【壓縮機網】煤層氣又稱瓦斯氣，是以甲烷為主的輕烴、二氧化碳、氮氣等組成的混合氣體，屬于易燃、易爆氣體。煤層氣吸附在煤層的微小孔表面及內部煤分子之間，含氣量為3.0～16.7m3/t。煤層氣藏的特點是低孔、低滲、低產、低豐度，因此煤層氣的開采與常規天然氣開采有所不同。煤層氣井的穩定開采期較短，大部分時間處于低井口壓力、低產氣量階段。從目前相關煤層氣井的生產規律分析，煤層氣井采出率達到30%以后（其數據根據各地煤層氣井有所差異），產量將開始遞減，前期產量越高的氣井遞減時間越早。為了提高氣井后期的產量，需要盡快引入新的開采工藝及開采設備。

　　閥組站增壓工藝是煤層氣開采后期提高產量的重要方法，通過煤層氣螺桿壓縮機的抽負壓能力合理控制管內的壓力，可以加快煤層氣從煤層中解析速度，有效提高采收率，煤層氣閥組站螺桿壓縮機的發展具有一定空間。

　　一、閥組站螺桿壓縮機設計參數

　　根據目前國內外井口氣開采經驗，結合現場井口條件，選擇具有負壓抽采能力的電驅螺桿壓縮機作為閥組站增壓機組主要設備。該機組為露天安裝，采用防爆變頻電機，以空冷冷卻形式居多，進口溫度控制在20～30℃，出口溫度不大于環境溫度+15℃。適用工況范圍寬，機組壓力設計范圍為吸氣-0.2～1.5bar、排氣3～16bar，日處理量10000～20000Nm3/d。

　　該機組整體集成化設計并考慮車輛運輸限制，以便于整體運輸。機組的進排氣洗滌罐、壓縮機主機、防爆變頻電機、就地控制柜、風冷式冷卻器等布置在同一撬裝結構中，現場只需連接整機進氣口、整機排氣口及排污口。另外，進排氣口同側布置，方便連接現場管理。

　　1.工藝氣壓縮系統

　　帶有微小顆粒、液滴的煤層氣經過進氣管道及閥門進入壓縮機，經過進氣洗滌罐將氣液及固體顆粒進行分離，進氣洗滌罐配置有液位開關與自動排污閥，洗滌罐內液位觸發液位開關動作后便可以連鎖自動排液。分離后得到潔凈的煤層氣，再經過進氣管進入螺桿壓縮機吸氣口。經過壓縮后經壓縮機排氣口排出，壓縮后的高溫高壓氣體進入油氣分離筒，潤滑油與工藝氣在油分桶中得到分離，分離后的工藝氣含油量小于排放要求，之后工藝氣進入風冷冷卻器。冷卻后的工藝氣再經過排氣洗滌罐，將冷凝的液體進行分離，排氣洗滌罐同樣設置有自動排污系統，最終工藝氣經過機組排氣閥門排出。

　　2.主機供油系統

　　主機主要依靠進排氣壓差進行供油，油氣分離筒分離潤滑油與工藝氣外還作為潤滑油的油箱。潤滑油系統包含潤滑油冷卻器、溫控閥、潤滑油過濾器、油壓油溫檢測系統等，為螺桿壓縮機的前后軸承、陰陽轉子以及機械密封提供潤滑。為保證壓縮機輕載啟動，在螺桿壓縮機排氣口管道設置有自動回流閥與旁通閥與進氣管道連接。

　　二、螺桿壓縮機的技術特點

　　1.節能優勢

　　螺桿壓縮機組的氣量調節方式采用變頻器調節電機轉速，這也是適應煤井口氣量波動最有效的控制方式。進氣壓力穩定和節能時變頻壓縮機的最大優勢，尤其是進氣流量波動范圍較大的時候，變頻機組的節能優勢更為明顯。

