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摘   要：当前时代下，天然气工业取得了更好的发展，气田开发中各类型天然气压缩机非常广泛。处于开采中的气田，一般情况下初期会有较高的气产量，到中后期产量逐年衰减。在天然气压缩机选型中，因存在井口压力、二氧化和硫化氢含量等一系列制约条件的缘故，在具体选型中需要予以充分考虑。简单分析了常用的天然气压缩机类型及操作流程步骤，同时指出了选型中需要考虑的要求，并讨论了海上气田天然气压缩机的配套设施建设，最后通过实际工程案例展开实践论证。

关键词：海上气田；天然气压缩机；设备选型；设计应用

发展迅猛的天然气工业中，各类型天然气压缩机非常广泛，将天然气压缩机用于生产过程中的气体压缩与增压，能促使天然气达到与流程应用要求相符合的压力。而为了确保整个操作过程中的稳定性、合理性，在天然气压缩机型号选择中就必须综合考虑多方面因素、条件，满足与相关生产处理的技术标准，这样一来即可促进生产水平的提升，能将能源消耗量减少，最终实现生产效益的增加。因此，研究海上气田天然气压缩机选型设计工作具有相当深远的意义。

1  压缩机概述

1.1 压缩机分类

常见的压缩机类型包含回转式、往复式、离心式及螺杆型等四大类：其一，回转式压缩机又可划分为动力式压缩机与容积式（正排量）压缩机等两类。容积式压缩机运行中的工作原理是通过叶片、凸轮或螺杆旋转减少气体容积、增加气体压力。而动力式压缩机的工作原理与其有着巨大差别，是在旋转叶片组的运用下将能量传递给气体，并将气体向扩压器中推移，气体处于扩压器中会减缓速度，且此时气体的动能会向静压能转换；其二，往复式压缩机。该类型的压缩机结构包含汽缸与活塞，汽缸中的活塞能对缸内气体进行压缩^[1]。压缩活塞形式能发挥液氮的双作用，同时通过针对性的设计，可应用于各种压力或流量。故而在气体工业中，此类型的压缩机属于最普及的机型；其三，离心式压缩机。该类型压缩机是在离心操作设备的运用下对天然气进行压缩，能将气态天然气往液态天然气转变。该类型压缩机具有运行平稳、输气量大且机组尺寸偏小等特点，然而因采用了离心处理天然气的方式，故而在气体流量偏小时无法实现较高的运行效率；其四，螺杆型压缩机。该类型压缩机属于一种活塞式压缩机，依托建成的螺杆逐渐将压力施加在被压缩气体上，气态的天然气最终会向液态转化。

1.2 压缩机操作简介

该设备操作过程中涉及的原理并不复杂，开始运行的设备，曲轴在电动机牵引下会反复旋转，而活塞在连杆作用下也会反复运动。旋转曲轴操作一次，活塞在其带动下也会反复运作，两者运行是同步的。同时，气缸内部会吸气、压缩及排气，密切协调操作的各环节即为设备运行流程。操作中，需以相关规范为根据认真、严格实施，切忌出现因人为操作导致设备产生故障的情况。认真检查各组成部分并对其是否处于正常工作状态进行判断，加大设备运行参数管控力度，确保处于正常范围，以便为运行的稳定性提供保障，规避故障的发生。

而在设备的具体操作过程中，需要参照下述流程：其一，工作前，需要对安全性能认真、全面地检查，确保各个零件正常无损，并对各个组成部分展开全面检查，保障能够正常工作后即可开启设备。对气源压力、电力供应等阀门操作情况认真检查，并做好必要的润滑处理工作；其二，工作前，将相关准备工作落实后，可按下工作按钮^[2]。针对运转后的设备，要求密切观察机组操作状态，并对进气压力严格控制，获取设备运行参数。通过控制各个阀门系统力度，为设备的正常运行提供保障；其三，停机操作。人为停机时，需严控进气阀开度，将停止按钮按下后，设备停止运行，认真检查各个组件阀门，检验冷却、润滑系统，并做好扫线处置工作，为下次运行提供便利。

2  天然气外输压缩机选型要求

2.1 天然气量的要求

选择天然气压缩机类型时，需要综合考虑天然气的量，例如天然气达到20000m³/h的标准产气量、200MPa的出口压力时，由于此时压力中等、流量较大的缘故，离心式压缩机相当适用，往复式压缩机多为活塞式，在活塞往复式运动下会改变腔体容积，所以此类压缩机多在天然气压力较高且流量偏小的情况下使用。

2.2 海洋平台空间质量要求

海洋平台上空间范围有限，海洋开发平台基本上支持各个生产活动的开展，而结构简单、占据空间小的离心式压缩机，这样能大幅度减少压缩机配置数量，且不会投入太多的成本，所以离心式压缩机成为海上平台中的首选。

