CN112682700A - 一种气田低压集输多功能增压撬 - Google Patents

Abstract

一种气田低压集输多功能增压撬，主要包括气液分离器、压缩机、引射器，单井接入管，高压进气汇管、引射进气汇管、增压进气汇管、增压撬出口汇管以及其它连接管线和控制阀。当集气站管辖多口采气井，而井口压力差异大时，可根据当前各采气井压力大小，通过控制阀切换流程，从而实行“全部井不增压”、“全部压井缩机增压”、“部分井不增压‑部分井压缩机增压”、“部分井压缩机增压‑部分井引射增压”，“部分井不增压‑部分井引射增压”等多种增压集输模式。本发明能根据采气过程井口压力的变化及时调整增压模式，适用性强、操作灵活、投资要求低，具有广泛的应用前景。

Description

一种气田低压集输多功能增压撬

技术领域：

本发明公开一种天然气增压装置，特别是用于天然气气田后期低压开采增压的撬装装置。

背景技术：

在天然气田开发中，随着生产时间的延长，气田生产参数将发生变化，气井井口压力将呈下降趋势，在井口压力降至一定程度时，气井所产天然气将不能通过集输管网自行输送至下一环节，此时的气井压力为废弃压力。为此，一般需要对低压天然气进行增压，利用集输管网输送至下游系统。

对气井采出的低压天然气进行增压通常是在集气站安装压缩机，提升采出气压力后再进入集输管网。但当前气田往往采用丛式井开发，一个集气站管辖多口采气井。而各井的压力、产气量往往差异很大，对高压力采气井无需增压即可直接进入下游集输管网，而对低压力采气井则必须进行增压集输。如果每个井口均设置一台压缩机，则基础投资成本过高，且由于单井产气量相对较低，需要增压气量小，对压缩机选型以及运行效率造成影响。此外，随着气体的开发井口压力持续降低，需要根据井口压力变化调整增压方案。而当前集输站增压系统，工艺流程一旦确定很难调整。

鉴于此，本发明提出一种气田低压集输多功能增压撬，可以根据各个采气井压力，通过切换流程实现“全部井不增压”、“全部井压缩机增压”、“部分井不增压-部分井压缩机增压”、“部分井压缩机增压-部分井引射增压”以及“部分井不增压-部分井引射增压”等多种增压模式。本发明能根据采气过程井口压力、流量的变化及时调整增压模式，操作灵活，投资要求低，具有广泛的应用前景。

发明内容：

本发明的目的是为克服现有技术中存在的缺陷，提出一种气田低压集输多功能增压撬。本发明主要包括高压进气汇管、引射进气汇管、增压进气汇管、增压撬出口汇管、气液分离器、压缩机、引射器以及控制阀，增压撬出口汇管上设有增压撬出口管。

采气井通过法兰与单井接入管相连，从而将采气井产出气引入所述的气田低压集输多功能增压撬；单井接入管上设有压力表；所述的单井接入管的数目与集气站管辖采气井的数目相同。

所述单井接入管出口端分别设有单井增压进气管、单井引射进气管和单井高压进气管；单井增压进气管一端与单井接入管相连，另一端与增压进气汇管相连；单井引射进气管一端与单井接入管相连，另一端与引射进气汇管相连；单井高压进气管一端与单井接入管相连，另一端与高压进气汇管相连；单井增压进气管、单井引射进气管，单井高压进气管上均设有控制阀。

所述的气液分离器的入口设有分离器进气汇管，气液分离器的出口设置有分离器出气汇管。

所述的增压进气汇管的一端封闭，另一端与分离器进气汇管相连；引射进气汇管的一端与分离器进气汇管相连，另一端与低压引射连通管相连；高压进气汇管一端与分离器进气汇管相连，另一端与高压气连通管相连；增压进气汇管、引射进气汇管、高压进气汇管与分离器进气汇管连接处的上游管线上均设有控制阀。

所述的压缩机的入口端与增压进气管相连，出口端与增压出气管相连；增压进气管的入口端与气液分离器出口的分离器出气汇管相连，增压出气管的出口端与增压撬出口汇管相连；增压进气管和增压出气管上均设置有控制阀。

所述的引射器上设有与高压引射进气管、低压引射进气管以及引射增压出气管；高压引射进气管入口端分别与增压工作气进气管以及高压工作气进气管相连；低压引射进气管入口端分别与低压引射连通管以及分离器低压引射出口管相连；引射增压出气管出口端与增压撬出口汇管相连；增压工作气进气管入口端与增压出气管相连，高压工作气进气管入口端与高压气连通管相连；增压工作气进气管、高压工作气进气管以及引射增压出气管上均设置有控制阀。

