CN105864638A - 一种可实现气液混输功能的压缩机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现气液混输功能的压缩机组，包括分离器及压缩机，所述分离器内设置有分层隔板，所述分层隔板将分离器的存储空间分割为上腔室和下腔室，所述上腔室上连接有进气管及出气管；还包括滤油管，所述滤油管上设置有单向阀；还包括回气管，所述回气管上连接有第一切断阀；还包括排气管，所述排气管的后端连接有背压阀，所述背压阀的后端连接有混输管；还包括供气管，所述供气管上设置有第三切断阀；还包括出油管，所述出油管上设置有第二切断阀。本压缩机组可广泛应用于天然气井口、页岩气井口等需要对气液进行混输的场合，对天然气采输作业的效率问题、安全问题、环保问题、经济问题均具有卓越的意义。

Description

一种可实现气液混输功能的压缩机组

技术领域

本发明涉及流体输送设备技术领域，特别是涉及一种可实现气液混输功能的压缩机组。

背景技术

目前，在天然气井口、页岩气井口等天然气的开采场合，往往在产气的同时，伴随有石油的排出，传统的天然气增产增压输送方式都是将石油分离掉后利用管网单独输送天然气，分离出的石油的处理方式一般包括如下方式：直接排到环境中、存储后利用车辆运输等方式另行处理、现场进行处理。以上的第一种方式石油会直接造成环境污染，第二种方式运输成本高，第三种方式也会因为现目前现场处理条件的问题，产生大量的废液、污水等，亦存在需要对以上废液、污水作进一步处理的问题。

针对以上问题，现有技术中出现了一种油气混输系统，如授权公告号为CN204062486U，名称为螺杆压缩机油气混输系统的实用新型专利所述，采用以上系统实现了通过压缩机作为动力源，实现了油气的长距离管道输送，但现有技术中用于实现油气混输的系统有待于进一步改进。

发明内容

针对上述现有技术中用于实现油气混输的系统有待于进一步改进的问题，本发明提供了一种可实现气液混输功能的压缩机组。

本发明提供的一种可实现气液混输功能的压缩机组通过以下技术要点来解决问题：一种可实现气液混输功能的压缩机组，包括分离器及压缩机，所述分离器内设置有分层隔板，所述分层隔板将分离器的存储空间分割为上腔室和下腔室，所述上腔室上连接有进气管及出气管，所述出气管与上腔室的连接点位于上腔室的上方，所述出气管的另一端与压缩机的进气口相连；

还包括两端分别与上腔室的下端及下腔室相连的滤油管，所述滤油管上设置有流通方向向下的单向阀；

还包括两端分别与下腔室的上端及上腔室相连的回气管，所述回气管上连接有用于切断回气管的第一切断阀；

还包括连接于压缩机出口上的排气管，所述排气管的后端连接有背压阀，所述背压阀的后端连接有混输管；

还包括两端分别与下腔室及排气管相连的供气管，所述供气管上设置有用于切断供气管的第三切断阀；

还包括两端分别与下腔室的下端及混输管相连的出油管，所述出油管上设置有用于切断出油管的第二切断阀。

具体的，以上结构中，设置的进气管用于由天然气井口、页岩气井口等抽出的油气混合流体进入分离器的上腔室，油气混合流体中的液体部分在重力下由滤油管进入下腔室，设置的回气管用于下腔室的均压，以使得以上液体部分能够顺利的流入下腔室中。出气管用于将上腔室中的气体成分引入压缩机，压缩机对以上气体成分进行加压后，经过排气管、背压阀、混输管进入后续的管线。

