提高增压开采应用效果和方法研究.pdf

ｄｏｉ１０  ３９６９／ｊ  ｉｓｓｎ  １００４－２７５Ｘ  ２０２０  ０９  ０４７提高增压开采应用效果和方法研究赵启宏，柳文清，孙建兵（中石化江汉油田分公司采气厂，重庆万州４０４０００）摘要随着增压开采在涪陵页岩气田中的大规模应用，压缩机在运行过程中暴露的问题原来越多，如出现紧急情况后控制系统无法正常启停压缩机，压缩机本体设计与页岩气的开发模式不匹配，引起操作不便或存在安全风险；压缩机在后期运行过程中存在的环保风险等。对涪陵页岩气田压缩机运行过程中存在的问题进行了分析，并提出了解决方案，对后期其他页岩气田的增压开采有较大的借鉴意义。关键词增压开采；页岩气开发；压缩机；优化改造中图分类号文献标识码Ａ文章编号１００４－２７５Ｘ（２０２０）０９－１４０－０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｍｐｒｏｖｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＥｆｆｅｃｔａｎｄＭｅｔｈｏｄｏｆＰｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎＺｈａｏＱｉｈｏｎｇ，ＬｉｕＷｅｎｑｉｎｇ，ＳｕｎＪｉａｎｂｉｎｇ（ＳｉｎｏｐｅｃＪｉａｎｇｈａｎＯｉｌＦｉｅｌｄＣｏｍｐａｎｙＧａｓＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＰｌａｎｔ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＷａｎｚｈｏｕ４０４０００）ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｅｒｃｈａｒｇｅｄｍｉｎｉｎｇｉｎｔｈｅＦｕｌｉｎｇｓｈａｌｅｇａｓｆｉｅｌｄ，ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｅｘｐｏｓｅｄｂｙｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｄｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｉｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆａｉｌｓｔｏｓｔａｒｔａｎｄｓｔｏｐｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｎｏｒｍａｌｌｙａｆｔｅｒａｎｅ  ｍｅｒｇｅｎｃｙｏｃｃｕｒｓ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｂｏｄｙｄｏｅｓｎｏｔｍａｔｃｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍｏｄｅｏｆｓｈａｌｅｇａｓ，ｃａｕｓｉｎｇｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｒｓａｆｅｔｙｒｉｓｋｓ；ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｉｓｋｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎ ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｉｎｔｈｅＦｕｌｉｎｇｓｈａｌｅｇａｓｆｉｅｌｄ，ａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｇｒｅａｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｏｔｈｅｒｓｈａｌｅｇａｓｆｉｅｌｄｓｉｎｔｈｅｌａｔｅｒｐｅｒｉｏｄ  Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｂｏｏｓｔｉｎｇｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｈａｌｅｇａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ涪陵页岩气田是我国最大的页岩气生产基地，随着开发的进行，部分气井压力下降较快，接近与输压持平。