CN108979615A - 高压气完井测试回收天然气系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压气完井测试回收天然气系统，包括：高压分离器、泄压装置、低压分离器、储气装置、储液装置和点火装置，采气树设备依次连接高压分离器、泄压装置、低压分离器和储液装置；高压分离器对从所述采气树设备中出来的气液混合液进行第一次气液分离；泄压装置对第一次分离出来的液体进行泄压操作；低压分离器对第一分离出来的液体进行第二次气液分离；储气装置存储第一次气液分离后获得的气体；储液装置存储经过第二次气液分离后的液体；点火装置点燃经过第二次气液分离后的气体。该方案使用两级分离器，将经过高压分离器分离后的气体存入储气罐中，无需利用压缩机将低压管线气增压至高压集输管网压力，使得系统工艺流程简单。

Description

高压气完井测试回收天然气系统

技术领域

本发明涉及天然气集输技术领域，特别涉及一种高压气完井测试回收天然气系统。

背景技术

天然气放空时，操作人员在集气站内切换出现水堵的进站气路管道阀门，将其引向集气站外的火炬进行点燃。管道中的积液或水合物和天然气通过集气站外的分离罐进行气液分离，水合物或积液靠重力自动沉淀在分离罐体下方，天然气由分离罐上方引向火矩点燃放空。当积液排空后，操作人员切换站内阀门，恢复正常生产。这种操作方式优点是操作简单，安全可控，其缺点是点燃放空的天然气量较多，每天约有几万方，既浪费能源又污染环境。

“压缩机集气--增压”天然气回收技术的工艺流程是将高压天然气节流降压后利用压缩机将低压管线气增压至高压集输管网压力。尽管回收了天然气，但存在明显的缺点，包括：工艺流程复杂，目前地面试采流程先降压分离再增压外输的方式不仅大幅增加流程复杂度，更是增大了现场风险管控的范围。

发明内容

本发明实施例提供了一种高压气完井测试回收天然气系统，使用两级分离器：高压分离器和低压分离器，在经过高压分离器第一分离之后，就将分离出的气体存入储气罐中，无需利用压缩机将低压管线气增压至高压集输管网压力，就可以回收天然气，且该系统工艺流程简单。

该高压气完井测试回收天然气系统包括：高压分离器、泄压装置、低压分离器、储气装置、储液装置和点火装置，其中，采气树设备依次连接高压分离器、泄压装置、低压分离器和储液装置；所述高压分离器还与所述储气装置连接，所述低压分离器还与点火装置连接；

所述高压分离器用于：对从所述采气树设备中出来的气液混合液进行第一次气液分离；

所述泄压装置用于：对第一次分离出来的液体进行泄压操作；

所述低压分离器用于：对第一分离出来的液体进行第二次气液分离；

所述储气装置用于：存储第一次气液分离后获得的气体；

所述储液装置用于：存储经过第二次气液分离后的液体；

所述点火装置用于：点燃经过第二次气液分离后的气体。

在本发明实施例中，使用两级分离器进行气液分离：高压分离器和低压分离器，在经过高压分离器第一分离之后，就将分离出的气体存入储气罐中，无需采用先降压分离再增压外输的方式输出分离后的气体，简化了系统工艺流程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种高压气完井测试回收天然气系统结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种高压分离器(即多管束二级旋流分离装置)的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种二级旋流分离器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，提供了一种高压气完井测试回收天然气系统，如图1所示，该系统包括：高压分离器3、泄压装置、低压分离器4、储液装置5、点火装置6和储气装置7，其中，采气树设备1依次连接高压分离器3、泄压装置、低压分离器4和储液装置5；所述高压分离器3还与所述储气装置7连接，所述低压分离器4还与点火装置6连接；

