CN112360988A - 一种快速回收油田伴生气的凝液阀 - Google Patents

一种快速回收油田伴生气的凝液阀 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种快速回收油田伴生气的凝液阀，包括阀体，所述阀体包括介质输入管道、阀芯和介质输出管道，还包括压缩装置、弹性件和冷凝器；压缩装置设在介质输入管道，压缩装置包括主轴和设于主轴上的螺旋叶片，阀体内部设有冷凝腔室，主轴穿过阀芯插入冷凝腔室内，冷凝器设于冷凝腔室内，阀芯和主轴滑动连接：阀芯可沿主轴长度方向上滑动；阀芯一端用于封闭介质输入管道，所述阀芯另一端插入冷凝腔室内，所述弹性件用于连接阀芯和冷凝腔室外侧，所述冷凝腔室外侧设有进气孔；所述主轴可绕自身轴线旋转，所述螺旋叶片旋转时用于将管道中的伴生气带入阀体内部。采用本方案，可直接在油田处将伴生气凝结为液体，使储存容器可容纳更多伴生气。

Description

一种快速回收油田伴生气的凝液阀
技术领域
本发明涉及油气田伴生气回收技术领域，具体涉及一种快速回收油田伴生气的凝液阀。
背景技术
海上油田节能潜力巨大，因为油田在开采过程中，在油层间会出现伴随石油液体出现的气体，主要成分是甲烷，通常含有大量的乙烷和碳氢重组分。伴生气回收处理就是指将乙烷、丙烷、丁烷和重组分从气流中分离出来，它们可以被进一步加工，作为纯组分或天然气混合液(NGL)或LPG销售。因此伴生气属于可利用能源。但是，由于受到技术手段的制约，加之在油田开采过程中伴生气相对难以控制，很大一部分伴生气被排空或烧掉。
现有技术中国内油田伴生气回收工艺主要采用地面回收技术，将伴生气收集之后，运输到工厂进行进一步处理，但在回收过程中，储存容器对于伴生气的储存量较小，当油田的伴生气产量较大时，往往需要多个储存容器进行储存，且对于气体的收集，在回收和进一步处理过程中，由于工序流程繁杂，往往也会损失掉部分伴生气，不利于资源的合理利用和回收。
进一步优化伴生气回收装置的结构设计，无疑对装配工艺和资源合理利用具有重要意义。
发明内容
为解决上述提出的进一步优化伴生气回收装置的结构设计，无疑对装配工艺和资源合理利用具有重要意义的问题，本发明提供了一种快速回收油田伴生气的凝液阀，采用本方案，可直接在油田处将伴生气凝结为液体，液体伴生气体积大大缩小，使储存容器可容纳更多伴生气，且采用阀体直接将气体变为液体进行储存，相对于现有技术中采用冷凝器冷凝，少了大量工序步骤，使伴生气损失量缩减到最小。
本发明采用的技术方案为：一种快速回收油田伴生气的凝液阀，包括阀体，所述阀体包括介质输入管道、阀芯和介质输出管道，还包括压缩装置、弹性件和冷凝器；
所述压缩装置设在介质输入管道，所述压缩装置包括主轴和设于主轴上的螺旋叶片，所述阀体内部设有冷凝腔室，所述主轴穿过阀芯插入冷凝腔室内，所述冷凝器设于冷凝腔室内，所述阀芯和主轴滑动连接：阀芯可沿主轴长度方向上滑动；所述阀芯一端用于封闭介质输入管道，所述阀芯另一端插入冷凝腔室内，所述弹性件用于连接阀芯和冷凝腔室外侧，所述冷凝腔室外侧设有进气孔；
所述主轴可绕自身轴线旋转，所述螺旋叶片旋转时用于将管道中的伴生气带入阀体内部。
本方案具体运作时，将本装置的用于凝液的凝液阀设置在回收管道的末端，直接通过阀体将伴生气凝结为液体进行储存，本方案将普通阀体进行改装，其中阀体包括位于其内部的介质输入管道、阀芯和介质输出管道，在介质输入管道内设置压缩装置，压缩装置包括主轴和设于主轴上的螺旋叶片，主轴可绕自身轴线旋转，优选为采用涡轮蜗杆进行传动，避免伴生气靠近电源，导致发生事故。主轴旋转过程中，带动螺旋叶片旋转，螺旋叶片旋转过程中用于将管道内的伴生气向阀体内部输入；其中阀体内部还设有冷凝腔室，冷凝腔室内部设有冷凝器，用于冷凝进入冷凝腔室内的伴生气，使伴生气变为液体。主轴朝向阀体内部一端进行延长，使主轴一端穿过阀芯并插入冷凝腔室内部，其中主轴优选穿过阀芯的中轴线位置，阀芯可沿主轴长度方向上滑动，阀芯向介质输入通道处滑动时，阀芯一端可将介质输入通道封闭，阀芯向冷凝腔室移动时，阀芯另一端插入冷凝腔室内部，弹性件用于连接阀芯和冷凝腔室外侧，弹性件优选为弹簧；
