CN117189045A - 一种井口气增压设备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种井口气增压设备及使用方法，该设备包括气液分离器、储水组件、压缩机气路管道、压缩机水路管道、液压压缩机主机、主液压站、副液压站和PLC控制系统；气液分离器上设置有井口气进气管道，储水组件与气液分离器的分离器排液管道相连通，压缩机水路管道与储水组件相连通，压缩机水路管道与液压压缩机主机相连通；压缩机气路管道与气液分离器的分离器排气管道相连通，压缩机气路管道与液压压缩机主机相连通；主液压站和副液压站的进回油管道均与液压压缩机主机相连通。通过本发明提供的井口气增压设备，可快速地将含有少量水分的带压井口气进行气液分离，并对已分离的气体快速增压输送至指定管道。
Description
技术领域
本发明属于井口气开采设备技术领域，具体涉及一种井口气增压设备及使用方法。
背景技术
井口气是指从油气井中生产出来的天然气，井口气是一种清洁燃料，可以用于发电、取暖、工业生产等领域，替代传统的煤炭和石油等化石燃料，有助于减少大气污染和温室气体排放，井口气在开采过程中通常有大量的伴生水一同产出，现有的井口气开采设备一般已经对井口气和伴生水进行了初步分离，一般形成含有少量水分的带压井口气和含有少量固体的伴生水两大部分，对含有少量水分的带压井口气，通常采用首先进行气液分离，增压后输送至专用设备进行脱硫脱碳处理，而伴生水通常按污水通过物理或化学方法进行处理。
液压压缩机因流程简单、备件少、能耗小已被广泛应用井口气增压相关领域中，但现有井口气设备所采用的液压压缩机，由一个液压站通过电磁换向阀对主机的油路进行高低压的切换，从而产生较大的冲击，电磁换向阀容易被损坏，且主机在进行换向时，没有反向缓冲，产生尖锐的响声甚至影响气缸活塞的寿命，同时没有利用伴生水等资源来对液压压缩机进行冷却而是采用风冷等其他方式对主机进行冷却，能源消耗高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种井口气增压设备及使用方法，有效地解决了现有井口气设备所采用的液压压缩机，由一个液压站通过电磁换向阀对主机的油路进行高低压的切换，从而产生较大的冲击，电磁换向阀容易被损坏，且主机在进行换向时，没有反向缓冲，产生尖锐的响声甚至影响气缸活塞的寿命，同时没有利用伴生水等资源来对液压压缩机进行冷却而是采用风冷等其他方式对主机进行冷却，能源消耗高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井口气增压设备，包括气液分离器、储水组件、压缩机气路管道、压缩机水路管道、液压压缩机主机、主液压站、副液压站和PLC控制系统；所述气液分离器上设置有井口气进气管道，用于持续通入含有少量水分的带压井口气进入所述气液分离器进行气液分离；所述储水组件与所述气液分离器的分离器排液管道相连通，所述分离器排液管道用于将已分离的液态水排入所述储水组件，所述压缩机水路管道与所述储水组件相连通，所述压缩机水路管道与所述液压压缩机主机相连通；所述压缩机气路管道与所述气液分离器的分离器排气管道相连通，所述压缩机气路管道与所述液压压缩机主机相连通，所述分离器排气管道用于将已分离的气态带压井口气经所述压缩机气路管道进入所述液压压缩机主机进行增压；所述主液压站的进回油管道均与所述液压压缩机主机相连通，所述副液压站的进回油管道均与所述液压压缩机主机相连通。
作为本发明的进一步地改进，所述气液分离器还包括第一液位传感器、安全阀和检修孔，所述安全阀位于所述气液分离器的顶部，所述井口气进气管道上设置有第一截止阀，所述分离器排气管道上设置有第二截止阀，所述分离器排液管道上设置有第一电磁阀。
作为本发明的进一步地改进，所述储水组件包括储水箱、伴生水进水管道、补水管道、第二液位传感器和储水箱排水管道，所述储水箱是所述储水组件的主体，所述伴生水进水管道、所述补水管道、所述第二液位传感器和所述储水箱排水管道均与所述储水箱相连通，所述伴生水进水管道上设置有第三截止阀和篮式过滤器，所述补水管道上设置有第二电磁阀，所述储水箱排水管道上设置有Y型过滤器和抽水泵。
作为本发明的进一步地改进，所述压缩机气路管道包括压缩机进气管道和压缩机排气管道，所述压缩机进气管道和所述压缩机排气管道均与所述液压压缩机主机相连通，所述压缩机进气管道上设置有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀，所述压缩机排气管道上设置有第五单向阀、第六单向阀、第七单向阀和第八单向阀。
作为本发明的进一步地改进，所述压缩机水路管道包括压缩机进水管道和压缩机排水管道，低温冷却水经所述压缩机进水管道对所述液压压缩机主机进行冷却后高温回水从所述压缩机排水管道排出，所述压缩机进水管道包括第一进水管道和第二进水管道，所述压缩机排水管道包括第一排水管道和第二排水管道。
