张建梁(海洋石油工程股份有限公司，天津 300457)

0 引言

往复式压缩机是海上油气田开发项目中的设备之一，并被广泛应用在油气领域，并且在该领域中占据着至关重要的地位。它的组成部分大致包括可燃气体增压机、气体注入增压机以及伴生气体增压机外输。一般情况下，压缩机是可以选择并替换的。其可供选择的传动方式主要有四种，即电机传动、燃气电机传动、燃气轮机传动和汽轮机传动。对于复式压缩机而言，它们在低速运行的情况下，会产生交替负荷，并且无时无刻不在进行转动。相比较之下，燃气轮机和汽轮机的转速都比较高，几乎可以达到每分钟一万转。如果使用燃气轮机或者用板式或汽轮机作为往复式压缩机的驱动装置，则需要有变速机构和阻尼装置，传动系统由于笨重的设计，在现场使用极为不便；再加上设备偏重，尺寸较大。给海上平台的使用增加了不小的难度。除此之外，燃气轮机和汽轮机的功率偏大，而带轴的往复式压缩机的功率并不大，正是因为两者之间存在功率大小的差异，造成了往往难以匹配的问题。综上所述，在一般情况下，海上油气田用往复式空压机的驱动装置不是发动机，就是天然气发动机。

文章将会结合两种驱动方式的应用特点，对海上平台的往复式活塞式压缩机驱动装置对海上油气田的影响、两种驱动装置的比较等方面进行阐述分析。

1 电驱式压缩机的应用特点

海上平台电驱压缩机的能量主要依靠于平台的主动力站，让主动力站为驱动压缩机的电机提供动力，使曲轴产生旋转运动。下面将对其优缺点进行陈述与分析。电驱动压缩机具有设计简单的优势，在电机操作方面以及开展维护工作的方面，也不会复杂，繁琐。另外，机组几乎不产生噪音，其机组振动也小。当然，电驱动压缩机在具有优势的同时，也会存在有缺陷，其电驱动压缩机应用的主要缺点体现在电机的选择受到了限制，其限制因素包括主平台系统容量、压缩机功率和启动特性等。当在对电动机进行启动操作时，其启动电流为额定电流的4～6倍，如果主平台设备的容量为小，单单是压缩机的功率增大，就会导致主电压明显降低，对其他的设备的顺利运作造成一定程度上的影响。

2 燃驱式压缩机的应用特点

平台气或燃料气是海上平台的燃驱式压缩机的主要动力来源，就天然气发动机而言，其动力是由气体的内能转化而来。燃驱式压缩机应用的有点主要包括以下两大方面：一方面是它适合于天然气或可燃气体含量较高的平台，天然气发动机的热效率高。正常情况下，也可以达到40%的数值。加大了对燃料的使用率。另一方面，有利于降低平台的电耗，对于平台的主动力装置的选择也起到了促进作用，尤其是平台的动力装置数量多、装置数量少的情况下，可以有效地控制平台的电耗。再加上平台的重量限制比较严格，可以减少平台的电厂数量，有利于平台的改向。

燃油空压机应用的缺点体现在以下几点：

第一、天然气机的供气和维护不仅需要高成本的支撑，其维护工作量大也大大加大了工作的难度。

第二、机组产生了巨大的噪声和振动；

第三、天然气机对燃油气部件有一定的限制，在外部环境条件下要考虑到燃油气部件的适用能力。

第四、天然气机不宜在低负荷的情况下进行长时间的低负荷运行。

3 往复式压缩机驱动对平台的影响

往复式压缩机驱动对海上平台会有着许许多多的影响，其影响主要包括以下七个方面：(1)对主电源的影响；(2)对平台电站的影响；(3)对平台设备布局的影响；(4)对公用事业系统的影响；(5)天然气发动机的排放物的影响；(6)对周围设施、人、环境的影响；(7)对电气室的影响；设备噪声和振动的影响。下面将就这些方面展开阐述。

3.1 主变电站选择方面

如果往复式空压机的功率偏大，数量偏多，那么使用驱动电机将会会增加平台的电气负荷。可能会导致主动力装置的生产机组数量增加，从而造成成本的增加。

3.2 平台设备布局方面

可燃气系统的正常运行是驱动压缩机的前提，如果平台采用燃气轮机驱动，可燃气体系统压缩机与燃气轮机共用燃油气系统的采用或许是一个不错的办法。天然气发动机本身就需要一个具有冷却系统功能的润滑系统，一般情况下，内燃式空压机的滑阀尺寸要比同功率等级的电动空压机大。在对燃气压缩机进行布置时，应当将日常维修以及检修等问题考虑在内。

3.3 公共系统方面

天然气发动机的运作需要燃料气和油的供应；相比于同功率等级的发动机而言。天然气发动机需要更多的冷却介质。

3.4 天然气发动机排放方面

往复式压缩机的位置一般处于平台的中层或下层，此外，布置在平台的中层或下层还有天然气发动机，天然气发动机的排气管布置和排放方向必须考虑到主风向、对人和周围设施的影响等。

