CN103194758B - 一种采气管道缓蚀剂段塞预膜成型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采气管道缓蚀剂段塞预膜成型装置。所述成型装置包括注剂泵和缓蚀剂储罐，所述注剂泵的出口与所述缓蚀剂储罐的入口相连通，所述缓蚀剂储罐的出口管路上设有阀门和压力变送器；所述缓蚀剂储罐上设有压力表；所述压力变送器通过管路a与压力调节阀相连通；所述压力调节阀通过管路b与所述缓蚀剂储罐相连通；所述管路b还与管路c相连通，所述管路c上设有阀门。本发明方法通过控制缓蚀剂段塞两端压差，进而控制气体运行速度，使缓蚀剂在管道内形成段塞流，从而对管道进行缓蚀剂预膜，工艺简单，操作方便，基建投资费用与操作管理费用低。
Description
技术领域
本发明涉及一种采气管道缓蚀剂段塞预膜成型装置，属于石油与天然气工程技术领域。
背景技术
油气田采出气中普遍含有H2S、CO2等腐蚀性气体，加之输送过程中游离水的析出，输送介质多呈气-液两相流型，常对管线设施造成严重的腐蚀破坏。目前，国内外通过采用本质安全化设计、抗腐蚀性材料选择、阳极或阴极保护、内外涂层等技术，在防腐方面取得了一定的应用效果。与其它防腐方法相比，由于缓蚀剂具有来源广泛、使用方便、经济有效等特点，因此，在石油、化工、机械等领域得到广泛应用。目前，国内外主要采用常规加注缓蚀剂的方法来抑制集气管道内腐蚀，由于其缓蚀效能及管道保护距离在很大程度上受气流速度、管道铺设地势陡缓、缓蚀剂雾化程度及泵压等因素的影响，因此，缓蚀剂常规加注方法在抑制集气管道内腐蚀的实际应用中存在一定的局限性，从而催生了缓蚀剂预膜技术的发展，且该技术越来越受到管道操作管理者的青睐。
现有预膜技术多采用清管器式预膜工艺，比如上世纪70年代，伊朗就一次性发送3个清管器对管道进行缓蚀剂预膜，并取得成功；近年来国内龙岗气田、普光气田、塔河油田等油气田均有采用清管器式工艺预膜的经验。然而，清管器式工艺需通过发球装置形成缓蚀剂段塞，再用清管器推动其对管线预膜。对于单井数量较多的气田，为降低投资成本往往只在集气站才设有收发球装置，而采气管线管径较小、距离较短，其单井站一般都不设收发球筒及清管阀，对此则无法利用清管器式工艺对管道进行缓蚀剂预膜。因此，针对无收发球装置的采气管线，提供一种设计新颖、实施简便、适应性强、操控性好的缓蚀剂段塞预膜成型装置是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是针对单井气矿无收发球装置的中、短距离采气管线而提供一种采气管道缓蚀剂段塞预膜成型装置，可用于减缓管道内腐蚀，提高采气管道系统的使用寿命，确保生产运行安全。
本发明所提供的一种采气管道缓蚀剂段塞预膜成型装置，包括注剂泵和缓蚀剂储罐，所述注剂泵的出口与所述缓蚀剂储罐的入口相连通，所述缓蚀剂储罐的出口管路上设有阀门和压力变送器；所述缓蚀剂储罐上设有压力表；
所述压力变送器通过管路a与压力调节阀相连通；所述压力调节阀通过管路b与所述缓蚀剂储罐相连通；
所述管路b还与管路c相连通，所述管路c上设有阀门。
上述的成型装置中，所述注剂泵为防爆注剂泵，使用所述成型装置时，可用快接软管将所述防爆注剂泵的吸入端与缓蚀剂储罐（置于车间或现场）连通。
上述的成型装置中，所述缓蚀剂储罐上设有数显液位计，可用所述数显液位计监测注入所述缓蚀剂储罐中的量，以控制所述注剂泵停止向所述缓蚀剂储罐中泵入缓蚀剂。
上述的成型装置中，所述缓蚀剂储罐与安全放空系统相连接，可将所述成型装置内的天然气放空。
上述的成型装置中，所述安全放空系统可与井场放空火炬相连接。
上述的成型装置中，所述缓蚀剂储罐的出口端管路和所述管路c均连接有变径管；其中，所述缓蚀剂储罐的出口端管路可通过所述变径管与待预膜采气管相连通，所述管路c可通过所述变径管与上游井场来气管相连通，拆卸比较方便。
采用本发明的装置对采气管路进行保护时，可按下述步骤进行：