本案中，采用在滤油管上设置单向阀、在回气管上设置第一切断阀、在供气管上设置第三切断阀，在出油管上设置第二切断阀，便于实现：在下腔室中液位较低时，第二切断阀和第三切断阀处于关闭状态，第一切断阀处于打开状态，上腔室中的液体成分在自重下继续进入到下腔室中。在下腔室中液位达到一定值时，第二切断阀和第三切断阀打开，第一切断阀关闭，这样，经过压缩机加压的气体进入到下腔室中，由于排气管和混输管通过背压阀相连，以上背压阀用于使得排气管和混输管两者之间具有高于一定数值的压差，这样，在以上压差下，可使得富集于下腔室中的液体成分能够以较快的速度由出油管排出下腔室而进入到混输管中，达到实现气液混输的目的。当下腔室中的液位下降，重新关闭第二切断阀和第三切断阀，重新打开第一切断阀，使得上腔室中的液体成分继续向下腔室中汇集。

以上结构区别于现有技术，由于采用了背压阀，同时分别在背压阀的前端和背压阀的后端设置供气管和出油管，便于实现通过背压阀前端和后端的压差值，实现下腔室中液体成分能够被快速排出，这样，可使得分离器大部分时间处于气液相分离工作状态，避免液体成分进入压缩机引起压缩机故障，故本结构提供技术方案，不仅能够完成气液混输，同时以上压差值可有效避免因为下腔室中液体成分粘度值高而排液不畅的情况发生，故本压缩机组具有更为可靠的工作性能。本压缩机组可广泛应用于天然气井口、页岩气井口等需要对气液进行混输的场合，对天然气采输作业的效率问题、安全问题、环保问题、经济问题均具有卓越的意义。

更进一步的技术方案为：

作为一种便于根据下腔室中液体成分的液位，自动改变第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀三者的通断状态的技术方案，还包括设置于下腔室中的浮球开关，所述第一切断阀为常开阀，所述第三切断阀及第二切断阀为常闭阀，所述浮球开关因为下腔室中的液位升高被触发时，第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀三者的通断状态改变；所述浮球开关因为下腔室中的液位较低回归自然状态时，第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀三者的通断状态回归常态。本方案中，以浮球开关的动作信号作为第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀三者的通断状态改变的依据，区别于其他液位监测装置，本液位监测装置结构简单，同时浮球开关的动作由于依靠液体的浮力，这样可最大程度的避免因为电火花影响本压缩机组工作的安全性。

具体的，以上浮球开关设置为浮球阀，第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀上均设置有用于控制各自阀芯运动的执行机构，浮球阀中的流体可采用压缩氮气或具有一定压力的水，这样，浮球阀以下腔室中的液位作为开闭状态控制依据，浮球阀的开闭状态作为是否向执行机构中送入压缩氮气或具有一定压力的水的控制依据，以上压缩氮气或具有一定压力的水作为执行机构动作的动力源，便可方便的使得第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀的通断状态基于下腔室中的液位。

更进一步的，可在第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀各自的阀杆上连接一块膜片，膜片的一侧设置处于压缩状态的弹簧，膜片的另一侧设置一个压力腔，且膜片的另一侧作为压力腔腔壁的一部分，同时在压力腔腔壁上设置一个为常开的泄压孔，且泄压孔的介质流通能力较差，这样，当压力腔中被引入压缩氮气或具有一定压力的水时，由于泄压孔不能及时的对压力腔进行泄压，此时弹簧被进一步压缩，阀杆运动，第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀的开闭状态改变；反之当压力腔失去压缩氮气或具有一定压力的水补给时，弹簧回弹，第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀的开闭状态改变为初始状态。

为使得出油管单次工作时能够将更多的液体成分由下腔室中排入混输管，利于减小单位时间内压缩机载荷波动的次数、利于减小本压缩机组中阀门部件的动作次数，达到利于压缩机及格阀门部件使用寿命的技术效果，所述浮球开关包括第一浮球开关及第三浮球开关，所述第一浮球开关的位置低于第三浮球开关的位置，当第三浮球开关因为下腔室中的高液位被触动时，第一切断阀的通断状态改变为关闭、第三切断阀及第二切断阀的通断状态改变为打开；

