CN102297336A - 油田油井套管天然气多级压缩回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于包括顺序串接在天然气输送管道上的天然气收集罐、中压储气罐和高压储气罐；所述天然气收集罐和中压储气罐之间的天然气输送管道上设有第一级增压泵，而中压储气罐和高压储气罐之间的天然气输送管道上设有第二级增压泵。本发明能够实现单井、多井套管天然气的多级压缩自动回收，能够有效解决目前油田油井套管天然气的浪费和燃烧天然气对环境带来的污染等问题，也解决了油井分散，数量多，需要大量人员为其值班的难题。并且其制造成本低，运输、安装方便，所占空间小，而且不易发生故障，使用寿命长。

Description

油田油井套管天然气多级压缩回收装置

技术领域

本发明涉及一种油田油井套管天然气多级压缩回收装置。

背景技术

随着能源需求的不断增长和现有能源的不断减少，节能减排和开发新能源是人类需要长期奋斗、解决的重大课题。

目前，油田的油井在抽油的过程中，油井套管中每口井每天约排出压力为0.1－0.5MPa的的天然气约1000m ³ 。由于其价值与油的价值相比相对较小，再加上因没有相应的回收装置难以回收而被浪费，为了减少天然气排入大气对环境的污染，一般都采用燃烧的方式将其消耗。这种方式是一个很可观的能源浪费。同时，因燃烧产生的废气也对环境带来了一定的污染。

在能源日益短缺、环境恶化日益严重的今天，为了减少能源的浪费和燃烧天然气对环境带来的污染，把油井在抽油过程中套管中排出的天然气进行回收利用是非常必要的，有很可观的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明目的是：针对油田目前存在的能源浪费、环境污染问题以及井与井间的距离、每口井在抽油过程中排出的天然气量等问题，提供一种能适用于单井、多井的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，解决目前油田油井套管天然气的浪费和燃烧天然气对环境带来的污染等问题，提高油田的经济效益和社会效益，为人类的能源危机做贡献。

本发明的技术方案是：一种油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于包括顺序串接在天然气输送管道上的天然气收集罐、中压储气罐和高压储气罐；所述天然气收集罐和中压储气罐之间的天然气输送管道上设有第一级增压泵，而中压储气罐和高压储气罐之间的天然气输送管道上设有第二级增压泵。

进一步的，本发明中在所述天然气收集罐和中压储气罐内均设有压力传感器，分别连接并控制第一、二级增压泵的启停。所述压力传感器用于检测罐中气体的压力，并控制相应增压泵的启、停。当对应的增压泵输入的气体小于正常值时，压力传感器将驱动该泵自动卸荷或停止工作，减少电的浪费。当对应的增压泵输入的气体达到正常值时，压力传感器又将驱动该泵自动启动并正常工作，从而实现了本发明的自动控制，有效解决了油井分散，数量多，需要大量人员为其值班的难题。

进一步的，本发明中在所述第一级增压泵与中压储气罐之间的天然气输送管道上还设有单向阀。

优选的，本发明中所述第一级增压泵为电动活塞式压缩泵，而第二级增压泵为液压活塞式增压泵。并且，更为详细的是本发明中所述液压活塞式增压泵包括活塞式增压泵本体、液压缸和进、出气配气阀组，所述活塞式增压泵本体内的活塞底部与液压缸相连；所述进气配气阀组由两个进气配气阀组成，而出气配气阀组由两个出气配气阀组成；所述活塞式增压泵本体上设有两个进气口和两个出气口，所述两个进气口分别通过设有进气配气阀的分管道与天然气输送管道相连，而两个出气口则分别通过设有出气配气阀的分管道与天然气输送管道相连。

本发明由于压缩比大，设计成多级增压较为合理。第一级增压泵采用电动活塞式压缩泵，排气量较大，容易满足第二级增压泵的需要，该泵的机械效率较高，该泵可以在现有的压缩机系列中选取，价格低廉。由于第一级增压泵对天然气的压缩，第一级增压泵的输出体积流量较小，第二级增压泵输入体积流量也较小，第二级增压泵的输出流量更小，所以，第二级增压泵的排量要求比第一级增压泵的排量小了很多，工作频率可以较低。因此，第二级增压泵采用液压活塞式增压泵非常合适，其输出流量小，增压比大，驱动活塞的运动速度要求低。对其提供动力源的液压缸的流量要求小，液压缸的功率就小，各泵的负载变化小，相对稳定，驱动功率波动小，效率相对较高，有利于节能，运行费用相对较低。