作为本发明的进一步地改进，所述液压压缩机主机包括油缸筒、活塞杆组件、中间体组件、气缸筒组件和气缸盖，所述油缸筒为中空结构，所述活塞杆组件位于所述油缸筒的内部，两个所述中间体组件通过螺栓安装在所述油缸筒的两端，所述气缸筒组件通过螺栓与所述中间体组件固定连接，所述气缸盖通过螺栓与所述气缸筒组件固定连接。
作为本发明的进一步地改进，所述活塞杆组件包括油缸活塞、连接轴、气缸活塞、连接杆、密封垫圈和锁紧螺母，所述油缸活塞上开设有若干个沉头孔，通过密封垫圈和锁紧螺母的限位将若干个所述连接杆和两个所述油缸活塞连接成一整体，所述油缸活塞和所述气缸活塞的中心开设有未贯穿的内螺纹孔，所述连接轴的两端开设有外螺纹孔，该外螺纹孔的规格同所述油缸活塞和所述气缸活塞的中心开设有未贯穿的内螺纹孔的规格一致；所述油缸筒上开始有两个辅油口，所述油缸筒上设置有油压传感器，所述中间体组件上开设有两个主油口和两个中间体气孔，所述气缸盖上设置有气缸盖气口。
作为本发明的进一步地改进，所述气缸筒组件包括气缸筒、冷却水套和传感器安装座，所述气缸筒为中空结构，所述冷却水套位于所述气缸筒外部并与其固定连接，所述传感器安装座贯穿所述冷却水套和所述气缸筒，所述传感器安装座上安装有位移传感器，所述气缸筒上开设有与所述中间体气孔连通的气缸筒气口，所述冷却水套上设置有进水口和出水口。
作为本发明的进一步地改进，所述主液压站包括主进油管道和主回油管道，所述主进油管道上设置有主液压泵、第三电磁阀和第四电磁阀，所述主回油管道上设置有第五电磁阀、第六电磁阀和油冷却器；所述副液压站包括副进油管道和副回油管道，所述副进油管道上设置有副液压泵和第七电磁阀，所述副回油管道上设置有第八电磁阀。
本发明还提供了所述井口气增压设备的使用方法，该使用方法包括井口气气液分离的方法S1、分离后气体增压方法S2和对压缩机主机进行水冷却的方法S3；
其中，井口气气液分离的方法S1包括以下步骤；
S11，含有少量水分的带压井口气从井口气进气管道持续进入气液分离器内，由于气液分离器顶部为封闭区域，通过螺旋板的设置，使自身旋转的气流依照固定流道螺旋向下，产生向下的离心力，离开螺旋板后气液已基本分离；
S12，离开螺旋板后的液体里面还有微量气体，通过多孔板的若干通孔后进一步分离，由于气液分离器的顶部设置有丝网除沫器，气体中含有微量液体经过丝网除沫器后液体进一步被分离落入气液分离器的底部，从而进一步完成气液分离；
其中，分离后气体增压方法S2包括以下步骤；
S21，分离后气体经分离器排气管道经压缩机进气管道的第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀进入液压压缩机主机的A腔、B腔、F腔和G腔，启动副液压泵和主液压泵，第七电磁阀打开，第八电磁阀关闭，副液压站内的低压液压油进入液压压缩机主机的D腔，第三电磁阀和第六电磁阀打开，第四电磁阀和第五电磁阀关闭，主液压站内的高压液压油进入液压压缩机主机的C腔，此时E腔回油，推动活塞杆组件由C腔朝E腔方向运动，A腔和F腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第一单向阀向A腔进气，通过第三单向阀向F腔进气，此时B腔和G腔体积变小，B腔和G腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，B腔内气体经过第六单向阀流入与压缩机排气管道相连的高压输出管道，G腔内气体经过第八单向阀流入与压缩机排气管道相连的高压输出管道；
S22，当活塞杆组件由C腔朝E腔方向运动至靠近G腔的气缸活塞被其对应的位移传感器感应到时，由位移传感器向PLC控制系统发反馈信号，第三电磁阀和第六电磁阀关闭，第四电磁阀和第五电磁阀打开，主液压站内的高压液压油进入液压压缩机主机的E腔，此时C腔回油，推动活塞杆组件由E腔朝C腔方向运动，B腔和G腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第二单向阀向B腔进气，通过第四单向阀向G腔进气，此时A腔和F腔体积变小，A腔和F腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，A腔内气体经过第五单向阀流入与压缩机排气管道相连的高压输出管道，F腔内气体经过第七单向阀流入与压缩机排气管道相连的高压输出管道；
S23，当活塞杆组件由E腔朝C腔方向运动至靠近A腔的气缸活塞被其对应的位移传感器感应到时，由位移传感器向PLC控制系统发反馈信号，第三电磁阀和第六电磁阀打开，第四电磁阀和第五电磁阀关闭，主液压站内的高压液压油进入液压压缩机主机的C腔，此时E腔回油，推动活塞杆组件由C腔朝E腔方向运动，A腔和F腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第一单向阀向A腔进气，通过第三单向阀向F腔进气，此时B腔和G腔体积变小，B腔和G腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，B腔内气体经过第六单向阀流入与压缩机排气管道相连的高压输出管道，G腔内气体经过第八单向阀流入与压缩机排气管道相连的高压输出管道；
