滑片式天然气压缩机在海洋石油平台上的应用研究

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目前，石油作为全球最重要的基础能源在未来相当长-段时间内会广泛的进行开采。而随着陆上石油资源的逐渐枯竭，海洋石油的开采将是未来油气开采的重要来源。目前，油气开发的重心正在逐渐向海洋石油领域转移。海洋平台作为海洋油气田开发的基础设施，在海洋油气田开发中具有重要的作用。而在油气田开发工程中，天然气压缩机的应用十分广泛 ]。在海洋领域主收稿日期：2013-O1-l1 修订日期：2013-01-35作者简介：高鹏(1981-)，男，硕士研究生，海洋石油工程股份有限公司，机械工程师，主要从事海洋石油平台机械设计工作。

要用于伴生气增压，天然气外输、向地层注气等方面。天然气压缩机是海上油气田的关键核心设备，其选型的合理性和经济性直接决定了油气田开发项目的正常运行和开发投资方案的收益率 。

压缩机的种类很多，主要分为容积式压缩机和速度式压缩机两大类。压缩机具体分类由图1所示，其中容积式压缩机又分为往复式压缩机和旋转式压缩机；而滑片式压缩机就是旋转式压缩机的-种。速度式压缩机分为喷射式压缩机和动力式压缩机 J。

由于活塞式压缩机应用范围十分广泛(排气2013年第 2期(总第 182期) 应用能源技术 5量0.1～8 X 10 ，S m。/min，排气压力 0.1～10MPa)，因此，在国内海洋石油领域上大都应用往复式天然气压缩机组对天然气进行增压。而在海洋石油领域应用旋转式压缩机，尤其是滑片式压缩机却很少。因此通过文中海洋平台上采用的天然气压缩机进行选型分析，研究滑片式压缩机在海洋油气田开采项目中的应用。

厂(醐机1-往复式动力式--q 轴流 r-离心式L 混流式图 1 压缩机分类图滚柱轴承端盖塞式式1 滑片式压缩机在国内海洋领域的应用1.1 滑片式压缩机构造原理滑片式压缩机主要由汽缸、汽缸盖、转子、滑片、轴承、冷却系统、润滑系统以及密封装置等组成。转子前端为动力输人端，通过联轴器与电动机相连。滑片式压缩机是利用简单的滑片离心运动原理，当转子高速旋转时，滑片在离心力的作用下，转子偏心配置在气缸内，转子上开有若干径向凹槽，凹槽中装有沿径向自由滑动的滑片，气缸内壁与转子外表面形成-个月牙形空间。转子旋转时滑片受离心力的作用从槽中甩出，紧贴在气缸内壁上，与气缸、转子-起形成周期性变化的基元容积，周而复始，无脉冲地排出压缩气体。

图2 滑片式压缩机的主要结构图1.2 滑片式压缩机的适用性滑片式压缩机能适用于各种压力的工况，对各种低压和高压的工况，都有相应机组进行匹配。

滑片式压缩机的适用诚包括蒸汽回收、油气产品、酸性废料厂、化工和石化、煤层甲烷、废热发电、冶炼、工业制冷、海上钻井以及合成燃气的制造等。滑片式压缩机适用的气体包括天然气/燃料气、煤层 甲烷、废气、酸性气体 (可能 90%的H S)以及聚合气体等。

1.3 滑片式压缩机在海洋平台上的应用某海洋平台上设置了7台压缩机，包括两台低压伴生气压缩机、三台中压伴生气压缩机以及两台高压天然气压缩机，其中二级分离器出口的低压伴生气需要增压后，再与-级分离器出口的伴生气汇合，然后送人中压压缩机继续增压外输。

其中低压伴生气压缩机入口进气参数参见表 1和表2所示。

式 活 片 叶片 体 叶 旋滑 液 直 螺-- .- - -式 式转 射旋 喷6 应用能源技术 2013年第2期(总第 182期)表 2 低压伴生气压缩机入口进气工艺参数考虑到低压伴生气压缩机组进气压力为0.01 MPaG，进气压力过低，在过低的进气压力情况下，采用往复式压缩机工作可靠性差，甚至可能存在安全隐患的情况。-般地，往复式压缩机必须工作在进气压力I>35 kPaG的条件下使用。由于天然气在进入压缩机组的进气管道和气阀有压力损失，进气压力过低时很难预测压力降，空气极有可能从填料进入气缸，其会造成天然气爆炸的安全隐患；由于气体压差小造成压缩机气阀工作不可靠，虽然可以使用专门设计的专用气阀，但在过低的气体压差下使用，其工作性能仍然较差，其可靠性和寿命仍然是需要实践来检验。因此，现有进气压力不宜采用往复活塞式天然气压缩机。

上述情况是滑片机压缩机和螺杆机压缩机的应用范围。因此对滑片机压缩机和螺杆式压缩机的性能进行了相互比较，具体性能见表3。

表3 螺杆式压缩机与滑片式压缩机性能比较2013年第 2期(总第 182期) 应用能源技术 7通过上述分析，对于高压缩比、纯净天然气，可使用螺杆机；对于低压缩比、气质差并带有腐蚀性气体，应选用滑片机。因此对压缩机选型进行优化配置后，本方案决定采用滑片式压缩机技术。

而采用滑片式压缩机也具有很多的优点：(1)滑片式压缩机无往复运动活塞和气阀，气缸密封良好，不但适应低压进气工况，还可以作为真空泵使用，在进气压力≥10kPaG的条件下运用没有安全隐患。

(2)滑片式压缩机无往复运动部件和无偏心运动部件，动力平衡性能好，机器运转平稳，振动小，噪声低。

(3)滑片式压缩机中多个基元同时工作，流量均匀，气流脉动小，不需要往复式压缩机配套中增设的缓冲灌等，使机组的结构比往复式压缩机组简单、紧凑，机组体积小，重量轻，便于狭窄空间安装使用，更适合于海洋平台的安装特点。

(5)滑片式压缩机结构简单，零部件种类和数量少，维护方便，运行成本低。

同时，滑片式压缩机与往复式压缩机相比，也存在滑片式压缩机存在摩擦能量损失较大，效率较低的问题等缺点。但由于其存在上述的诸多优点，其优点对用户产生的效益在本项目中显然更明显，因此，滑片式压缩机可以广泛地运用于低进气压力的工况。

2 结论阐述了在海洋石油平台上采用的压缩机的具体形式。并通过对某海洋平台的天然气压缩工艺流程对天然气压缩机进行选型，在选型中需考虑气体组分性质、进排气压力及温度、排气量、机组运行可靠性、维修的简易及经济性、平台的空间限制等条件。同时，通过对比不同类型的天然气压缩机，分析获得滑片式压缩机可广泛地运用于低进气压力的工况，并以其维修简单、占地面积小的优点，最终确定采用滑片式压缩机的设备形式。

也为滑片式压缩机在海洋平台上的应用提供了有利的依据。