CN110863797B - 一种天然气井采气树循环加热装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然气井开采工艺用辅助装置，特别涉及一种天然气井采气树循环加热装置及其使用方法，所述循环加热装置包括依次连通的热水供应装置、动力机构和热交换壳体，所述热交换壳体可拆卸的套设在采气树上，所述热交换壳体内设置有水流通道，所述动力机构驱动热水沿所述水流通道流动，使所述热交换壳体对采气树进行热交换加热，使得水流通道内的热水与热交换壳体进行热交换，热交换壳体与采气树进行热交换，实现对采气树的加热，实现对采气树的持续加热，加热效果较好，有效的避免了在采气树上形成冰堵，同时，由于加热水的工艺较简单，且不存在对天然气井站造成安全隐患的危险因素，使得该结构的加热装置使用安全节能，适用范围较广。

Description

一种天然气井采气树循环加热装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及天然气井开采工艺用辅助装置，特别涉及一种天然气井采气树循环加热装置及其使用方法。

背景技术

天然气采气井井口均会设置采气树，在采气树上设置有若干阀门，采气树主要是用来控制井口压力和调节天然气井气流量，以使天然气在安全的压力和流量范围内进行输送，天然气井一般设置在户外环境下，直接与外界环境接触，在寒冷的冬季，受外界低温以及井口阀门节流作用，在采气树的节流阀门位置容易产生结冰，造成天然气采气井井口冰堵，使采气井无法正常工作。

目前，在天然气采气井的采气树上并未针对冰堵现象设置专门有效的解决设施，仅在井口出现冰堵时，采用蒸汽加热或浇淋开水的方式人工解除冰堵，但是，人工解除冰堵不能有效持续的进行加热，效果较差，耗费较多的人力物力，而对于高压气井，人工解除冰堵还存在较大的安全隐患，同时，目前也有采用电伴热带缠绕采气树进行加热保温的结构，但是电伴热带的运行需要耗费较多的能源，且保温效果较差，还容易由于电的使用给采气井的运行造成安全隐患，不仅容易导致高压气井井口间歇性堵塞，还增加了井口设备运行的安全性，影响气井的正常生产。

综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决目前在天然气采气井的采气树上并未针对冰堵现象设置专门有效的解决设施，现有的解除冰堵的措施效果较差，且消耗较多的能源，给采气井的运行造成安全隐患的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前在天然气采气井的采气树上并未针对冰堵现象设置专门有效的解决设施，现有的解除冰堵的措施效果较差，且消耗较多的能源，给采气井的运行造成安全隐患的技术问题，提供了一种天然气井采气树循环加热装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种天然气井采气树循环加热装置，包括依次连通的热水供应装置、动力机构和热交换壳体，所述热交换壳体可拆卸的套设在采气树上，所述热交换壳体内设置有水流通道，所述动力机构驱动热水沿所述水流通道流动，使所述热交换壳体对采气树进行热交换加热。

本发明的一种天然气井采气树循环加热装置，通过设置动力机构驱动热水沿热交换壳体内的水流通道流动，使得水流通道内的热水与热交换壳体进行热交换，热交换壳体与采气树进行热交换，实现对采气树的加热，由于水流持续流动，可实现对采气树的持续加热，加热效果较好，有效的避免了在采气树上形成冰堵，同时，由于加热水的工艺较简单，且不存在对天然气井站造成安全隐患的危险因素，使得该结构的加热装置使用安全节能，适用范围较广。

作为优选，所述水流通道的两端分别与热水供应装置连通，所述动力机构驱动水流在热水供应装置和热交换壳体之间循环流动。通过将水流通道的两端与热水供应装置连通，使得形成循环流动的水流，使得热水供应装置内的热水被循环利用，减少能源消耗。

作为优选，所述热交换壳体由至少一根软管组件弯曲制得，所述软管组件包括至少一根管道，当所述管道的数量为两根或两根以上时，相邻两根管道之间通过连接接头可拆卸的连接。通过采用软管组件弯曲制得热交换壳体，结构较简单，制备较方便，使用时，可根据采气树上阀门的位置和型号进行适当的现场调整，进一步使该结构的热交换壳体适应于对不同型号的采气树进行热交换加热，适用范围较广，同时，可根据实际情况，设置多根软管组件，使得形成多条循环的热水水流，使该结构的加热装置的加热效果更好，也可根据实际情况，采用单根软管组件，使得单根软管组件内流动的水流与采气树充分进行热交换，提高热水热量的利用率。