S24，重复上述S22、S23的循环；
其中，对压缩机主机进行水冷却的方法S3包括以下步骤；
S31，伴生水通过伴生水进水管道经过篮式过滤器过滤后流入储水箱内；
S32，当气液分离器内的已分离的水的液位达到第一液位传感器设定高值时，第一液位传感器将信号反馈给PLC控制系统，第一电磁阀打开，气液分离器内的液体经分离器排液管道流入储水箱内，当气液分离器内的已分离的水的液位达到第一液位传感器设定低值时，第一液位传感器将信号反馈给PLC控制系统，第一电磁阀关闭；
S33，当主液压泵启动工作时，由PLC控制系统启动抽水泵，储水箱内低温冷却水先通过储水箱排水管道经压缩机进水管道，再由进水口进入两个冷却水套，对液压压缩机主机内的压缩气体进行冷却，高温回水通过出水口流入压缩机排水管道排放至指定管道。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的一种井口气增压设备，通过气液分离器、储水组件、压缩机气路管道、压缩机水路管道、液压压缩机主机、主液压站、副液压站和PLC控制系统的设置，可以快速地将含有少量水分的带压井口气进行气液分离，并对已分离的气体快速增压输送至指定管道。
(2)本发明提供的一种井口气增压设备，通过副进油管道和副回油管道的设置，使得液压压缩机主机的D腔内的低压液压油处于带压状态，当位移传感器向PLC控制系统发信号对相关电磁阀进行开启和关闭来改变活塞杆组件运动方向的瞬间，D腔内的低压液压油对整个主机起到反向缓冲作用，同时用电磁阀开启和关闭的组合代替传统的电磁换向阀，利用反向缓冲作用，使整个装置的油路运行更平稳。
(3)本发明提供的一种井口气增压设备，由于副液压站的存在，液压压缩机主机的高压主进油的油压比不使用副液压站的结构的油压低，从而降低了主液压站组件的密封等方面要求。
(4)本发明提供的一种井口气增压设备，充分利用伴生水和气液分离液体作为冷媒代替传统的风冷，最大限度地提升了现场资源的利用率，避免能耗的加剧。
(5)本发明提供的一种井口气增压设备，气液分离器内部采用螺旋板加多孔网板和丝网除沫器的结构设计，在重力和离心力的共同作用下，使得气液分离更充分。
(6)本发明提供的一种井口气增压设备，当活塞杆组件向一个方向运动时可同时使两个腔室的气体得到了压缩，提升了设备的使用效率。
(7)本发明提供的一种井口气增压设备，活塞杆组件中设置有若干个连接杆，增加了活塞杆组件的刚性，同时也通过分段设计避免了传统对活塞杆同轴度的要求，降低了加工难度。
(8)本发明提供的一种井口气增压设备，通过PLC控制系统和电磁阀、位移传感器、压力传感器、液位传感器和液压泵的设置，自动化控制程度高，同时通过单向阀的设置，整个系统可靠性高。
(9)本发明提供的一种井口气增压设备，由于液压压缩机主机的D腔内液压油压力基本稳定，不需要冷却，只需对主液压站上设置一个油冷却器即可，相对传统的一个总液压站，冷却要求相对降低。
附图说明
图1是本发明的总体示意图；
图2是本发明气液分离器的结构示意图；
图3是本发明储水组件的示意图；
图4是本发明液压压缩机主机的结构示意图；
图5是本发明活塞杆组件的结构示意图；
图6是本发明图4中I-I的局部剖视图；
图7是本发明冷却水套的进水口和出水口的结构示意图；
图8是本发明油路的总体示意图。
图中：100、气液分离器；110、井口气进气管道；111、第一截止阀；120、第一液位传感器；130、分离器排气管道；131、第二截止阀；140、安全阀；150、分离器排液管道；151、第一电磁阀；200、储水组件；210、储水箱；220、伴生水进水管道；221、第三截止阀：222、篮式过滤器；230、补水管道；231、第二电磁阀；240、第二液位传感器；250、储水箱排水管道；251、Y型过滤器；252、抽水泵；300、压缩机气路管道；310、压缩机进气管道、311、第一单向阀；312、第二单向阀；313、第三单向阀；314、第四单向阀；320、压缩机排气管道；321、第五单向阀；322、第六单向阀；323、第七单向阀；324、第八单向阀；400、压缩机水路管道；410、压缩机进水管道；411、第一进水管道；412、第二进水管道；420、压缩机排水管道；421、第一排水管道；422、第二排水管道；500、液压压缩机主机；501、油压传感器；502、位移传感器；510、油缸筒；511、辅油口；520、活塞杆组件；521、油缸活塞；522、连接轴；523、气缸活塞；524、连接杆、525、密封垫圈；526、锁紧螺母；530、中间体组件；531、主油口；532、中间体气孔；540、气缸筒组件；541、气缸筒；542、冷却水套；543、进水口；544、出水口；545、气缸筒气口；546、传感器安装座；550、气缸盖；551、气缸盖气口；600、主液压站；610、主进油管道；611、主液压泵；612、第三电磁阀；613、第四电磁阀；620、主回油管道；621、第五电磁阀；622、第六电磁阀；623、油冷却器；700、副液压站；710、副进油管道；711、副液压泵；712、第七电磁阀；720、副回油管道；721、第八电磁阀。
