煤层气又称瓦斯气，是以甲烷为主的轻烃、二氧化碳、氮气等组成的混合气 体，属于易燃、易爆气体。煤层气吸附在煤层的微小孔表面及内部煤分子之间，含气量为3.0～ 16.7m3/t。煤层气藏的特点是低孔、低渗、低产、低丰度，因此煤层气的开采与常规天然气开采 有所不同。煤层气井的稳定开采期较短，大部分时间处于低井口压力、低产气量阶段。从目前相 关煤层气井的生产规律分析，煤层气井采出率达到30%以后（其数据根据各地煤层气井有所差 异），产量将开始递减，前期产量越高的气井递减时间越早。为了提高气井后期的产量，需要尽 快引入新的开采工艺及开采设备。

阀组站增压工艺是煤层气开采后期提高产量的重要方法，通过煤层气螺杆压缩机的抽负压能力合理控制管内的压力，可以加快煤层气从煤层中解析速度，有效提高采收率，煤层气阀组站螺杆压缩机的发展具有一定空间。 

一、阀组站螺杆压缩机设计参数 

      根据目前国内外井口气开采经验，结合现场井口条件，选择具有负压抽采能力 的电驱螺杆压缩机作为阀组站增压机组主要设备。该机组为露天安装，采用防爆变 频电机，以空冷冷却形式居多，进口温度控制在20～30℃，出口温度不大于环境温 度+15℃。适用工况范围宽，机组压力设计范围为吸气-0.2～1.5bar、排气3～ 16bar，日处理量10000～20000Nm3/d。 

     该机组整体集成化设计并考虑车辆运输限制，以便于整体运输。机组的进排气 洗涤罐、压缩机主机、防爆变频电机、就地控制柜、风冷式冷却器等布置在同一撬 装结构中，现场只需连接整机进气口、整机排气口及排污口。另外，进排气口同侧 布置，方便连接现场管理。 

      1.工艺气压缩系统 带有微小颗粒、液滴的煤层气经过进气管道及阀门进入压缩机，经过进气洗涤 罐将气液及固体颗粒进行分离，进气洗涤罐配置有液位开关与自动排污阀，洗涤罐 内液位触发液位开关动作后便可以连锁自动排液。分离后得到洁净的煤层气，再经 过进气管进入螺杆压缩机吸气口。经过压缩后经压缩机排气口排出，压缩后的高温 高压气体进入油气分离筒，润滑油与工艺气在油分桶中得到分离，分离后的工艺气 含油量小于排放要求，之后工艺气进入风冷冷却器。冷却后的工艺气再经过排气洗 涤罐，将冷凝的液体进行分离，排气洗涤罐同样设置有自动排污系统，最终工艺气 经过机组排气阀门排出。 

      2.主机供油系统 主机主要依靠进排气压差进行供油，油气分离筒分离润滑油与工艺气外还作为 润滑油的油箱。润滑油系统包含润滑油冷却器、温控阀、润滑油过滤器、油压油温 检测系统等，为螺杆压缩机的前后轴承、阴阳转子以及机械密封提供润滑。为保证 压缩机轻载启动，在螺杆压缩机排气口管道设置有自动回流阀与旁通阀与进气管道 连接。 

二、螺杆压缩机的技术特点 

      1.节能优势 螺杆压缩机组的气量调节方式采用变频器调节电机转速，这也是适应煤井口气 量波动最有效的控制方式。进气压力稳定和节能时变频压缩机的最大优势，尤其是 进气流量波动范围较大的时候，变频机组的节能优势更为明显。 

      2.稳定的排气露点控制 压缩机在压缩过程中，喷油螺杆压缩机需要吸入润滑油，来实现转子的冷却、 轴承的润滑，并形成油封降低泄漏量。但润滑油也会降低排气温度，导致工艺气有 冷凝水析出，这会稀释润滑油，导致其黏度下降，严重时甚至会损伤轴承、缩短润 滑油使用寿命。通过控制喷油温度，可以使机组的排气温度比排气压力露点温度高 出15℃以上，来确保无冷凝水析出，同时需要控制排气温度上限低于105℃。 

      3.宽广的压缩比 喷油螺杆压缩机可以满足入口压力为负压的要求，最低负压可达-0.2bar，最高 排气压力达到20bar。因为在压缩过程中有润滑油进行冷却，压缩机的单级压缩比 范围可以达到1.5～15.0，单级压缩就能满足管网的压力需求。在保证机组功率、排 气压力不超过允许相关要求的条件下，压缩机可以在宽的工况范围内稳定运行。这 一特点与气井的压力和流量周期变化相适应，可确保气井长期运行。 

      4.简洁、安全的润滑油系统 压缩机机组配置预润滑油泵，主电机、压缩机启动25s后油泵自动停止运行，机 组通过吸排气压差供油。压差供油的优点有节省电费、基本上排除油泵故障、降低 噪声等。由于全滚动轴承的滚珠或滚柱之间有很大的间隙，三分之一的轴承浸泡在 润滑油中或能保证润滑，因此这类压缩机不需要使用强制供油方式，只需利用压缩 机的高低压压差推动润滑油鎏金轴承腔并循环就能实现润滑。该机组采用一个小功 率油泵来供油，油泵仅在压缩机启动前作预润滑运行，启动后当高低压差建立起后 即停止运转，油泵的能耗几乎可忽略不计，节省电力消耗。同时由于油泵运行时间 极短，还可大大减少油泵故障的概率、降低整个机组的运行噪声。 

      5.安全、可靠、智能的自动化控制系统 

      （1）煤层气的主要成分为甲烷，为易燃、易爆气体，而整个压缩机组安装在防 爆区内，因此在机组运行过程中应尽可能减少煤层气的泄漏，特殊设计的出轴端机 械密封可以保证泄漏量满足使用要求。 

      （2）机组的电气仪表防爆等级为ExdIIBT4，电缆布线型式及连接方式满足相关 标准要求。 

      （3）控制系统整体采用成熟的相关产品，不仅在安全期、交货期、技术方面得 到保障，还采用先进的PID工艺控制，实时调节进气压力，确保压缩机组稳定运行。 目前随着相关网络技术的发展，在Smart Machine的背景下，将传统控制与物联网 相融合，推出PLC+IOT网关的控制系统，实现手机APP数据监控、报警提示、历史 查询等功能，做到真正的无人值守。通过IOT网关还可以实现远程透传，在办公室就 可以进行远程的机组调试和运维工作，该系统还可以根据现场实际工艺和需求做到 多机组群控，实现复杂工况的节能、智能运维。 

三、煤层气螺杆压缩机的运行优势 

      1.压缩机组配置气量调节模块，可快速响应进气压力及流量的变化，在部分负荷 运行时节能降耗。 

      2.螺杆机转子齿面间留有间隙，能耐液体冲击，可输送含液气体、含粉尘气体。 

      3.螺杆压缩机无不平衡力，振动小，设备可以平稳高速运行，可无基础安装，特 别适合快速移动的工况。 

      4.螺杆压缩机易损件较少、维护保养简单，大修周期可达4万小时以上。 综上所述，煤层气喷油螺杆压缩机特别适合煤层气等低压、低产气田的增压开 采。