储气库注气系统能耗优化方法及应用研究

陈永刚, 曲良春

摘要：我国天然气消费量持续稳定增长，用气峰谷差逐年增大，这给天然气储运带来了新的挑战。在天然气储存方面，储气库具有储气量大、调峰能力强、投资成本低等特点，成为解决天然气储存和调峰问题的重要手段，具有不可替代的作用。然而，储气库在运行过程中具有反复注采、气量和压力变化范围大等特点，这就要求对储气库注气压力等参数进行优化，降低储气库注气能耗，加强储气库与上下游管网联合运行及调峰能力，这是当前储气库研究的热点之一。

关键词：储气库注气系统；能耗优化方法；应用

天然气是一种重要的能源资源，其地下储气是其主要形式之一。它通常通过对废弃的油气藏改造和优化或对现有自然资源进行改造和扩建实现资源充分利用。这种方式可以有效地利用现有的地下空间，将大量的天然气储存在地下，以便在需要时释放出来。对现有自然资源建设地下储气库难度相对较低，但需考虑地层温度较高，需做好脱水处理。在建设地下储气库时，需要考虑地质条件、地下温度和水质等因素。因此，对于现有的天然气资源，建设地下储气库是一种比较理想的利用方式。同时，对于一些地质条件较好的地区，也可以通过对地下空间进行改造和扩建，建立新的储气库。

1储气库注气压力优化方法

针对储气库气体注入系统的工作特点，提出了利用气体注入压力最优的技术方案，对各气体注入井群按气体注入压力进行归并，以降低节流损耗。利用气体注入的压力大小来确定注入系统的能耗大小，提出了将气体注入的中压作为参数的气体注入系统的最优操作模式。(1)最优的算法构造。(1)确定最佳的采油工艺。天然气储存系统中的天然气注入井口，由于注入油水两相累积量及油水两相间的动态变化规律，造成了不同的开启方式，其结果也不尽相同。在开发过程中，主要考虑了以下几个方面：A、对进入气体的气体压力及已有的注气井进行了研究。将天然气注入油藏的气体注入压力分为几个阶段，并根据各阶段的不同，分别计算出各个阶段的气体注入量。B.根据各压力段，分别对各注入气体井进行最大日注入，并根据该压力段的最大日注入气体情况，计算出各注入气体井注入所需时间。C.以每天的天然气注入量、单个注气井的最大每天注入量和总体注入量作为限制，根据天然气输入的气体压力，从较小到较大的压力范围内，选取适当的注气井进行开孔；最后得出了最佳的钻井计划。(2)最佳的压气机启动计划。在天然气储存系统中，整个系统的能耗很大程度上依赖于压气机的能耗，所以压气机的启动方式非常关键。该系统的最优设计思想是：根据已有的压气机启动方式，在保证进气压力要求的前提下，对压气机的启动方式进行合理的选择，并根据压气机的特性曲线进行设计；保证压气机运行在高效区，减少了压气机的能耗。(3)对注入气体的分层进行优选。在天然气储存系统的实际生产中，由于不同的天然气注入井的井口压力差异很大，如果使用同一加压方式，就会出现井口节流损耗。为此，可以按照不同的注入过程中的加压程度，将注入压气机分为两类；通过对输入气体进行分级压缩，然后向各注气井中注入具有一定程度的气体，从而实现了气体的最佳注入压力。这种方式受到气体注入网络的构造和能否进行气体分层注入的限制。

2储气库注气压力优化方法应用分析

2.1规模与温度的优化

储气库的采集规模需要清晰了解当地地质构造和市场需求量的大小。在选择储气库的地点和规模时，需要充分考虑地质环境的复杂性和变化性，以及市场需求的稳定性和持续性。只有在充分掌握这些信息的基础上，才能确保储气库的正常运营和有效利用。储气库的建设需要科学合理，关系到投资合理性和后期实际运行效率。在建设过程中，需要充分考虑地质环境的复杂性和变化性，以及储气库的安全性和可靠性。只有通过科学合理的建设，才能确保储气库的长期稳定运行。规模需要按照季节因素进行适当调整，也需要应急调峰活动，但要坚持均匀开采和注入为首要原则。在注气采气过程中，需要充分考虑季节因素的影响，合理安排储气库的运作，以确保能源的高效利用和节约消耗。同时，在应急情况下，需要及时采取调峰措施，保证能源供应的稳定性和可靠性。在烃露点方面，需要达到输送环境温度以上，但为了节能，可以选择在2摄氏度以上。烃露点是储气库注气采气过程中需要重点关注的问题之一。为了确保能源的高效利用和节约消耗，需要掌握烃露点的相关信息，并根据实际情况选择合适的处理方式。同时，为了节能和减少环境污染，可以选择在2摄氏度以上进行处理，以达到更好的效果。

2.2注气压缩机优化

压缩机在工业生产中起到了至关重要的作用，但是其入口对操作效果和人员消耗量有着不可忽视的影响，因此需要结合本地实际情况加强节能控制。首先，我们需要注重压力控制，因为入口压力与增压所消耗的功率并不成正比例。这意味着，即使增加入口压力，也不能够保证功率的增加，反而会浪费能源。因此，我们需要科学合理地控制排压过程，以优化相关参数，从而达到最终效果。在实际操作中，采用多机组小排量的方法运行有利于减少机械设备损耗和提高机组工作效率。这种方法可以将压力控制分散到多个机组中，从而减轻单个机组的负担，降低机械设备的损耗。此外，小排量的运行方式也可以提高机组的工作效率，使其更加稳定和可靠。

2.3空冷器优化

空气冷却系统是一种广泛应用的工业制冷设备，其参数控制的因素包括热负荷和介质等。然而，这些因素受到了工艺程度和出气条件的制约。因此，在控制空气冷却系统参数时，需要充分考虑这些因素的影响。出口和设计温度是控制空气冷却系统的关键因素之一。可以通过小幅度的调节来提高其效率，降低能源消耗。这种调节可以在系统开始运行前进行，也可以在运行时进行。但需要注意的是，在进行温度调节时，必须充分考虑系统的热负荷和介质等因素。当冷却空气进入系统时，其温度相对较高，需要进行冷却。为了降低后续制冷所带来的能源消耗，需要降低压差。这可以通过调节管道的阀门和泵的运行状态来实现。此外，还可以使用先进的冷却技术，如换热器和冷凝器等。在空气冷却系统中，进站冷空气和生产分离器气相出口可以紧密安装，以降低负荷。但这可能会带来烃水露点问题。因此，需要在分离器的出口处设置分离器，以避免冷凝水对下游管道造成影响。分离器可以设置在生产分离器气相入口处，如果底层采出冷凝水量较少。这种设置可以有效地避免冷凝水对下游管道造成的影响，从而提高空气冷却系统的效率和稳定性。

2.4储气库注气压力优化

(1)开井方案分析。依据前文的开井方案优化思路，根据来气压力以及注气井相关数据，调整注气过程的开井方案。通过现场测试压缩机耗电量和计算得到优化率考查储气库开井优化方案的经济性。优化率是衡量储气库优化效果的重要指标，其计算方法是：优化率=（实际运行方法耗电量-优化后耗电量）/（实际运行方法耗电量）×100%。(2)压缩机开机方案分析。依据前文压缩机开机方案优化思路，对现有压缩机开机方案进行适当调整。(3)注气压力的分级方案分析。依据前文注气压力分级优化方法，对储气库进行优化。

3结论

总之，储气库在我国天然气储运中具有不可替代的作用，但是在运行过程中也存在一些问题，需要进行优化和研究，以提高储气库的调峰能力，满足管网的需求。

参考文献：

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