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。
需要指出的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
应当可以理解的是，在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”均应做广义理解。
实施例1
参见附图1至图8，本实施例提供的一种井口气增压设备，包括气液分离器100、储水组件200、压缩机气路管道300、压缩机水路管道400、液压压缩机主机500、主液压站600、副液压站700和PLC控制系统。
气液分离器100包括井口气进气管道110、第一液位传感器120、分离器排气管道130、安全阀140、分离器排液管道150和检修孔(图中没画出)，井口气进气管道110用于持续通入含有少量水分的带压井口气进入气液分离器100进行气液分离，井口气进气管道110上设置有第一截止阀111，分离器排气管道130用于将已分离的气态带压井口气经压缩机气路管道300进入液压压缩机主机500进行增压，分离器排气管道130上设置有第二截止阀131，安全阀140位于气液分离器100的顶部，分离器排液管道150上设置有第一电磁阀151，当气液分离器100内的已分离的水的液位达到第一液位传感器120设定高值时，第一液位传感器120将信号反馈给PLC控制系统，第一电磁阀151打开，当气液分离器100内的已分离的水的液位达到第一液位传感器120设定低值时，第一液位传感器120将信号反馈给PLC控制系统，第一电磁阀151关闭。
气液分离器100主要是进行气液分离，当含有少量水分的带压井口气从井口气进气管道110持续进入气液分离器100内，由于气液分离器100顶部为封闭区域，通过螺旋板的设置，使自身旋转的气流依照固定流道螺旋向下，产生向下的离心力，离开螺旋板后气液已基本分离，离开螺旋板后的液体里面还有微量气体，通过多孔板的若干通孔后进一步分离，由于气液分离器100的顶部设置有丝网除沫器，气体中含有微量液体经过丝网除沫器后液体进一步被分离落入气液分离器100的底部，从而进一步完成气液分离，气液分离器100除首次使用外，通过第一液位传感器120的设置，使气液分离器100底部一直有水的存在。
储水组件200与气液分离器100的分离器排液管道150相连通，储水组件200包括储水箱210、伴生水进水管道220、补水管道230、第二液位传感器240和储水箱排水管道250，储水箱210是储水组件200的主体，伴生水进水管道220、补水管道230、第二液位传感器240和储水箱排水管道250均与储水箱210相连通，伴生水进水管道220上设置有第三截止阀221和篮式过滤器222，补水管道230上设置有第二电磁阀231，储水箱排水管道250上设置有Y型过滤器251和抽水泵252。
当主液压泵611启动工作时，由PLC控制系统启动抽水泵252，将储水箱210内的低温冷却水输送到液压压缩机主机500的冷却水套542中对气体进行冷却，储水箱210内的冷却水主要来源有三个方面，第一是井口气开采过程中产生的伴生水，即伴生水通过伴生水进水管道220经过篮式过滤器222过滤后流入储水箱210内；第二是气液分离器100内已分离的水通过分离器排液管道150流入；第三是由于现场是持续增压，需要连续冷却，所以对冷却水要求量比较大，当储水箱210内水位低于第二液位传感器240所设置的低位时，由PLC控制系统打开第二电磁阀231，外接水从补水管道230进入储水箱210内，当储水箱210内水位达到第二液位传感器240所设置的高位时，由PLC控制系统关闭第二电磁阀231，多数情况下，伴随水是主要来源，为了进一步改善出水情况，通常根据伴生水的实际PH值情况，在储水箱210内添加中和剂，使储水箱210内水的PH值在7左右为佳。
压缩机气路管道300与气液分离器100的分离器排气管道130相连通，压缩机气路管道300与液压压缩机主机500相连通，压缩机气路管道300包括压缩机进气管道310和压缩机排气管道320，压缩机进气管道310和压缩机排气管道320均与液压压缩机主机500相连通，压缩机进气管道310上设置有第一单向阀311、第二单向阀312、第三单向阀313和第四单向阀314，压缩机排气管道320上设置有第五单向阀321、第六单向阀322、第七单向阀323和第八单向阀324。
