CN109577927A - 一种具备气液混输及气举功能的增压装置及增压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增压装置及增压方法，属于钻井技术领域，具体是涉及一种具备气液混输及气举功能的增压装置及增压方法。包括：气体压缩混输部分，其输入口连通混输进口A，其输出口通过第一阀门和第二阀门连接混输出口B；气液分离部分，其输入部分通过第一阀门连接气体压缩混输部分的输出口，并通过第五阀门连接补气入口，其液体输出口通过第三阀门连接混输出口B；气体压缩气举部分，其进口连接气液分离部分的气体输出口，其出口通过第四阀门连接气举出口C。因此，本发明能将井口出来的低压气液混输成分通过过滤、增压、混输及分离、气举以保证管道出口较高压力的气液混输成分和高压力下的气举压力。

Description

一种具备气液混输及气举功能的增压装置及增压方法
技术领域
本发明涉及一种增压装置及增压方法，属于钻井技术领域，具体是涉及一种具备气液混输及气举功能的增压装置及增压方法。
背景技术
气体管道增压输送是气体长距离、高效率运输的最有效途径，对于气体我们常选用压缩机将低压气体增压后通过管道输送，但现有压缩机基本不能输送液体。部分厂家直接采用压缩机输送气液混输成分，但都需要较高进气压力且压缩机使用寿命一般比较短。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种气液混输及气举功能增压装置，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气液混输及气举功能增压装置，能将井口出来的低压气液混输成分通过过滤、增压、混输及分离、气举以保证管道出口较高压力的气液混输成分和高压力下的气举压力。
为实现上述目的，本发明的方案是：
一种具备气液混输和气举功能的增压装置，包括：
气体压缩混输部分，其输入口连通混输进口A，其输出口通过第一阀门和第二阀门连接混输出口B；
气液分离部分，其输入部分通过第一阀门连接气体压缩混输部分的输出口，并通过第五阀门连接补气入口，其液体输出口通过第三阀门连接混输出口B；
气体压缩气举部分，其进口连接气液分离部分的气体输出口，其出口通过第四阀门连接气举出口C。
在本发明的至少一个实施例中，还包括连接混输进口A与气体压缩混输部分的固体过滤部分，所述固体过滤部分包括：
筒体组件、其内设置滤芯，并在滤芯的两侧分别设有过滤入口和过滤出口，其底部设置有排污口。
在本发明的至少一个实施例中，所述气体压缩混输部分包括油缸以及设置于油缸两侧的气缸；所述油缸被柱塞侧壁上的凸出部分隔离成左油腔C和右油腔D；所述柱塞两端分别伸入一个气缸中并将每个气缸分隔成两个气腔；其中，每个气缸最外侧的气腔分别连接有进气阀和出气阀。
在本发明的至少一个实施例中，所述气体压缩气举部分包括：中部设置有一固定凸缘的气缸，一活塞杆穿过该凸缘并在两端分别连接一活塞，活塞及凸缘将气缸内腔从一端至另一端依次隔离成上气腔G、上油腔H、下油腔L、下气腔M，其中，所述上油腔H、下油腔L通过换向阀与油箱相连。
一种利用上述任一增压装置进行气液混输的方法，包括：
打开第一阀门和第二阀，关闭第三阀3、第四阀门和第五阀门，将井口气从混输进口A输入气体压缩混输部分的柱塞缸增压，将增压后的气体经过第一阀门和第二阀门从混输出口B输入长输管道中。
一种利用上述任一增压装置进行气举的方法，包括：
打开第四阀门、第五阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门，将外接气源经过第五阀门送入气液分离部分后经过分离再进入气体压缩气举部分的活塞缸增压，将增压后的气体经过第四阀门从气举出口C注入气井中。
一种利用上述任一增压装置进行气举和混输的方法，包括：
打开第一阀门、第三阀门、第四阀门，关闭第二阀门、第五阀门，将井口气从混输进口A送入气体压缩混输部分的柱塞缸增压后经过第一阀门进入气液分离部分，分离后的气体进入气体压缩气举部分的活塞缸增压后经第四阀门从气举出口C注入气井，将气液分离部分分离的液体及部分气体经第三阀门从混输出口B输入长输管道。