当下腔室中的液位变低第一浮球开关被触动时，第一切断阀的通断状态改变为打开、第三切断阀及第二切断阀的通断状态改变为关闭。

本案可通过如下方式加以实现：第一浮球开关和第二浮球开关均采用浮球阀，浮球阀中的流体可采用压缩氮气或具有一定压力的水，各浮球阀的出口端延伸至本压缩机组的外侧，同时在个浮球阀的出口端上均连接一个腔体，在腔体内设置压力传感器，在腔体的腔壁上均设置一个截面积较小的通孔，各压力传感器的输出端均连接于同一数据处理模块上，数据处理模块的输出端分别与第一切断阀、第二切断阀、第三切断阀三者的执行机构相连，数据处理模块以各压力传感器的数据回传值，判定下腔室中液位处于回升状态还是下降状态：当液位下降至第一浮球开关以下时，控制各执行机构，使得下腔室完成液体成分收集功能；当液位上升作用于第三浮球开关时，控制各执行机构，使得下腔室通过出油管排液。进一步的，以上执行机构优选如上述所述的膜片、弹簧、压力腔、泄压孔的形式，如通过数据处理模块控制连接于动力气源管路上、且远离本压缩机组的电磁阀，控制是否通过动力气源管路向所述压力腔中输入动力气源的形式。以上方案，利于本压缩机组工作的安全性。

因为本压缩机组输送的介质具有易燃性，作为一种在介质泄漏时，安全系数更高的技术方案，所述第一切断阀、第三切断阀及第二切断阀上均设置有用于控制各自通断状态的执行机构，所述执行机构为气动执行机构或液动执行机构，所述执行机构以浮球开关的动作作为控制信号。

为避免因为分离器上腔室排泄不畅或短时间内由进气管中进入上腔室的液体成分过多，造成上腔室中液位过高引起压缩机故障，所述上腔室中还设置有第二浮球开关，所述第二浮球开关与压缩机的控制模块相连，在所述第二浮球开关因为上腔室中的液位升高被触动时，所述压缩机停机。以上第二浮球开关可通过将液位信号转换为电信号作用于压缩机的控制模块上，起到保护压缩机的目的。优选以上第二浮球开关为浮球阀，通过将浮球阀的出口端设置得离本压缩机组较远，同时在浮球阀的出口端设置压力感应装置或介质感应装置等，通过压力感应装置或介质感应装置等将第二浮球阀的开关信号转换为电信号而作用于压缩机的控制模块上。

更进一步的，所述压缩机采用螺杆式压缩机，以使得本机组具有连续大流量气液混输的功能。

作为另一种动力与压缩自成一体、不须额外的动力设备经过成撬配套即可运行的压缩机实现方案，所述压缩机采用多缸发动机改造而成，即将发动机中的部分气缸改造为压缩缸，其他气缸不进行改造，未改造的气缸任然作为燃烧燃料输出动力用，被改造的气缸作为以活塞式压缩气体方式工作的压缩做功部件。具体的改造方法为：如针对常见的多缸汽油汽车发动机，取消部分气缸的火花塞，并在这些气缸上安装吸气阀和排气阀，以上吸气阀和排气阀也可以采用同心阀替代，在未改造的气缸工作时，输出的动力作为被改造气缸内活塞在对应气缸内运动的动力源，以上被改造气缸内活塞的运动配合以上吸气阀、排气阀或同心阀，达到对对应气体成分进行压缩的目的。此实现方式可采用常见的V型发动机或直列发动机加以改造制得，区别于传统压缩机，此方案得到的压缩机组整体重量轻、体积小、移动方便、安装方便，特别适用于交通运输不便的偏远地区。

本发明具有以下有益效果：

以上结构区别于现有技术，由于采用了背压阀，同时分别在背压阀的前端和背压阀的后端设置供气管和出油管，便于实现通过背压阀前端和后端的压差值，实现下腔室中液体成分能够被快速排出，这样，可使得分离器大部分时间处于气液相分离工作状态，避免液体成分进入压缩机引起压缩机故障，故本结构提供技术方案，不仅能够完成气液混输，同时以上压差值可有效避免因为下腔室中液体成分粘度值高而排液不畅的情况发生，故本压缩机组具有更为可靠的工作性能。本压缩机组可广泛应用于天然气井口、页岩气井口等需要对气液进行混输的场合，对天然气采输作业的效率问题、安全问题、环保问题、经济问题均具有卓越的意义。