所述高压分离器3用于：对从所述采气树设备1中出来的气液混合液进行第一次气液分离；

所述泄压装置用于：对第一次分离出来的液体进行泄压操作；

所述低压分离器4用于：对第一分离出来的液体进行第二次气液分离；

所述储液装置5用于：存储经过第二次气液分离后的液体；

所述点火装置6用于：点燃经过第二次气液分离后的气体；

所述储气装置7用于：存储第一次气液分离后获得的气体。

在本发明实施例中，对于某些井含水高、产量和温度较低的气井，其井口节流后进入高压分离器前的温度较低，为了保证不冻堵，现场需要采取使用热交换器2对气液混合液直接加热，提高温度后再进入高压分离器。基于此，如图1所示，该高压气完井测试回收天然气系统还包括：热交换器2，采气树设备1首先与热交换器2连接，然后热交换器2与高压分离器3连接。所述热交换器2用于：对从所述采气树设备1中出来的气液混合液进行热交换，将热交换后的气液混合液传送至所述高压分离器3。

在本发明实施例中，如图1所示，为了控制在采气树设备1和热交换器2之间流动的气液混合液的压力和流量，该系统还可以包括：安全阀8和/或第一节流阀9，采气树设备1与热交换器2依次通过安全阀8和/或第一节流阀9连接。其中，安全阀8用于：控制所述采气树设备1与所述热交换器2之间的压力；第一节流阀9用于：控制所述采气树设备1与所述热交换器2之间气液混合液的流量。

在本发明实施例中，如图1所示，上述高压分离器3分离出来的气体可以存储到储气装置7(就是所说的下游阀室)中，还可以将高压分离器3分离出来的一部分气体进行燃烧，也就是说可以将高压分离器3与点火装置6(可以是长明火炬)连接，此时，点火装置6还会点燃经过第一次气液分离后的气体。

具体的，所述热交换器2的气液出口通过一管线与所述高压分离器3的入口连接，所述高压分离器3的出气口通过一管线和储气装置7(就是所说的下游阀室)连接，所述高压分离器3的出气口通过另一管线和点火装置6(可以是长明火炬)连接，所述高压分离器3的出液口通过一管线和所述低压分离器4的入口连接，所述低压分离器4的出液口通过一管线和储液装置5连接，所述低压分离器4的出气口通过一管线和点火装置6(可以是长明火炬)连接。

在本发明实施例中，如图1所示，当高压分离器3分离出来的一部分气体进行燃烧时，为了防止从高压分离器3分离出且进入点火装置6的气体回流，可以在高压分离器3与点火装置6之间连接一个第一单向阀14。另外，为了控制从高压分离器3分离出且进入点火装置6的气体的流量，还可以在高压分离器3与点火装置6之间再连接一个第二节流阀15。也就是说，所述高压分离器3与点火装置6之间可以依次通过第一单向阀14和/或第二节流阀15连接。

在本发明实施例中，如图1所示，同样为了防止从所述低压分离器4分离出且进入所述点火装置6的气体回流，和控制从所述低压分离器4分离出并进入所述点火装置6的气体流量，还可以在低压分离器4和点火装置6之间设置第二单向阀14(与第一单向阀14相同)和/或第三节流阀15(与第二节流阀15相同)，即低压分离器4和点火装置6之间依次通过第二单向阀14和/或第三节流阀15连接。

在本发明实施例中，为了使气液分离的较彻底些，本发明采用如图2所示的高压分离器3，其为多管束二级旋流分离装置，所述多管束二级旋流分离装置包括多根二级旋流分离管束31、进液管线32、排气管线33、排液管线34，每根二级旋流分离管束包括进液口35、出气口36和出液口37(如图3所示)，所述进液口35位于二级旋流分离管束的中部，所述出气口36位于二级旋流分离管束的上部，所述出液口37位于二级旋流分离管束的下部，所述进液口35通过进液管线31与采气树设备1连接，所述出气口36通过排气管线32与所述储气装置连接，所述出液口37通过排液管线33与所述泄压装置连接；其中，所述多根二级旋流分离管束分成多排并联安装，或，所述多根二级旋流分离管束并排排列安装。所述进液口35采用向下30°倾斜，在重力作用下有利于形成分层流，实现气液两相的初步分离，经过初步分离的液相在入口下方旋转一圈后形成旋流场，避免了对气相向分离管束上方运动的阻塞。

多管束二级旋流分离装置的原理如下：气液混合流体由进液口35进入一级分离腔44后先一次旋流分离，分离后的气体由中部隔板45气孔沿管道上升至二级旋流分离腔46分离，分离出的液体回流至一级旋流分离腔，气液分别流出各自出口。技术优势表现在：分离范围增大3-5倍，露点降低5-8度、无压降、无活动部件、安全性更高。

