天然气压缩机车的开发设计及应用

作者：龙小康¹ 席仲君² 刘有平³ 马大清³

单位：1.中国石油西南油气田公司物资公司，四川成都 610017； 2.中国石油川陕铁路工程有限公司钻采工程技术研究院四川广汉 618300； 3.中国石油宝石机械成套装备制造分公司，四川成都 600100

摘要

为了适应油气田井网密度小、井间距离大的各单井油气站场的开发作业，各油气田采用天然气压缩机车来进行增产作业。设计了NC5311TYJ型天然气压缩机车，介绍了该压缩机车的工作原理、设计计算、使用效果以及与目前常用的罐装固定式压缩机组相比的优缺点等。

0 引言

目前我国各油气田的大多数油气井经过多年规模开采后，几乎都相继进入了中后期开采阶段，井筒内压力和产量呈大幅度衰减态势，而且水油气藏占了很大比例。由于井筒内压力下降，油气藏已无力托水，不能实现自喷，要提高低效油气井的产量，使停产井复产，必须依赖天然气压缩机车，通过天然气压缩机车在各单井油气站进行增压气举排水采输作业，从而实现水淹单井或成片区域内的低效油气井复产。

1 工作原理

油气井水淹停产后，通过NC5311TYJ压缩机车向井内注入15~35 MPa高压天然气，使高压天然气与井内积液混合而形成气、液两相混合液柱，其密度自然要比纯液柱的密度低得多，对井底形成的压力也就更低，这时依靠地层与井底间的压差所形成的动力将井内积液排到地面上，而地层内的液体（包括油、气、水）也就源源不断地渗流到井筒内，从而采用压缩机车进行气举作业复产即告成功。

2 设计及计算

2.1 适用范围

进气压力为0.5~2.4 MPa；
排气压力为15~35 MPa；
介质为天然气；
在某一区域油气井站点多、分布范围广；
井深在3500 m以内的油气井。

2.2 主要性能参数

排气量为(2.5~9)×10⁴ Nm³/d（标准状态下）；
轴功率≤380 kW；
外形尺寸（长×宽×高）≤11.5×3.0×4.1 m；
主要易损件寿命≥5000 h。

2.3 方案设计

NC5311TYJ型压缩机车是用国产北方奔驰ND13100334UJ载重汽车底盘承载的车台压缩机组进行油气井眼气举排液作业的特种设备，台上压缩机组是天然气增压设备。

压缩机、发动机采用国外进口件，台上设备的动力系统与汽车底盘的动力系统完全独立，台上设备工作时，汽车底盘不行驶。压缩机采用四列对称平衡型，发动机一端通过联轴器与压缩机相连，另一端通过带轮带动风扇与冷却器相连，整体形成横装结构；压缩机气缸风冷、压力循环润滑，各列气缸水平布置并分布在曲轴两侧，具有动平衡性好，操作检修方便等优点；车台发动机、压缩机的操作控制集中在控制箱上，具有自动化程度较高、操作方便、反应灵敏准确等特点。

2.4 设计计算

按照GB7258-2004《机动车安全运行技术条件》和GB1589-2004《道路车辆外廓尺寸、轴向及质量限值》的要求，由于该车超宽和超高，因此，要进行整车的侧向稳定性、纵向稳定性和轴载质量计算。

1）整车侧向稳定性计算
保证汽车不发生侧翻，要求按公式：
B / 2h_e > φ ; b / 2h_e > φ
计算得到h_e = 1443.23 mm，B / 2h_e = 0.7103 > φ，满足整车不发生侧翻的行驶条件。

2）整车纵向稳定性计算
计算得到L₂ / h_e = 1.625 > φ = 0.7 - 0.8，满足整车不发生侧翻的行驶条件。

3）轴载质量计算
在整车实际总质量为30 600 kg时，前轴总轴载质量为12 637.8 kg，占整车总质量的41.3%，后轴总轴载质量为17 962.2 kg，占整车总质量的58.7%，符合GB1589的要求。

3 整车使用效果

3.1 增加了产量，提高了采收率

一般纯油气藏的最终采收率可达90%，而水淹油气藏的平均采收率仅为40%～60%。如中国石油西南油气田公司湖南气矿在529.28 × 10^4 m^3的剩余地质储量中，有水气藏占78.4%，实施气举排水采气工艺技术后，有水气藏采收率已达到83%，两台NC5311TYJ型压缩机车从2007年7月开始投产以来，气举井恢复油气井生产，到2009年5月共增产天然气1.041×10^3m^3。

3.2 使用效率高，成本低

气举复产的工作周期为1周左右，而复产成功后，油气井可以维持约半年的自喷生产。与罐装固定式压缩机组比较，压缩机车的首次投资费用虽然较高，但运转效率和使用频率高，运转性能好，应急能力强，后期的使用成本、管理成本相对较低。

3.3 适用范围广，经济效益显著

除罐装固定式压缩机组能适用的气举作业范围外，压缩机车尤其对井网密度小、井间距离大、需专门铺设气举专用管线的油气田具有机动灵活的独特优势。压缩机车适用范围广，施工作业前期准备有备，管理维修方便，因而其经济、社会效益比建气举管线要高出上百倍。

4 结束语

1）NC5311TYJ压缩机车研制开发后，在四川、重庆等地经过1000多个小时的气举作业表明，它完全能满足边远、零星衰减低效油气井的气举作业要求，达到了良好的预期效果。

2）NC5311TYJ压缩机车结构紧凑，布局合理，工艺可行，运转性好，使用效率高；且台上机组运行中未出现任何机械故障，运转平稳，振动小，噪声低，安全可靠，完全可以替代进口机组，填补我国车辆天然气压缩机组的空白。<

3）从设计研发开始到目前已制造20多台NC5311TYJ压缩机车，大部分用于四川川南、川西与重庆地区，用户评价较高，在国内其他油气田及国外条件的地区推广应用前景大。

关键字：天然气压缩机车, 气举, 排水采气, 油气田, 压缩机, 采收率

本文摘自《天然气技术与经济》

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