压气在我国开采较早的天然气生产基地四川气田正在逐年增多。对于气井 压降不一致的气田，如果条件许要时，应昼实行高、低压管分输。低压天然气输给当地用户，高压 天然气进入集气干线；若因种种原因，气田气以建一个系统为宜时，则需建气田天然气增压站， 需建气田天然气增压站， 将低压气增压后进入管网。将低压气增压后进入管网。 在发现天然气以前，压缩机主要用于采矿和冶金工业。 压缩机主要用于采矿和冶金工业。随着天然气的出现将其作为燃料， 需将天然气从井口输至较远的用户。在气井井口压力能使气体通过管线输送到目的地时，不需要压 缩机。一旦气井压力降低，即需要用外界的措施来提高压力。为了将气体输送到很远的地方，而气 井压力又不能使足够的气量通过管线供用户所需时，也必须使用压缩机。 总之，当气井的能量不能满足输气要求时，必须使用压缩机站 当气井的能量不能满足输气要求时，必须使用压缩机站。通常使用的压缩机站压缩机站 有五种：有五种： 矿场或者集气站压缩机站，矿场或者集气站压缩机站，在井口压力不足以使气体以期望的流量进入输气和配气系统通 过此站将各个井产出的气汇集起来。 输气管线上的中转或干线增压站， 中转或干线增压站，这类压缩机站通常为大的气体处理量，并在低压缩比下工 作，压缩比小于 2，其压力范围一般在 1.36MPa 和 6.8MPa 之间，有时可以高达 8.84MPa。 恢复地层压力或循环注气压缩机站 循环注气压缩机站，是调整或二次开采方案的一个部份，一般不涉及将天然 气输至市场问题，排气压力可达40.8MPa 以上。 矿场储气库压缩机站 储气库压缩机站，是压缩干线气注入储气库井压缩干线气注入储气库井。这类站排气压力可高达27.2MPa，压 缩比高达 4。一些储气库压缩机站的设计，可将储气库中采出的气体加压后进入高压管线。因为矿 场储气库压缩机站工作的压-容工况范围宽，所以该站需要精确的技术设计。 配气站的压缩机站配气站的压缩机站，通常将气体从气柜以约 0.136~0.68MPa 压力送入中压或高压配气管线或 以高达 17MPa 的压力压入气罐。 二、气田天然气增压方法二、气田天然气增压方法 气田天然气增压的方法，一般有两种。 1 1．机械增压法．机械增压法 机械增压法所使用的设备是天然气压缩机。压缩机在原动机的驱动下运转，将天然气引入压缩 机，在压缩机转子或活塞的运转过程中，通过一定的机械能转换和热力变换过程，使天然气的压能 增加，从而达到增压目的。 气体压缩机的种类很多，如往复式、离心式、螺杆式等等。本章仅对气田天然气增气体压缩机的种类很多，如往复式、离心式、螺杆式等等。本章仅对气田天然气增 压常用的往复式压缩机的有关问题进行论述。压常用的往复式压缩机的有关问题进行论述。 2 2．高、低压气压能传递增压法．高、低压气压能传递增压法 高、低压气压能传递增压法所使用的设备是喷射器（亦称增压喉） ，用高压天然气通过喷射 用高压天然气通过喷射 器以很高的速度喷出，器以很高的速度喷出， 并把在喷射器喷嘴前的低压气带走并把在喷射器喷嘴前的低压气带走。 即根据高压气引射低压气的原理， 使低压气达到升压的目的。它的特点是不需外加能源，结构简单，喷嘴可更换调节，操作 特点是不需外加能源，结构简单，喷嘴可更换调节，操作 使用方便，但效率低使用方便，但效率低，且需高、低压气层同时存在并同时开采，才能使用。虽然在国内外油气田 均有应用，但不普遍。 三、我国气田天然气增压现状三、我国气田天然气增压现状 自1982 1982 年年 7 7 月，月， 我国首次安装试支于天然气集输工程的燃气发动机——压缩机组在我国首次安装试支于天然气集输工程的燃气发动机——压缩机组在 四川兴四川兴 3 3 井井建成投产以来，天然气气田增压工作得到了迅速发展，不仅在四川13 个气田建了增压 站，而且在中原、辽河、大庆、胜利、华北、大港等油田，增压站也迅速增加。据不完全统计，到 1993 年底，全国共有气田天然气增压机组226 套，装机容量（轴功率）约 12×104kW（详见表 3-1） 。 仅四川就有 92 套压缩机组对 13 个气田的 142 口井进行增压，年增压天然气产量达6×108m3。 四、压缩机的类型四、压缩机的类型 原始的压缩机由一个带有膨胀和压缩部件的皮革袋构成。这类压缩机的残存者是风箱。目前用 于气体工业的压缩机归纳为三种不同的类型：引射式压缩机，回转式压缩机和往复式压缩机。 1 1引射式压缩机引射式压缩机 在使用引射式压缩机时，动力和吸入气压力变化不很大。例如，在同时具有高压气和低压气的 两层完井的气井上，管线压力为二者的中间值。 2 2回转式压缩机回转式压缩机 回转式压缩机分为两种等级：回转式风机和离心式压缩机。回转式压缩机分为两种等级：回转式风机和离心式压缩机。回转式风机（图3-1）主要 用于分配系统，其吸入和排出间的压差不超过0.1MPa。也可用于致冷和吸收装置的闭式循环中。风 机的结构为一外壳和置于壳中的一级或多级的相对旋转的转子。 回转式风机的优点：在较低的功率下可处理大量低压气，一次投资和维修费用较低，安装简单， 易于操作和管理，对输气量来说，设备要求占地面积最小，几乎无波动流。它的缺点是：不能承受 高压，齿轮和转子工作时会发出噪声，转子和壳体之间的间隙密封不好，如果工作超过安全压力就 会产生过热现象。通常回转式风机处理量可达481m3/分，最小吸入压力为 0.07MPa 的压差。 图 3-1回转式风机结构 图 3-2 离心式压缩机剖面图 图 3- 3离心式压缩机的内部构件 离心式压缩机是利用离心力的作用，以压缩气体或空气。在这类压缩机中转子对气体作功，气 体在转子的作用下形成高速，然后进入扩压器使速度降低，将动能变为压能。所有的工作都在没有 封闭限制和物理挤压的情况下进行的，它不同于变容压缩机。 离心式压缩机（图3-2 和图 3-3）基本上由一个带通道的室和装有转子的轴、轴承及防止气体沿 轴泄漏的密封装置组成。不同的离心式压缩机具有不同形状的蜗壳、转子和扩压器。 离心式压缩机中只有转子和轴转动，故运动部件很少，因此，润滑油耗量和维修费用均低。离 心式压缩机为连续式排出，无周期性的脉动。通常由于压缩比较低和摩擦损耗较小而不需冷却（多 级压缩则需要某种型式的冷却） 。因为没有容积变化，故压缩比较低。 因为离心式压缩机有不受限制的通道和连续流动的特点，所以它是排量大、压缩比低的一类机 械，容易在站内以串联方式来安装。用这种方式每台压缩机只需要承担压缩机站的总压缩比的一部 分。此类压缩机的工作容积超过283m3/分，排出压力高达 0.68MPa。 3 3往复式压缩机往复式压缩机 往复式压缩机在气体工业中使用最为普遍。 实际上这类压缩机的结构可以适应各种压力和排量。 往复式压缩机（图3-4）具有许多运动部件，因此，机械效率比离心式要低。往复式压缩机每个汽缸 装置都有活