本发明中所使用的高压分离器3的特点是天然气分离前后压力基本保持不变，及井口节流后压力为12MPa，经过高压分离器气没有压降，所以就没有节流降温的现象，仍然基本保持12MPa，这样就能保证经过高压分离器基本不形成节流降温，就不用使用热交换器来对气体加热而直接外输，这种工况下的热交换器放在井场作为备用，基本不使用。

在本发明实施例中，如图2所示，所述多管束二级旋流分离装置还包括第一流量计38、第一压力计39、第二流量计40、第二压力计41、第三流量计42和第三压力计43；

其中，所述第一流量计38和第一压力计39安装于所述进液管线32上；所述第二流量计40和第二压力计41安装于所述排气管线33上；所述第三流量计42和第三压力计43安装于所述排液管线34上；

所述第一流量计38用于：测量流经所述进液管线32内的所述气液混合液的流量；

所述第一压力计39用于：测量所述进液管线32内的压力；

所述第二流量计40用于：测量流经所述排气管线33内的第一次分离出来的气体的流量；

所述第二压力计41用于：测量所述排气管线33内的压力；

所述第三流量计42用于：测量流经所述排液管线34内的第一次分离出来的液体的流量；

所述第三压力计43用于：测量所述排液管线34内的压力。

在本发明实施例中，如图2所示，所述多管束二级旋流分离装置还包括控制阀门44，安装于所述进液管线32上，控制阀门44用于控制通过所述进液管线32进入二级旋流分离管束31内的气液混合液的流量大小。

在本发明实施例中，所述泄压装置可以采用三级泄压装置，包括液路电动调节阀11、液相双作用节流截止阀12以及角式调节阀13来完成，三级泄压可顺利起到泄压作用，并可起到保护泄压阀体、阀芯的作用。

(1)液路电动调节阀11：用于调节液位和压力(泄压)

调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节阀通常分为直通单座式调节阀和直通双座式调节阀两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。

(2)液相双作用节流截止阀12：用于调节液位和高压差下的节流、截止。

双作用节流截止阀由喷嘴、节流轴、阀体、阀门控制杆等部分组成，其中阀座、喷嘴、笼形阀套属于节流结构，可以进行多级节流。阀座的软硬密封部分用来控制节流面。双作用节流截止阀依靠阀杆的压力、阀瓣与阀座密封面的紧密贴合来实现内部的闭合控制。因为双作用节流截止阀主要作用是控制管道的切断与节流，在工业生产中具有重要作用，通过阀杆施加压力与扭矩来控制密封性。

双作用节流截止阀是一种应用于石油、天燃气、煤气以及非腐蚀介质输送系统的作用阀门。双作用节流截止阀作为新型产品，可以在高压差的环境下工作，不仅可以实现节流与截止，还可以实现减压阀的功能。

(3)角式调节阀13：用于调节压力(泄压)

角式调节阀除阀体为角型外，其他结构均和单座阀相似，其特点决定了它的流路简单，阻力小，特别有利于高压降、高粘度、含有悬浮物和颗粒状物质流体的调节。它可以避免结焦，粘结和堵塞等现象发生，也便于清洗和自净。

电动角式调节阀以单相交流220V电源为动力，接受0～10mA直流信号，自动地控制阀门的开度，从而达到对压力、温度、流量、液位等工艺参数的连续调节。是生产过程自动调节系统中的一个重要环节，广泛地应用于电力、冶金、石油、化工、轻工食品等工业部门的自动控制系统中。角形阀是直角式单导向结构，其流路简单阻力小，泄漏量小，适用于高粘度，含有悬浮和颗粒状介质流体的调节，可以避免结焦，粘结，堵塞等也便于清洗和自净。

在本发明实施例中，如图1所示，该系统还可以包括自动控制装置，与第一流量计38、第一压力计39、第二流量计40、第二压力计41、第三流量计42、第三压力计43、所述液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀、角式调节阀、所述热交换器2、安全阀8和/或第一节流阀9、所述低压分离器、第一单向阀14和/或第二节流阀15、第二单向阀14和/或第三节流阀15连接；

