CN104453785A - 气动发热防气井节流水合物生成装置 - Google Patents
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Abstract
气动发热防气井节流水合物生成装置，应用于预防气井节流水合物生成，此装置能利用气井自身能量发电，进而利用电能发热，从而提高井口油嘴节流处的温度。装置主要由控制阀门、连接接头、自生热固定式油嘴、气动涡轮、传动轴、涡轮发电机、温控器、电热圈、温度传感器、压力传感器、蓄电器组成。效果是：利用气井自身能量发电发热，加热固定式油嘴，并自动控制加热温度，使其高于水合物生成温度，减小了热量损失，从而达到预防水合物生成的效果。本发明装置可实现自动化控制，操作简单，装卸方便，劳动强度小，环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及油气田防气井井口节流水合物生成技术，具体是一种利用气井井口自身能量预防气井井口水合物生成的装置。
背景技术
目前天然气的开发在我们能源体系中占有越来越重要的地位，但在天然气开采和运输过程中，压力逐渐降低，气体体积膨胀，流速增大，流体温度逐渐降低。当温度降低到水合物生成温度时，在气井的管线中就可能形成水合物。天然气水合物一旦形成，就会堵塞井筒、管线、阀门和设备，严重影响气井的正常生产，降低气井的经济效益。
传统解水合物堵塞的方法主要有：(1)脱除水分法；(2)管线放空法；(3)管线加热法(水合物低于一定温度才有可能生成)；(4)注水合物抑制剂法等。目前现场中常用水合物抑制剂法和锅炉加热管线法来抑制水合物的生成，从而达到解堵的效果。
以上几种方法虽然能够解除气井井口水合物的堵塞，但是也存在对环境污染大、工艺复杂、劳动强度大以及对工艺要求严格等弊端。水合物抑制剂法要求反复注入，且对环境污染大；传统的加热法也要现场提供电力加热或锅炉加热等，需要外部能量，生产成本高且设备复杂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种作用效果好、生产及操作成本低、能利用气井自身能量预防水合物生成的装置。
为实现上述目的，本发明的总体构思是：此装置通过丝扣直接与生产管柱连接，在设备油嘴处节流，再利用气井气流带动气动涡轮转动，通过传动轴带动发电机发电，进而利用电能在油嘴节流处发热，从而提高油嘴或节流阀处的温度，使其高于水合物生成温度，同时降低气井井口的气流速度，使井口散热降低，保持井口温度，从而达到预防水合物生成的效果。另外还可以实现对电热圈温度的自动控制，同时使多余的电能储存或者发光，避免能量的浪费。
本发明采用的技术方案是：主要由控制阀门、连接接头、自生热固定式油嘴、气动涡轮、传动轴、发电机、温控器、电热圈、温度传感器、压力传感器、蓄电器组成。
控制阀门是控制生产管线中天然气流动的一种装置，阀门采用闸板控制管线气体的流动。
连接接头采用标准螺纹结构，使装置能与现场输气管无缝连接(直径设计为62～114mm之间)，接口与装置主体成90°设计。
自生热固定式油嘴对气井进行节流，可更换油嘴大小，内有加热片及导热材料，利用装置自生电流发热，提高油嘴处的温度。
气动涡轮在装置主体内部，是将压缩气体的压力能转换为机械能并产生旋转运动的气动执行元件，其转轴与低速轴连接，气动涡轮设计最高承受压力为30MPa。
传动轴是将气动涡轮的转子轴心与齿轮箱连接在一起，是动力传输设备，在装置内部传导气动涡轮的动力，将转轴动力传导给发电机发电。
涡轮发电机是利用传动轴带动发电机的转子在定子中转动，发电机转子通过直流形成磁场，此磁场在定子中转动切割线圈形成电流。功率范围500～2000KW。
压力传感器PS1、PS2压力范围：0～30MPa，实验过程中计算机与压力传感器连接，对其进行监测和记录。
温度传感器PT1、PT2压力范围：-50℃～200℃，实验过程中计算机与温度传感器连接，对其进行监测和记录。
电热圈是包裹在气井管线上，通过热传导、辐射和对流等对气井管线进行加热的装置。
蓄电池是供给和储存电能的装置。当发动机发电不足时为其提供电能；当发电机发电充足时，蓄电池就储存多余电能。
温度控制装置是通过对温度传感器的温度进行自动分析，从而改变电流控制电热圈产热量的一种控制装置，作用是实现节流处加热的自动控制。
本发明装置的特征在于连接接头上有螺纹，使装置与现场输气管无缝连接，气流进入自生热固定式油嘴进行节流，进入主体装置带动气动涡轮转动，再从出口进入输气管线；气动涡轮经传动轴将动力传到发电机，带动发电机发电。发电机的电流通过温度控制器与蓄电池连接，蓄电器通过连接的温度控制器控制调节电流大小，从而调节电热圈的发热量，使多余的电能储存起来；电能进入自生热固定式油嘴带动电发热片发热，从而加热油嘴处的温度；电热圈上接有温度传感器，将温度的数据传到温控器，实现电热圈温度的自动控制。电加热圈为附加装置，可包在设备处进行加热。
本发明通过上述实施方式能实现充分利用气井自身能量进行井口自动加热，并对加热进行自动控制，同时降低气体流速，从而提高井口油嘴处的温度，有效预防了气井节流处水合物的生成。
采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的特点是：该装置是利用气井自身能量发热，工艺简单，装卸方便，劳动强度小、环境友好等优点。
