CN108662435A - 天然气气井压力能利用装置 - Google Patents

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李奇
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Abstract

本发明公开了一种天然气气井压力能利用装置，包括：垂直设置的高压进气管和低压进气管，以及混合中压排气管，混合中压排气管与高压进气管平行相对设置，并垂直连接于低压进气管；混合腔室，混合腔室是高压进气管、低压进气管和混合中压排气管连通形成的空间；引射器包括：可调锥设置于高压进气管内；喷嘴设置于高压进气管和低压进气管内部，喷嘴外套于可调锥下部；混合扩压管设置于混合中压排气管内。本发明的优点在于：通过可调式天然气引射增压结构，实现在气井压力变化时，通过调节引射结构最大限度的利用高压天然气井的压力能为低压天然气井增压。

Description

天然气气井压力能利用装置
技术领域
本发明涉及天然气开发领域，更具体地，涉及一种天然气气井压力能利用装置。
背景技术
在天然气开采过程中，气田内由于各气井开发层位和开发时间的不同，造成同一气田在同一开发阶段(特别在开发中后期)会同时存在高压气井和低压气井。为了满足外输管线的要求，高压气体需节流降压，造成了天然气压力能的巨大浪费；而低压气体压力低于外输管网压力不能进入管网，需要增压才能实现外输，增加了动力消耗。
目前，利用气体压力能为天然气增压的装置有膨胀压缩机组和引射器。膨胀压缩机组为间接式能量传递方式，必须依靠机械轴来实现能量传输，存在设备投资和维护费用高、带液操作性差等缺点，并且间接式的能量传递方式降低了能量的利用率。引射器是利用高压流体引射低压流体的装置，能将两股不同压力的流体互相混合，并发生能量交换，以形成一股居中压力混合流体，具有无转动件、结构简单等诸多优点。
CN201555021U公开了一种集成式的天然气引射增压装置，将分离设备、压力调节装置、控制装置和天然气引射器集成固定在钢制撬块上，用于低压天然气的增压。
然而现有引射器均采用固定式结构，其喷嘴和扩压管结构依据工作初期参数设定，不能适应天然气的压力和流量的变化。随着气田开发进入中后期，气井的井口压力递减较快，造成固定式引射器的引射增压效果显著减弱，甚至起不到增压效果。
因此，有必要开发一种能够有效利用高压气井的压力能为低压气井增压的装置。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种天然气气井压力能利用装置，其能够通过可调式天然气引射增压结构，实现在气井压力变化时，通过调节引射结构最大限度的利用高压天然气井的压力能为低压天然气井增压。
本发明提出了一种天然气气井压力能利用装置，包括：
混合腔室，所述混合腔室分别与高压进气管、低压进气管和混合中压排气管连通；
引射器，所述引射器包括：可调锥，所述可调锥设置于所述高压进气管内；
喷嘴，所述喷嘴外套于所述可调锥的端部，位于所述混合腔室内；
混合扩压管，所述混合扩压管设置于所述混合中压排气管内。
优选地，所述混合中压排气管与所述高压进气管直线相对设置，所述低压进气管与所述高压进气管垂直设置。
优选地，所述高压进气管设有高压进气口，所述低压进气管设有低压进气口，所述高压进气口与高压气井相连，所述低压进气口与低压气井相连。
优选地，所述喷嘴、所述混合扩压管通过法兰盘进行固定。
优选地，所述可调锥包括可调锥把手，所述可调锥把手位于所述高压进气管外。
优选地，所述压力能利用装置还包括：
密封层，所述密封层设置于所述可调锥和所述高压进气管连接处，用于密封高压气体。
优选地，所述可调锥和所述喷嘴正对着所述混合中压排气管。
优选地，所述喷嘴孔径为3-8mm，所述可调锥锥角为7-15°。
优选地，其中，所述混合扩压管包括混合段和扩压段。
优选地，所述混合段的管长为260-340mm，所述扩压段的管长为440-360mm，所述扩压段的锥角为10-15°。
根据本发明天然气气井压力能利用装置，其优点在于：在引射器中设置了可调锥、可更换喷嘴和可更换混合扩压管，通过调节可调锥改变喷嘴口的截面，既可更换喷嘴，也可更换混合扩压管，以适应高压引射气的参数的变化，并保证高压气的压力能得到高效的利用。
本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的天然气气井压力能利用装置的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的天然气气井压力能利用装置的工作示意图。
附图标记说明：
1、密封填料；2、高压进气管；3、低压进气管；4、混合中压排气管；
5、可调锥；6、喷嘴；7、混合扩压管；8、压力能利用装置；
9、高压气井；10、低压气井；11、外输管网。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的一种天然气气井压力能利用装置，包括：混合腔室，所述混合腔室分别与高压进气管、低压进气管和混合中压排气管连通；引射器，引射器包括：可调锥，可调锥设置于高压进气管内；喷嘴，喷嘴外套于可调锥的端部，位于混合腔室内；混合扩压管，混合扩压管设置于混合中压排气管内