所述自动控制装置用于：分别控制所述液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀、角式调节阀、所述热交换器2、安全阀8和/或第一节流阀9、所述低压分离器、第一单向阀14和/或第二节流阀15、第二单向阀14和/或第三节流阀15，从第一流量计38、第一压力计39、第二流量计40、第二压力计41、第三流量计42、第三压力计43获取流量数据和压力数据。

具体的，所述自动控制装置可采集温度、压力、液位、流量等多个监测量并显示，对气液日产量、气液流量累积及含水进行计算并存储；控制分离器液位及多通道阀的选井；数据停电时永久保留、无纸记录功能、各参数记录曲线，停电恢复时自动启动及计量。人工智能控制功能、每口井测量时间自由设定，配合多通道阀可实现自动选井和计量。单台设备上的PLC有以太网接口，并支持RS232和RS485接口及ModbusRTU协议，可实现数据化管理。

在本发明实施例中，所述第一流量计、第一压力计、第二流量计、第二压力计、第三流量计、第三压力计、所述液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀、角式调节阀、安全阀和/或第一节流阀、第一单向阀和/或第二节流阀、第二单向阀和/或第三节流阀均为防爆材料制成均为防爆材料制成。

综上所述，本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明设置了一高压分离器，高压分离器的出气口通过一管线与下游阀室连接，高压分离器的出液口通过管线与低压分离器连接，用于收集从高压分离器中流出的积液或水合物，低压分离器的出液口通过一管线和储液罐连接，低压分离器的出气口通过一管线和长明火炬连接，本发明能够满足天然气回收的需求，节约能源，经济性和环保性好。

2、本发明在位于采气树和热交换器之间的管线上设置一安全阀和一节流阀，在高压分离器排液管线上设置一流量计，在位于高压分离器和低压分离器之间的管线上设置一液路电动调节阀、一液相双作用节流截止阀和一角式调节阀，在通向下游阀室和长明火炬的线路上分别设置一单向阀和节流阀，通过监控室能够自动远程监控整个回收系统，本发明结构简单、使用方便、性价比高。

3、本发明自动控制系统可采集温度、压力、液位、流量等多个监测量并显示，对气液日产量、气液流量累积及含水进行计算并存储，控制分离器液位及多通道阀的选井，数据停电时永久保留、无纸记录功能、各参数记录曲线，停电恢复时自动启动及计量，人工智能控制功能、每口井测量时间自由设定，配合多通道阀可实现自动选井和计量。

4、本发明创新研制了多管束二级旋流分离器，其分离范围增大3-5倍，露点降低5-8度、无压降、无活动部件、安全性更高。

5、采用节流截止阀控制分离器压力，攻克了以往液气分离器分离后流体低压问题。

6、本发明安全阀、节流阀、流量计、压力计、液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀、角式调节阀、单向阀均为防爆产品，能够保证人员和设备的安全，本发明系统自动化程度高，无人值守，安全可靠。

7、本发明集远程数据传输与分析、实时监测与控制、智能预警与处置为一体，大幅提升了生产效率与作业的安全性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，包括：高压分离器、泄压装置、低压分离器、储气装置、储液装置和点火装置，其中，采气树设备依次连接高压分离器、泄压装置、低压分离器和储液装置；所述高压分离器还与所述储气装置连接，所述低压分离器还与点火装置连接；

所述高压分离器用于：对从所述采气树设备中出来的气液混合液进行第一次气液分离；

所述泄压装置用于：对第一次分离出来的液体进行泄压操作；

所述低压分离器用于：对第一分离出来的液体进行第二次气液分离；

所述储气装置用于：存储第一次气液分离后获得的气体；

所述储液装置用于：存储经过第二次气液分离后的液体；

所述点火装置用于：点燃经过第二次气液分离后的气体。

2.如权利要求1所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，所述高压分离器为多管束二级旋流分离装置，所述多管束二级旋流分离装置包括多根二级旋流分离管束、进液管线、排气管线、排液管线，每根二级旋流分离管束包括进液口、出液口和出气口，所述进液口位于二级旋流分离管束的中部，所述出液口位于二级旋流分离管束的下部，所述出气口位于二级旋流分离管束的上部，所述进液口通过进液管线与采气树设备连接，所述出气口通过排气管线与所述储气装置连接，所述出液口通过排液管线与所述泄压装置连接；