为保障气井生产，延长气井寿命，提高页岩气的采收率，涪陵页岩气田进行了大规模的增压开采［１－２］。目前增压开采使用的压缩机主力机型有ＦＢＣ３１２－２／ＹＢＰＴ３３１５－６（４）型和１０万ｍ３电驱ＦＢＣ３１４－２型，由中石化石油机械有限公司第三分公司生产。因页岩气开发的特殊性，在增压开采实施过程中，根据涪陵页岩气公司开发模式，将压缩机运行存在的问题，结合现场实际，对压缩机的设计、运行、管理等方面提出改进的方法和建议［３－４］，从而提高压缩机的管理水平，保障涪陵页岩气田的安全高效开发。１压缩机存在的问题和优化改造方案１  １压缩机电路存在的问题及解决方案涪陵页岩气田１０万ｍ３电驱ＦＢＣ３１４－２型号的压缩机电力供应有两条线路，第一条是市电，主要给压缩机的控制系统和集气站内的信息化设备供电；第二条为为１０万ｍ３电驱ＦＢＣ３１４－２型压缩机的电机提供动力源的１０ｋＶ高压专供线路，两条线路各自单独供电，互不影响［５］。据统计，自该型号压缩机投入运行以来，多次出现因市电断电ＰＬＣ控制柜发出的信号无法传递给压缩机，导致压缩机主电机无法停机，即使按下紧急停车按钮，也无法将主电机停机。该问题已经导致多台压缩机出现故障，造成较大的损失。通过在增压开采集气站配电房增加一套失电切断装置，即当检测到集气站内市电停电之后，压缩机可以自动切断１０ｋＶ高压线路，立即停机。在配电房外边也增设一条紧急切断电源装置，保障在电源出现问题时可以人工切断电源，保证压缩机停机。１  ２压缩机管线的优化改造随着增压开采的进行，在实际生产过程中遇到的情况越来越复杂，增压开采集气站管线在设计时存在的不足逐渐暴露，主要有两个方面１）在增压开采过程中，进入同一个压缩机的气井压力可能相差较大，当压缩机异常停机时，如果巡检站工作人员无法及时赶到，就可能造成压缩机憋压，引起较大事故；２）压缩机的出口安装有单向阀，当集气站施工需要放空压缩机出口管线内气体时必须从外输放空，导致集气站必须全站关井。针对第一个憋压问题，在压缩机的进出口之间增加一个轴流式止回阀。他的工作原理是，当压缩机异常停机导致憋压时，压缩机的进出口会形成一个较大的压差，当压差达到轴流式止回阀的设定值后，轴流式止回阀打开，气体可以直接从压缩机的进气口管线到达出口管线，不用经过压缩机内部，从而达到保护压缩机的目的。针对压缩机出口无法放空问题，可以在压缩机０４１２０２０年９月第４７卷第９期云南化工ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０２０Ｖｏｌ  ４７，Ｎｏ  ９的出口管线处和压缩机的放空管线之间搭头并安装一个阀门。当需要放空压缩机的出口管线内的气体时，直接打开阀门从压缩机的放空管线放空，从而避免集气站全站关井。１  ３压缩机机体结构优化涪陵页岩气田投用的压缩机在工作过程中发现一些不合理的地方，导致操作不方便１）涪陵页岩气田目前使用的压缩机主力机型油箱设计较高，操作人员在给压缩机加油时候必须登高，爬到压缩机上部才能加油。通过使用加油泵可以在地面手动操作，直接往油箱加油，大大提高了员工操作的便捷性和安全性。２）更换液位计。前期使用的液位计为带有三个观察口的液位计，因洗涤罐内天然气含有杂质和油污，观察口受到污染后就无法看清洗涤罐的液位。可以更换为玻璃钢液位计后，观察区域增大，可以看清整个洗涤罐里面的液位。３）压缩机中体排污口安装液位计。前期压缩机中体排污口为常开，压缩机废机油不间断往外渗出，在压缩机底部增加液位计，可以实时监测到压缩机废机油存量，待分液包快满时集中排出，极大减少安全环保风险。２适应页岩气开发模式下的管理创新［６－７］２  １管理制度创新建立页岩气开发压缩机管理体系，落实压缩机全寿命周期管理。坚持从压缩机的规划设计、购置选型、安装调试、使用维护、闲置调拨、更新改造，直至报废处理等制定相关管理规范。按照采气工程管理部统筹，专业部门分管，采气业务承包单位落实，市场化服务技术支持的综合协调管理原则进行综合管理，统一协调。