工作原理：回收管道中的伴生气在螺旋叶片的带动下通过介质输入通道进入阀体内，阀芯一端封闭介质输入管道为阀芯的初始位置，螺旋叶片输入的伴生气会逐渐靠近阀芯，随着伴生气量的增多，伴生气在此处被螺旋叶片压缩，在对气体压缩的过程中，其气体压力逐渐增大，由于阀芯另一端压力小于阀芯一端压力，当阀芯一端的气体达到一定的压力时，推动阀芯沿朝冷凝腔室滑动，弹性件被压缩，此时阀芯一端离开介质输入通道，而介质输入通道内被压缩的气体进入阀芯内部，并通过冷凝腔室侧面的进气孔进入冷凝腔室内部，冷凝器对被压缩的伴生气冷凝，气体通过压缩和冷凝后，会变为液体，液体的伴生气通过介质输出管道被排出，并进入储存容器中储存；而由于阀芯两端气体压力相同，在弹性件的作用下，推动阀芯朝介质输入通道滑动，此时阀芯再次封闭介质输入通道，而介质输入通道内的螺旋叶片再次压缩伴生气，并重复上述步骤。
进一步优化，还包括压缩腔室，所述压缩腔室位于冷凝腔室内部，所述阀芯另一端插入压缩腔室内，所述进气孔用于将气体输入压缩腔室内，所述压缩腔室侧面设有背压通道，所述压缩腔室内的伴生气可通过背压通道进入冷凝腔室内部。
本方案具体运作时，为进一步对伴生气进行压缩，在冷凝腔室内部还设置有压缩腔室，其中压缩腔室一侧开口，且开口处和冷凝腔室内侧连接，并将进气孔包围在内，此时气体通过进气孔便可进入压缩腔室内部，而阀芯另一端通过冷凝腔室侧面进入压缩腔内，在阀芯朝冷凝腔室移动的过程中，阀芯另一端对压缩腔内部的气体进行进一步压缩，而压缩腔侧面开有背压通道，压缩腔室内的伴生气可通过背压通道进入冷凝腔室内部，背压通道在阀芯压缩过程中，可使压缩腔室内部压强增加，进一步增加压缩效果，其中背压通道优选为小径通孔，或者在背压通道内设置小型背压阀。
进一步优化，还包括扇叶，所述扇叶为多个，多个所述扇叶设于主轴插入冷凝腔室的一端上。
本方案具体运作时，在主轴插入冷凝腔室的一端上设置多个扇叶，主轴旋转时，带动扇叶转动，扇叶优选为弧形扇叶，多个扇叶旋转时相互配合，带动气体在冷凝腔室内旋转，使气体和冷凝器充分接触，冷凝绝大部分伴生气，使伴生气变为液体从介质输出管道流出。
其中压缩腔和扇叶可以同时存在，主轴一端穿过压缩腔室进入冷凝腔室内，并将扇叶设置在主轴进入冷凝腔室一端。
进一步优化，所述扇叶内部含有空腔，所述空腔内设有多个冷凝管。
本方案具体运作时，为进一步提高对气体的冷凝效果，使扇叶内部留有空腔，并在空腔内部设置冷凝管，冷凝管能对扇叶接触的伴生气进行冷凝；其中优选为从外部向主轴内部插入连接线路，连接线路为冷凝管和冷凝器提供能量驱动。
进一步优化，为使伴生气不接触冷凝管，防止产生事故，设置为：所述扇叶采用绝缘导热材料。
进一步优化，还包括弧形挡板，所述弧形挡板上端和冷凝腔室内侧连接，所述弧形挡板下端和介质输出管道之间留有缺口。
本方案具体运作时，为使伴生气进入冷凝腔室内部后，伴生气不易直接进入介质输出管道被排出，设置弧形挡板，弧形挡板倾斜设置，上端和冷凝腔室内侧连接，下端封闭介质输出管道的大部分出口，介质输出管道和弧形挡板下端之间只留有一个小型缺口，伴生气在旋转过程中和冷凝过程中均不易进入介质输出管道，而伴生气被凝结为液体后，落在弧形挡板上，并在弧形挡板上滑落，在从缺口处滑落入介质输出管道内。
进一步优化，还包括从下至上依次设于介质输出管道内部的活塞、连接件和浮块，所述介质输出通道呈倒锥形，所述活塞用于封闭介质输出管道，所述连接件用于连接活塞和浮块，所述浮块在液体中的浮力可带动活塞上移。