作为优选，所述热交换壳体与采气树外形适配。将热交换壳体设置与采气树外形适配，使得热交换壳体与采气树之间能够紧密贴合，使热交换壳体与采气树之间热交换效果更好。

作为优选，所述热交换壳体由3D打印制得，所述热交换壳体内形成有用于水流流动的空腔。通过采用3D打印制得热交换壳体，一方面使得热交换壳体本身具有保温效果，减少采气树受外界温度的影响，另一方面，采用3D打印可在热交换壳体内形成与采气树接触面较宽的加热面，使得热交换壳体与采气树热交换更彻底，进一步提高热交换壳体的加热效果，同时，由于用于3D打印的材料具有一定的形变能力，使得热交换壳体可根据采气树的实际外形进行调整，使热交换壳体与采气树贴合紧密，一方面提高热交换壳体与采气树的热交换速率，另一方面也方便通过扣合的方式将热交换壳体设置到采气树上，方便加热装置的安装使用。

作为优选，还包括保温壳体，所述保温壳体可拆卸的设置在所述热交换壳体外，所述保温壳体外形与采气树外形适配。在热交换壳体外设置保温壳体，进一步减少采气树受外界环境低温的影响，减少冰堵隐患，同时，将热交换壳体内的热量限制在保温壳体和采气树之间，进一步使热交换壳体的热交换效果更好，提高热交换效率。

作为优选，所述热水供应装置包括加热水套炉，所述加热水套炉上可拆卸的设置有与所述水流通道连通的进水管和出水管，所述进水管和出水管分别延伸至加热水套炉的储水空间内。通过采用天然气井站均设置有的加热水套炉作为热水供应装置，在加热水套炉上增设进水管和出水管，使利用加热水套炉的加热水的功能，将加热水套炉内的热水通过热交换壳体与采气树进行热量交换，使得该结构的加热装置造价较低，耗能较少。

作为优选，在所述加热水套炉内，所述出水管的管口位于所述进水管的管口上方。在加热水套炉内，将出水管的管口设置较高，避免加热水套炉内水位过低导致的加热水套炉空烧损坏，将进水管的管口设置较低，有利于将回来的冷水加入加热水套炉内下部，而热水受热上浮，使得冷水在加热水套炉内充分受热后才可输出利用，进一步提高热交换壳体的加热效果。

作为优选，所述动力机构的数量为至少两个，所述动力机构并联连接。设置多个动力机构，使得动力机构可根据实际情况交替使用，一方面保证加热装置的持续加热作用，另一方面也避免单个动力机构长时间的运行产生故障，使得该结构的加热装置使用寿命更长。

作为优选，所述热交换壳体由金属材料制得，所述保温壳体由保温材料制得。由于金属具有较好的热交换效果，使得金属制得的热交换壳体能较快速的与采气树进行热交换，使加热效果较好，同时，采用保温材料制备保温壳体，保温效果较好，进一步提高热交换效果和速率。

一种天然气井采气树循环加热装置的使用方法，包括如下步骤：步骤1：注水：在加热水套炉内注入清水，至加热水套炉的最大盛水量的1/2-2/3；步骤2：预加热：启动加热水套炉的加热功能，加热清水至温度60℃-80℃；步骤3：建立热交换结构：将热交换壳体套设在采气树上，将保温壳体套设在热交换壳体上，形成热交换结构；步骤4：建立循环水流：将热交换壳体的水流通道的两端分别与加热水套炉的储水空间连通，启动动力机构，驱动水流循环流动。

本发明的一种天然气井采气树循环加热装置的使用方法，通过采用天然气采气井站现有的加热水套炉与热交换壳体连通，通过加热水套炉内的热水对采气树进行加热，配合保温壳体，使加热装置对采气树的持续加热效果较好，最大程度的避免了在采气树上形成冰堵，且热水循环利用，节约了资源。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的一种天然气井采气树循环加热装置有益效果是：

