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201 2正 第6 卷 第4 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s T e c hn o l o g y a nd E c o n o my Vo 1 ． 6． N O． 4 Au g．201 2 d o i 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 2 0 9 51 1 3 2 ． 2 0 1 2 ． 0 4 ． 0 1 2 天然气压缩机车的开发设计及应用 龙小康 席仲君 刘有平 马太清 1 ． 中国石油西南油气田公司物资公司，四川成都6 1 0 0 1 7 ； 2 ． 中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院四川广汉6 1 8 3 0 0 ； 3 ． 中国石油宝石机械成都装备制造分公司，四川成都6 0 0 1 0 0 摘要 为 了适 应油气田井网密度小 、井间距 离大的各单 井油气站 场的开采作业 ，各油 气田采 用天然 气压 缩 机车来进行增产作业。设计了NC5 3 1 1 T Y J 型天然气压缩机车，介绍了该压缩机车的工作原理、设计计算、使用效 果以及与目前采用的撬装固定式压缩机组的优缺点等。 关键词 压缩机车工作原理设计计算推广应用 中图分类号 T E 7 9 4 文献标识码 B 文章编号 2 0 9 5 一 l 1 3 2 2 0 1 2 0 4 0 0 4 4 0 3 O 引言 目前我 国各油气 田的大多数油气井经过多年规 模开采后 ，几乎都相继进入 了中后期开采 阶段 ，井 筒 内压力和产量呈大 幅度衰减态势 ，而且水油气藏 占了很大比例。由于井筒内压力下降，油气藏已无 力 托水 ，不 能实 现 自喷 ，要 提高低 效油 气井 的产 量 ，促使死井复产 ，必须依赖天然气压缩机车 ，通 过 天然气压缩机车在各单井油气站进行增压气举排 水采输作业 ，从而实现水淹单井或成片 区域 内的低 效油气井复产。 1 工作原 理 油气井水淹停产后 ，通过 N C 5 3 1 1 T Y J 压缩机车 向井 内注入 1 5～3 5 MP a 高压天然气 ，使高压天然气 与井 内积液混合而形成气 、液两相混合液柱 ，其密 度 自然要 比纯液柱的密度低得多 ，对井底形成 的压 力也就更低 ，这时依靠 地层 与井底间 的压差所形成 的动力将井 内积液排到地面上 ，而地层内的液体 包 括油 、气 、水 也就源源不断地渗流到井筒内，从 而 采用压缩机车进行气举作业复产即告成功 。 气举作业T艺流程示意 图如 图 1 所示。 2 设计及计算 2 ． 1 适用范围 1 进气压力为0 ． 5 2 ． 4 MP a 图 1 气举工艺流程示意图 2 排气压力为 l 5 ～3 5 MP a ； 3 介质为天然气 ； 4 在某一区域油气井站点多、分布范同广 ； 5 井深在 3 5 0 0 m以内的油气井 。 2 ． 2 主要性能参数 1 排 气 量 为 2 ． 5～ 9 1 0 N m ／d 标 准 状 态 下 ； 2 轴功率 ≤3 8 0 k W； 3 外形尺寸 长 X宽 高 ≤1 1 ． 53 ． 0 X 4 ． 1 m； 4 主要易损件寿命 ≥5 0 0 0 h 。 2 ． 3 方案设计 N C 5 3 1 1 T Y J型 压 缩 机 车 是 用 国 产 北 方 奔 驰 N D1 3 1 0 D 3 3 4 U J 载重汽车底盘承载的车台压缩机组进 行油气井眼气举排液作业的特种设备 ，台上压缩机 组是天然气增压设备 ，其结构简图如图2 所示 。 收稿 日期 2 0 l 2 一O 6 0 8 作者简介 小 1 9 6 4 一 ， 1 U rt i ，从书 技 术毹 l 作研 究E - m a i l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第3 4 期 天然气技术与经济． 