（1）剂量确定及充装：根据待预膜采气管的规格及长度，同时考虑采气管预膜所需剂量及富裕量，按式（1）确定缓蚀剂用量。用快接软管将防爆注剂泵的吸入端与缓蚀剂储罐连通，打开泵与储罐之间的阀门，将缓蚀剂泵入缓蚀剂储罐中。当数显液位计所示注入量达到计算剂量时，关闭注剂泵。
m=kρπdLσ×10-6 （1）
式中m——缓蚀剂加注量，kg；
ρ——缓蚀剂密度，kg/m3；
k——缓蚀剂加注系数，一般取1.5~2.5；
d——待预膜管道内径，mm；
σ——预膜厚度，一般取76μm；
L——待预膜管线长度，km。
（2）装置连接：根据待预膜采气管规格选用变径管，通过变径管将管路c和缓蚀剂储罐的出口管路分别与上游井场来气管及待预膜采气管相连接，并关闭装置的所有阀门。
（3）管道预膜压力确定及调节：打开待预膜采气管路与缓蚀剂储罐的出口管路之间的阀门，压力变送器所示压力即为采气管的操作压力；按式（2）确定采气管的预膜压力，并通过压力调节阀设定，打开压力调节阀并使其与缓蚀剂储罐相连通，则压力调节阀将井场来气压力自动调节到驱动缓蚀剂段塞流动所需的压力，即预膜压力。
P=P0+ΔP （2）式中P——预膜压力，MPa；
P0——采气管操作压力，MPa；
ΔP——考虑装置内局部摩阻及缓蚀剂段塞流动摩阻的富裕量，MPa。
（4）缓蚀剂段塞形成：待缓蚀剂储罐上压力表的读数稳定后，打开缓蚀剂储罐与压力变送器之间的阀门，利用压力表与压力变送器的压差推动缓蚀剂储罐中的缓蚀剂，使其在待预膜采气管线内形成连续的段塞。
（5）采气管缓蚀剂预膜：控制压力表与压力变送器的压差，保持驱动缓蚀剂段塞预膜压力及流动速度的稳定，从而实现采气管线的缓蚀剂预膜。
（6）过量缓蚀剂回收：在采气管线末端与分离器之前，安装过量缓蚀剂段塞的捕集器，确保其平稳进入分离器，进而实现其回收。
（7）缓蚀剂预膜质量检测：预膜完成后，分别关闭装置与采气管路、井场来气管路之间的阀门，同时打开井场来气管与采气管路之间的阀门。采用专用非嵌入式测厚仪，在线检测采气管线预膜的厚度及其均匀度。若检测结果合格，则采气管缓蚀剂预膜结束；反之，则按步骤（1）现场充装缓蚀剂，重复步骤（3）~（7），直到检测合格。
（8）装置拆卸：打开放空系统，将装置内的天然气放空，拆卸装置与井场放空火炬、上游井场来气管、采气管之间的连接。
本发明的装置可装载在越野工程车上，从而可快捷运送到待预膜采气管线的井场。
本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：
（1）设计新颖：本发明方法针对传统清管器式预膜工艺所存在的问题，提出一种适合无收发球装置的采气管线缓蚀剂预膜的新方法，丰富和拓展缓蚀剂预膜技术及其应用范围。
（2）实施简便：本发明方法通过控制缓蚀剂段塞两端压差，进而控制气体运行速度，使缓蚀剂在管道内形成段塞流，从而对管道进行缓蚀剂预膜，工艺简单，操作方便，基建投资费用与操作管理费用低。
（3）化害为利：段塞流是油气管道中危害最大的流型，本发明的装置针对内径小、距离短的采气管道内介质易形成段塞流的特点，有效利用段塞流来实现采气管线的缓蚀剂预膜，无需设置清管装置，降低了投资成本。
（4）适应性强：本发明装置可采用车载，运移快捷灵活，利用效率高；变径管规格据待预膜管线大小选用，连接与拆卸方便，适应性强。
（5）操控性好：管道预膜压力由压力调节阀根据管道背压及缓蚀剂储罐液位自动调节，预膜过程控制的自动化程度高、操控性好。
附图说明
图1为本发明的采气管道缓蚀剂段塞预膜成型装置的结构示意图。
图中各标记如下：1防爆注剂泵、2缓蚀剂储罐、3数显液位计、4压力表、5安全放空系统、6压力变送器、7出装置变径管、8进装置变径管、9压力调节阀、10管路a、11管路b、12管路c。