本方案具体运作时，为进一步提高伴生气凝液的转化率，使气体不易被介质输出通道排出，在介质输出管道内从上至下依次设置浮块、连接件和活塞，其中连接件用于连接浮块和活塞，介质输出管道呈倒锥形，活塞尺寸和介质输出管道中部内径尺寸相匹配，能刚好封闭介质输出管道，伴生气凝液后形成的液体流向介质输出管道，并留存于活塞上方，当液位超过浮块后，浮块产生浮力，并通过连接件拉动活塞上移，此时液体便可流出介质通道，而当液位低于浮块后，活塞落下，并继续封闭介质输出管道，如此往复运行，气体伴生气由于液体阻挡，几乎无法通过介质输出通道被排出，由此增加气体凝结为液体的转化率。
进一步优化，为增加阀芯一端的气体压强，需尽量减小螺旋叶片的端部和介质输入通道内侧的缝隙，防止伴生气在缝隙处流动，导致压力变小，设置为：所述螺旋叶片的螺旋直径和介质输入管道的内径尺寸相匹配。
进一步优化，为再次增加阀芯一端的气体压强，设置为：所述螺旋叶片朝阀体内部方向的螺距逐渐减小。
进一步优化，为使伴生气隔绝热源，导致放生事故，设置为：所述主轴、螺旋叶片和弹性件均采用绝缘材料，且防静电处理。
本发明具有以下有益效果：
本方案提供了一种快速回收油田伴生气的凝液阀，采用本方案，可直接在油田处将伴生气凝结为液体，液体伴生气体积大大缩小，使储存容器可容纳更多伴生气，且采用阀体直接将气体变为液体进行储存，相对于现有技术中采用冷凝器冷凝，少了大量工序步骤，使伴生气损失量缩减到最小；且几乎能将全部伴生气凝结为液体，大大提高凝液效率和凝液速率。
附图说明
图1为本发明提供的一种快速回收油田伴生气的凝液阀的结构示意图；
图2为本发明提供的一种快速回收油田伴生气的凝液阀的局部示意图；
图3为本发明提供的一种快速回收油田伴生气的凝液阀-扇叶的横截面图。
图中附图标记为：1-阀体，2-介质输入管道，3-阀芯，4-介质输出管道，5-主轴，6-螺旋叶片，7-弹性件，8-冷凝器，9-冷凝腔室，10-进气孔，11-压缩腔室，12-背压通道，13-扇叶，14-冷凝管，15-弧形挡板，16-活塞，17-连接件，18-浮块。
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。
实施例：如图1至图3所示，一种快速回收油田伴生气的凝液阀，包括阀体1，所述阀体1包括介质输入管道2、阀芯3和介质输出管道4，还包括压缩装置、弹性件7和冷凝器8；
所述压缩装置设在介质输入管道2，所述压缩装置包括主轴5和设于主轴5上的螺旋叶片6，所述阀体1内部设有冷凝腔室9，所述主轴5穿过阀芯3插入冷凝腔室9内，所述冷凝器8设于冷凝腔室9内，所述阀芯3和主轴5滑动连接：阀芯3可沿主轴5长度方向上滑动；所述阀芯3一端用于封闭介质输入管道2，所述阀芯3另一端插入冷凝腔室9内，所述弹性件7用于连接阀芯3和冷凝腔室9外侧，所述冷凝腔室9外侧设有进气孔10；
所述主轴5可绕自身轴线旋转，所述螺旋叶片6旋转时用于将管道中的伴生气带入阀体1内部。
本实施例中，将本装置的用于凝液的凝液阀设置在回收管道的末端，直接通过阀体1将伴生气凝结为液体进行储存，本方案将普通阀体1进行改装，其中阀体1包括位于其内部的介质输入管道2、阀芯3和介质输出管道4，在介质输入管道2内设置压缩装置，压缩装置包括主轴5和设于主轴5上的螺旋叶片6，主轴5可绕自身轴线旋转，优选为采用涡轮蜗杆进行传动，避免伴生气靠近电源，导致发生事故。主轴5旋转过程中，带动螺旋叶片6旋转，螺旋叶片6旋转过程中用于将管道内的伴生气向阀体1内部输入；其中阀体1内部还设有冷凝腔室9，冷凝腔室9内部设有冷凝器8，用于冷凝进入冷凝腔室9内的伴生气，使伴生气变为液体。主轴5朝向阀体1内部一端进行延长，使主轴5一端穿过阀芯3并插入冷凝腔室9内部，其中主轴5优选穿过阀芯3的中轴线位置，阀芯3可沿主轴5长度方向上滑动，阀芯3向介质输入通道处滑动时，阀芯3一端可将介质输入通道封闭，阀芯3向冷凝腔室9移动时，阀芯3另一端插入冷凝腔室9内部，弹性件7用于连接阀芯3和冷凝腔室9外侧，弹性件7优选为弹簧；