压缩机水路管道400与储水组件200相连通，压缩机水路管道400与液压压缩机主机500相连通；压缩机水路管道400包括压缩机进水管道410和压缩机排水管道420，低温冷却水经压缩机进水管道410对液压压缩机主机500进行冷却后高温回水从压缩机排水管道420排出，压缩机进水管道410包括第一进水管道411和第二进水管道412，压缩机排水管道420包括第一排水管道421和第二排水管道422。
液压压缩机主机500包括油缸筒510、活塞杆组件520、中间体组件530、气缸筒组件540和气缸盖550，油缸筒510为中空结构，活塞杆组件520位于油缸筒510的内部，两个中间体组件530通过螺栓安装在油缸筒510的两端，气缸筒组件540通过螺栓与中间体组件530固定连接，气缸盖550通过螺栓与气缸筒组件540固定连接；油缸筒510上开始有两个辅油口511，油缸筒510上设置有油压传感器501，活塞杆组件520包括油缸活塞521、连接轴522、气缸活塞523、连接杆524、密封垫圈525和锁紧螺母526，油缸活塞521上开设有若干个沉头孔，通过密封垫圈525和锁紧螺母526的限位将若干个连接杆524和两个油缸活塞521连接成一整体，油缸活塞521和气缸活塞523的中心开设有未贯穿的内螺纹孔，连接轴522的两端开设有外螺纹孔，该外螺纹孔的规格同油缸活塞521和气缸活塞523的中心开设有未贯穿的内螺纹孔的规格一致；中间体组件530上开设有两个主油口531和两个中间体气孔532，气缸筒组件540包括气缸筒541、冷却水套542和传感器安装座546，气缸筒541为中空结构，冷却水套542位于气缸筒541外部并与其固定连接，传感器安装座546贯穿冷却水套542和气缸筒541，传感器安装座546上安装有位移传感器502，气缸筒541上开设有与中间体气孔532连通的气缸筒气口545，冷却水套542上设置有进水口543和出水口544，气缸盖550上设置有气缸盖气口551。
通过液压压缩机主机500的结构设计，将液压压缩机主机500分为A、B、C、D、E、F、G等七个腔室，A腔、B腔、F腔和G腔为气腔，上述气腔进出气管路都设置有单向阀，当活塞杆组件520向一个方向运动时，可实现两个腔室的进气和吸气，从而提升了工作效率，D腔为低压油连接腔，C腔和E腔为高压油连接腔，根据活塞杆组件520的运动情况确定其中一个为高压进油腔，一个为回油腔。
主液压站600的进回油管道均与液压压缩机主机500相连通，主液压站600包括主进油管道610和主回油管道620，主进油管道610上设置有主液压泵611、第三电磁阀612和第四电磁阀613，主回油管道620上设置有第五电磁阀621、第六电磁阀622和油冷却器623。
副液压站700的进回油管道均与液压压缩机主机500相连通，副液压站700包括副进油管道710和副回油管道720，副进油管道710上设置有副液压泵711和第七电磁阀712，副回油管道720上设置有第八电磁阀721。
进一步地，在本实施例中，由于副液压站700的副进油管道710的压力基本恒定，通常在副进油管道710上设置溢流阀(图中没画出)，以保证液压压缩机主机500的D腔压力的稳定。
本发明还提供了井口气增压设备的使用方法，包括井口气气液分离的方法S1、分离后气体增压方法S2和对压缩机主机进行水冷却的方法S3；
其中，井口气气液分离的方法S1包括以下步骤；
S11，含有少量水分的带压井口气从井口气进气管道110持续进入气液分离器100内，由于气液分离器100顶部为封闭区域，通过螺旋板的设置，使自身旋转的气流依照固定流道螺旋向下，产生向下的离心力，离开螺旋板后气液已基本分离；
S12，离开螺旋板后的液体里面还有微量气体，通过多孔板的若干通孔后进一步分离，由于气液分离器100的顶部设置有丝网除沫器，气体中含有微量液体经过丝网除沫器后液体进一步被分离落入气液分离器100的底部，从而进一步完成气液分离；
其中，分离后气体增压方法S2包括以下步骤；
S21，分离后气体经分离器排气管道130经压缩机进气管道310的第一单向阀311、第二单向阀312、第三单向阀313和第四单向阀314进入液压压缩机主机500的A腔、B腔、F腔和G腔，启动副液压泵711和主液压泵611，第七电磁阀712打开，第八电磁阀721关闭，副液压站700内的低压液压油进入液压压缩机主机500的D腔，第三电磁阀612和第六电磁阀622打开，第四电磁阀613和第五电磁阀621关闭，主液压站600内的高压液压油进入液压压缩机主机500的C腔，此时E腔回油，推动活塞杆组件520由C腔朝E腔方向运动，A腔和F腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第一单向阀311向A腔进气，通过第三单向阀313向F腔进气，此时B腔和G腔体积变小，B腔和G腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，B腔内气体经过第六单向阀322流入与压缩机排气管道320相连的高压输出管道，G腔内气体经过第八单向阀324流入与压缩机排气管道320相连的高压输出管道；