图2为本发明装置时的操作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明提供的一种采气管道缓蚀剂段塞预膜成型装置，包括防爆注剂泵1和缓蚀剂储罐2，该防爆注剂泵1的出口与缓蚀剂储罐2的入口相连通，防爆注剂泵1的入口与缓蚀剂储罐（图中未示）相连通，用于向缓蚀剂储罐2中泵入缓蚀剂；该缓蚀剂储罐2的出口管路上设有球阀V2和压力变送器6；在缓蚀剂储罐2上设有压力表4和数显液位计3，压力表4用于监测缓蚀剂储罐2内的压力，数显液位计3用于监测缓蚀剂储罐2内的液位。该缓蚀剂储罐2还与安全放空系统5相连接，以将成型装置内的天然气放空，且该安全放空系统5与井场放空火炬相连接。其中压力变送器6通过管路a10与压力调节阀9相连通，该压力调节阀9通过管路b11与缓蚀剂储罐2相连通，且管路b11上设有截止阀V9；该管路b11还与管路c12相连通，该管路c12上设有截止阀V10，且压力调节阀9的另一端与管路c12相连通，且该连通处设有截止阀V8与V9。该缓蚀剂储罐2的出口端管路连接有出装置变径管7，通过该出装置变径管7，缓蚀剂储罐2的出口管路与待预膜采气管相连通，且在相连通处设有球阀V3；管路c12连接有进装置变径管8，通过该进装置变径管8，使缓蚀剂储罐2与上游井场来气管相连通，且在相连通处设有球阀V4，拆卸比较方便。
采用本发明的装置对采气管路进行保护时，可按下述几个步骤进行：
（1）剂量确定及充装：根据待预膜采气管的规格及长度，同时考虑采气管预膜所需剂量及富裕量，按式（1）确定缓蚀剂用量。用快接软管将防爆注剂泵1的吸入端与缓蚀剂储罐（图中未示）连通，打开球阀V1，将缓蚀剂泵入缓蚀剂储罐2中。当数显液位计3所示注入量达到计算剂量时，关闭防爆注剂泵1。
（2）装置连接：根据待预膜采气管规格选用变径管，通过进装置变径管8将管路c12和缓蚀剂储罐2的出口管路分别与上游井场来气管及待预膜采气管相连接；同时连接装置的安全放空系统5与井场放空火炬，关闭装置的所有阀门。
（3）管道预膜压力确定及调节：打开待预膜采气管路与缓蚀剂储罐1的出口管路之间的球阀V3，压力变送器6所示压力即为采气管的操作压力；按式（2）确定采气管的预膜压力，并通过压力调节阀9设定，打开压力调节阀9并使其与缓蚀剂储罐1相连通，则压力调节阀9将井场来气压力自动调节到驱动缓蚀剂段塞流动所需的压力，即预膜压力。
（4）缓蚀剂段塞形成：待缓蚀剂储罐2上压力表的读数稳定后，打开缓蚀剂储罐1与压力变送器6之间的阀门，利用压力表4与压力变送器6的压差推动缓蚀剂储罐2中的缓蚀剂，使其在待预膜采气管线内形成连续的段塞。
（5）采气管缓蚀剂预膜：控制压力表4与压力变送器6的压差，保持驱动缓蚀剂段塞预膜压力及流动速度的稳定，从而实现采气管线的缓蚀剂预膜。
（6）过量缓蚀剂回收：在待预膜采气管线末端与分离器之前，安装过量缓蚀剂段塞的捕集器，确保其平稳进入分离器，进而实现其回收。
（7）缓蚀剂预膜质量检测：关闭球阀V3与V4，同时打开球阀V5，采用专用非嵌入式测厚仪，在线检测采气管线预膜的厚度及其均匀度。若检测结果合格，则采气管缓蚀剂预膜结束；反之，则按步骤（1）现场充装缓蚀剂，重复步骤（3）~（7），直到检测合格。
（8）装置拆卸：打开放空系统5，将装置内的天然气放空，拆卸装置与井场放空火炬、上游井场来气管、采气管之间的连接。
Claims (1)
1.一种采气管道缓蚀剂段塞预膜成型装置，其特征在于：
所述成型装置包括注剂泵和缓蚀剂储罐，所述注剂泵的出口与所述缓蚀剂储罐的入口相连通，所述缓蚀剂储罐的出口管路上设有阀门和压力变送器；所述缓蚀剂储罐上设有压力表；
所述压力变送器通过管路a与压力调节阀相连通；所述压力调节阀通过管路b与所述缓蚀剂储罐相连通；
所述管路b还与管路c相连通，所述管路c上设有阀门；
所述注剂泵为防爆注剂泵；
所述缓蚀剂储罐上设有数显液位计；
所述缓蚀剂储罐与安全放空系统相连接；
所述安全放空系统与井场放空火炬相连接；
所述缓蚀剂储罐的出口端管路和所述管路c均连接有变径管。
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