附图说明

图1是本发明所述的一种可实现气液混输功能的压缩机组一个具体实施例的结构示意图。

图中的编号依次为：1、出气管，2、进气管，3、分离器，4、单向阀，5、第一浮球开关，6、第二浮球开关，7、第三浮球开关，8、第一切断阀，9、第二切断阀、10、第三切断阀，11、混输管，12、背压阀，13、排气管，14、压缩机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，一种可实现气液混输功能的压缩机组，包括分离器3及压缩机14，所述分离器3内设置有分层隔板，所述分层隔板将分离器3的存储空间分割为上腔室和下腔室，所述上腔室上连接有进气管2及出气管1，所述出气管1与上腔室的连接点位于上腔室的上方，所述出气管1的另一端与压缩机14的进气口相连；

还包括两端分别与上腔室的下端及下腔室相连的滤油管，所述滤油管上设置有流通方向向下的单向阀4；

还包括两端分别与下腔室的上端及上腔室相连的回气管，所述回气管上连接有用于切断回气管的第一切断阀8；

还包括连接于压缩机14出口上的排气管13，所述排气管13的后端连接有背压阀12，所述背压阀12的后端连接有混输管11；

还包括两端分别与下腔室及排气管13相连的供气管，所述供气管上设置有用于切断供气管的第三切断阀10；

还包括两端分别与下腔室的下端及混输管11相连的出油管，所述出油管上设置有用于切断出油管的第二切断阀9。

本实施例中，设置的进气管2用于由天然气井口、页岩气井口等抽出的油气混合流体进入分离器3的上腔室，油气混合流体中的液体部分在重力下由滤油管进入下腔室，设置的回气管用于下腔室的均压，以使得以上液体部分能够顺利的流入下腔室中。出气管1用于将上腔室中的气体成分引入压缩机14，压缩机14对以上气体成分进行加压后，经过排气管13、背压阀12、混输管11进入后续的管线。

本案中，采用在滤油管上设置单向阀4、在回气管上设置第一切断阀8、在供气管上设置第三切断阀10，在出油管上设置第二切断阀9，便于实现：在下腔室中液位较低时，第二切断阀9和第三切断阀10处于关闭状态，第一切断阀8处于打开状态，上腔室中的液体成分在自重下继续进入到下腔室中。在下腔室中液位达到一定值时，第二切断阀9和第三切断阀10打开，第一切断阀8关闭，这样，经过压缩机14加压的气体进入到下腔室中，由于排气管13和混输管11通过背压阀12相连，以上背压阀12用于使得排气管13和混输管11两者之间具有高于一定数值的压差，这样，在以上压差下，可使得富集于下腔室中的液体成分能够以较快的速度由出油管排出下腔室而进入到混输管11中，达到实现气液混输的目的。当下腔室中的液位下降，重新关闭第二切断阀9和第三切断阀10，重新打开第一切断阀8，使得上腔室中的液体成分继续向下腔室中汇集。

以上结构区别于现有技术，由于采用了背压阀12，同时分别在背压阀12的前端和背压阀12的后端设置供气管和出油管，便于实现通过背压阀12前端和后端的压差值，实现下腔室中液体成分能够被快速排出，这样，可使得分离器3大部分时间处于气液相分离工作状态，避免液体成分进入压缩机14引起压缩机14故障，故本结构提供技术方案，不仅能够完成气液混输，同时以上压差值可有效避免因为下腔室中液体成分粘度值高而排液不畅的情况发生，故本压缩机14组具有更为可靠的工作性能。本压缩机14组可广泛应用于天然气井口、页岩气井口等需要对气液进行混输的场合，对天然气采输作业的效率问题、安全问题、环保问题、经济问题均具有卓越的意义。