1、通过设置动力机构驱动热水沿热交换壳体内的水流通道流动，使得水流通道内的热水与热交换壳体进行热交换，热交换壳体与采气树进行热交换，实现对采气树的加热，由于水流持续流动，可实现对采气树的持续加热，加热效果较好，有效的避免了在采气树上形成冰堵；

2、由于加热水的工艺较简单，且不存在对天然气井站造成安全隐患的危险因素，使得该结构的加热装置使用安全节能，适用范围较广；

本发明的一种天然气井采气树循环加热装置的使用方法的有益效果是：

通过采用天然气采气井站现有的加热水套炉与热交换壳体连通，通过加热水套炉内的热水对采气树进行加热，配合保温壳体，使加热装置对采气树的持续加热效果较好，最大程度的避免了在采气树上形成冰堵，且热水循环利用，节约了资源。

附图说明

图1是本发明的一种天然气井采气树循环加热装置的结构示意图；

图2是本发明的一种天然气井采气树循环加热装置的使用方法的流程示意图。

附图标记

1-加热水套炉，11-排污阀，12-控制闸阀，2-抽水泵组，21-抽水泵，22-阀门，3-热交换壳体，4-采气树，5-软管组件，6-保温壳体，7-进水管，8-出水管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种天然气井采气树循环加热装置，包括依次连通的热水供应装置、动力机构和热交换壳体3，所述热交换壳体3可拆卸的套设在采气树4上，所述热交换壳体3与采气树4外形适配，所述热交换壳体3内设置有水流通道，所述动力机构驱动热水沿所述水流通道流动，使所述热交换壳体3对采气树4进行热交换加热。

本实施例的一种天然气井采气树循环加热装置，优选所述动力机构为抽水泵21，通过抽水泵21抽取热水供应装置内的热水沿热交换壳体3的水流通道流动，根据温度的从高温物体散发至低温物体的原理，使得水流通道内的热水与热交换壳体3进行热量交换，热交换壳体3与采气树4进行热量交换，实现对采气树4的持续有效的加热，加热效果较好，有效的避免了在采气树4上形成冰堵，同时，由于加热水的工艺较简单，可根据实际情况，采用锅炉或其他可加热水的设备进行热水加热，较容易的向热交换壳体3内提供热水供应，另外，由于采用水与采气树4进行的热交换过程，不存在静电或其他容易给天然气井站造成安全隐患的危险因素，使得该结构的加热装置使用安全节能，适用范围较广，使用时，将与采气树4外形适配的热交换壳体3套设在采气树4上，将热交换壳体3内的水流通道与抽水泵21和热水供应装置连通，启动抽水泵21驱动热水流动，形成加热装置，结构较简单，使用较方便。

优选的，所述水流通道的两端分别与热水供应装置连通，所述动力机构驱动水流在热水供应装置和热交换壳体3之间循环流动。通过将水流通道的两端与热水供应装置连通，使得形成循环流动的水流，使得热水供应装置内的热水被循环利用，减少能源消耗，同时，由于热水被限制在封闭的循环水流通道内，使得水的消耗较少，进一步使该结构的加热装置节能。

优选的，所述热水供应装置包括加热水套炉1，所述加热水套炉1上可拆卸的设置有与所述水流通道连通的进水管7和出水管8，所述进水管7和出水管8分别延伸至加热水套炉1的储水空间内，在所述加热水套炉1内，所述出水管8的管口位于所述进水管7的管口上方。本实施例通过在天然气井站均会设置的加热水套炉1的基础上，改进增加进水管7和出水管8，优选将进水管7和出水管8从水套加热炉1的人工垂直伸入加热水套炉1内，直至进水管7浸没于加热水套炉1的水中，出水管8与加热水套炉1内气盘管隔开，将出水管8的管口设置在加热水套炉1内气盘管的上方，使得该结构的加热装置结构较简单，不仅能较容易的为热交换壳体3提供热水，还能通过进水管7和出水管8的位置高度差，有效避免加热水套炉1内水位过低导致的加热水套炉1空烧损坏，也有利于将回流的冷水回流至加热水套炉1内下部，而热水受热上浮，使得冷水在加热水套炉1内充分受热后才可输出利用，进一步提高热交换壳体3的加热效果，造价较低，耗能较少。