低压引射连通管一端与引射进气汇管相连，另一端与低压引射进气管相连；低压引射气连通管上设置有控制阀。

分离器低压引射出口管一端与分离器出气汇管相连，另一端与低压引射进气管相连；分离器低压引射出口管上设置有控制阀。

高压气连通管一端与高压进气汇管相连，另一端与不分离高压出口管以及高压工作气进气管相连；高压气连通管上设置有控制阀。

不分离高压出口管入口端与高压气连通管相连，另一端与增压撬出口汇管相连；分离高压出气管的入口与分离器出气汇管相连，出口与高压气连通管相连；不分离高压出口管、分离高压出口管上设置有控制阀；

本发明具有如下有益效果：当井口压力差异较大时，可根据当前各井压力大小，实行“全部井不增压”、“全部压井缩机增压”、“部分井不增压-部分井压缩机增压”、“部分井压缩机增压-部分井引射增压”以及“部分井不增压-部分井引射增压”等多种增压集输模式，从而提高增压的灵活性和气田开发效益。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为全部井不增压工作示意图；

图3为全部井压缩机增压工作示意图；

图4为部分井不增压-部分井压缩机增压工作示意图；

图5为部分井压缩机增压-部分井引射增压工作示意图；

图6为部分井不增压-部分井引射增压工作示意图。

图中：1-采气井1；100-井1单井接入管；2-采气井2；200-井2单井接入管；3-采气井3；300-井3单井接入管；101-井1单井增压进气管；102-井1单井引射进气管；103-井1单井高压进气管；201-井2单井增压进气管；202-井2单井引射进气管；203-井2单井高压进气管；301-井3单井增压进气管；302-井3单井引射进气管；303-井3单井高压进气管；4-压力表；5-高压进气汇管；501-高压气连通管；502-分离高压出口管；503-不分离高压出口管；6-引射进气汇管；601-低压引射连通管；602-分离器低压引射出口管；7-增压进气汇管；8-增压撬出口汇管；9-气液分离器；901-分离器进气汇管；902-分离器出气汇管；10-压缩机；1001-增压进气管；1002-增压出气管；11-引射器；1101-高压引射进气管；1102-低压引射进气管；1103-引射增压出气管；1104-增压工作气进气管；1105-高压工作气进气管；12-控制阀；13-增压撬出口管。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步说明：

由图1可知，本发明涉及一种气田低压集输多功能增压撬，主要包括高压进气汇管5、引射进气汇管6、增压进气汇管7、增压撬出口汇管8、气液分离器9、压缩机10、引射器11以及控制阀12，增压撬出口汇管8上设有增压撬出口管13。

下面以采气井1为例，对采气井与所述气田低压集输多功能增压撬之间相关管线连接方式说明如下：

如图1所示，采气井1通过法兰与井1单井接入管100相连，从而将采气井1产出气引入增压撬；井1单井接入管100上设有压力表4。

所述井1单井接入管100出口端分别连接有井1单井增压进气管101、井1单井引射进气管102和井1单井高压进气管103；井1单井增压进气管101一端与井1单井接入管100出口端相连，另一端与增压进气汇管7相连；井1单井引射进气管102一端与井1单井接入管100出口端相连，另一端与引射进气汇管6相连；井1单井高压进气管103一端与井1单井接入管100出口端相连，另一端与高压进气汇管5相连；井1单井增压进气管101、井1单井引射进气管102、井1单井高压进气管103上均设有控制阀12。

所述单井接入管数目与集气站管辖采气井的数目相同，每条单井接入管的入口通过法兰与采气井井口相连。其余采气井与增压撬连接方式同采气井1。

下面对所述气田低压集输多功能增压撬内部管道连接方式说明如下：

气液分离器9的入口设有分离器进气汇管901，气液分离器9的出口设置有分离器出气汇管902。

增压进气汇管7的一端封闭，另一端与分离器进气汇管901相连；引射进气汇管6的一端与分离器进气汇管901相连，另一端与低压引射连通管601相连；高压进气汇管5一端与分离器进气汇管901相连，另一端与高压气连通管501相连；增压进气汇管7、引射进气汇管6、高压进气汇管5与分离器进气汇管901连接处的上游管线上均设有控制阀12。

压缩机10的入口端与增压进气管1001相连，出口端与增压出气管1002相连；增压进气管1001的入口端与气液分离器9出口的分离器出气汇管902相连，增压出气管1002的出口端与增压撬出口汇管8相连；增压进气管1001和增压出气管1002上均设置有控制阀12。