说明书附图
图1为气动发热防气井节流水合物生成装置整体结构视图。
图2为自生热固定式油嘴整体结构视图
图3为气动涡轮发电装置整体结构侧视图
图4为装置气动涡轮部分结构视图
图5为装置电加热圈结构视图
图中：1、进气口，2、自生热固定式油嘴，3、气动涡轮发电装置，4、出气口，5、电线，6、温度控制器，7、蓄电池，8、进气口，9、固定式油嘴，10、导热材料，11、电发热片，12、出气口，13、涡轮壳，14、涡轮片，15、密封圈，16、涡轮轴，17、中间体，18、进油孔，19、隔板，20、定子，21、转子，22、传动轴，23、引线，24、进气口，25、进气开关，26、涡轮叶片，27、出气口，28、出气开关，29、加热圈壳体，30、隔热层，31、电加热层，32、导热层，33、装配口，34、装配带。
具体实施方式
下面结合附图和实施对本发明进行详细的描述。
如图1所示，气动发热防气井节流水合物生成装置，它包括1、进气口，2、自生热固定式油嘴，3、气动涡轮发电装置，4、出气口，5、电线，6、温度控制器，7、蓄电池，所述的进气口1与现场管线相连；所述的自生热固定式油嘴2里对气井进行节流，可更换油嘴大小，内有加热片及导热材料，利用装置自生电流发热，提高油嘴处的温度；所述的气动涡轮发电装置由涡轮、发电机组成，节流后的气流带动涡轮转动，涡轮通过传动轴带动发电机发电；所述的温度控制器6为自动控制设备，可以通过分析温度传感器信号对进入的电流进行分配调整；所述的蓄电池为蓄电装置，在外部电量多时储存，外部电量低时补充。
如图2所示，自生热固定式油嘴，它包括8、进气口，9、固定式油嘴，10、导热材料，11、电发热片，12、出气口，所述的固定式油嘴9可以根据现场需要进行更换；所述的电发热片11为稀有金属发热片；所述的导热材料为铝合金制品，并有多个散热孔。
如图3所示，气动涡轮发电装置，它包括13、涡轮壳，14、涡轮片，15、密封圈，16、涡轮轴，17、中间体，18、进油孔，19、隔板，20、定子，21、转子，22、传动轴，23、引线，所述的涡轮壳13有装置的固定壳、支撑体以及盖体，盖体及支撑体之间采用螺钉连接固定；所述的涡轮片14固定在涡轮轴16上，通过气体的流动带动其旋转，从而带动传动轴22转动；所述的密封圈15固定在传动轴22上，防止气体的逸出，保证装置的气密性；所述的中间体17为装置内部固定传动轴的装置；所述的进油孔18为润滑油进入传动轴的通道；所述的定子20为磁性部件，转子21在磁场中转动切割磁感线形成电流，再经过引线23进入温度控制器；
如图4所示，气动涡轮部件包括24、进气口，25、进气开关，26、涡轮叶片，27、出气口，28、出气开关，所述的进气口24有连接接头，通过丝扣与生产管线无缝连接；所述的进气开关25、出气开关27为阀门控制开关，对气体的流入流出进行控制；
如图5所示，电加热圈部件包括29、加热圈壳体，30、隔热层，31、电加热层，32、导热层，33、装配口，34、装配带。所述的加热圈壳体29为胶质壳体，具有防水、防晒等特性；所述的隔热层30为阻燃的隔热棉；所述的电加热层31有多个稀有金属发热片；所述的导热层32为铝合金制品，并有多个散热孔；所述的装配口33为电加热圈的开口部分，方便现场包裹设备；所述的装配带34为方便加热圈严实包裹设备设计，可根据设备直径大小手动调节。
在图1所示实施例中，气井防水合物生成装置的连接接头通过丝扣与生产管线无缝连接，装置的连接接头后有自生热固定式油嘴对气体进行节流，气体进入到装置的主体内，由于气体有很高的流速，带动气动涡轮转动，之后气体流速降低，通过连接接头流出装置主体，进入正常生产管线；同时气动涡轮转动带动传动轴转动，传动轴带动发动机的转子在定子中转动，发电机转子通过直流形成磁场，此磁场在定子中转动后，磁力线切割定子中的线圈，在线圈中感应除电势，很多线圈的电势叠加后在发电机端子处形成电压，从而形成电流供电。涡轮发电机产生的电流进入温度控制器，温度控制系统对管线上温度传感器发回的信号进行处理分析，通过改变电流大小来自动控制自生热固定式油嘴上的发热片或管线上电热圈的发热量，同时多余的电流进入蓄电池中储存，以备系统在发电量少时使用。
Claims (4)
1.气动发热防气井节流水合物生成装置，其特征在于：主要有进气口(1)，自生热固定式油嘴(2)，气动涡轮发电装置(3)，出气口(4)，电线(5)，温度控制器(6)，蓄电池(7)等部件。
2.根据权力要求1所述的气动发热防气井节流水合物生成装置，其特征是：进气口(1)连接接头采用螺纹设计接在输气管线后；自生热固定式油嘴(2)接在进气口(1)后；气动涡轮发电装置(3)与自生热固定式油嘴(2)通过管道连接；温度控制器(6)与气动涡轮发电装置(3)、蓄电池(7)、自生热固定式油嘴(2)通过电线(5)连通。
3.根据权利要求1所述的自生热固定式油嘴，其特征是：油嘴(9)固定在装置上部，以螺栓固定；电发热片(11)固定在装置空隙处，通过电线与气动涡轮发电装置(3)连接；导热材料(10)为铝合金制品，与油嘴直接接触。
4.根据权力要求1所述的气动涡轮发电装置，其特征是：涡轮片(14)固定在涡轮壳(13)内，通过涡轮轴(16)与传动轴(22)连接，传动轴(22)与转子(21)连接；定子(20)固定在发电装置内部；装置通过电线与温度控制器(6)连接。
