劉俊陽(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司上海分公司，上海 200335)

0 引言

東海某氣田部分生產(chǎn)井進入中后期生產(chǎn)，產(chǎn)能下降較快。為了延長各生產(chǎn)井壽命，提高采收率，需要對目標氣田生產(chǎn)系統(tǒng)進行降壓操作，以提高低產(chǎn)低效井產(chǎn)能。根據(jù)實際產(chǎn)能及現(xiàn)場情況，選用匹配的天然氣壓縮機，同時對目前主工藝流程進行優(yōu)化，實現(xiàn)多口低產(chǎn)井共用壓縮機，為周邊油田降壓增產(chǎn)提供新模式、新思路。

1 降壓潛力分析

1.1 平臺生產(chǎn)概況

某平臺原主工藝流程：單井產(chǎn)氣經(jīng)生產(chǎn)/計量管匯后進入生產(chǎn)分離器進行油、水、氣三相分離，分離的氣相進入海管外輸；分離的水相進入水力旋流器做進一步處理，達標后直接排海；分離的油相進入閉式排放系統(tǒng)。

表1 平臺各井油嘴前的壓力和產(chǎn)量

表2 主要設(shè)備操作參數(shù)

從表1可以看出，C1井和C8井由于產(chǎn)氣量和產(chǎn)液量較小，油壓較低，已不具備降壓空間，暫不考慮降壓生產(chǎn)。主要設(shè)備操作參數(shù)如表2所示。現(xiàn)在C6井的油壓相對較低，已經(jīng)接近目前生產(chǎn)分離器的操作壓力4 000 kPaG。根據(jù)油藏信息，C6井水體能量不是很強，所以油壓下降較快，后期出水量大幅增加的可能性不大；C3井油壓保持水平好，水體能量可能相對充足，目前產(chǎn)水持續(xù)上升，估計后期可能會達到50～100 m3/d水平；C9后期大量產(chǎn)水的概率相對較低。所以，根據(jù)對工藝處理系統(tǒng)設(shè)計處理流程和目前實際操作的對比，優(yōu)先考慮對C6井實施單井降壓，降低C6單井操作壓力。未來根據(jù)油藏數(shù)據(jù)，結(jié)合實際生產(chǎn)需求和降壓生產(chǎn)效果，逐步的對C9、C3實施降壓生產(chǎn)。

2 流程方案

根據(jù)潛力分析，流程改造將采用單井降壓與多井降壓改造模式相結(jié)合，降低單井或多口井的流程背壓，釋放氣田產(chǎn)能，然后利用增壓設(shè)備，將低壓井產(chǎn)氣增壓外輸。

實施單井降壓，氣量一定的情況下，隨著壓力的下降，輸氣管線管徑閥門尺寸逐漸增大，勢必會增加投資成本，根據(jù)API RP14E 規(guī)范對單相氣體流速要求，流速按18.3 m/s進行反算，C6井單井產(chǎn)氣按50 000 Sm3/d(考慮2.0波動系數(shù))，操作壓力在1 400 kPaG、1 000 kPaG、500 kPaG三種工況下計算管徑分別為7.62 cm、7.62 cm、10.16 cm。綜合考慮，現(xiàn)階段考慮3吋管線作為降壓改造輸氣管線。C6單井降壓具體流程，單井物流從油嘴后出油管線引出，油水氣首先進氣液分離器，進行第一次氣液分離器，脫出多余水分，滿足壓縮機進氣含水量要求。分離低壓氣進入天然氣壓縮機，增壓后與其他高壓井匯合進入生產(chǎn)分離器，分離的油經(jīng)凝析油泵增壓后進生產(chǎn)分離器。項目實施階段，又對上述流程進行了優(yōu)化，保留氣/液進生產(chǎn)分離器的常規(guī)流程外，增加了天然氣壓縮機和凝析油泵直接進外輸海管的流程，一方面提高了流程的靈活性，同時在生產(chǎn)分離器出現(xiàn)應急關(guān)斷的情況下，C6井可以正常生產(chǎn)外輸，降低產(chǎn)氣量損失。

3 設(shè)備選型

3.1 氣體組分

即各組分物理化學性質(zhì)等。井口物流組分的變化不僅影響工藝流程和壓縮機選型設(shè)計，同時還影響發(fā)動機的性能表現(xiàn)。

3.2 供氣量

即用戶要求處理的氣體體積，通常用單位時間內(nèi)標準狀態(tài)下壓縮機處理的氣體容積表示，單位為Sm3/h。供氣量不能直接用于設(shè)計計算壓縮機的尺寸大小，需要將其換算成“容積流量”。所謂容積流量，系指壓縮機末級排出的氣體數(shù)量，折算到進口狀態(tài)時的壓力與溫度下的氣體容積，并加上壓縮過程中分離掉的水分與洗滌掉的無用組分[1]。