工作原理：回收管道中的伴生气在螺旋叶片6的带动下通过介质输入通道进入阀体1内，阀芯3一端封闭介质输入管道2为阀芯3的初始位置，螺旋叶片6输入的伴生气会逐渐靠近阀芯3，随着伴生气量的增多，伴生气在此处被螺旋叶片6压缩，在对气体压缩的过程中，其气体压力逐渐增大，由于阀芯3另一端压力小于阀芯3一端压力，当阀芯3一端的气体达到一定的压力时，推动阀芯3沿朝冷凝腔室9滑动，弹性件7被压缩，此时阀芯3一端离开介质输入通道，而介质输入通道内被压缩的气体进入阀芯3内部，并通过冷凝腔室9侧面的进气孔10进入冷凝腔室9内部，冷凝器8对被压缩的伴生气冷凝，气体通过压缩和冷凝后，会变为液体，液体的伴生气通过介质输出管道4被排出，并进入储存容器中储存；而由于阀芯3两端气体压力相同，在弹性件7的作用下，推动阀芯3朝介质输入通道滑动，此时阀芯3再次封闭介质输入通道，而介质输入通道内的螺旋叶片6再次压缩伴生气，并重复上述步骤。
本实施例中，为进一步对伴生气进行压缩，在冷凝腔室9内部还设置有压缩腔室11，其中压缩腔室11一侧开口，且开口处和冷凝腔室9内侧连接，并将进气孔10包围在内，此时气体通过进气孔10便可进入压缩腔室11内部，而阀芯3另一端通过冷凝腔室9侧面进入压缩腔内，在阀芯3朝冷凝腔室9移动的过程中，阀芯3另一端对压缩腔内部的气体进行进一步压缩，而压缩腔侧面开有背压通道12，压缩腔室11内的伴生气可通过背压通道12进入冷凝腔室9内部，背压通道12在阀芯3压缩过程中，可使压缩腔室11内部压强增加，进一步增加压缩效果，其中背压通道12优选为小径通孔，或者在背压通道12内设置小型背压阀。
本实施例中，在主轴5插入冷凝腔室9的一端上设置多个扇叶13，主轴5旋转时，带动扇叶13转动，扇叶13优选为弧形扇叶13，多个扇叶13旋转时相互配合，带动气体在冷凝腔室9内旋转，使气体和冷凝器8充分接触，冷凝绝大部分伴生气，使伴生气变为液体从介质输出管道4流出。
其中压缩腔和扇叶13可以同时存在，主轴5一端穿过压缩腔室11进入冷凝腔室9内，并将扇叶13设置在主轴5进入冷凝腔室9一端。
本实施例中，为进一步提高对气体的冷凝效果，使扇叶13内部留有空腔，并在空腔内部设置冷凝管14，冷凝管14能对扇叶13接触的伴生气进行冷凝；其中优选为从外部向主轴5内部插入连接线路，连接线路为冷凝管14和冷凝器8提供能量驱动。
本实施例中，为使伴生气不接触冷凝管14，防止产生事故，设置为：所述扇叶13采用绝缘导热材料。
本实施例中，为使伴生气进入冷凝腔室9内部后，伴生气不易直接进入介质输出管道4被排出，设置弧形挡板15，弧形挡板15倾斜设置，上端和冷凝腔室9内侧连接，下端封闭介质输出管道4的大部分出口，介质输出管道4和弧形挡板15下端之间只留有一个小型缺口，伴生气在旋转过程中和冷凝过程中均不易进入介质输出管道4，而伴生气被凝结为液体后，落在弧形挡板15上，并在弧形挡板15上滑落，在从缺口处滑落入介质输出管道4内。
本实施例中，为进一步提高伴生气凝液的转化率，使气体不易被介质输出通道排出，在介质输出管道4内从上至下依次设置浮块18、连接件17和活塞16，其中连接件17用于连接浮块18和活塞16，介质输出管道4呈倒锥形，活塞16尺寸和介质输出管道4中部内径尺寸相匹配，能刚好封闭介质输出管道4，伴生气凝液后形成的液体流向介质输出管道4，并留存于活塞16上方，当液位超过浮块18后，浮块18产生浮力，并通过连接件17拉动活塞16上移，此时液体便可流出介质通道，而当液位低于浮块18后，活塞16落下，并继续封闭介质输出管道4，如此往复运行，气体伴生气由于液体阻挡，几乎无法通过介质输出通道被排出，由此增加气体凝结为液体的转化率。
本实施例中，为增加阀芯3一端的气体压强，需尽量减小螺旋叶片6的端部和介质输入通道内侧的缝隙，防止伴生气在缝隙处流动，导致压力变小，设置为：所述螺旋叶片6的螺旋直径和介质输入管道2的内径尺寸相匹配。
本实施例中，为再次增加阀芯3一端的气体压强，设置为：所述螺旋叶片6朝阀体1内部方向的螺距逐渐减小。
