较多由于无法正常开采而被迫关井或报废的井口尚未达到废弃标准,仍具有继续开发的价值,为了对此类气井的进一步开采,其中一种方式就是需要通过在井口设置增压装置增大压差:通过降低井口压力,提高储层与井口之间的压力差,并且可以将生产出的原料气通过压缩机增压,使原料气有足够的压力进入集输管网,解决井口压力降低后原料气产量下降甚至无气量的问题,以及单井因气压不足而不能入网运行的问题。
根据气举排水和井口增压原理设计可以解决以上问题的一体化井口增压装置。该装置通过降低井口压力,来提高储层和井口的压差,从而解决多数现场出现的因气井压力不足而导致的气量下降甚至无气量问题,或者是油气井积水造成的减产或停产问题,并且将生产出来的原料气通过压缩机再次增压,来解决井口压力降低后原料气不能进入集输管网的问题,可以最大程度节约地面工程建设成本,实现气田最大效益开发。
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1.2 国内外发展现状
本文是基于先进的移动式单井撬装压缩机 GasJack 的装置原理:将压缩机和发动机集于一体作为工作机,整体呈 V 型结构,一边为压缩气体的压缩缸,一边为提供动力的动力缸,两缸共用同一个曲轴,如图 1-1 所示,从动力缸到压缩缸不需要进行功率转换。并与分离设备、计量设备、冷却设备、控制部分等整体成撬。国内外用于对油气井增产及天然气压缩集输方面的井口增压装置已经有了很多应用,并且很多都进行了现场的实际安装和使用。
判断一个压缩机工作性能的好坏,以及其工作效率的高低,主要就是确定工作状态下气缸流场的变化情况,并且可以通过气缸流场的变化看出内部不易观察部件的好坏,所以研究气缸流场在工作循环中的变化情况,对提高压缩机能效具有重要作用。
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第二章 往复式压缩机相关技术参数设计及热力计算
2.1 往复式压缩机概述
压缩机是通过改变机体容积,从而压缩气体使气体压力升高的机械。往复式活塞压缩机,是通过缸内的活塞进行往复运动,从而来改变气缸的容积,进气阀和排气阀在气缸缸体上,如图 2-1 所示。当活塞在曲轴和连杆的带动下,往复运动在上止点和下止点间,从而使压缩机容积发生变化,影响缸内压力变化,实现气体的进气、压缩和排气。在实际的生产工作中,往复式压缩机的在很多方面都可以使用,相应的便有很多适应特定工况的活塞和缸体,以及多种驱动活塞进行往复运动的方式,在设计时会根据工作需求进行适当调整。
往复式压缩机有以下四个工作过程:
(1)膨胀过程:曲轴带动活塞使气缸容积增大,并向下止点运动,此时进气阀片处于关闭状态,压力随容积的增大而下降,因为气缸必定存在间隙,所以残留在气缸中的余气会随容积变化不断膨胀,此时进气阀片弹簧力大于缸体内外压差,而该过程就是膨胀过程。
(2)进气过程: 曲轴带动连杆活塞继续向下止点运动,当压差足够克服阀片的弹簧力时,进气阀打开,进气腔内的气体进入气缸内,整个进气过程持续到曲轴转到下止点。
(3)压缩过程:当吸气过程结束后,曲轴转动刚刚过下止点,此时活塞开始向上运动,缸体容积逐渐缩小。随着曲轴向上止点旋转,气缸内的气体被压缩,缸内压力与温度都开始增大,此时排气阀片弹簧力大于缸体内外气体压差,吸气阀、排气阀均处于关闭状态。
(4)排气过程:压缩缸内气体压力随活塞继续上移而增大,当排气阀片弹簧力开始小于气缸内外压差时,排气阀就会打开,此时高压气体随排气阀进入排气管中,并不断排出,直到活塞移至最上止点为止。
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2.2 级数选择和压力比分配
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第三章 发动机热效率确定及匹配验证 ....................................... 19