混合腔室可以是分别与高压进气管、低压进气管和混合中压排气管连接的三通阀，也可以是高压进气管、低压进气管和混合中压排气管连通后形成的空间。
混合腔室能够将高压气体和低压气体进行充分混合，达到可利用的中压气体后排出压力能利用装置。
其中，可调锥包括可调锥把手，可调锥把手位于高压进气管外，并且可调锥和喷嘴正对着混合中压排气管，可调锥锥角为7-15°。
在气井参数变化较大时，通过可调锥已无法达到改善引射效果时，可通过拆卸法兰盘更换不同孔径的喷嘴，改善天然气的引射效果。
其中，喷嘴通过高压进气管和低压进气管的法兰盘进行固定，喷嘴孔径为3-8mm。
其中，混合扩压管通过低压进气管和混合中压排气管的法兰盘进行固定，混合扩压管包括混合段和扩压段，在混合段内高压气与低压气进行等压混合，在混合段出口达到混合均匀；混合均匀的气流在扩压段内进行复压成中压气流。
混合段的管长为260-340mm，扩压段的管长为440-360mm，扩压段的锥角为10-15°。
在气井参数变化较大时，通过改变可调锥的位置已无法达到改善引射效果时，可通过拆卸法兰盘更换不同尺寸的喷嘴及混合扩压管，改善天然气的引射效果。
在传统固定式引射器中增加了可调锥，并将喷嘴和混合扩压管设计为可更换式，扩大了压力能利用装置的能够适用的气井压力范围，通过能量转换实现低压气体的增加，降低了能量消耗。可更换的喷嘴和混合扩压管需要经过计算确定，以达到最优的高压气井压力能利用效果及低压气增压效果。
作为优选方案，混合中压排气管与高压进气管直线相对设置，低压进气管与高压进气管垂直设置。
在混合扩压管内混合后的混合气体形成一定压力，能够保证排出的混合气体的稳定性。
高压进气管设有高压进气口，低压进气管设有低压进气口，高压进气口与高压气井相连，低压进气口与低压气井相连。
其中，高压气井的天然气从高压进气管的高压进气口进入，经喷嘴节流后形成超音速气流，与从低压进气管的低压进气口进入的低压气井的天然气在混合腔室内进行混合，对低压气井的天然气进行增压，混合后的天然气经混合扩压管复压成中压气排出。
作为优选方案，压力能利用装置还包括：密封填料，密封填料设置于可调锥和高压进气管连接处，用于密封高压气体。
高压进气管与可调锥通过螺纹进行连接，并采用密封填料结构对高压气进行密封，达到密封高压气的效果。此外，可调锥可通过螺纹的旋进和旋出来调节可调锥与喷嘴的距离，从而达到适应高压天然气压力的变化。
本发明的压力能利用装置在引射器中增加了可调锥、可更换喷嘴和可更换混合扩压管，通过调节可调锥改变喷嘴口的截面既可更换喷嘴和可更换混合扩压管，以适应高压引射气的参数的变化，并保证高压气的压力能得到高效的利用。
实施例1
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的天然气气井压力能利用装置的结构示意图。
根据本发明的示例性实施例的天然气气井压力能利用装置，包括：
混合腔室，所述混合腔室分别与高压进气管2、低压进气管3和混合中压排气管4连通；
引射器，引射器包括：可调锥5，可调锥5通过螺纹与高压进气管2相连，并采用密封填料1对高压气进行密封；喷嘴6，喷嘴6设置于高压进气管2和低压进气管3内部，喷嘴6外套于可调锥5下部，喷嘴6通过高压进气管2和低压进气管3的法兰盘进行固定；
混合扩压管7，混合扩压管7设置于混合中压排汽管4内部，混合扩压管7通过低压进气管3和混合中压排气管4的法兰盘进行固定。
混合中压排气管4与高压进气管2直线相对设置，低压进气管3与高压进气管2垂直设置。
可调锥5包括可调锥把手，可调锥把手位于高压进气管2外，并且可调锥5和喷嘴6正对着混合中压排气管4。
其中，喷嘴6孔径选为5mm，可调锥5锥角选为10°，混合扩压管7包括混合段和扩压段，混合段管长选为300mm，扩压段管长选为400mm，扩压段锥角选为12°。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的天然气气井压力能利用装置的工作示意图。
在压力能利用装置8的高压进气管2上设有高压进气口，低压进气管3上设有低压进气口，高压进气口通过管道与高压气井9相连，低压进气口通过管道与低压气井10相连，混合中压排气管4通过管道与外输管网11相连。
高压气井9的天然气从高压进气口进入压力能利用装置8，经喷嘴6节流后形成超音速气流，与从低压进气口进入的低压气井10的天然气在混合腔室内相互混合，对低压天然气增压，混合后的天然气经混合扩压管4复压成中压气排至外输管网11。
本实施例的高压气井9为13MPa，低压气井10为2MPa，增压后混合气为3.3MPa的工况下，在高压气井9压力在15％的范围内变化时，通过调节可调锥5，可使低压气井10的天然气稳定的增压到3.3MPa，引射率保持在21％-25％之间。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。

