CN1046152C - 自动连续负压采气工艺 - Google Patents

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Abstract

一种适用于油气田低压气，石油伴生气，浅层天然气和矿井瓦斯气开采的工艺，是一种通过采用真空泵机组，分离器，稳压罐和压缩机机组串联运行的开采输送工艺。其特征是稳压罐的容积为0-10m3，其上安装有压力控制元件，根据压力变化对真空泵机组和压缩机组中的自动无级调速偶合器进行控制。在真空泵的输入端高有由压力控制元件控制的电磁阀，并设有旁通管线。本发明能连续自动匹配运行，可使准确的地质储量的采出程度达99%以上，能够大大降低工程投资。

Description

自动连续负压采气工艺
本发明涉及的是天然气的开采输送工艺，特别是一种适合对石油伴生气、矿井瓦斯气、低压天然气的开采输送工艺。
目前，对天然气的开采主要靠气井气体地层自身压力或靠压缩机增压来实现。但无法将气井(气藏)的气体开采干净，近年来，我国煤炭矿山开采业对瓦斯的综合利用和浅层天然气开采工艺中，如重庆市中梁山煤矿、四川省浅层天然气公司采用的一种利用机械负压的采气技术，即它利用真空泵强行抽吸，将气体以0.1MPa压力排出，输入进一个500-1000m3的大钢缓冲罐或地窖中，再用压缩机将其增压到0.22-0.3MPa的压力，通过管线直接输给用户。这种工艺虽能将气井(气藏)的气体开采得较干净，但没有能够解决真空泵和压缩机串联的合理匹配问题，而靠一个很大容积的容器来缓冲。尽管如此，还是不能保证真空泵和压缩机串联的长期连续运转，只能间隙生产，而且存在工艺设备投资大，和生产效率低，占地面积大、经济效益较差的缺陷。
本发明的目的在于提供这样一个适用于油气田低压气，石油伴生气，浅层天然气和矿井瓦斯气开采的工艺，即提供一种用真空泵和压缩机串联实现自动化匹配，减少中间容器的容积，能够连续生产，生产效率高，投资小的自动连续负压采气工艺。
本发明的上述目的是通过采用真空泵机组分离器及稳压罐和压缩机机组等装置串联运行的开采输送工艺强制对气井中进行大排量抽吸采气并增压输送而实现的，工艺以是否采用稳压罐分为两种形式：本发明第一种形式的自动连续负压采气工艺由真空泵机组5，分离器6、稳压罐7和压缩机机组8串联组成，其特征在于：真空泵机组中的原动机5-1通过真空泵无级调速偶合器5-2控制真空泵5-3的转速；压缩机机组8中的原动机8-1，通过压缩机自动无级调速偶合器8-2控制压缩机8-3的转速；所述自动无级调速偶合器5-2、8-2由安装在稳压罐上的压力控制元件1-2将稳压罐内的压力变化转变成电信号来进行控制，当稳压罐的压力升高时，压力控制元件通过压缩机的自动无级调速偶合器8-2调节压缩机8-3从而增加压缩机的排量，同时通过真空泵的无级调速偶合器5-2调节真空泵5-3从而减少真空泵的排量；当稳压罐的压力降低时，压力控制元件通过压缩机的自动无级调速耦合器调节压缩机从而减少压缩机的排量，同时通过真空泵的自动无级调速耦合器调节真空泵从而增加真空泵的排量；所述稳压罐的容积为大于0，小于或等于10m3。
本发明第二种形式的自动连续负压采气工艺由真空泵机组5，分离器6和压缩机机组8串联组成，其特征在于：真空泵机组中的原动机5-1通过真空泵无组调速耦合器5-2控制真空泵5-3的转速；压缩机机组8中的原动机8-1，通过压缩机自动无级调速耦合器8-2控制压缩机8-3的转速；所述自动无级调速耦合器5-2，8-2由安装在连接分离器6与压缩机机组3之间的输气管线上的压力控制元件1-2将分离器6与压缩机机组8之间的输气管线上的压力变化转变成电信号来进行控制；当分离器6与压缩机机组3之间输气管线上的压力升高时，压力控制元件通过压缩机的自动无级调速偶合器8-2调节压缩机从而增加压缩机的排量，同时通过真空泵的无级调速偶合器5-2调节真空泵从而减少真空泵的排量；当分离器6与压缩机机组3之间输气管线上的压力降低时，压力控制元件通过压缩机的自动无级调速偶合器调节压缩机从而减少压缩机的排量，同时通过真空泵的自动无级调速偶合器调节真空泵从而增加其空泵的排量。
本发明的上述工艺可以通过附图及实施例进一步说明。
附图为本发明采气工艺的流程控制图。
参见附图，图中的真空泵机组5由真空泵原动机5-1，真空泵自动无级调速偶合器5-2及真空泵5-3通过轴5-4及5-5联接而构成；压缩机机组8由压缩机原动机8-1，压缩机自动无级调速偶合器8-2及压缩机8-3通过轴8-4和8-5联接而构成；真空泵机组和压缩机机组之间串联有水气分离器6和稳压罐7，稳压罐上安装有压力控制元件1-2，该压力控制元件通过控制信号线2或2′与真空泵自动无级调速偶合器5-2和压缩机自动无级调速偶合器8-2联接，其中控制信号线2为当稳压器罐或分离器6与压缩机机组8之间的输气管线上的压力升高时，由此控制信号线通过压缩机的自动无级调速偶合器调节压缩机从而增加压缩机的排量，同时通过真空泵的自动无级调速偶合器调节真空泵从而减少真空泵的排量；控制信号线2′为当稳压罐或分离器6与压缩机机组6之间的输气管线上的压力降低时，由此信号线通过压缩机的自动无级调速偶合器调节压缩机从而减少压缩机的排量，同时通过真空泵的自动无级调速偶合器调节真空泵从而增加真空泵排量。
上述工艺的一个具体实施例是：在真空泵机组中，采用2BE1253-0型真空泵，自动无级调速偶合器采用YOT50/100型真空泵液力偶合器，真空泵原动机采用6160-A-6燃气发动机。在压缩机机组中，压缩机采用L-20/4-X天然气压缩机，自动无级调速偶合器采用YOT56/100压缩机液力偶合器，压缩机原动机采用6160-A-6燃气发动机；压力控制元件1-2采用高灵敏度的电子式调速偶合器时，可省去稳压罐，而将压力控制元件直接安装在两机组之间的输气管线10上。为了保证真空泵运行安全，在真空泵进气端的管线上设有由压力控制元件1-1控制的电动阀3，并在该电动阀输入端及真空泵输出端并联设置带有单流阀4的旁通管线，使在井口压力高于0.1MPa时，由压缩机直接大排量通过计量装置9计量输气，随着井口压力降低至0.1MPa时，电动阀3自动开启，由真空泵抽吸采气，压缩机增压输气。由于在真空泵机组和压缩机机组之间的稳压罐或管线上安装了压力控制元件，因而可通过对自动级调速偶合器的控制而完成对真空泵和压缩机排量的调节，使两者的排量趋于一致，从而实现两机组串联运行的自动可靠匹配，而达到连续采输气的目的。
由此可见，本发明由于采用其上述工艺而具有以下几个优点：
1)实现了真空泵和压缩机串联运行的自动匹配；
2)实现了工艺的完整性和连续运行的可靠性；
3)扩展了现有工艺的实用范围，即井口压力可以大于0.1MPa，加速了低压气井的开采；
4)利用该工艺开采气井天然气，石油伴生气和矿井瓦斯气，可使准确的地质储量的采出程度达到99％以上。用此工艺开采后的剩余储量仅为气藏容积的3％，使有限的能源得到充分的利用。
5)减少了现有工艺的占地面积和稳压罐体积，从而大大降低工程投资。
6)提高了设备的使用效率和采气速度。
7)系统运行安全可靠。
8)所有工艺设备均可设计成撬装式，即将设备安装在一个整体钢结构底座上，使其搬运方便灵活。设备可重复利用开采多口低压气井。
9)对电力、水源缺乏的边远气井，主设备的原动机采用燃气发动机驱动，冷却系统采用闭式循环系统。不需外电源、外水源。其适应性强，不用受外电、水源的限制。而且配套可设计小型脱硫装置，为没有净化气气源的气井实施负压采气时提供燃气发动机所需的燃料气。
10)还可由燃气发动机驱动一台小发电机发电可供生产生活照明使用。