优选的，本发明中所述天然气收集罐、中压储气罐和高压储气罐内在靠近其进气口的地方均设有气流缓冲器，所述天然气输送管伸入进气口与所述气流缓冲器相连，同时所述天然气收集罐、中压储气罐和高压储气罐内在靠近其出气口的地方均设有天然气过滤器，所述天然气输送管道伸入出气口与天然气过滤器相连。所述气流缓冲器为现有技术，其为多孔桶状结构，当天然气从气流缓冲器圆周壁面上的众多小孔中流入罐内时，气流速度被减小，气流冲力变的微弱，从而以较低的流速流向天然气过滤器，便于天然气过滤器的有效过滤。

优选的，所述天然气收集罐、中压储气罐和高压储气罐均在罐顶设有安全阀，而在罐底则设有排水排污阀。所述安全阀可以避免溢流时天然气气流冲击产生的不良后果，即当发生故障导致罐内天然气储存过多，天然气的压力值达到限定的值时，安全阀自动打开，天然气暂时外排，其压力不会继续升高，确保罐体安全。而所述排水排污阀便于排水排污，即当本发明工作一段时间后，各罐体内的水和杂质较多时，本发明整体暂停工作，将排水排污阀打开，把罐内的水和杂质排出后再继续工作。

优选的，所述天然气收集罐、中压储气罐和高压储气罐上的进气口均设于罐体中下部，且靠近罐底设置，便于输入天然气中水和杂质的沉淀；而出气口则设于罐体中上部，且靠近罐顶设置，便于输出天然气中水和杂质含量变小，利于天然气过滤器寿命的延长。

进一步的，本发明中在所述高压储气罐下游的天然气输送管道上还设有出气开关控制阀。

本发明的工作原理如下：正常工作时，从油井套管排出的天然气通过天然气输送管道从天然气收集罐的进气口进入罐内，由于气流缓冲器的作用，气流冲力大大地降低，天然气在罐中的涡流和流速也大大地减小和降低，天然气中混合的水和杂质，被沉淀在罐内底部，天然气位于罐内中上部的绝大部分空间中。当电动活塞式压缩泵工作时，天然气收集罐中的天然气经罐内天然气过滤器到电动活塞式压缩泵的吸气口，经过电动活塞式压缩泵压缩，压力升高后经单向阀进入中压储气罐，同样，由于气流缓冲器的作用，气流冲力大大地降低，天然气在罐中的涡流和流速也大大地减小和降低，天然气中混合的水和杂质，被沉淀在罐内底部，天然气位于罐内中上部的绝大部分空间中。天然气经中压储气罐内的天然气过滤器及进气配气阀组，进入液压活塞式增压泵再次增压，然后经出气配气阀进入高压储气罐，把天然气的压力升高到要求的值，最后通过出气开关控制阀打开后输送到相应的运输工具中。

本发明根据天然气被压缩的压力要求值，来增、减多级压缩回收装置的增压级数。根据收集天然气的油井数量和天然气量，调节储气罐、各增压泵的容积、排量等参数。根据高压天然气储气量要求和储存时间，设计高压储气罐的容积。

天然气收集罐与中压储气罐的容积根据其输入的流量、压缩前后天然气的体积、储气量匹配设计。高压储气罐的容积根据需要的储存量设计。各储气罐的强度都是根据其内的压力值匹配设计。所以，可以把体积在满足使用要求、安全的前提下做到最小，制造成本最低，运输、安装方便，所占空间小。由于本发明在工作时要对天然气中水、杂质进行多次沉淀和过滤，故压缩后的天然气纯度高，使得本发明不易发生故障，使用寿命长。

本发明的优点是：

1. 本发明能够实现单井、多井套管天然气的多级压缩自动回收，能够有效解决目前油田油井套管天然气的浪费和燃烧天然气对环境带来的污染等问题，也解决了油井分散，数量多，需要大量人员为其值班的难题。

2. 本发明制造成本低，运输、安装方便，所占空间小，且由于本发明在工作时要对天然气中水、杂质进行多次沉淀和过滤，故压缩后的天然气纯度高，使得本发明不易发生故障，使用寿命长。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明结构示意图。