力 口 工与处理 1为 缩机仪表控制箱2为压缩机组3为发动机 图 2 天然气压缩机组结构简 图 压缩机 、发动机采用 国外进 口件 ，台上设备 的 动力 系统与汽车底 盘的动力 系统完全独立 ，台上设 备 工作 时 ，汽车底 盘不行驶 。压缩机采用 四列对称 平衡 型 ，发 动机 一端通过联轴器与压缩机相连 ，另 一 端通过带轮带动风扇与冷却器相连 ，整体形成撬 装结构 ；压缩机气缸风冷 、压力循环润滑 ，各列气 缸水 平布置并 分布在 曲轴两侧 ，具有 动平衡性好 ， 操作检修方便等优点 ；车台发动机 、压缩机 的操作 控制集 中在控制箱上 ，具有 自动化程度较 高 、操作 方便 、反应灵敏准确等特点。根据车台上装设备 的 具体 情况 ，对 车 台走 道及 护栏 、副 车架 、撬装 底 座 、燃油箱容量 、电瓶容量 等部件进行综合分析设 计。 2 ． 4 设计计算 按照 G B 7 2 5 8 2 0 0 4 机动车安全运行技 术条件 和 G B1 5 8 9 2 0 0 4 道路车辆外廓尺寸 、轴荷及质量限 值 的要求 ，由于该车超宽和超高 ，因此 ，要进行整 车 的侧 向稳定性 、纵 向稳定性和轴载质量计算 。 1 整车侧 向稳定性计算 保证汽车不发生侧翻，要求按公式 曰／2 h ‘ P ； 6／2 h P 1 式 中，‘ p 为路面附着系数 ，‘ P 0 ． 7～0 ． 8 ；B为整车轮 距 ，mm，本车为 2 0 3 6 m m；h g 为整车装载质量时的 质心高 ，mm； 整车质心高h 的计算公式为 h ∑m o y ／∑m o x 2 式 中， 为第 i 个总成 的质量 ，k g ； 为第 个总成 的质心到前轴 中心 的水平距 离 ，m m； y i 为第 i 个总 成的质心到地面的距离 ，m m。 由式 2 计算得到 h 1 4 4 3 ． 2 3 r n m；将 的计 算值代人式 1 中，则有 ／2 h 0 ． 7 1 0 3‘ P ，满 足整车不发生侧翻 的行驶 条件 ，能够保证汽车的安 全行驶 。 2 整车纵 向稳定性计算 计算装载质量时的质心高度 ，计算公式为 厶G -Z／G ； G - L ／G ；L ／h g ‘ p 3 式 中， 为总轴距 ，mm；L 。 和 分别为前桥 和双后 桥轴距 ，mm；G ，G 分别为前桥和双后桥轴心处 载 物质量 ，k g ；G为装载总质量， 。 由式 3 计 算 得 到 ／h 1 ． 6 2 5 p0 ． 7～ 0 ． 8 ，满足 ／h ‘ p 整车不发生纵翻的行驶条件 ，能 够保证汽车的安全行驶。 3 轴载质量计算 根据轴载质量公式 m l m 0 ， J 一％ ／ ； m 2 m o X ／ ￡ ； m1 ∑ m l ； m2 ∑m 2 ；m总 ／ 7 ／ 1 ， n 2 4 式 中， 为各总成加载在前轴 的轴载质量 ，k g ；m 为各总成 加载在后轴 的轴载质量 ，k g ；m． 为各 总成 加载在前轴的轴载质量总和，k g；m 为各总成加载 在后轴的轴载质量总和，k g 。 前 轴总轴载质量 为 m m总X 1 0 0％；后轴总轴 载质量为 m 2 1 0 0％。 由式 4 计算 可知 在整车实际总质量为3 0 6 0 0 k g 时 ，前轴 总轴载质量为 1 2 6 3 7 ． 8 k g ，占整车总质 量 的4 1 ． 3％，小 于 26 5 0 0 k g 的最大轴载质量承载 能力 ；后轴 总轴载质量为 1 7 9 6 2 ． 2 k g ，占整 车总质 量的 5 8 ． 7％，小于 29 0 0 0 0 k g 的最大轴载质量承载 能力 ；符合 G B 1 5 8 9 的要求 ，因此 ，整车轴载质量分 布是合理的。 3 整 车使 用效 果 3 ． 1 增加 了产量 ，提高了采收率 一 般纯油气藏的最终采 收率可达 9 0％，而水淹 油气藏 的平均采收率仅为 4 0 ％ ～ 6 0％U ] o如中 国石 油西南油气 田公司蜀南气矿在 5 2 9 ． 