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| CN (1) | CN104453785A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112696613A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-04-23 | 西南石油大学 | 一种防冻堵的节流油嘴 |
| CN114320232A (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 气井环空泄压管线的加热控制装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090284013A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | General Electric Company | Dry 3-way catalytic reduction of gas turbine NOx |
| CN102031946A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-04-27 | 中国石油化工集团公司 | 油嘴套加热装置 |
| CN102383766A (zh) * | 2011-10-17 | 2012-03-21 | 西南石油大学 | 自发热式天然气水合物防治装置 |
| RU2449112C1 (ru) * | 2010-08-13 | 2012-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Ставропольский радиозавод "Сигнал" (ОАО "Ставропольский радиозавод "Сигнал") | Способ стабилизации тепловых режимов работы нефтяных скважин и нефтепроводов |
| CN203430482U (zh) * | 2013-06-28 | 2014-02-12 | 吉效科 | 一种井筒-管线自能加温清蜡一体化装置 |
| CN103775026A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 天然气气井自发电伴热装置 |
-
2014
- 2014-10-21 CN CN201410563535.XA patent/CN104453785A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090284013A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | General Electric Company | Dry 3-way catalytic reduction of gas turbine NOx |
| RU2449112C1 (ru) * | 2010-08-13 | 2012-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Ставропольский радиозавод "Сигнал" (ОАО "Ставропольский радиозавод "Сигнал") | Способ стабилизации тепловых режимов работы нефтяных скважин и нефтепроводов |
| CN102031946A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-04-27 | 中国石油化工集团公司 | 油嘴套加热装置 |
| CN102383766A (zh) * | 2011-10-17 | 2012-03-21 | 西南石油大学 | 自发热式天然气水合物防治装置 |
| CN203430482U (zh) * | 2013-06-28 | 2014-02-12 | 吉效科 | 一种井筒-管线自能加温清蜡一体化装置 |
| CN103775026A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 天然气气井自发电伴热装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114320232A (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 气井环空泄压管线的加热控制装置 |
| CN114320232B (zh) * | 2020-09-30 | 2024-03-26 | 中国石油天然气股份有限公司 | 气井环空泄压管线的加热控制装置 |
| CN112696613A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-04-23 | 西南石油大学 | 一种防冻堵的节流油嘴 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150325 |