[发明专利]页岩气、煤层气、低压天然气V型引擎压缩采输机

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气采输机，属于石油天然气采输设备，尤其是涉及一种应用在页岩气、煤层气、低压天然气开采中的V型引擎压缩采输机。

背景技术

目前，随着美国完成页岩气革命，世界能源格局发生了重大的转变，我国也在天然气开采尤其是页岩气开采方面下了大力气，目前已经完成全国页岩气矿区的第一次招标，第二次招标正在进行中；页岩气是对国家能源结构和能源安全具有重大战略作用的非常规天然气资源，其开采对我国能源格局必然会产生深远的影响。然而，目前的我国页岩气、煤层气、低压天然气的开采都存在不同程度的问题，迫切需要对技术进行革新，以提升我国的能源开采水平。

(1)页岩气的开采与存在的问题

页岩气是将地下疏松页岩气层进行人为压裂后，释放出来的天然气，简称为页岩气。现行开采方法为：从地面垂直下钻至页岩层(中国页岩层深约2000-2600米，北美深约1600-2000米)，再水平多条横钻1000米，之后分段桥塞压裂页岩气层，使其内储的天然气在压裂支撑通道内，汇入石油导管后进入地面管网并外输。页岩是一种层状的松脆沉积岩，其空隙内游离或吸附有天然气；其开采属性和存在的主要问题是如何把滞留在页岩层内稀薄的低压页岩气经济有效地压缩采输出来。

(2)煤层气的开采与存在的问题

煤层气是存储在地下煤矿内的瓦斯气(其主要成份也是天然气组分)，其钻探开采方法为：从地面钻至煤层后即可开采(低渗透煤层也需固井压裂后才能开采)。因煤层气与煤矿相伴，其开采初期的井口压力普遍低于0.5MPa<个别地区有例外>，并携带大量的粉尘；其开采属性和存在的问题是如何经济有效地干法或湿法除尘后，压缩采输出低压小流量的煤层气。

(3)低压天然气的开采与存在的问题

低压天然气是常规天然气井在开发后期的残留天然气，或者是三低(低渗透、低压力、低气量)性质的气田天然气，其井口压力一般低于0.8MPa，单井气量就几千标方/天左右；其开采属性和存在的问题是如何经济有效地压缩采输出小流量的低压天然气，当达到一定采收率后就可封井和调出采输设备到其他气井。

鉴于以上页岩气、煤层气、低压天然气的开采属性，压缩采输设备是低压天然气开采不可缺少的增压采输设备，而目前现有的分体式电驱(或燃驱)增压机组和整体式二冲程增压机组，都无法解决以下问题。

(1)动力问题：采输设备要不受工业动力电源的限制，自带压缩驱动动力；这是因为气井的地理位置和经济效率所决定，一般气井多处于无工业动力电源的地带，也会因采输设备在气井采完后的频繁搬迁，而无法满足的电网投资。

(2)安全问题：气井场站属I级D组II区的防爆标准，其场站内的动力设备必须符合安全防爆的技术要求；而目前常用的燃驱发动机均不具备安全防爆功能，从而使故障率较高的燃驱分体式增压开采机组不具有安全可靠性。

(3)工况问题：页岩气、煤层气、低压天然气的采输机组，一般来讲都是低排量小负荷，其功率N＝20-120KW，排气量Q＝0.2-3万标方之间；采输机组要具有变工况的能力，这是因为在页岩气、煤层气、低压天然气的开采过程中，其井口压力、气量和采输功率等参数，都将随天然气井能量衰减的变化而发生变化。

(4)能效问题：根据国家环保政策的要求，能效低的采输设备属淘汰产品，如理论能效只有26％(实际平均能效不到18％)的二冲程整体式压缩机；按能效考核委员会的相关规定，动力能效达到35％以上的发动机才能推广应用，如实际能效＞35％的四冲程工业发动机和实际能效＞45％的涡扇发动机。

(5)环保问题：随着国家环保政策的不断完善和更新，动力尾气排放的要求将越来越高，这就注定了二冲程这样燃烧不完全而产生大量污染排放的动力，将会被加速淘汰，而以电控精准燃烧做功的四冲程动力将会迅速推广使用。

(6)搬移问题：采输设备在气井采净后需搬迁至新的井站投入新的生产运行，这就需要采输设备要不断地频繁移动和搬迁至新的井站；而现有技术中的二冲程整体式压缩机和燃驱分体式压缩机都因体积大、功率大、不防爆和不能快速搬迁的原因，难以实现页岩气开采的集装化、模块化、标准化和系统化。

发明内容

为了解决目前的技术缺陷，本发明提供了一种由V型引擎改造的压缩机。该压缩机具有降压吸入和增压排出的功能，可以将大量低压气体从地下矿层中开采出来，有利于大幅度提高气体的采集量和采收率。该压缩机为一种用于地下气体采集和外输的采输机，这些气体可以包括页岩气、煤层气、低压天然气。