2 8 1 0 m 的剩余 地质储量 中，有水气藏占7 8 ． 4％ ，实施气举排水采 天然气技术与经济 ／ 45 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6 卷 龙小康，等天然气压缩机车的开发设计及应用 第4 期 气工艺技术后 ，有水气藏采收率已达到 8 3％，两 台 N C 5 3 1 1 r Y J 型压 缩机 车从 2 0 0 7年 7月开 始投 产 以 来 ，气举并恢复油气井生产 ，到 2 0 0 9年 5 月共增产 天然气 1 ． 0 4 1 x 1 0 m 。 3 ． 2 使用效率高 ，成本低 气举复产 的工作周期 为 1 周左右 ，而复产成功 后 ，油气井可 以维持约半年 的 自喷生产。如果用撬 装固定式压缩机组既需铺设气举专用管线 即从高压 气源地到需要气举复产 的气井 之间铺设专用管线 ， 投资一般都在5 0 万元以上 ，并且只能供一 口井使 用 ，有效使用时间短 ，还不能 回收使用 。如果发生 气 举管 线腐 蚀 、磨损及 穿孔 等 ，可能 引起井 场着 火 、爆 炸 、中毒等意外事故发生 。同时还需要 固定 操作人员和专人管 理 ，使用效率较低 ，固定费用较 高。与撬装 固定式压缩机组 比较 ，压缩机车 的首次 投资费用虽然较高 ，但有 了压缩机车 ，一 口井施工 完毕后 ，马上可 以转入下一 口井 的作业 ，运转效率 和使用频率高 ，运移性能好 ，应急能力强 ，后期的 使用成本 、管理成本相对较低。 3 - 3 适用范围广 。经济效益显著 除撬装 固定式压缩机组能适 用的气举作业范 围 外 ，压缩机 车尤其对井网密度小 、井问距离大 、需 专 门铺设气举专用管线的油气 田具有机动灵活 的独 特优势。四川气 田排水采气工艺统计结果见表 1 。压 缩机车适用范围广 ，施工作业前期 准备省事 ，管理 维修方便 ，因而其经济 、社会效益 比建气举管线要 表 1 四川气田气井排水采气工艺的适应性及目前达到的工艺水平表 举升方法 泡沫 气举柱塞举升机抽 电潜泵射流泵气举 一 泡排 柱塞 一 气举 高 出上百倍 。 4 结束语 1 N C 5 3 1 1 T Y J 压缩机车研制开发后 ，在 四川 、 重庆等地经过 1 0 0 0 多个小时的气举作业表明，它完 全能满 足边远 、零 星衰减低效油气井的气举作业要 求 ，达到了良好的预期效果。 2 N C 5 3 1 1 T Y J压 缩 机 车 结 构 紧 凑 ，布 局 合 理 ， 艺可行 ，运移性好 ，使用效率高 ；且 台上机 组运行 中未 出现任 何机 械故 障 ，运转平 稳 ，振动 小 ，噪声低 ，安全 可靠 ，完全可 以替 代进 口机组 ， 填补我 国车载天然气压缩机组的空白。 3 从 设 计 研 发 开 始 到 目前 已 制 造 2 0多 台 46 ／ Na t u r a l Ga s Te c h n o l o g y a n d E c o n o my N C 5 3 1 1 T Y J 压缩机车 ，大部分用于四川川南 、川西 与重庆地区 ，用户评价较高 ，在 国内其他油气 田及 国外条件的地区推广应用前景大。 参考文献 [ 1 ]黄艳 ，谢南星 ，谈锦锋． 产水气井有效开采的工艺技术 [ J ] ． 钻采工艺，2 0 0 2 ，2 5 2 2 4 2 7 ． [ 2 ]颜光宗 ，罗明，胡振英，等． 不断发展采油气 艺技术努 力 为增储 上产 多作 贡献 [ J j ． 钻采工艺 ，2 0 0 2 ，2 6 增 刊 3 - 8 ． [ 3 ]唐贵林 ，段方华． 加强排水采气工艺前期论证提高工艺措 施效果[ J ] ． 钻采工艺，2 0 0 2 ，2 6 增刊 1 6 2 0 ． 编辑 周 娟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m