本实施例中，为使伴生气隔绝热源，导致放生事故，设置为：所述主轴5、螺旋叶片6和弹性件7均采用绝缘材料，且防静电处理。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速回收油田伴生气的凝液阀，包括阀体(1)，所述阀体(1)包括介质输入管道(2)、阀芯(3)和介质输出管道(4)，其特征在于，还包括压缩装置、弹性件(7)和冷凝器(8)；
所述压缩装置设在介质输入管道(2)，所述压缩装置包括主轴(5)和设于主轴(5)上的螺旋叶片(6)，所述阀体(1)内部设有冷凝腔室(9)，所述主轴(5)穿过阀芯(3)插入冷凝腔室(9)内，所述冷凝器(8)设于冷凝腔室(9)内，所述阀芯(3)和主轴(5)滑动连接：阀芯(3)可沿主轴(5)长度方向上滑动；所述阀芯(3)一端用于封闭介质输入管道(2)，所述阀芯(3)另一端插入冷凝腔室(9)内，所述弹性件(7)用于连接阀芯(3)和冷凝腔室(9)外侧，所述冷凝腔室(9)外侧设有进气孔(10)；
所述主轴(5)可绕自身轴线旋转；所述螺旋叶片(6)旋转时用于将管道中的伴生气带入阀体(1)内部。
2.根据权利要求1所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，还包括压缩腔室(11)，所述压缩腔室(11)位于冷凝腔室(9)内部，所述阀芯(3)另一端插入压缩腔室(11)内，所述进气孔(10)用于将气体输入压缩腔室(11)内，所述压缩腔室(11)侧面设有背压通道(12)，所述压缩腔室(11)内的伴生气可通过背压通道(12)进入冷凝腔室(9)内部。
3.根据权利要求1所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，还包括扇叶(13)，所述扇叶(13)为多个，多个所述扇叶(13)设于主轴(5)插入冷凝腔室(9)的一端上。
4.根据权利要求3所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，所述扇叶(13)内部含有空腔，所述空腔内设有多个冷凝管(14)。
5.根据权利要求4所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，所述扇叶(13)采用绝缘导热材料。
6.根据权利要求3所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，还包括弧形挡板(15)，所述弧形挡板(15)上端和冷凝腔室(9)内侧连接，所述弧形挡板(15)下端和介质输出管道(4)之间留有缺口。
7.根据权利要求1所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，还包括从下至上依次设于介质输出管道(4)内部的活塞(16)、连接件(17)和浮块(18)，所述介质输出管道(4)呈倒锥形，所述活塞(16)用于封闭介质输出管道(4)，所述连接件(17)用于连接活塞(16)和浮块(18)，所述浮块(18)在液体中的浮力可带动活塞(16)上移。
8.根据权利要求1所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，所述螺旋叶片(6)的螺旋直径和介质输入管道(2)的内径尺寸相匹配。
9.根据权利要求1所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，所述螺旋叶片(6)朝阀体(1)内部方向的螺距逐渐减小。
10.根据权利要求1所述的一种快速回收油田伴生气的凝液阀，其特征在于，所述主轴(5)、螺旋叶片(6)和弹性件(7)均采用绝缘材料，且防静电处理。
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