S22，当活塞杆组件520由C腔朝E腔方向运动至靠近G腔的气缸活塞523被其对应的位移传感器502感应到时，由位移传感器502向PLC控制系统发反馈信号，第三电磁阀612和第六电磁阀622关闭，第四电磁阀613和第五电磁阀621打开，主液压站600内的高压液压油进入液压压缩机主机500的E腔，此时C腔回油，推动活塞杆组件520由E腔朝C腔方向运动，B腔和G腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第二单向阀312向B腔进气，通过第四单向阀314向G腔进气，此时A腔和F腔体积变小，A腔和F腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，A腔内气体经过第五单向阀321流入与压缩机排气管道320相连的高压输出管道，F腔内气体经过第七单向阀323流入与压缩机排气管道320相连的高压输出管道；
S23，当活塞杆组件520由E腔朝C腔方向运动至靠近A腔的气缸活塞523被其对应的位移传感器502感应到时，由位移传感器502向PLC控制系统发反馈信号，第三电磁阀612和第六电磁阀622打开，第四电磁阀613和第五电磁阀621关闭，主液压站600内的高压液压油进入液压压缩机主机500的C腔，此时E腔回油，推动活塞杆组件520由C腔朝E腔方向运动，A腔和F腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第一单向阀311向A腔进气，通过第三单向阀313向F腔进气，此时B腔和G腔体积变小，B腔和G腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，B腔内气体经过第六单向阀322流入与压缩机排气管道320相连的高压输出管道，G腔内气体经过第八单向阀324流入与压缩机排气管道320相连的高压输出管道；
S24，重复上述S22、S23的循环；
其中，对压缩机主机进行水冷却的方法S3包括以下步骤；
S31，伴生水通过伴生水进水管道220经过篮式过滤器222过滤后流入储水箱210内；
S32，当气液分离器100内的已分离的水的液位达到第一液位传感器120设定高值时，第一液位传感器120将信号反馈给PLC控制系统，第一电磁阀151打开，气液分离器100内的液体经分离器排液管道150流入储水箱210内，当气液分离器100内的已分离的水的液位达到第一液位传感器120设定低值时，第一液位传感器120将信号反馈给PLC控制系统，第一电磁阀151关闭；
S33，当主液压泵611启动工作时，由PLC控制系统启动抽水泵252，储水箱210内低温冷却水先通过储水箱排水管道250经压缩机进水管道410，再由进水口543进入两个冷却水套542，对液压压缩机主机500内的压缩气体进行冷却，高温回水通过出水口544流入压缩机排水管道420排放至指定管道。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种井口气增压设备，其特征在于：包括气液分离器(100)、储水组件(200)、压缩机气路管道(300)、压缩机水路管道(400)、液压压缩机主机(500)、主液压站(600)、副液压站(700)和PLC控制系统；
所述气液分离器(100)上设置有井口气进气管道(110)，用于持续通入含有少量水分的带压井口气进入所述气液分离器(100)进行气液分离；
所述储水组件(200)与所述气液分离器(100)的分离器排液管道(150)相连通，所述分离器排液管道(150)用于将已分离的液态水排入所述储水组件(200)，所述压缩机水路管道(400)与所述储水组件(200)相连通，所述压缩机水路管道(400)与所述液压压缩机主机(500)相连通；
所述压缩机气路管道(300)与所述气液分离器(100)的分离器排气管道(130)相连通，所述压缩机气路管道(300)与所述液压压缩机主机(500)相连通，所述分离器排气管道(130)用于将已分离的气态带压井口气经所述压缩机气路管道(300)进入所述液压压缩机主机(500)进行增压；
所述主液压站(600)的进回油管道均与所述液压压缩机主机(500)相连通，所述副液压站(700)的进回油管道均与所述液压压缩机主机(500)相连通。
2.根据权利要求1所述的井口气增压设备，其特征在于：所述气液分离器(100)还包括第一液位传感器(120)、安全阀(140)和检修孔，所述安全阀(140)位于所述气液分离器(100)的顶部，所述井口气进气管道(110)上设置有第一截止阀(111)，所述分离器排气管道(130)上设置有第二截止阀(131)，所述分离器排液管道(150)上设置有第一电磁阀(151)。