优选的，所述动力机构的数量为至少两个，所述动力机构并联连接。本实施例优选采用两台抽水泵21并联组成抽水泵组2，所述抽水泵组2配合相应的控制器，自动控制两台抽水泵21交替工作，保证加热装置的持续运行，同时也有效避免了单个抽水泵21长时间的运行产生故障，使得该结构的加热装置使用寿命更长。

实施例2

如图1所示，本实施例的一种天然气井采气树循环加热装置的结构与实施例1相同，区别在于：所述热交换壳体3由至少一根软管组件5弯曲制得，所述软管组件5包括至少一根管道，当所述管道的数量为两根或两根以上时，相邻两根管道之间通过连接接头可拆卸的连接。

本实施例的一种天然气井采气树循环加热装置，优选所述软管组件5由若干不锈钢管道首尾依次通过连接接头可拆卸的连接组成，所述连接接头优选采用丝扣接头，使得可根据采气树4的大小，较方便的调整软管组件5的整体长度，结构较简单，调整和制备均较方便，使用时，可根据采气树4上节流阀的位置和型号进行适当的现场调整，在采气树4上容易产生冰堵的节流阀位置缠绕多圈管道，最大程度的避免产生冰堵，防冰堵效果较好，可根据实际情况，设置多根软管组件5，使得形成多条循环的热水水流，进一步提高加热效果，也可根据实际情况，采用单根软管组件5，使得单根软管组件5内流动的水流与采气树充分进行热交换，提高热水热量的利用率。

实施例3

如图1所示，本实施例的一种天然气井采气树循环加热装置的结构与实施例1相同，区别在于：所述热交换壳体3由3D打印制得，所述热交换壳体3内形成有用于水流流动的空腔。

本实施例的一种天然气井采气树循环加热装置，通过采用3D打印制得热交换壳体3，一方面使得热交换壳体3本身具有保温效果，减少采气树4受外界温度的影响，另一方面，采用3D打印技术可在热交换壳体3内形成与采气树4接触面较宽的加热空腔，使得热交换壳体3与采气树4热交换更彻底，进一步提高热交换壳体3的加热效果，同时，由于用于3D打印的材料具有一定的形变能力，使得热交换壳体3可根据采气树4的实际外形进行调整，使热交换壳体3与采气树4贴合紧密，一方面提高热交换壳体3与采气树4的热交换速率，另一方面也方便通过扣合的方式将热交换壳体3设置到采气树4上，方便加热装置的安装使用。

实施例4

如图1所示，本实施例的一种天然气井采气树循环加热装置的结构与实施例1相同，区别在于：还包括保温壳体6，所述保温壳体6可拆卸的设置在所述热交换壳体3外，所述保温壳体6外形与采气树4外形适配，所述保温壳体6由保温材料制得。

本实施例的一种天然气井采气树循环加热装置，通过在热交换壳体3外设置由保温材料制得的保温壳体6，保温壳体6本身具有一定的保温效果，进一步减少了采气树4受外界环境低温的影响，减少冰堵隐患，同时，将热交换壳体3内的热量限制在保温壳体6和采气树4之间，进一步使热交换壳体3的热交换效果更好，提高热交换效率，优选采用由保温材料制得的保温带制备所述保温壳体6，进一步方便将保温带通过缠绕的方式包覆在采气树4上，使保温壳体6将热交换壳体3限制在采气树4上，进一步提高热交换壳体3的加热效率。

实施例5

如图1-2所示，一种天然气井采气树循环加热装置的使用方法，具体包括如下步骤：步骤1：注水：在加热水套炉1内注入清水，至加热水套炉1的最大盛水量的1/2-2/3；步骤2：预加热：启动加热水套炉1的加热功能，加热清水至温度60℃-80℃；步骤3：建立热交换结构：将热交换壳体3套设在采气树4上，将保温壳体6套设在热交换壳体3上，形成热交换结构；步骤4：建立循环水流：将热交换壳体3的水流通道的两端分别与加热水套炉1的储水空间连通，启动动力机构，驱动水流循环流动。