２  ２工艺制度创新由于受到气井不同生产阶段的限制，压缩机的工作参数限制需要动态变化。因此，根据压缩机的说明书和工作条件制定满足现场工艺要求的压缩机工艺参数管理制度，有效保障了不同天气和不同工艺条件下压缩机的安全运行；根据集气站不同气井的不同生产阶段制定压缩机调整双作用标准，保障压缩机在合理工况下运行；进压缩机气井轮换制度的制定有效保障了增压开采气井产能得以最大程度释放。２  ３巡检管理对压缩机的巡检主要从３方面控制１）每天对集气站的巡检。设备管理人员根据现场情况制定了压缩机的巡检路线和巡检点位，同时填写巡检时压缩机的生产数据和点检记录，及时发现压缩机运行期间的异常参数，保障压缩机的正常运行。２）中控人员每隔２ｈ巡查一次压缩机的远传数据，对压缩机的报警信息敏感，及时处置。３）按照规定压缩机厂家定期巡检压缩机，对压缩机的整体运行状态进行评估，发现问题及时检修。２  ４维修保养涪陵页岩气田没有自己专业的压缩机维修，定期保养和应急抢修部门，当压缩机出现故障，业务承包单位应急处置以后，上报生产调控中心，再汇报给厂家进行维修；采气运维管理部负责检维修的质量控制和验收工作，从而达到闭环管理。２  ５应急管理涪陵页岩气田压缩机运行期间主要存在两个风险１）压缩机异常停机后的憋压；２）雨季期间雷电导致电力故障引起压缩机大面积停机，应急处置无法及时进行。针对压缩机的憋压问题，制定严格的压缩机异常停机应急程序，每月定期进行应急演练；针对雨季期间压缩机大面积停机的问题制定涪陵页岩气公司雷雨期间压缩机应急处置预案；根据巡检站所处位置和集气站的产量，制定严格的应急处置路线和压缩机应急处置顺序，保证压缩机在第一时间启机。同时协调压缩机厂家和电力保障部门，协同工作，在保障压缩机安全的条件下，尽量减少电力线路的停机次数。３压缩机安全环保方面的提升３  １压缩机洗涤罐排污的问题进入压缩机气体在气缸中与压缩机的润滑油等接触，水、气、油三相在洗涤罐中混合。洗涤罐内的压力较高，最高可以达到４～５ＭＰａ，在排污过程中气流冲击很大。同时将洗涤罐中的杂质带出来，对集气站的安全环保带来严重挑战。一期压缩机机组修建的排污池，深度约１ｍ，上边加挡板，在排污过程中污水存在喷出地面的风险。经过改造，在排污池内部增加防渗接并将排污池加高１  ５ｍ，同时在排污池内部加装呼吸阀，从而可以杜绝油污渗入地下或喷出地面。３  ２润滑油的保存及废机油处理集气站站内的润滑油储存在机油棚，地下铺上防渗膜，保证可以防雨、防晒、防渗，集中存放，集中管理。压缩机的加油工具采用三级过滤装置，做到 “ 不进水、无杂质、未变质” 。制定严格的压缩机润滑油进出站制度，做到 “ 进站有登记，加油有记录，回收有台账” 。定期跟踪废润滑油的产出情况，集中拉运，集中存放，并找到专业公司处理废油。３  ３压缩机运行期间噪音问题部分集气站周围１００ｍ内有居住户，目前大部分的压缩机机组运行期间的噪音值低于８０ｄＢ，但因（下转第１４４页）１４１２０２０年９月第４７卷第９期云南化工ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０２０Ｖｏｌ  ４７，Ｎｏ  ９控制机制和人员管理机制，实行严格的岗位责任制度，做好施工环节的归责工作。还不定期地开展施工自检、互检，以及交接检查等多种形式的检查工作，保证施工过程在正确的工序下顺利开展。通过学习钻井作业的先进技术理念和操作方法，提高施工人员的技术可靠性和理论自觉性。为保障技能培训的效率和质量，可以组织定期的系统性培训，同时明确施工责任划分界限。例如，贯彻落实岗位责任制，强化施工人员的工作责任意识，提升钻井的效率。３  ５优化技术参数指标技术人员要格外关注钻井过程中出现的相关技术参数，根据实际情况对其作出调整，以适应实际的工程施工问题。同时，针对技术方法上的问题，相关工作人员要作出及时的分析和调整，在保证钻头、钻具等设备硬件使用寿命的基础上，协调好钻压与转速之间的参数关系。在这里以钻井液的排放量数据为例，为匹配相应的钻头喷嘴直径和泵缸套，教师要及时测量钻井液的实际排放量，并将其与规定的参数相比较，对于数据相差过大的部分要作出及时的调整，实现对钻井工程的全面优化，确保其能够达到最高效、经济效益最高的参数指标。