通过上述结构可知，本发明的气液混输及气举功能增压装置具有如下效果：
1、将低压气液混输成分通过过滤和增压，以保证管道出口较高压力的气液混输成分，实现长距离输送；
2、通过气液分离，使进入活塞压缩机的成分为气体，分离的液体进入混输管道，保证了压缩机工作的可靠性和安全性；
3、过滤部分采用一开一备方式，保证系统工作的有效性和连续性；
4、进入活塞压缩机的气体，压缩增压到高压力(12-15MPa)柱入气井，提高井口压力及产量，实现气举功能；
5、对介质要求低，尤其适合国内现在开发的页岩气、煤层气、井口气等更多工况；
6、吸排成分压力幅度较宽，不浪费吸入成分自身的能量而高效节能。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本发明的气液混输及气举功能增压装置的示意图。
图2显示了本发明的篮式过滤器的结构示意图。
图3显示了本发明的增压混输压缩机的结构示意图。
图4显示了本发明的增压气举压缩机的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，显示了本发明的气液混输增压装置。
本实施例的气液混输增压装置包括固体过滤部分、气体压缩混输部分3、气液分离部分4和气体压缩气举部分5。
固体过滤部分连通于混输进口以对气液混输成分进行过滤，所述压缩混输部分设置于过滤部分后以对过滤后的气体进行压缩，所述压缩混输部分连接至混输出口以进行较高压力输送，所述气液分离部分设置于气体压缩混输部分后以对气体和液体进行分离存储，所述压缩气举部分设置于气液分离部分后以对分离后的气体进行压缩增压，所述压缩气举部分连接至气举出口以进行高压气举功能。
气体压缩混输部分3设置于固体过滤部分后，其入口连接通于固体过滤部分出口，以接收过滤后的气液混输成分，所述气液分离部分4设置于气体压缩混输3后，其入口连通于气体压缩混输部分3的出口和补气入口B后，以接收压缩后的气液混输成分，所述气液分离部分4分离的液体定时输送到混输出口B管道中，所述混输出口和补气入口为同一接口B，所述气体压缩气举部分5设置于气液分离部分4后，以对分离后的气体进行压缩。
其中，固体过滤部分可包含并联的至少两组篮式过滤组件，各所述篮式过滤组件可包含一篮式过滤器和位于篮式过滤器前后端的开关阀，参见图1，所述固体过滤部分包含并联的第一篮式过滤组件和第二篮式过滤组件，所述第一篮式过滤组件包含第一篮式过滤器1，所述第二篮式过滤组件包含第二篮式过滤器2，由此，可通过并列的两个篮式过滤器，实现液体、气体或其他介质中大颗粒物的过滤，除去流体中的较大固体杂质，达到稳定工艺过程，保障安全生产的作用。
参见图2，所述篮式过滤器包含筒体组件1.1、排污口1.6、滤芯1.5、过滤入口1.4和过滤出口1.7，所述筒体组件1.1内设有滤芯1.5，可根据需要过滤的杂质大小对滤芯规格进行选择，所述筒体组件1.1在滤芯1.5的一侧设有过滤入口1.4，另一侧设有过滤出口1.7，所述筒体组件1.1的底部设有排污口1.6以连通至排污口，其中，所述筒体组件1.1的顶部还设有顶部法兰盖1.2和转臂组件1.3，所述顶部法兰盖1.2通过周缘的多个螺纹紧固件固定于筒体组件1.1的上端开口，且所述顶部法兰盖1.2和筒体组件1.1之间设有密封圈，所述转臂组件1.3包含固定件和转动件，所述固定件的一端固定于筒体组件1.1的外缘，另一端弯曲后设置于转动件的中部，所述转动件的上端设有转轮，下端连接于顶部法兰盖1.2，其中，所述篮式过滤器还设有压差表，以提供内部压差，所述顶部法兰盖1.2设有放空阀。
当气体液体及固体混合杂质由进口进入杂质被阻挡，而清洁的气体液体则由出口排出，当篮式过滤器的压差表反馈过滤器被堵塞后，首先打开顶部法兰盖1.2上面的放空阀，泄压后取下顶部法兰盖和筒体组件相连的螺纹紧固件，转动转臂组件向上运动，在合适的高度将顶部法兰盖朝一定方向转动，清理或更换滤芯后，重新连接顶部法兰盖。底部的排污口可在维修保养时排液。
可选的是，所述过滤芯由过滤器框和不锈钢钢丝网组成。