本实施例的一种天然气井采气树循环加热装置的使用方法，采用天然气井站现有的加热水套炉1作为热水供应装置，使用时，预先将加热水套炉1内罐装好充足的水量，提前通过加热水套炉1将水预热至60℃-80℃，并将加热水套炉1与热交换壳体3连通，使热水在热交换壳体3和加热水套炉1之间循环流动，实现加热水套炉1内的热水对采气树4进行加热，配合保温壳体6，使加热装置对采气树4的持续加热效果较好，最大程度的避免了在采气树4上形成冰堵，使用较方便，本实施例优选采用不锈钢管道缠绕采气树4形成所述热交换壳体3，优选在加热水套炉1的底部设置排污阀11，并在不锈钢管道两端靠近加热水套炉1的一侧设置控制闸阀12，用于控制加热水套炉1与热交换壳体3的连通和/或隔断，结构较简单，控制较方便，同时，本实施例优选采用抽水泵组2作为动力机构，该抽水泵组2包括两台并联的抽水泵21，每一台抽水泵21的出口均设置有阀门22，以方便控制两台抽水泵21的正常工作，结构较简单，控制较方便。

优选的，步骤4还包括步骤4.1：检查管路：检测动力机构、加热机构和热交换壳体3之间连接位置的连接情况，使热水在封闭的循环通道内流动，节约水资源，也使得热交换效果较好；步骤4.2：预充装管路：在抽水泵21启动之前，连通热交换壳体3和加热水套炉1，开启所述控制闸阀12，使得加热水套炉1内的热水在重力作用下沿不锈钢管道流动，充满不锈钢管道，达到待加热状态。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (3)

1.一种天然气井采气树循环加热装置，其特征在于：包括依次连通的热水供应装置、动力机构和热交换壳体（3），所述热交换壳体（3）可拆卸的套设在采气树（4）上，所述热交换壳体（3）内设置有水流通道，所述动力机构驱动热水沿所述水流通道流动，使所述热交换壳体（3）对采气树（4）进行热交换加热，所述热交换壳体（3）由至少一根软管组件（5）弯曲缠绕采气树形成，所述软管组件（5）包括至少一根管道，当所述管道的数量为两根或两根以上时，相邻两根管道之间通过连接接头可拆卸的连接，所述热交换壳体（3）与采气树（4）外形适配，所述软管组件由若干不锈钢管道首尾依次通过连接接头可拆卸连接组成，并根据采气树上节流阀的位置和型号进行现场调整，在采气树上容易产生冰堵的节流阀位置缠绕多圈管道，形成多条循环的热水水流，还包括保温壳体（6），所述保温壳体（6）可拆卸的设置在所述热交换壳体（3）外，所述保温壳体（6）外形与采气树（4）外形适配，所述保温壳体由保温材料制得的保温带制备，保温带通过缠绕的方式包覆在采气树上，所述热水供应装置包括加热水套炉（1），所述加热水套炉（1）上可拆卸的设置有与所述水流通道连通的进水管（7）和出水管（8），进水管和出水管从水套加热炉的人孔垂直伸入加热水套炉内，直至进水管浸没于加热水套炉的水中，出水管与加热水套炉内气盘管隔开，将出水管的管口设置在加热水套炉内气盘管的上方，在所述加热水套炉（1）内，所述出水管（8）的管口位于所述进水管（7）的管口上方，所述动力机构驱动水流在热水供应装置和热交换壳体（3）之间循环流动。

2.如权利要求1所述的采气树循环加热装置，其特征在于：所述动力机构的数量为至少两个，所述动力机构并联连接。

3.如权利要求1或2所述的一种天然气井采气树循环加热装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：注水：在加热水套炉（1）内注入清水，至加热水套炉（1）的最大盛水量的1/2-2/3；

步骤2：预加热：启动加热水套炉（1）的加热功能，加热清水至温度60℃-80℃；

步骤3：建立热交换结构：将热交换壳体（3）套设在采气树（4）上，将保温壳体（6）套设在热交换壳体（3）上，形成热交换结构；

步骤4：建立循环水流：将热交换壳体（3）的水流通道的两端分别与加热水套炉（1）的储水空间连通，启动动力机构，驱动水流循环流动。