3.根据权利要求1所述的井口气增压设备，其特征在于：所述储水组件(200)包括储水箱(210)、伴生水进水管道(220)、补水管道(230)、第二液位传感器(240)和储水箱排水管道(250)，所述储水箱(210)是所述储水组件(200)的主体，所述伴生水进水管道(220)、所述补水管道(230)、所述第二液位传感器(240)和所述储水箱排水管道(250)均与所述储水箱(210)相连通，所述伴生水进水管道(220)上设置有第三截止阀(221)和篮式过滤器(222)，所述补水管道(230)上设置有第二电磁阀(231)，所述储水箱排水管道(250)上设置有Y型过滤器(251)和抽水泵(252)。
4.根据权利要求1所述的井口气增压设备，其特征在于：所述压缩机气路管道(300)包括压缩机进气管道(310)和压缩机排气管道(320)，所述压缩机进气管道(310)和所述压缩机排气管道(320)均与所述液压压缩机主机(500)相连通，所述压缩机进气管道(310)上设置有第一单向阀(311)、第二单向阀(312)、第三单向阀(313)和第四单向阀(314)，所述压缩机排气管道(320)上设置有第五单向阀(321)、第六单向阀(322)、第七单向阀(323)和第八单向阀(324)。
5.根据权利要求1所述的井口气增压设备，其特征在于：所述压缩机水路管道(400)包括压缩机进水管道(410)和压缩机排水管道(420)，低温冷却水经所述压缩机进水管道(410)对所述液压压缩机主机(500)进行冷却后高温回水从所述压缩机排水管道(420)排出，所述压缩机进水管道(410)包括第一进水管道(411)和第二进水管道(412)，所述压缩机排水管道(420)包括第一排水管道(421)和第二排水管道(422)。
6.根据权利要求1所述的井口气增压设备，其特征在于：所述液压压缩机主机(500)包括油缸筒(510)、活塞杆组件(520)、中间体组件(530)、气缸筒组件(540)和气缸盖(550)，所述油缸筒(510)为中空结构，所述活塞杆组件(520)位于所述油缸筒(510)的内部，两个所述中间体组件(530)通过螺栓安装在所述油缸筒(510)的两端，所述气缸筒组件(540)通过螺栓与所述中间体组件(530)固定连接，所述气缸盖(550)通过螺栓与所述气缸筒组件(540)固定连接。
7.根据权利要求6所述的井口气增压设备，其特征在于：所述活塞杆组件(520)包括油缸活塞(521)、连接轴(522)、气缸活塞(523)、连接杆(524)、密封垫圈(525)和锁紧螺母(526)，所述油缸活塞(521)上开设有若干个沉头孔，通过密封垫圈(525)和锁紧螺母(526)的限位将若干个所述连接杆(524)和两个所述油缸活塞(521)连接成一整体，所述油缸活塞(521)和所述气缸活塞(523)的中心开设有未贯穿的内螺纹孔，所述连接轴(522)的两端开设有外螺纹孔，该外螺纹孔的规格同所述油缸活塞(521)和所述气缸活塞(523)的中心开设有未贯穿的内螺纹孔的规格一致；所述油缸筒(510)上开始有两个辅油口(511)，所述油缸筒(510)上设置有油压传感器(501)，所述中间体组件(530)上开设有两个主油口(531)和两个中间体气孔(532)，所述气缸盖(550)上设置有气缸盖气口(551)。
8.根据权利要求7所述的井口气增压设备，其特征在于：所述气缸筒组件(540)包括气缸筒(541)、冷却水套(542)和传感器安装座(546)，所述气缸筒(541)为中空结构，所述冷却水套(542)位于所述气缸筒(541)外部并与其固定连接，所述传感器安装座(546)贯穿所述冷却水套(542)和所述气缸筒(541)，所述传感器安装座(546)上安装有位移传感器(502)，所述气缸筒(541)上开设有与所述中间体气孔(532)连通的气缸筒气口(545)，所述冷却水套(542)上设置有进水口(543)和出水口(544)。
9.根据权利要求1所述的井口气增压设备，其特征在于：所述主液压站(600)包括主进油管道(610)和主回油管道(620)，所述主进油管道(610)上设置有主液压泵(611)、第三电磁阀(612)和第四电磁阀(613)，所述主回油管道(620)上设置有第五电磁阀(621)、第六电磁阀(622)和油冷却器(623)；所述副液压站(700)包括副进油管道(710)和副回油管道(720)，所述副进油管道(710)上设置有副液压泵(711)和第七电磁阀(712)，所述副回油管道(720)上设置有第八电磁阀(721)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的井口气增压设备的使用方法，其特征在于：该使用方法包括井口气气液分离的方法S1、分离后气体增压方法S2和对压缩机主机进行水冷却的方法S3；
其中，井口气气液分离的方法S1包括以下步骤；