由此，所述固体过滤部分采用一用一备过滤装置，在具体运行中，只需打开其中一组篮式过滤组件，关闭另一组，当工作的篮式过滤器需要更换其滤芯时，可打开另一组，而对这一组进行更换，由此循环，有效的保证了设备运行的连续稳定性。
参见图1，所述气体压缩混输部分3连接于固体过滤部分出口。
所述增压混输压缩机通常采用液压柱塞压缩机，参见图3，主要包括油箱3.1、油泵3.2、换向第三阀门3.3、第一进气气第三阀门3.6、第二进气气第三阀门3.7、第一排气气第三阀门3.4、第二排气气第三阀门3.6、柱塞3.10、油缸3.11、气缸3.8和气缸3.9，所述油缸3.11和油缸3.11两侧的气缸3.8和气缸3.9内设置有柱塞3.10，所述油缸3.11的中空直径较两侧气缸3.8和气缸3.9更小，所述柱塞3.10的两端滑动伸入气缸3.8和气缸3.9，中部设有在油缸3.11中部滑动的凸缘，所述柱塞3.10将油缸3.11分割成左油腔C和右油腔D，两侧气缸3.8和气缸3.9分别形成气腔A、F平衡腔B、E，所述油泵3.2的入口连接至油箱3.1，出口通过换向第三阀门3.3分别连接至油缸3.11的两侧油腔，两侧气缸3.8的气腔A、F入口分别通过第二进气第三阀门3.7和第一进气第三阀门3.5连接至进气口，气腔A、F出口分别通过第二出气第三阀门3.6和第一出气第三阀门3.4连接至出气口。
由此，当油箱内的油在油泵增压后经过换向第三阀门3.3所示意的直通状态进入右侧的油腔，柱塞3.10向左运动，左侧油腔C内低压液压油返回油箱，此时右侧气腔F内容积会增大，腔内压力会降低，第一进气气第三阀门3.5开启，第一排气气第三阀门3.4会关闭，形成右侧气腔的进气过程；同时，左侧气腔A内容积会缩小，腔内压力会升高，第二进气气第三阀门3.7会关闭，第二排气气第三阀门3.6会开启，形成左侧气腔的排气过程。
当柱塞3.10运动到最左端时，油压会迅速升高，换向第三阀门3.3接收到信号换向，此时换向第三阀门3.3处于交叉互通状态。这时，和上述过程类似，形成右侧气腔的排气过程。
通过两侧气腔的交叉吸气、压缩，不断重复形成循环，压缩机进口的低压气体最终被增压到压缩机出口的高压气体。
参见图1，所述气体压缩注气部分5连接于气液分离部分出口。
所述增压气举压缩机通常采用液压活塞压缩机，参见图4，主要包括油箱5.1、油泵5.2、换向第五阀门5.3、第一进气气第五阀门5.4、第二进气第五阀门5.6、第一排气气第五阀门5.5、第二排气气第五阀门5.7、活塞5.9、气缸5.8和气缸5.10，所述气缸5.8和气缸5.10内设置有活塞5.9，所述活塞5.9的两端滑动伸入气缸5.8和气缸5.10，气缸5.8和气缸5.10之间设有中部固定的凸缘，所述活塞5.9将气缸5.8和气缸5.10分割成上气腔G和下气腔M、上油腔H和下油腔L，所述油泵5.2的入口连接至油箱5.1，出口通过换向第五阀门5.3分别连接至上油腔H和下油腔L，气腔入口分别通过第一进气第五阀门5.4和第二进气第五阀门5.6连接至进气口，气腔出口分别通过第一出气第五阀门5.5和第二出气第五阀门5.7连接至出气口。
由此，当油箱内的油在油泵增压后经过换向第五阀门5.3所示意的交叉互通状态进入上油腔H，活塞5.9向上运动，下油腔L内低压液压油返回油箱，此时下气腔M内容积会增大，腔内压力会降低，第一进气第五阀门5.4开启，第一排气第五阀门5.5会关闭，形成下气腔M的进气过程；同时，上气腔内G容积会缩小，腔内压力会升高，第二进气第五阀门5.6会关闭，第二排气第五阀门5.7会开启，形成上气腔G的排气过程。
当活塞5.9运动到最上端时，油压会迅速升高，换向第五阀门5.3接收到信号换向，此时换向第五阀门5.3处于直通状态。这时，和上述过程类似，形成下气腔M的排气过程。
通过上下气腔的交叉吸气、压缩，不断重复形成循环，压缩机进口的低压气体最终被增压到压缩机出口的高压气体。
其中，设备设有蓝式过滤器排污口连通至排污口E，以安全阀放空口连通至放空口D。
采用上述结构后，本实施例的工作原理如下所述。
该气液混输及气举功能增压装置混输功能：第一阀门1、第二阀门2打开，第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5关闭，井口气从入口A经过蓝式过滤器1或2过滤后进入气体压缩混输部分3的柱塞缸增压，增压后经过第一阀门1和第二阀门2从混输出口B输入长输管道中，完成混输功能；