其中：1、天然气收集罐；2、收集罐安全阀；3、收集罐气流缓冲器；4、收集罐天然气过滤器；5、收集罐排水排污阀；6、电动活塞式压缩泵；7、单向阀；8、中压储气罐；9、中压罐安全阀；10、中压罐气流缓冲器；11、中压罐天然气过滤器；12、中压罐排水排污阀；13、第一进气配气阀；14、第二进气配气阀；15、液压活塞式增压泵；16、液压缸；17、第一出气配气阀；18、第二出气配气阀；19、高压储气罐；20、高压罐排水排污阀；21、高压罐气流缓冲器；22、高压罐天然气过滤器；23、高压罐安全阀；24、出气开关控制阀。

具体实施方式

实施例：本实施例提供的这种油田油井套管天然气多级压缩回收装置，包括顺序串接在天然气输送管道上的天然气收集罐1、中压储气罐8和高压储气罐19；所述天然气收集罐1和中压储气罐8之间的天然气输送管道上设有第一级增压泵，而中压储气罐8和高压储气罐19之间的天然气输送管道上设有第二级增压泵。所述第一级增压泵与中压储气罐8之间的天然气输送管道上设有单向阀7，而所述高压储气罐19下游的天然气输送管道上还设有出气开关控制阀24。

本实施例中所述第一级增压泵为电动活塞式压缩泵6，而第二级增压泵为液压活塞式增压泵15。所述液压活塞式增压泵15包括活塞式增压泵本体、液压缸16和进、出气配气阀组，所述活塞式增压泵本体内的活塞底部与液压缸16相连；所述进气配气阀组由第一、第二进气配气阀13、14组成，而出气配气阀组由第一、第二出气配气阀17、18组成；所述活塞式增压泵本体上设有两个进气口和两个出气口，所述两个进气口分别通过设有第一、第二进气配气阀13、14的分管道与天然气输送管道相连，而两个出气口则分别通过设有第一、第二出气配气阀17、18的分管道与天然气输送管道相连。

本实施例中所述天然气收集罐1和中压储气罐8内均设有压力传感器（图中未画出），分别连接并控制电动活塞式压缩泵6和液压活塞式增压泵15的启停。当对应的增压泵输入的气体小于正常值时，压力传感器将驱动该泵自动卸荷或停止工作，减少电的浪费。当对应的增压泵输入的气体达到正常值时，压力传感器又将驱动该泵自动启动并正常工作，从而实现了本实施例的自动控制，有效解决了油井分散，数量多，需要大量人员为其值班的难题。

本实施例中，所述天然气收集罐1、中压储气罐8和高压储气罐19上的进气口均设于罐体中下部，且靠近罐底设置，便于输入天然气中水和杂质的沉淀；而出气口则设于罐体中上部，且靠近罐顶设置，便于输出天然气中水和杂质含量变小，利于天然气过滤器寿命的延长。

本实施例中所述天然气收集罐1内在靠近其进气口的地方设有收集罐气流缓冲器3，所述天然气输送管伸入天然气收集罐1的进气口与所述收集罐气流缓冲器3相连，同时所述天然气收集罐1内在靠近其出气口的地方设有收集罐天然气过滤器4，所述天然气输送管道伸入出气口与收集罐天然气过滤器4相连。所述中压储气罐8内在靠近其进气口的地方设有中压罐气流缓冲器10，所述天然气输送管伸入中压储气罐8的进气口与所述中压罐气流缓冲器10相连，同时所述中压储气罐8内在靠近其出气口的地方设有中压罐天然气过滤器11，所述天然气输送管道伸入出气口与中压罐天然气过滤器11相连。所述高压储气罐19内在靠近其进气口的地方设有高压罐气流缓冲器21，所述天然气输送管伸入高压储气罐19的进气口与所述高压罐气流缓冲器21相连，同时所述高压储气罐19内在靠近其出气口的地方设有高压罐天然气过滤器22，所述天然气输送管道伸入出气口与高压罐天然气过滤器22相连。

本实施例中所述天然气收集罐1在罐顶设有收集罐安全阀2，而在罐底设有收集罐排污排水阀5；所述中压储气罐8在罐顶设有中压罐安全阀9，而在罐底设有中压罐排水排污阀12；所述高压储气罐19在罐顶设有高压罐安全阀23，而在罐底设有高压罐排水排污阀20。