3.3 進氣壓力與進氣溫度

壓縮機進氣壓力與進氣溫度隨著上游工藝條件發(fā)生變化，在設(shè)計時需要選擇合適的設(shè)定值。進氣溫度一般要求控制在烴露點以上。

3.4 排氣壓力

壓縮機末級排出氣體的壓力，即壓縮機下游流程之背壓。作為外輸壓縮機時，排氣壓力相對較高。

3.5 排氣溫度

需要嚴格限制壓縮機排放溫度，主要原因包括：不飽和烴類氣體溫度高時會發(fā)生裂解；腐蝕性氣體溫度高時腐蝕性增強；高溫下潤滑油性能惡化，并可能在排氣閥及活塞環(huán)上結(jié)焦積炭，甚至在排氣管道內(nèi)沉積；無油潤滑的往復式壓縮機，其活塞環(huán)、填料等均采用自潤滑有機材料，工作溫度不宜過高。井口典型物流組分如表3所示。C6物流典型參數(shù)如表4所示。

表3 井口典型物流組分

表4 C6物流典型參數(shù)

分析該項目典型井口的天然氣組份數(shù)據(jù)可知，甲烷值含量最高為87.43%；同時該天然氣中含有一定比例的重烴、二氧化碳和水。在壓縮機選型模擬計算時需要充分考慮這些因素的影響。

表5 工藝專業(yè)提供的典型年份處理量

根據(jù)允許的排氣溫度、氣缸壓縮比以及工作效率來確定壓縮級數(shù)。假定所有級壓比相同，實際設(shè)計中，低壓級壓比配置稍高、高壓級壓比配置稍低將有利于提高機組整體性能。往復式壓縮機設(shè)計參數(shù)：處理能力：5.0×104Sm3/d；壓縮級數(shù)：2級。

根據(jù)表5典型年份壓縮機處理量可以看出，單臺壓縮機二級壓縮運行可滿足生產(chǎn)需求。壓縮機入口壓力在0.5～1.4 MPaG之間波動，出口壓力受下游管網(wǎng)壓力影響，現(xiàn)階段出口壓力調(diào)整基本維持在4.5 MPaG。

設(shè)計階段參照的天然氣組分數(shù)據(jù)很可能與實際情況存在一定差異。設(shè)計者需要實時了解組分變化情況，以便對壓縮機組進行必要的調(diào)整，始終滿足增壓需求。若進口氣體夾帶液滴，會造成液擊，損壞機器，影響壓縮機正常運行，通過對C6井口典型年份物流組分的分析，含水量波動較大，產(chǎn)液量較大時，壓縮機無法正常穩(wěn)定運行，需要在壓縮機上游增加氣液分離裝置，通過氣液分離，將多余的水分脫除，達到滿足壓縮機進口含水量要求。氣液分離器按立式兩相分離器計算，根據(jù)氣體流速法計算，氣液分離器處理液量按300 m3/d，充分考慮未來產(chǎn)液量的增大，滿足壓縮機正常運行要求。經(jīng)計算，氣液分離器尺寸為Ф700 mm×2 400 mm。氣液分離器進口管線設(shè)置預留口，為將來其他低壓井的接入提供接口條件，氣液分離器設(shè)置旁通管線和閥門，含液量低的井口物流可通過旁通管線直接進往復式壓縮機[2]。

4 現(xiàn)場實施

2019年，嚴格按設(shè)計要求完成了現(xiàn)場的設(shè)備安裝和管線連接，投產(chǎn)兩年多以來，取得了預期的增產(chǎn)效果?，F(xiàn)場安裝好的往復式壓縮機撬及氣液分離裝置(如圖1所示)。

圖1 氣液分離裝置

5 結(jié)語

通過對井口物流組分、產(chǎn)量的分析，選擇滿足降壓生產(chǎn)的往復式壓縮機作為降壓改造的核心設(shè)備，同時考慮進口組分夾帶液滴，在壓縮機之前安裝氣液分離裝置，現(xiàn)場實施后提高了產(chǎn)氣量，施工時還預留了其他低產(chǎn)井的接入口，為將來多井共用壓縮機提供了可行性，達到了預期的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)效果。