S11，含有少量水分的带压井口气从井口气进气管道(110)持续进入气液分离器(100)内，由于气液分离器(100)顶部为封闭区域，通过螺旋板的设置，使自身旋转的气流依照固定流道螺旋向下，产生向下的离心力，离开螺旋板后气液已基本分离；
S12，离开螺旋板后的液体里面还有微量气体，通过多孔板的若干通孔后进一步分离，由于气液分离器(100)的顶部设置有丝网除沫器，气体中含有微量液体经过丝网除沫器后液体进一步被分离落入气液分离器(100)的底部，从而进一步完成气液分离；
其中，分离后气体增压方法S2包括以下步骤；
S21，分离后气体经分离器排气管道(130)经压缩机进气管道(310)的第一单向阀(311)、第二单向阀(312)、第三单向阀(313)和第四单向阀(314)进入液压压缩机主机(500)的A腔、B腔、F腔和G腔，启动副液压泵(711)和主液压泵(611)，第七电磁阀(712)打开，第八电磁阀(721)关闭，副液压站(700)内的低压液压油进入液压压缩机主机(500)的D腔，第三电磁阀(612)和第六电磁阀(622)打开，第四电磁阀(613)和第五电磁阀(621)关闭，主液压站(600)内的高压液压油进入液压压缩机主机(500)的C腔，此时E腔回油，推动活塞杆组件(520)由C腔朝E腔方向运动，A腔和F腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第一单向阀(311)向A腔进气，通过第三单向阀(313)向F腔进气，此时B腔和G腔体积变小，B腔和G腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，B腔内气体经过第六单向阀(322)流入与压缩机排气管道(320)相连的高压输出管道，G腔内气体经过第八单向阀(324)流入与压缩机排气管道(320)相连的高压输出管道；
S22，当活塞杆组件(520)由C腔朝E腔方向运动至靠近G腔的气缸活塞(523)被其对应的位移传感器(502)感应到时，由位移传感器(502)向PLC控制系统发反馈信号，第三电磁阀(612)和第六电磁阀(622)关闭，第四电磁阀(613)和第五电磁阀(621)打开，主液压站(600)内的高压液压油进入液压压缩机主机(500)的E腔，此时C腔回油，推动活塞杆组件(520)由E腔朝C腔方向运动，B腔和G腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第二单向阀(312)向B腔进气，通过第四单向阀(314)向G腔进气，此时A腔和F腔体积变小，A腔和F腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，A腔内气体经过第五单向阀(321)流入与压缩机排气管道(320)相连的高压输出管道，F腔内气体经过第七单向阀(323)流入与压缩机排气管道(320)相连的高压输出管道；
S23，当活塞杆组件(520)由E腔朝C腔方向运动至靠近A腔的气缸活塞(523)被其对应的位移传感器(502)感应到时，由位移传感器(502)向PLC控制系统发反馈信号，第三电磁阀(612)和第六电磁阀(622)打开，第四电磁阀(613)和第五电磁阀(621)关闭，主液压站(600)内的高压液压油进入液压压缩机主机(500)的C腔，此时E腔回油，推动活塞杆组件(520)由C腔朝E腔方向运动，A腔和F腔体积变大，气压降低，被分离的气体通过第一单向阀(311)向A腔进气，通过第三单向阀(313)向F腔进气，此时B腔和G腔体积变小，B腔和G腔内已分离的井口气被压缩，气压升高，B腔内气体经过第六单向阀(322)流入与压缩机排气管道(320)相连的高压输出管道，G腔内气体经过第八单向阀(324)流入与压缩机排气管道(320)相连的高压输出管道；
S24，重复上述S22、S23的循环；
其中，对压缩机主机进行水冷却的方法S3包括以下步骤；
S31，伴生水通过伴生水进水管道(220)经过篮式过滤器(222)过滤后流入储水箱(210)内；
S32，当气液分离器(100)内的已分离的水的液位达到第一液位传感器(120)设定高值时，第一液位传感器(120)将信号反馈给PLC控制系统，第一电磁阀(151)打开，气液分离器(100)内的液体经分离器排液管道(150)流入储水箱(210)内，当气液分离器(100)内的已分离的水的液位达到第一液位传感器(120)设定低值时，第一液位传感器(120)将信号反馈给PLC控制系统，第一电磁阀(151)关闭；
S33，当主液压泵(611)启动工作时，由PLC控制系统启动抽水泵(252)，储水箱(210)内低温冷却水先通过储水箱排水管道(250)经压缩机进水管道(410)，再由进水口(543)进入两个冷却水套(542)，对液压压缩机主机(500)内的压缩气体进行冷却，高温回水通过出水口(544)流入压缩机排水管道(420)排放至指定管道。
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