Claims (4)

1.一种自动连续负压采气工艺，工艺装置由真空泵机组(5)，分离器(6)、稳压罐(7)和压缩机机组(8)串联组成，其特征在于：真空泵机组中的原动机(5-1)通过真空泵无级调速偶合器(5-2)控制真空泵(5-3)的转速；压缩机机组(8)中的原动机(8-1)，通过压缩机自动无级调速偶合器(8-2)控制压缩机(8-3)的转速；所述自动无级调速偶合器(5-2，8-2)由安装在稳压罐上的压力控制元件(1-2)将稳压罐内的压力变化转变成电信号来进行控制，当稳压罐的压力升高时，压力控制元件通过压缩机的自动无级调速偶合器(8-2)调节压缩机(8-3)从而增加压缩机的排量，同时通过真空泵的无级调速偶合器(5-2)调节真空泵(5-3)从而减少其空泵的排量；当稳压罐的压力降低时，压力控制元件通过压缩机的自动无级调速耦合器调节压缩机从而减少其压缩机的排量，同时通过真空泵的自动无级调速耦合器调节真空泵从而增加真空泵的排量；所述稳压罐的容积为大于0小于，或等于103。
2.一种自动连续负压采气工艺，工艺装置由真空泵机组(5)，分离器(6)和压缩机机组(8)串联组成，其特征在于：真空泵机组中的原动机(5-1)通过真空泵无级调速耦合器(5-2)控制真空泵(5-3)的转速；压缩机机组(8)中的原动机(8-1)，通过压缩机自动无组调速耦合器(8-2)控制压缩机(8-3)的转速；所述自动无级调速耦合器(5-2，8-2)由安装在连接分离器(6)与压缩机机组(3)之间的输气管线上的压力控制元件(1-2)将分离器(6)与压缩机机组(8)之间的输气管线上的压力变化转变成电信号来进行控制；当分离器(6)与压缩机机组(3)之间输气管线上的压力升高时，压力控制元件通过压缩机的自动无级调速偶合器(8-2)调节压缩机(8-3)从而增加压缩机的排量，同时通过真空泵的无级调速偶合器(5-2)调节真空泵(5-3)从而减少真空泵的排量；当分离器(6)与压缩机机组(3)之间输气管上的压力降低时，压力控制元件通过压缩机的自动无级调速偶合器调节压缩机从而减少压缩机的排量，同时通过真空泵的自动无级调速耦合器调节真空泵从而增加真空泵的排量。
3.根据权利要求1或2所述的自动连续负压采气工艺，其特征在于：真空泵(5-3)进气端的管线上设有由压力控制元件(1-1)控制的电动阀(3)，压力控制元件(1-1)控制电动阀(3)在井口压力低于0.1MPa时开启，由真空泵机组抽吸采气，压缩机增压输气。
4.根据权利要求1或2所述的自动连续负压采气工艺，其特征在于：在电动阀(3)输入端和真空泵输出端并联设置单流阀(4)的旁通管线，当井口压力大于0.1MPa时，由压缩机机组直接大排量输气。
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