本实施例中，优选背压阀12前后端的压差值介于0.05兆帕至0.1兆帕之间，这样，不仅能获得较快的下腔室排液速度，同时使得压缩机14具有理想的排量和效率。

实施例2：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定： 作为一种便于根据下腔室中液体成分的液位，自动改变第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9三者的通断状态的技术方案，还包括设置于下腔室中的浮球开关，所述第一切断阀8为常开阀，所述第三切断阀10及第二切断阀9为常闭阀，所述浮球开关因为下腔室中的液位升高被触发时，第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9三者的通断状态改变；所述浮球开关因为下腔室中的液位较低回归自然状态时，第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9三者的通断状态回归常态。本方案中，以浮球开关的动作信号作为第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9三者的通断状态改变的依据，区别于其他液位监测装置，本液位监测装置结构简单，同时浮球开关的动作由于依靠液体的浮力，这样可最大程度的避免因为电火花影响本压缩机14组工作的安全性。

具体的，以上浮球开关设置为浮球阀，第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9上均设置有用于控制各自阀芯运动的执行机构，浮球阀中的流体可采用压缩氮气或具有一定压力的水，这样，浮球阀以下腔室中的液位作为开闭状态控制依据，浮球阀的开闭状态作为是否向执行机构中送入压缩氮气或具有一定压力的水的控制依据，以上压缩氮气或具有一定压力的水作为执行机构动作的动力源，便可方便的使得第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9的通断状态基于下腔室中的液位。

更进一步的，可在第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9各自的阀杆上连接一块膜片，膜片的一侧设置处于压缩状态的弹簧，膜片的另一侧设置一个压力腔，且膜片的另一侧作为压力腔腔壁的一部分，同时在压力腔腔壁上设置一个为常开的泄压孔，且泄压孔的介质流通能力较差，这样，当压力腔中被引入压缩氮气或具有一定压力的水时，由于泄压孔不能及时的对压力腔进行泄压，此时弹簧被进一步压缩，阀杆运动，第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9的开闭状态改变；反之当压力腔失去压缩氮气或具有一定压力的水补给时，弹簧回弹，第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9的开闭状态改变为初始状态。

为使得出油管单次工作时能够将更多的液体成分由下腔室中排入混输管11，利于减小单位时间内压缩机14载荷波动的次数、利于减小本压缩机14组中阀门部件的动作次数，达到利于压缩机14及格阀门部件使用寿命的技术效果，所述浮球开关包括第一浮球开关5及第三浮球开关7，所述第一浮球开关5的位置低于第三浮球开关7的位置，当第三浮球开关7因为下腔室中的高液位被触动时，第一切断阀8的通断状态改变为关闭、第三切断阀10及第二切断阀9的通断状态改变为打开；

当下腔室中的液位变低第一浮球开关5被触动时，第一切断阀8的通断状态改变为打开、第三切断阀10及第二切断阀9的通断状态改变为关闭。

本案可通过如下方式加以实现：第一浮球开关5和第二浮球开关6均采用浮球阀，浮球阀中的流体可采用压缩氮气或具有一定压力的水，各浮球阀的出口端延伸至本压缩机14组的外侧，同时在个浮球阀的出口端上均连接一个腔体，在腔体内设置压力传感器，在腔体的腔壁上均设置一个截面积较小的通孔，各压力传感器的输出端均连接于同一数据处理模块上，数据处理模块的输出端分别与第一切断阀8、第二切断阀9、第三切断阀10三者的执行机构相连，数据处理模块以各压力传感器的数据回传值，判定下腔室中液位处于回升状态还是下降状态：当液位下降至第一浮球开关5以下时，控制各执行机构，使得下腔室完成液体成分收集功能；当液位上升作用于第三浮球开关7时，控制各执行机构，使得下腔室通过出油管排液。进一步的，以上执行机构优选如上述所述的膜片、弹簧、压力腔、泄压孔的形式，如通过数据处理模块控制连接于动力气源管路上、且远离本压缩机14组的电磁阀，控制是否通过动力气源管路向所述压力腔中输入动力气源的形式。以上方案，利于本压缩机14组工作的安全性。