该气液混输及气举功能增压装置气举功能：当井口气源不足时，第四阀门4、第五阀门5打开，第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3关闭，补气入口B外接气源，外接气源经过第五阀门5进入气液分离部分4，经过分离再进入气体压缩气举部分5的活塞缸增压，压后经过第四阀门4从气举出口C注入气井中，完成气举功能；
该气液混输及气举功能增压装置混输同时气举功能：第一阀门1、第三阀门3、第四阀门4打开，第二阀门2、第五阀门5关闭，井口气从入口A经过蓝式过滤器1或2过滤后进入气体压缩混输部分3的柱塞缸增压，增压后经过第一阀门1进入气液分离部分4，分离后的气体进入气体压缩气举部分5的活塞缸增压，增压后经第四阀门4从气举出口C注入气井，分离后的液体及部分气体经第三阀门3从混输出口B输入长输管道，完成混输同时气举功能。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (7)

1.一种具备气液混输和气举功能的增压装置，其特征在于，包括：
气体压缩混输部分(3)，其输入口连通混输进口A，其输出口通过第一阀门和第二阀门连接混输出口B；
气液分离部分(4)，其输入部分通过第一阀门连接气体压缩混输部分(3)的输出口，并通过第五阀门连接补气入口，其液体输出口通过第三阀门连接混输出口B；
气体压缩气举部分(5)，其进口连接气液分离部分(4)的气体输出口，其出口通过第四阀门连接气举出口C。
2.根据权利要求1所述的一种具备气液混输和气举功能的增压装置，其特征在于，还包括连接混输进口A与气体压缩混输部分(3)的固体过滤部分，所述固体过滤部分包括：
筒体组件(1.1)、其内设置滤芯(1.5)，并在滤芯(1.5)的两侧分别设有过滤入口(1.4)和过滤出口(1.7)，其底部设置有排污口(1.6)。
3.根据权利要求1所述的一种具备气液混输和气举功能的增压装置，其特征在于，所述气体压缩混输部分(3)包括油缸(3.11)以及设置于油缸(3.11)两侧的气缸；所述油缸(3.11)被柱塞(3.10)侧壁上的凸出部分隔离成左油腔C和右油腔D；所述柱塞(3.10)两端分别伸入一个气缸中并将每个气缸分隔成两个气腔；其中，每个气缸最外侧的气腔分别连接有进气阀和出气阀。
4.根据权利要求1所述的一种具备气液混输和气举功能的增压装置，其特征在于，所述气体压缩气举部分(5)包括：中部设置有一固定凸缘的气缸，一活塞杆穿过该凸缘并在两端分别连接一活塞，活塞及凸缘将气缸内腔从一端至另一端依次隔离成上气腔G、上油腔H、下油腔L、下气腔M，其中，所述上油腔H、下油腔L通过换向阀与油箱(5.1)相连。
5.一种利用上述任一增压装置进行气液混输的方法，其特征在于，包括：
打开第一阀门和第二阀，关闭第三阀3、第四阀门和第五阀门，将井口气从混输进口A输入气体压缩混输部分(3)的柱塞缸增压，将增压后的气体经过第一阀门和第二阀门从混输出口B输入长输管道中。
6.一种利用上述任一增压装置进行气举的方法，其特征在于，包括：
打开第四阀门、第五阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门，将外接气源经过第五阀门送入气液分离部分(4)后经过分离再进入气体压缩气举部分(5)的活塞缸增压，将增压后的气体经过第四阀门从气举出口C注入气井中。
7.一种利用上述任一增压装置进行气举和混输的方法，其特征在于，包括：
打开第一阀门、第三阀门、第四阀门，关闭第二阀门、第五阀门，将井口气从混输进口A送入气体压缩混输部分(3)的柱塞缸增压后经过第一阀门进入气液分离部分(4)，分离后的气体进入气体压缩气举部分(5)的活塞缸增压后经第四阀门从气举出口C注入气井，将气液分离部分(4)分离的液体及部分气体经第三阀门从混输出口B输入长输管道。
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