Claims (10)

1.一种天然气气井压力能利用装置，包括：
混合腔室，所述混合腔室分别与高压进气管、低压进气管和混合中压排气管连通；
引射器，所述引射器包括：可调锥，所述可调锥设置于所述高压进气管内；喷嘴，所述喷嘴外套于所述可调锥的端部，位于所述混合腔室内；
混合扩压管，所述混合扩压管设置于所述混合中压排气管内。
2.根据权利要求1所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述混合中压排气管与所述高压进气管直线相对设置，所述低压进气管与所述高压进气管垂直设置。
3.根据权利要求1所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述高压进气管设有高压进气口，所述低压进气管设有低压进气口，所述高压进气口与高压气井相连，所述低压进气口与低压气井相连。
4.根据权利要求1所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述喷嘴、所述混合扩压管通过法兰盘进行固定。
5.根据权利要求1所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述可调锥包括可调锥把手，所述可调锥把手位于所述高压进气管外。
6.根据权利要求5所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述压力能利用装置还包括：
密封层，所述密封层设置于所述可调锥和所述高压进气管连接处，用于密封高压气体。
7.根据权利要求2所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述可调锥和所述喷嘴正对着所述混合中压排气管。
8.根据权利要求6所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述喷嘴孔径为3-8mm，所述可调锥锥角为7-15°。
9.根据权利要求1所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述混合扩压管包括混合段和扩压段。
10.根据权利要求9所述的天然气气井压力能利用装置，其中，所述混合段的管长为260-340mm，所述扩压段的管长为440-360mm，所述扩压段的锥角为10-15°。
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