引射器11上设有与高压引射进气管1101、低压引射进气管1102以及引射增压出气管1103；高压引射进气管1101入口端分别与增压工作气进气管1104以及高压工作气进气管1105相连；低压引射进气管1102入口端分别与低压引射连通管601以及分离器低压引射出口管602相连；引射增压出气管1103出口端与增压撬出口汇管8相连；增压工作气进气管1104入口端与增压出气管1002相连，高压工作气进气管1105入口端与高压气连通管501相连；增压工作气进气管1104、高压工作气进气管1105以及引射增压出气管1103上均设置有控制阀12。

低压引射连通管601一端与引射进气汇管6相连，另一端与低压引射进气管1102相连，低压引射气连通管601上设置有控制阀12。

分离器低压引射出口管602一端与分离器出气汇管902相连，另一端与低压引射进气管1102相连，分离器低压引射出口管602上设置有控制阀12。

高压气连通管501一端与高压进气汇管5相连，另一端与不分离高压出口管503以及高压工作气进气管1105相连，高压气连通管501上设置有控制阀12。

不分离高压出口管503入口端与高压气连通管501相连，另一端与增压撬出口汇管8相连；分离高压出口管502入口与分离器出气汇管902相连，出口与高压气连通管501相连；不分离高压出口管503、分离高压出口管502上设置有控制阀12。

下面结合具体增压实施例，对本发明工作过程做详细说明。

如图2所示，若采气井1、采气井2及采气井3当前压力较高，均无需增压，则本发明可以通过关闭或开启相应管线上的控制阀12实现“全部井不增压集输”。该增压模式具体实施方式如下：

关闭井1单井增压进气管101、井1单井引射进气管102、井2单井增压进气管201、井2单井引射进气管202、井3单井增压进气管301、井3单井引射进气管302、分离高压出口管502、分离器低压引射出口管602、增压出气管1002、引射增压出气管1103、高压工作气进气管1105这些管线上的控制阀12。开启井1单井高压进气管103、井2单井高压进气管203、井3单井高压进气管303、高压气连通管501、不分离高压出口管503这些管线上的控制阀12。

来自采气井1的高压气体通过井1单井接入管100进入增压撬，随后通过与井1单井接入管100相连的井1单井高压进气管103进入高压进气汇管5；来自采气井2的高压气体通过井2单井接入管200进入增压撬，随后通过与井2单井接入管200相连的井2单井高压进气管203进入高压进气汇管5；来自采气井3的高压气体通过井3单井接入管300进入增压撬，随后通过与井3单井接入管300相连的井3单井高压进气管303进入高压进气汇管5。三口采气井的高压气体在高压进气汇管5汇合后进入高压气连通管501，随后进入不分离高压出口管503，然后进入增压撬出口汇管8，最终从增压撬出口管13流出。

如图3所示，若采气井1、采气井2及采气井3当前压力较低，均需增压，则本发明可以通过关闭或开启相应管线上的控制阀12实现“全部井压缩机增压集输”。该增压模式具体实施方式如下：

关闭井1单井引射进气管102、井1单井高压进气管103、井2单井引射进气管202、井2单井高压进气管203、井3单井引射进气管302、井3单井高压进气管303、分离高压出口管502、不分离高压出口管503、分离器低压引射出口管602、引射增压出气管1103、增压工作气进气管1104、高压工作气进气管1105这些管线上的控制阀12。开启井1单井增压进气管101、井2单井增压进气管201、井3单井增压进气管301、增压进气汇管7、增压进气管1001、增压出气管1002这些管线上的控制阀12。

来自采气井1、采气井2和采气井3的低压气分别通过井1单井增压进气管101、井2单井增压进气管201以及井3单井增压进气管301进入增压进气汇管7。当采出气含有水等液相时会影响压缩机10正常工作，在采用压缩机10进行增压前需进行气液分离。增压进气汇管7内汇集了三口气井产物的低压气体通过分离器进气汇管901进入气液分离器9，在气液分离器9内完成气液分离，分出的液体通过气液分离器9底部排液口流出，分离器出的气相通过分离器出气汇管902进入增压进气管1001。压缩机10对低压气体做功，增加气体压力。增压后的气体从安装在压缩机10出口的增压出气管1002进入增压撬出口汇管8，最终从增压撬出口管13流出。

如图4所示，若采气井1、采气井2压力较低，需要增压，而采气井3当前压力较高，无需增压，则本发明可以通过关闭或开启相应管线上的控制阀12实现“部分井不增压-部分井压缩机增压集输”。该增压模式具体实施方式如下：