2.3 平台适用性要求

离心式压缩机结构简单、运行平稳、处理量大，同时减少了很多易损件、磨损件，能保持很长时间的运行，日常维护保养工作量偏低；往复式压缩机结构复杂，会占据相对较大的空间面积，易损件、磨损件偏大，进一步加大了日常维护保养工作难度。同时极易发生故障，会对海洋平台生产稳定性构成影响。

2.4 科学选择驱动设备

该设备需要与压缩机被动形成的转速相匹配，最大限度将由于增减速齿轮箱形成的机械损失降低。具体选择中，由于燃气轮机或天然气发动机相对理想的缘故，发电及电能传输操作中能将不必要的操作及设备节省，同时有利于供电紧张形势的缓解，尤其是气量较大，高排气压力设备适用性更高^[3]。驱动设备额定功率设计中，需要比压缩设备轴功率更大，同时要将相应的裕度预留，以免产生超载问题。驱动选择中也要与具体的操作环境特点相结合，对运行功率及时进行调整。

综上所述，海上平台气田开采中，选择天然气外输压缩机时通常都是将离心式压缩机作为首选。

3  海上气田天然气外输压缩机配套设施建设

3.1 建设基础设施

处于运行中的压缩机，会有大量电能被消耗，所以在储罐系统建立中需满足能保障运行安全性、稳定性的要求，也要做好专业化基础设施的建设，如供配电线缆、实际运行工作模式及压缩机运行状态运维体系等，对各个运行信息及时获取并分析，能促进基础性工作设施作用的进一步发挥。同时，需要合理控制配电箱柜，满足电缆高强度连接天然气压缩机的要求，同时将环境音响因素防护设施设置在连接点外，以免该区域内因海上特殊作业环境的影响而出现水、海盐等对连接点可能构成锈蚀影响的情况。此外，运行噪声监管体系、电流量分析体系也属于基础设施配置内容，需要全面精准地记录运行中的各项参数，并对设备当前是否有运行故障存在展开准确判定。

3.2 配置防护系统

综合性防护系统构建中，需以海上气田平台运行工作体系、特殊性等为根据，确保该系统能为设备、储气罐提供可靠保障，并能保护专业化线缆接口。系统及相关设备防护体系，需要根据对应的工作要求做好叶片、防护罩、活动杆件的正确安装工作，以免有过大振动出现在后期运行中。连接该设备的线缆接口区域，应利用现有的综合管理系统，避免接口地点因海水中的水分与盐分出现构成原电池效应而降低接口强度。此外，配置防护系统时，应委派技术人员开展检查，当设备运行中有波动出现时更是如此^[4]。在检查储气罐时，进气口、出气口及固定装置连接强度为主要的检查内容，特别是连接法兰区域，要求选择专业防锈蚀材料，同时完成分析系统的构建，以免有大规模锈蚀的情况出现。

3.3 建设管理系统

建设管理系统时，最为关键的一点便是全方位分析、考量工作人员素质，同时保障专业设备运维人员能够做到及时发现设备及系统中的问题，此外也要对该系统运行现状展开综合管理、探讨。如海上气田平台中处于运行中的天然气压缩系统，日常运维人员需要以设备类型、型号及运行原理为根据，对有无问题或管理疏漏展开分析，直至工作系统能够正常发挥后即可运行。当系统运行稳定性降低或严重缺陷出现在工作系统中，要做到能够尽快深入探讨该体系运行状态，确保专业化工作系统应有作用的进一步发挥。

3.4 升级运行系统

升级运行系统时，应以确定的设备型号、作用原理为根据，对该系统运行状态是否稳定、安全展开深入分析。升级系统包含了升级人力资源管理系统这一内容，应以准确的设备型号、管理流程为根据，找出存在于系统运行中的故障及缺陷，并实施针对性的维修工作。同时，也包含以现有压缩设备运行要求为根据开展运维检测工作这一内容，专业人员需要第一时间修补发现的问题。

4  工程应用实例

南海某海上平台气田项目中，现有87500 Sm³/h的天然气压缩机流量，一级入口压力和出口压力分别为700 kPaG、1250～1600kPaG，二级入口压力和出口压力分别为1150～1500kPaG、2000～3400kPaG，一级和二级压比分别为1.9、2.6。综合来看，由于该项目压差小，流量大，所以适用的天然气压缩机为离心式^[5]。通过相关数据得知，驱动机有6300 kW的功率，原则上建议选择燃气轮机。然而，由于该平台具备能够提供充足电力的燃气轮机发电机，且相比燃气轮机而言，电动机在操作维修方面的要求及费用更低，所以电动机驱动更加适用，因此在该海上平台气田项目中，天然气压缩机最终确定为电动机驱动离心式压缩机。

5  结束语

海上气田平台天然气外输压缩机选型中，需要对海上平台、天然气实际生产中的流量和压力等多方面因素予以综合考虑，同时要结合资源配置与占地的合理性，确保能满足天然气实际开发、外输要求。此外，所选择的天然气外输压缩机类型也要满足经济性与合理性的要求，以便减少平台成本支出。

作者

柯尔钦乎

中海油研究总院有限责任公司