压缩机6HOS2—1型往复式压缩机改造案例基本

摘要：随着油田开发技术的不断进步，涠洲油田群边际油田得以相继开发，油田伴生气量逐渐增大，现有的油田天然气压缩机组外输能力满足不了天然气外输的要求，导致大量天然气放空到火炬烧掉，严重影响了天然气的综合利用，为了充分利用油田伴生气，开展了天然气压缩机组研究，找到行之有效的改造方案，现场实施后取得较好效果，满足了生产的需求。
关键词：往复式压缩机组工作缸平衡缸方案节能减排
涠洲XY平台位于南中国海北部湾海域，是涠西南油田群的集输中心，接收涠洲油田群的原油及伴生气，油田伴生气经过前期处理、增压后通过一条32.5km的8″海底气管线输送致陆岸终端处理厂。随着许多边际油田的开发投产，油田伴生气量也随之大幅增加，据统计涠洲油田群每天产出的油田伴生气气量至少有80×104m3。但受压缩机排量的制约，大量的油田伴生气未能输往陆岸终端处理厂，造成天然气放空燃烧，浪费了天然气资源。在项目研究过程中遇到许多复杂情况，如平台改造空间受限、生产安全、技术瓶颈等，如何突破技术瓶颈，最终实现涠洲油田群的伴生气全部回收利用，达到零排放的目标，对海洋油气田的开发生产、改造具有良好的参考价值。

1、改造方案可行性研究

1.1 涠洲xy平台天然气压缩机组能力的核算

涠西南油田群天然气由高压（2.9MPa）气和低压（1.3MPa）气两部分组成，高压气可直接供用户使用。低压气需要经过增压到2.9MPa，供用户和进海底管线输致陆岸终端处理厂。
涠洲XY平台现有压缩机组是DRESSER-RAND（德兰赛兰）1990年产的单缸双作用往复式压缩机组，机型：6HOS2-1。一级压缩机的设计排量为42.7×104m3/d，进口/出口压力为1.3MPa/2.9MPa，一级有2台互为备用，进口涤气罐、一级压缩机、电动机和出口冷却器整装在一级橇内；二级压缩机设计排量为50.1×104m3/d，进口/出口压力为2.85MPa/6.57MPa，二级也有2台互为备用，其进口涤气罐、二级压缩机、电动机和出口冷却器整装在二级橇内。压缩机组工作模式为串联运行，压缩机组的排量42.7×104m3/d左右，涠洲油田群生产的低压伴生气量已经达到80×104m3/d，显然现有压缩机满足不了天然气增压外输的要求。涠洲xy油田现有压缩机成了伴生气利用的瓶颈问题。

1.2 压缩机组技术改造方案

经过调研、分析确定了如下四种方案：
方案一：将现有的四台压缩机同时并联运行，该方案的优点是充分利用了现有压缩机，投资较少。主要缺点是没有备用机，涤气罐无法满足要求，并且同一个橇上两台压缩机组同时运行会造成更大的振动。
方案二：对现有压缩机进行改造，将单缸改为双缸以增加压缩机的处理能力，但该方案的改造受平台空间的限制，无法满足改为双缸工作所需的空间，且改造工作量大、停产时间长。
方案三：换新机组。用2台机组替代现有的4台机组，一用一备，每台压缩机采用二级压缩方式，该方案有望解决机组振动、空间和排量等问题，缺点是投资大，停产时间比较长。
方案四：改造现有压缩机组，将现有的二级压缩机改造为一级压缩机，再与原一级压缩机并联运行，每个橇上的两台压缩机都是一用一备。

1.3 方案的确定

综合各方面因素，最后确定方案四为涠洲XY平台天然气压缩机组的改造方案。具体方案为：将原二级压缩机10.5″的工作缸需更换为15″工作缸，10.5″的平衡缸改为10″的平衡缸，气缸、活塞组件、进出排气缓冲罐也相应更换，现有二级压缩机的电机功率满足改造后压缩机的所需功率，可以利用现有的电动机不用更换，改造后与原一级压缩机组实现并联运行。

2、关键技术

涠洲Xy平台共有4台往复式天然气压缩机组，分别安装在以下两个撬块上：A、97-453撬（P-X-201）有两台电动压缩机，一开一备，承担一级压缩，每台压缩机只有一个15″气缸工作，另一个气缸是平衡缸；B、97-454撬（P-X-203）也有两台电动压缩机，一开一备，承担二级压缩，每台压缩机只有一个10.5″气缸工作，另一个气缸也是平衡缸。橇块尺寸均为4300×8200×4000mm。
要将原二级压缩机成功地改造成一级压缩机，关键技术在于：（1）根据新的工况和工艺要求，选择正确的新气缸；（2）正确选择平衡缸。

2.1 正确选择气缸

新的工艺状况，压缩机组的进口压力由原来的2.92.9MPa变为1.32.9MPa，要求改造后压缩机组出口压力为2.92.9MPa，出口气量达到42.7万方/天，性能计算后，得出新气缸：工作缸15″气缸，10″平衡气缸。

2.2 正确选择平衡缸

通过对机组的平衡重进行优化设计配重，从根本上减小振源，才能有效的控制机组的振动。
对原10″平衡气缸、新15″压缩气缸相关运动组件进行了称重，取得原始配重数据，见表1。
根据改造方案，将原10″压缩气缸组件替换为新15″压缩气缸组件。由于新15″压缩气缸活塞组件的材料进行了改变，使其重量比原10″压缩气缸活塞组件的重量少，为了使新压缩缸与原平衡缸的运动重量尽可能达到一致，保证平衡，我们将原10″平衡缸的平衡块去除，并稍微增加新15″压缩气缸的平衡重，重新配重数据见表2。
经过重新配重后，C机新压缩缸与原平衡缸两端的配重差额为0.196Kg，D机新压缩缸与原平衡缸两端的配重差额为0.006Kg。其中C机新配重差额小于未改造前原配重差额0.499Kg，D机新配重差额约等于改造前原配重差额。
改造后的平衡重更加合适，配重差额更小，在机组运行时导致的机组振动减小。

3、实施效果

项目改造于2011年8月5日开始、2011年10月28日机械完工，2011年10月29日至11月9日进行试车，无负荷运转和带负荷运转

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检测数据显示各项技术参数等均在正常值范围内。试车结果表明：各项指标均达到设计要求。改造后天然气压缩机组的处理量，由原来的42.7×104m3/d增加到85.4×104m3/d；放空到火炬的天然气全部得以回收，实现零排放目标。改造后压缩机组的振动问题得到明显改善。未来五年将多回收利用天然气1.49×108m3，液化石油气1.998×104t，轻油0.78×104t。减少火炬排空量1.65×108m3，节能22万吨标煤，产生良好的经济效益、社会效益和环保效益。
4、结语
应用合理的研究方法、对现存问题进行研究，建立合理的改造方案，克服平台空间受限等多难题，改造压缩机组，达到充分回收利用油田伴生气、节能减排的目的。两台往复式压缩机组的成功改造为今后同类设备的改造提供了有益的经验。
参考文献
高慎琴，潘永密.《化工机器》[M].北京：化工出版社，1992.
党锡淇，陈守王.《活塞式压缩机气流脉动与管道振动》[M].西安：西安交通大学出版社，1984.