关闭井1单井引射进气管102、井1单井高压进气管103、井2单井引射进气管202、井2单井高压进气管203、井3单井增压进气管301、井3单井引射进气管302、高压进气汇管5、引射进气汇管6、分离高压出口管502、分离器低压引射出口管602、引射增压出气管1103、增压工作气进气管1104、高压工作气进气管1105这些管线上的控制阀12。开启井1单井增压进气管101、井2单井增压进气管201、井3单井高压进气管303、增压进气汇管7、增压进气管1001、增压出气管1002、高压气连通管501、不分离高压出口管503这些管线上的控制阀12。

来自采气井1、采气井2的低压天然气分别通过井1单井增压进气管101、井2单井增压进气管201进入增压进气汇管7，随后汇集了两口气井产物的低压天然气通过分离器进气汇管901进入气液分离器9，在气液分离器9内完成气液分离。分离后的气相通过分离器出气汇管902进入压缩机增压进气管1001。压缩机10对低压气体做功，提升压力。增压后的气体从安装在压缩机10出口的增压出气管1002排出，进入增压撬出口汇管8。来自采气井3的高压气体无需增压，直接通过井3高压进气管303进入高压进气汇管5。随后通过高压气连通管501进入不分离高压出口管503，然后进入增压撬出口汇管8。增压撬出口汇管8中和来自采气井1和采气井2的天然气混合，最后最终三口井的混合气从增压撬出口管13流出。

如图5所示，若当前采气井1、采气井2、采气井3压力均较低，均需要增压。如果采气井3产出气量较小，则可利用压缩机10对采气井1、采气井2产出气增压，然后利用一部分增压后的高压气流引射采气井3产出的天然气，从而达到节能目的。本发明可以通过关闭或开启相应管线上的控制阀12实现“部分井压缩机增压-部分井引射增压集输”。该增压模式具体实施方式如下：

关闭井1单井引射进气管102、井1单井高压进气管103、井2单井引射进气管202、井2单井高压进气管203、井3单井增压进气管301、井3单井高压进气管303、高压进气汇管5、引射进气汇管6、高压气连通管501、分离高压出口管502、不分离高压出口管503、分离器低压引射出口管602、高压工作气进气管1105这些管线上的控制阀12。开启井1单井增压进气管101、井2单井增压进气管201、井3单井引射进气管302、低压引射连通管601、增压进气汇管7、增压进气管1001、增压出气管1002、引射增压出气管1103、增压工作气进气管1104这些管线上的控制阀12。

来自采气井1、采气井2的低压天然气分别通过井1单井增压进气管101、井2单井增压进气管201进入增压进气汇管7，随后汇集了两口气井产物的低压气体通过分离器进气汇管901进入气液分离器9，在气液分离器9内完成气液分离，分离出的液相通过气液分离器9底部排液口流出，分离器出的气相通过分离器出气汇管902进入压缩机10的增压进气管1001。压缩机10对低压气体做功，增压后的气体从安装在压缩机10出口的增压出气管1002排出。增压出气管1002的高压天然气一部分进入增压撬出口汇管8，最终从增压撬出口管13流出，另一部份充当高压工作气体引射来自采气井3的低压气体。高压工作气体通过增压工作气进气管1104进入高压引射进气管1101。从采气井3来的低压天然气通过井3单井引射进气管302进入引射进气汇管6。随后通过低压引射连通管601进入低压引射进气管1102。引射器11增压的主要原理是高压天然气经引射器11入口喷嘴节流后，在混合腔形成低压区，低压天然气在压差作用下被吸入混合段与高速流动的天然气混合，形成具有一定速度的混合气流，在扩压段内完成升压后进行集输。来自高压引射进气管1101的高压工作气体在引射器11内将能量传递给来自低压引射进气管1102的低压引射气体，使其压力增加。增压后的混合气体通过引射增压出气管1103进入增压撬出口汇管8，从增压撬出口管13流出。

如图6所示，若采气井1、采气井2较高，无需增压，采气井3压力均较低，需要引射增压。可以利用采气井1、采气井2的一部分高压气引射采气井3产出的低压天然气。本发明可以通过关闭或开启相应管线上的控制阀12实现“部分井不增压-部分井引射增压集输”。该增压模式具体实施方式如下：

关闭井1单井增压进气管101、井1单井引射进气管102、井2单井增压进气管201、井2单井引射进气管202、井3单井增压进气管301、井3单井高压进气管303、高压进气汇管5、引射进气汇管6、增压进气汇管7、分离高压出口管502、分离器低压引射出口管602、增压出气管1002、增压工作气进气管1104这些管线上的控制阀12。开启井1单井高压进气管103、井2单井高压进气管203、井2单井增压进气管201、井3单井引射进气管302、高压气连通管501、不分离高压出口管503、低压引射连通管601、低压引射进气管1102、引射增压出气管1103、高压工作气进气管1105这些管线上的控制阀12。