3.5 电气房间方面

如果往复式压缩机有高功率或流量控制的要求，并且是需要采用压变频器等诸多电气设备，则会占用大量的房间空间，造成拥挤。

3.6 噪音方面

燃驱压缩机产生的高分贝噪音，会对平台产生一些不可忽略的影响，为了降低影响度，则可以从噪音的隔绝或者如何进行结果减震方面进行思考并采取相应的措施。

4 海上油气田往复式压缩机驱动方式具体选择建议

4.1 结合实际油气田开采实际状况合理选择

基于上述往复式压缩机驱动方式的分析下，发现电力驱动和燃气式驱动两种方式各有千秋，而实际两者不同的驱动方式对开采管理造成的影响也是不同的。再如，上述所言，燃气式压缩机驱动方式适合应用于海上天然气的开采中；而电力驱动应用适合海上油田的开采，设计比较简单，投入成本较低。因此，通过以上比较，两者无论是在前期投入成本还是在后期管理所投入资源上都存在较大的差异。而海上油气田的开采对资源投入力度较大，为了实现投入产出效益的最大化实现，实际选择何种往复式压缩机驱动方式需要根据实际具体状况，综合分析、合理选择。在实际选择中，一方面，保证选择具有高效实用性；另一方面，所选择的方式能够切实尊重客观规律，不会对海洋生态环境产生不良损害影响。

4.2 实现绿色环保管理，提升应用管理水平

无海上油气往复式驱动方式应用中，无论选择电力驱动还是燃气驱动方式，需要明确往复式压缩机驱动运转中，容易产生一定的污染物、且噪声也是较大的，如果未能加强管控，将会给周围环境产生不良影响。而面对当前海上油气绿色开发现实而言，切实加强实际往复式驱动方式的研究分析，提出相应的针对性强的管理措施，实现一对一的管控，从而能够提升整个油气往复式驱动运行水平。

4.3 规模开采较大，优先选择电力驱动往复式压缩机

通过以上分析，如果海上油气开采规模大，为了保证整个开采过程的稳定性和安全性，避免出现不良事故，在针对电力驱动往复式压缩机和燃气驱动往复式压缩机之后，笔者认为应该优先选择电力驱动往复式压缩机。这是因为在海洋油气开采环境下，电力驱动往复式压缩机处理能力大，而且故障出现几率小。一旦出现故障，后期也便于维护处理。此外，实践应用证明，电力驱动往复式压缩机实际组建比较简单，机组规模较小，能够保证尤其开采的连续性。但是，如果选择此种驱动方式，就必须要求海上油气田开采有着强有力的电力系统支持，而以往的平台电力系统是未能提供有效支持的。

4.4 选择燃气驱动往复式压缩机，加强安全管理

海上油气驱动往复式压缩机功率比较大，因此选择何种压缩机直接给平台动力支持系统形成了较强的负担。如果优先选择电力驱动往复式压缩机，那么则要求海上油气田有着强有力的电力系统支持。否则，还是优先选择使用燃气往复式驱动及。但是，应该注重一旦选择燃气驱动往复式压缩机，必须加强安全管理，避免产生大量的二氧化碳和硫化氢。而且燃气驱动往复式压缩机需要充分考虑开采尤其的组成成分，避免出现相互碰撞现象，产生不良化学反应。

5 结语

在对于海上平台往复式的驱动方式进行选择的时候，要充分考虑到各大因素的影响，并结合这些考虑因素来进行综合的分析。为了使选择的驱动方式能够切实满足工程的需要，则需要注意以下三大原则：一、往复使压缩机组的驱动设备主要有发动机和天然气发动机两大类。但对于它们二者的选择，影响因素众多，应当切实结合对于主电厂布局、平台规模以及发动机理论的考察来进行判断。此外，设备的开机特性以及整体投资成本也是不可忽略的方面。二、在进行电负荷较低的气田开发时，只有在压缩机增压气量于压力都适宜的条件下，采用往复式压缩机才是第一选择。此外，如果单机功率在3000KWd的范围内，则可以将天然气发动机驱动压缩机作为首要选择三、如若油田中平台的主电站的数量多，容量大，那么此时无论选择何种压缩机驱动形式，对于主电站的影响都不会有很大的影响，甚至可以忽略。因此，在这种情况下，为了平台日常维护以及操作的便利，将电动机作为压缩机的驱动无疑不是一个极好的选择。

在油气田应用领域，往复活塞式占80%以上，并且效果显著，由此可见往复式压缩机在该领域的重要性。我国在高速天然气压缩机开发方面起步较晚，一是小型低速机用于天然气生产，二是空气压缩机改型、变形产品，近年来，随着石油天然气工业的不断发展，国产高速天然气压缩机也开始慢慢地随之得到了发展。目前，以及基本地满足了油气田应用的需要。但与国外往复式压缩机的发展相比较，就会发现之间有着一段不可忽略的距离。目前，国外油气田用天然气压缩机发展比较完善，并且好形成了各具风格与特色的系列，完全满足了油气田各种工艺的条件要求。为了促进我国在该领域的不断发展，对相关问题的研究以及采取相关措施是极为有必要的。