本实施例的工作原理如下：从油井套管中排出的天然气经天然气输送管道从天然气收集罐1的进气口通入，经过设在天然气收集罐1内的桶状多孔的收集罐气流缓冲器3后，通过该收集罐气流缓冲器3的圆周壁面上众多的小孔流入天然气收集罐1，气流速度被减小，气流冲力变的微弱，从而以较低的流速流向收集罐天然气过滤器4，天然气中的水和杂质便于沉淀在罐底，天然气位于罐内中上部的绝大部分空间中。此时收集罐排水排污阀5是关闭的，而收集罐安全阀2则调节到要求的压力，沉淀在罐底的水和杂质通过打开收集罐排水排污阀5排出罐外。当罐中气体压力达到收集罐安全阀2的调节压力时，收集罐安全阀2自动开启，罐中气体压力停止继续上升；在压差的作用下，天然气经收集罐天然气过滤器4过滤掉杂质，进入电动活塞式压缩泵6的吸气口，经电动活塞式增压泵6增压后，经单向阀7、中压罐气流缓冲器10进入中压储气罐8；所述中压储气罐8的中压罐安全阀9、中压罐气流缓冲器10、中压罐天然气过滤器11、中压罐排水排污阀12的作用和工作原理与天然气收集罐1中的相同。随后经中压罐天然气过滤器11过滤的天然气经第一、第二进气配气阀13、14进入液压活塞式增压泵15，经液压活塞式增压泵15增压后，从出口经第一、第二出气配气阀17、18进入高压储气罐19；所述高压储气罐19的高压罐气流缓冲器21，高压罐排水排污阀20，高压罐天然气过滤器22和高压罐安全阀23的作用和工作原理与天然气收集罐1中的也相同。随后在高压储气罐19内达到要求压力的压缩天然气，最后通过出气开关控制阀24打开后输送到相应的运输工具中。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1. 一种油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于包括顺序串接在天然气输送管道上的天然气收集罐（1）、中压储气罐（8）和高压储气罐（19）；所述天然气收集罐（1）和中压储气罐（8）之间的天然气输送管道上设有第一级增压泵，而中压储气罐（8）和高压储气罐（19）之间的天然气输送管道上设有第二级增压泵。

2. 根据权利要求1所述的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于所述天然气收集罐（1）和中压储气罐（8）内均设有压力传感器，分别连接并控制第一、二级增压泵的启停。

3. 根据权利要求1所述的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于所述第一级增压泵与中压储气罐（8）之间的天然气输送管道上还设有单向阀（7）。

4. 根据权利要求1或2或3所述的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于所述第一级增压泵为电动活塞式压缩泵（6），而第二级增压泵为液压活塞式增压泵（15）。

5. 根据权利要求4所述的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于所述液压活塞式增压泵（15）包括活塞式增压泵本体、液压缸（16）和进、出气配气阀组，所述活塞式增压泵本体内的活塞底部与液压缸（16）相连；所述进气配气阀组由两个进气配气阀（13、14）组成，而出气配气阀组由两个出气配气阀（17、18）组成；所述活塞式增压泵本体上设有两个进气口和两个出气口，所述两个进气口分别通过设有进气配气阀（13、14）的分管道与天然气输送管道相连，而两个出气口则分别通过设有出气配气阀（17、18）的分管道与天然气输送管道相连。

6. 根据权利要求1所述的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于所述天然气收集罐（1）、中压储气罐（8）和高压储气罐（19）内在靠近其进气口的地方均设有气流缓冲器（3、10、21），所述天然气输送管伸入进气口与所述气流缓冲器（3、10、21）相连，同时所述天然气收集罐（1）、中压储气罐（8）和高压储气罐（19）内在靠近其出气口的地方均设有天然气过滤器（4、11、22），所述天然气输送管道伸入出气口与天然气过滤器（4、11、22）相连。

7. 根据权利要求1或6所述的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于所述天然气收集罐（1）、中压储气罐（8）和高压储气罐（19）均在罐顶设有安全阀（2、9、23），而在罐底则设有排水排污阀（5、12、20）。

8. 根据权利要求6所述的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于所述天然气收集罐（1）、中压储气罐（8）和高压储气罐（19）上的进气口均设于罐体中下部，且靠近罐底设置，而出气口则设于罐体中上部，且靠近罐顶设置。

9. 根据权利要求1或6或8所述的油田油井套管天然气多级压缩回收装置，其特征在于所述高压储气罐（19）下游的天然气输送管道上还设有出气开关控制阀（24）。