４结语综上所述，钻井技术的工程效率会直接影响石油开采工作的质量和工作效果，对我国的能源产业发展起到了至关重要的影响作用。石油能源是工业生产的关键依托，其对能源产业在社会中的使用价值、节能价值和安全性质均产生了很大的影响，所以必须充分重视钻井技术的工程效率，从机械设备、技术手段、人员因素等多个角度出发，切实推动石油能源产业的健康发展。参考文献［１］王学军 钻井工程中存在问题分析与提高钻井效率技术研究［Ｊ］  西部探矿工程，２０２０（０１）４３－４５  ［２］牛东学 钻井工程中提高钻井效率的措施分析［Ｊ］ 中国石油和化工标准与质量，２０１９（０１）２３－２４  ［３］王忠斌，冯岩，黄西  钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率研究［Ｊ］  中国石油和化工标准与质量，２０１７（０２）６５－６６  ［４］王恩泉，张盼，朱建东 钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率研究认领［Ｊ］  中国石油和化工标准与质量，２０１６（１３）１５－１７  ［５］吴琼，曹红燕，黄敏，等 新型低伤害清洁减阻水压裂液体系研究及应用［Ｊ］  钻采工艺，２０１９，４２（０６）９４－９７＋６－７  ［６］郭春芬，李志江，白昕 志丹油田义正区长６～１低阻油层形成机理及识别方法研究［Ｊ］ 新疆地质，２０１８，３６（０３）３８１－３８５  ［７］陈旋，刘俊田，冯亚琴，等 三塘湖盆地条湖组火山湖相沉凝灰岩致密油形成条件与富集因素［Ｊ］  新疆地质，２０１８，３６（０２）２４６－２５１  ［８］王志洋  聚合物驱油剂性能评价实验分析［Ｊ］  云南化工，２０１８，４５（０６）１３８－１３９  ［９］李亚妮 聚合物驱提高采收率技术的实践与认识［Ｊ］ 云南化工，２０１８，４５（０４）１６７  收稿日期２０２０－０７－０５（上接第１４１页）为部分居民居住地距离压缩机距离太近，存在较大的噪音污染；同时因为部分集气站受场地限制，工作人员距离压缩机太近，噪音影响站上职工的工作与休息。目前主要的解决方案为在压缩机周边有居民居住地方修建隔音墙，同时在后期选址时候远离居民楼和集气站休息区。４存在的问题及下步建议１）压缩机的安全需要得到进一步的提高。在增压开采实施过程中，电力、设备、恶劣天气等都不同程度的对压缩机运行的稳定性提出了严峻的挑战，需要在不同方面采取措施，保障压缩机的本质安全。２）降低压缩机的能耗水平。根据每个集气站的情况，合理调整压缩机的工艺参数，使每台压缩机都在最佳的工况下运行，降低电能、润滑油等能源消耗。３）提高压缩机的精细化管理水平。从压缩机投入运行开始，制定严格的规章制度，如运行参数管理制度、现场运行管理制度、油水润滑管理制度、培训管理制度、自控联锁管理制度、应急处理管理制度、危废品管理制度等，严格执行。参考文献［１］杨宗桂 涪陵页岩气田焦石区块增压开采效果预测［Ｊ］．江汉石油职工大学学报，２０２０（１）３８－４０  ［２］唐建荣，张鹏，吴洪波，等 天然气增压开采工艺技术在气田开发后期的应用［Ｊ］．钻采工艺，２００９，３２（００２）９５－９６  ［３］李牧，张丽媛，徐智勇，等 涪陵页岩气田增压气井优化配产方法研究［Ｊ］．江汉石油科技，２０１９（３）２９－３４．［４］杨浩 天然气增压开采工艺技术在气田开发的应用［Ｊ］．化工管理，２０１９，５１０（０３）８３－８４  ［５］胡治海 涪陵页岩气增压开采供电改造可行性探讨［Ｊ］．江汉石油职工大学学报，２０１９，０３２（００２）４７－４９  ［６］刘逐 大型压缩机组精细化运行管理浅析［Ｊ］．压缩机技术，２０１７（３）３２－３５．［７］闫政权 天然气压缩机运行管理方法［Ｊ］．城市建设理论研究（电子版），２０１８（０１０）７９－７９  收稿日期２０２０－０７－１３作者简介赵启宏（１９９０－），男，湖北潜江人，研究生，助理工程师，主要从事页岩气开发的工艺技术研究和设备管理工作。４４１２０２０年９月第４７卷第９期云南化工ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０２０Ｖｏｌ  ４７，Ｎｏ  ９

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