其中，所述多根二级旋流分离管束分成多排并联安装，或，所述多根二级旋流分离管束并排排列安装。

3.如权利要求2所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，所述多管束二级旋流分离装置还包括第一流量计、第一压力计、第二流量计、第二压力计、第三流量计和第三压力计；

其中，所述第一流量计和第一压力计安装于所述进液管线上；所述第二流量计和第二压力计安装于所述排气管线上；所述第三流量计和第三压力计安装于所述排液管线上；

所述第一流量计用于：测量流经所述进液管线内的所述气液混合液的流量；

所述第一压力计用于：测量所述进液管线内的压力；

所述第二流量计用于：测量流经所述排气管线内的第一次分离出来的气体的流量；

所述第二压力计用于：测量所述排气管线内的压力；

所述第三流量计用于：测量流经所述排液管线内的第一次分离出来的液体的流量；

所述第三压力计用于：测量所述排液管线内的压力。

4.如权利要求3所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，所述泄压装置包括液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀和角式调节阀，其中，高压分离器、液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀、角式调节阀和低压分离器依次连接；

所述液路电动调节阀用于：调节第一次气液分离后获得的液体的液位和进行第一次泄压操作；

所述液相双作用节流截止阀用于：调节经过所述液路电动调节阀的液体的液位、进行第二次泄压操作；

所述角式调节阀用于：进行第三次泄压操作。

5.如权利要求1所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，所述高压分离器还与所述点火装置连接；

所述点火装置还用于：点燃经过第一次气液分离后的气体。

6.如权利要求4所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，还包括：热交换器、安全阀和/或第一节流阀，所述采气树设备依次与安全阀和/或第一节流阀、所述热交换器、所述高压分离器连接；

所述热交换器用于：对从所述采气树设备中出来的气液混合液进行热交换，将热交换后的气液混合液传送至所述高压分离器；

所述安全阀用于：控制所述采气树设备与所述热交换器之间的压力；

所述第一节流阀用于：控制所述采气树设备与所述热交换器之间气液混合液的流量。

7.如权利要求6所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，还包括：第一单向阀和/或第二节流阀，所述高压分离器还依次通过所述第一单向阀和/或第二节流阀与所述点火装置连接；

所述第一单向阀用于：防止从所述高压分离器分离出且进入所述点火装置的气体回流；

所述第二节流阀用于：控制从所述高压分离器分离出并进入所述点火装置的气体流量。

8.如权利要求7所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，还包括：第二单向阀和/或第三节流阀，所述低压分离器还依次通过所述第二单向阀和/或第三节流阀与所述点火装置连接；

所述第二单向阀用于：防止从所述低压分离器分离出且进入所述点火装置的气体回流；

所述第三节流阀用于：控制从所述低压分离器分离出并进入所述点火装置的气体流量。

9.如权利要求8所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，还包括：自动控制装置，与所述第一流量计、第一压力计、第二流量计、第二压力计、第三流量计、第三压力计、所述液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀、角式调节阀、所述热交换器、安全阀和/或第一节流阀、所述低压分离器、第一单向阀和/或第二节流阀、第二单向阀和/或第三节流阀连接；

所述自动控制装置用于：分别控制所述液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀、角式调节阀、所述热交换器、安全阀和/或第一节流阀、所述低压分离器、第一单向阀和/或第二节流阀、第二单向阀和/或第三节流阀，从所述第一流量计、第一压力计、第二流量计、第二压力计、第三流量计和第三压力计获取流量数据和压力数据。

10.如权利要求9所述的高压气完井测试回收天然气系统，其特征在于，所述第一流量计、第一压力计、第二流量计、第二压力计、第三流量计、第三压力计、所述液路电动调节阀、液相双作用节流截止阀、角式调节阀、安全阀和/或第一节流阀、第一单向阀和/或第二节流阀、第二单向阀和/或第三节流阀均为防爆材料制成。