因为本压缩机14组输送的介质具有易燃性，作为一种在介质泄漏时，安全系数更高的技术方案，所述第一切断阀8、第三切断阀10及第二切断阀9上均设置有用于控制各自通断状态的执行机构，所述执行机构为气动执行机构或液动执行机构，所述执行机构以浮球开关的动作作为控制信号。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上对本案作进一步限定，如图1所示，为避免因为分离器3上腔室排泄不畅或短时间内由进气管2中进入上腔室的液体成分过多，造成上腔室中液位过高引起压缩机14故障，所述上腔室中还设置有第二浮球开关6，所述第二浮球开关6与压缩机14的控制模块相连，在所述第二浮球开关6因为上腔室中的液位升高被触动时，所述压缩机14停机。以上第二浮球开关6可通过将液位信号转换为电信号作用于压缩机14的控制模块上，起到保护压缩机14的目的。优选以上第二浮球开关6为浮球阀，通过将浮球阀的出口端设置得离本压缩机14组较远，同时在浮球阀的出口端设置压力感应装置或介质感应装置等，通过压力感应装置或介质感应装置等将第二浮球阀的开关信号转换为电信号而作用于压缩机14的控制模块上。

更进一步的，所述压缩机14采用螺杆式压缩机，以使得本机组具有连续大流量气液混输的功能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可实现气液混输功能的压缩机组，包括分离器（3）及压缩机（14），所述分离器（3）内设置有分层隔板，所述分层隔板将分离器（3）的存储空间分割为上腔室和下腔室，所述上腔室上连接有进气管（2）及出气管（1），所述出气管（1）与上腔室的连接点位于上腔室的上方，所述出气管（1）的另一端与压缩机（14）的进气口相连；

还包括两端分别与上腔室的下端及下腔室相连的滤油管，所述滤油管上设置有流通方向向下的单向阀（4）；

还包括两端分别与下腔室的上端及上腔室相连的回气管，所述回气管上连接有用于切断回气管的第一切断阀（8）；

其特征在于，还包括连接于压缩机（14）出口上的排气管（13），所述排气管（13）的后端连接有背压阀（12），所述背压阀（12）的后端连接有混输管（11）；

还包括两端分别与下腔室及排气管（13）相连的供气管，所述供气管上设置有用于切断供气管的第三切断阀（10）；

还包括两端分别与下腔室的下端及混输管（11）相连的出油管，所述出油管上设置有用于切断出油管的第二切断阀（9）。

2.根据权利要求1所述的一种可实现气液混输功能的压缩机组，其特征在于，还包括设置于下腔室中的浮球开关，所述第一切断阀（8）为常开阀，所述第三切断阀（10）及第二切断阀（9）为常闭阀，所述浮球开关因为下腔室中的液位升高被触发时，第一切断阀（8）、第三切断阀（10）及第二切断阀（9）三者的通断状态改变。

3. 根据权利要求2所述的一种可实现气液混输功能的压缩机组，其特征在于，所述浮球开关包括第一浮球开关（5）及第三浮球开关（7），所述第一浮球开关（5）的位置低于第三浮球开关（7）的位置，当第三浮球开关（7）因为下腔室中的高液位被触动时，第一切断阀（8）的通断状态改变为关闭、第三切断阀（10）及第二切断阀（9）的通断状态改变为打开；

当下腔室中的液位变低第一浮球开关（5）被触动时，第一切断阀（8）的通断状态改变为打开、第三切断阀（10）及第二切断阀（9）的通断状态改变为关闭。

4.根据权利要求2或3所述的一种可实现气液混输功能的压缩机组，其特征在于，所述第一切断阀（8）、第三切断阀（10）及第二切断阀（9）上均设置有用于控制各自通断状态的执行机构，所述执行机构为气动执行机构或液动执行机构，所述执行机构以浮球开关的动作作为控制信号。

5.根据权利要求1所述的一种可实现气液混输功能的压缩机组，其特征在于，所述上腔室中还设置有第二浮球开关（6），所述第二浮球开关（6）与压缩机（14）的控制模块相连，在所述第二浮球开关（6）因为上腔室中的液位升高被触动时，所述压缩机（14）停机。