　　2.穩定的排氣露點控制

　　壓縮機在壓縮過程中，噴油螺桿壓縮機需要吸入潤滑油，來實現轉子的冷卻、軸承的潤滑，并形成油封降低泄漏量。但潤滑油也會降低排氣溫度，導致工藝氣有冷凝水析出，這會稀釋潤滑油，導致其黏度下降，嚴重時甚至會損傷軸承、縮短潤滑油使用壽命。通過控制噴油溫度，可以使機組的排氣溫度比排氣壓力露點溫度高出15℃以上，來確保無冷凝水析出，同時需要控制排氣溫度上限低于105℃。

　　3.寬廣的壓縮比

　　噴油螺桿壓縮機可以滿足入口壓力為負壓的要求，最低負壓可達-0.2bar，最高排氣壓力達到20bar。因為在壓縮過程中有潤滑油進行冷卻，壓縮機的單級壓縮比范圍可以達到1.5～15.0，單級壓縮就能滿足管網的壓力需求。在保證機組功率、排氣壓力不超過允許相關要求的條件下，壓縮機可以在寬的工況范圍內穩定運行。這一特點與氣井的壓力和流量周期變化相適應，可確保氣井長期運行。

　　4.簡潔、安全的潤滑油系統

　　壓縮機機組配置預潤滑油泵，主電機、壓縮機啟動25s后油泵自動停止運行，機組通過吸排氣壓差供油。壓差供油的優點有節省電費、基本上排除油泵故障、降低噪聲等。由于全滾動軸承的滾珠或滾柱之間有很大的間隙，三分之一的軸承浸泡在潤滑油中或能保證潤滑，因此這類壓縮機不需要使用強制供油方式，只需利用壓縮機的高低壓壓差推動潤滑油鎏金軸承腔并循環就能實現潤滑。該機組采用一個小功率油泵來供油，油泵僅在壓縮機啟動前作預潤滑運行，啟動后當高低壓差建立起后即停止運轉，油泵的能耗幾乎可忽略不計，節省電力消耗。同時由于油泵運行時間極短，還可大大減少油泵故障的概率、降低整個機組的運行噪聲。

　　5.安全、可靠、智能的自動化控制系統

　　（1）煤層氣的主要成分為甲烷，為易燃、易爆氣體，而整個壓縮機組安裝在防爆區內，因此在機組運行過程中應盡可能減少煤層氣的泄漏，特殊設計的出軸端機械密封可以保證泄漏量滿足使用要求。

　　（2）機組的電氣儀表防爆等級為ExdIIBT4，電纜布線型式及連接方式滿足相關標準要求。

　　（3）控制系統整體采用成熟的相關產品，不僅在安全期、交貨期、技術方面得到保障，還采用先進的PID工藝控制，實時調節進氣壓力，確保壓縮機組穩定運行。目前隨著相關網絡技術的發展，在Smart Machine的背景下，將傳統控制與物聯網相融合，推出PLC+IOT網關的控制系統，實現手機APP數據監控、報警提示、歷史查詢等功能，做到真正的無人值守。通過IOT網關還可以實現遠程透傳，在辦公室就可以進行遠程的機組調試和運維工作，該系統還可以根據現場實際工藝和需求做到多機組群控，實現復雜工況的節能、智能運維。

　　三、煤層氣螺桿壓縮機的運行優勢

　　1.壓縮機組配置氣量調節模塊，可快速響應進氣壓力及流量的變化，在部分負荷運行時節能降耗。

　　2.螺桿機轉子齒面間留有間隙，能耐液體沖擊，可輸送含液氣體、含粉塵氣體。

　　3.螺桿壓縮機無不平衡力，振動小，設備可以平穩高速運行，可無基礎安裝，特別適合快速移動的工況。

　　4.螺桿壓縮機易損件較少、維護保養簡單，大修周期可達4萬小時以上。

　　綜上所述，煤層氣噴油螺桿壓縮機特別適合煤層氣等低壓、低產氣田的增壓開采。

來源：本站原創