来自采气井1、采气井2的高压天然气分别通过井1单井高压进气管103、井2井高压进气管203进入高压进气汇管5，随后进入高压气连通管501。高压气连通管501出口有两条分支管路，一部分气体经由不分离高压出口管503进入增压撬出口汇管8，另一部分经由高压工作气进气管1105通过高压引射进气管1101进入引射器11充当高压工作气体引射来自采气井3的低压天然气。来自于采气井3的低压天然气经由井3单井引射进气管302进入引射进气汇管6，然后通过与引射进气汇管6相连的低压引射连通管601进入低压引射进气管1102。在引射器11内，来自高压工作气对来自低压引射进气管1102的低压天然气做功，提升其压力。增压后的天然气通过引射增压出气管1103进入增压撬出口汇管8。最终，来自采气井1、采气井2、采气井3的天然气井增压混合气通过与增压撬出口汇管8相连的引射增压出气管1103排出。

在气田生产中，各采气井压力差异大，且随开采的持续进行，井口压力还会发生变化，单一的增压模式难以适应差异化增压需求。本发明操作灵活，可以根据集气站采气井的数目进行扩展。通过压力表4监测采气井压力的大小，确定增压时机，进而采取“全部井不增压”、“全部井压缩机增压”、“部分井不增压-部分井压缩机增压”、“部分井压缩机增压-部分井引射增压”以及“部分井不增压-部分井引射增压”等增压模式。

Claims (1)

1.一种气田低压集输多功能增压撬，其特征在于：主要包括高压进气汇管、引射进气汇管、增压进气汇管、增压撬出口汇管、气液分离器、压缩机、引射器以及控制阀，增压撬出口汇管8上设有增压撬出口管13；

采气井通过法兰与单井接入管相连，从而将采气井产出气引入所述气田低压集输多功能增压撬；单井接入管上设有压力表；所述单井接入管的数目与集气站管辖采气井的数目相同；

所述单井接入管出口端分别设有单井增压进气管、单井引射进气管和单井高压进气管；单井增压进气管一端与单井接入管相连，另一端与增压进气汇管相连；单井引射进气管一端与单井接入管相连，另一端与引射进气汇管相连；单井高压进气管一端与单井接入管相连，另一端与高压进气汇管相连；单井增压进气管、单井引射进气管，单井高压进气管上均设有控制阀；

气液分离器的入口设有分离器进气汇管，气液分离器的出口设置有分离器出气汇管；

增压进气汇管的一端封闭，另一端与分离器进气汇管相连；引射进气汇管的一端与分离器进气汇管相连，另一端与低压引射连通管相连；高压进气汇管一端与分离器进气汇管相连，另一端与高压气连通管相连；增压进气汇管、引射进气汇管、高压进气汇管与分离器进气汇管连接处的上游管线上均设有控制阀；

压缩机的入口端与增压进气管相连，出口端与增压出气管相连；增压进气管的入口端与气液分离器出口的分离器出气汇管相连，增压出气管的出口端与增压撬出口汇管相连；增压进气管和增压出气管上均设置有控制阀；

引射器上设有与高压引射进气管、低压引射进气管以及引射增压出气管；高压引射进气管入口端分别与增压工作气进气管以及高压工作气进气管相连；低压引射进气管入口端分别与低压引射连通管以及分离器低压引射出口管相连；引射增压出气管出口端与增压撬出口汇管相连；增压工作气进气管入口端与增压出气管相连，高压工作气进气管入口端与高压气连通管相连；增压工作气进气管、高压工作气进气管以及引射增压出气管上均设置有控制阀；

低压引射连通管一端与引射进气汇管相连，另一端与低压引射进气管相连；低压引射气连通管上设置有控制阀；

分离器低压引射出口管一端与分离器出气汇管相连，另一端与低压引射进气管相连；分离器低压引射出口管上设置有控制阀；

高压气连通管一端与高压进气汇管相连，另一端与不分离高压出口管以及高压工作气进气管相连；高压气连通管上设置有控制阀；

不分离高压出口管入口端与高压气连通管以及分离高压出气管相连，另一端与增压撬出口汇管相连；分离高压出气管入口与分离器出气汇管相连，出口与高压气连通管相连；不分离高压出口管、分离高压出口管上设置有控制阀。

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