CN208687213U - 冰堵预防装置与冰堵预防系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天然气地面采输管线配套装置，公开了一种天然气井站高压差流程冰堵预防装置及冰堵预防系统，所述冰堵预防装置主要包括用于夹套在输气管道上并形成一个热换腔的热交换夹套，通过进水口引入本井站水套炉中的热水至热换腔，通过出水口将热换腔中进行热交换后的热水排送至水套炉中，实现循环加热、持续保温。所述冰堵预防系统主要由冰堵预防装置、水套炉和提升泵组成，通过提升泵将水套炉中的热水引入冰堵预防装置的热换腔中，有效解决了天然气井站高压差流程冰堵问题，保障了天然气井的平稳开采及站内流程正常运行，同时也减轻了井站员工人工解堵的劳动强度。

Description

冰堵预防装置与冰堵预防系统

技术领域

本实用新型涉及天然气地面采集输气管线配套装置领域，特别是涉及天然气井站高压差流程冰堵预防装置及冰堵预防系统。

背景技术

随着我国各类能源的逐渐缩减，天然气的投入使用成为了解决当前能源危机的根本决策，天然气地面采输工艺流程是天然气井生产过程中重要的一环，天然气水合物堵塞流程是运行中存在的主要问题，尤其是在冬季气温比较低时更容易发生，最大程度上影响了天然气开采。国内外大多采用水套炉、水合物抑制剂加注流程等方式，来解决天然气集输流程冰堵问题，但仍存在问题，例如：

水套炉使用的燃料气一般为本井产气，井口产气经分离器气液分离后，再通过燃料气撬多级调压降至水套加热炉需求压力（6.5MPa↓0.3MPa），节流压差高达6 MPa以上。由于本井产气经过分离器后仍含有少量水分，即使燃料气调压前经过水套炉提升气流温度，仍然无法完全避免燃料气调压流程冰堵问题，冬季冰堵问题尤其明显。燃料气调压流程冰堵使水套炉无法正常使用，进一步导致输气管线冰堵，严重影响天然气井安全、正常生产。特别是冬季，气井生产过程中，燃料气撬调压阀处频繁发生冰堵，造成水套炉无法正常使用，使得天然气采输系统不得不白天开井、晚上关井。

因此，目前急需一种高效的天然气井站内流程局部冰堵预防装置，以保障气井特别是冬季的安全平稳生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种冰堵预防装置，是一种直接套接在输气管道上的热交换夹套，能利用水套炉内热水对输气管道进行循环加热；还提供一种冰堵预防系统，通过提升泵将水套炉内热水输入热交换夹套内，对冰堵流程中的介质进行持续加热、保温，从而达到预防流程冰堵的目的。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

方案一：冰堵预防装置，包括热交换夹套。所述热交换夹套用于与输气管道配合连接，包括：

热换腔，用于对所述输气管道加热；

进水口，用于与水套炉的排水管线匹配连接，将所述水套炉中的热水输入所述热换腔内；

出水口，用于与所述水套炉的补水管线匹配连接，将所述热换腔内的水输出至所述水套炉内。

基于上述实施例，为利于装卸，实现可分离连接，进一步的，所述热交换夹套包括第一外壳和第二外壳；

所述第一外壳的边部与所述第二外壳的边部配合连接，所述第一外壳的内壁与所述第二外壳的内壁之间形成所述热换腔。

基于上述实施例，为了便于装卸，进一步的，所述第一外壳的边部和第二外壳的边部均设置有侧翼板，所述侧翼板上开设有若干个内螺纹孔，所述第一外壳的侧翼板与所述第二外壳的侧翼板通过螺栓配合连接。

基于上述任一实施例，为了提高密封性能，进一步的，所述热交换夹套与所述输气管道之间还设置有匹配的密封垫片。

基于上述任一实施例，为了提高热交换效率，进一步的，所述进水口设置在所述第一外壳上，所述出水口设置在所述第二外壳上。

基于上述任一实施例，为了便于操作，进一步的，所述进水口通过第一截止阀与所述排水管线连接；

所述出水口通过第二截止阀与所述补水管线连接。

基于上述任一实施例，为了便于装卸，进一步的，所述第一截止阀通过第一接头与所述排水管线连接；

所述第二截止阀通过第二接头与所述补水管线连接。

方案二：冰堵预防系统，包括上述实施例1所述的水套炉、上述任一实施例所述的冰堵预防装置以及提升泵，所述提升泵的一端与所述排水管线连接，其另一端与的所述进水口连接。

基于上述实施例，为保护提升泵、冰堵预防装置等各部件，提高其使用寿命，降低维护成本，进一步的，所述的冰堵预防系统还包括过滤器，所述提升泵的一端通过所述过滤器与所述排水管线连接。

基于上述任一实施例，进一步的，所述提升泵的另一端通过通过第一截止阀与所述进水口连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中冰堵预防装置采用夹套在输气管道上的热交换夹套，在输气管道外形成一个用于容纳热水的热换腔，热交换夹套能够利用本站井中水套炉的热水，对输气管线进行循环加热，有效解决了燃料气撬调压阀冰堵问题，避免天然气井开采过程中调压、节流、流程缩径等原因造成的局部流程冰堵现象，避免反复开关井，保障了天然气井的平稳开采及站内流程正常运行，同时也减轻了井站员工人工解堵的劳动强度。

2、本实用新型中冰堵预防系统，通过提升泵将水套炉内热水输入热交换夹套内，对冰堵流程中的介质进行持续加热、保温，从而达到预防流程冰堵的目的。

附图说明

图1为冰堵预防系统的一种示意图；

图2为冰堵预防装置的一种侧视图；

图3为热交换夹套中第一外壳和第二外壳的主视图；

图4为热交换夹套中密封垫片的主视图；

图5为热交换夹套中密封垫片的侧视图；

图中：

100—输气管道；

200—热交换夹套，201—进水口，202—出水口，203—热换腔，204—第一外壳，205—第二外壳，206—侧翼板，207—密封垫片，208—第一截止阀，209—第二截止阀，210—第一接头，211—第二接头；

300—提升泵，301—过滤器；

400—水套炉，401—排水管线，402—补水管线。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

（一）冰堵预防装置

实施例1，如图1所示，一种适用于天然气井站高压差流程的冰堵预防装置，主要包括热交换夹套200。所述热交换夹套200用于与输气管道100配合连接，能够利用本井的水套炉400中的热水，对输气管线100进行循环加热。所述水套炉（STL），又名水套加热炉，是在油井/气井井场用来给油井/气井产出的油/气进行加热降粘的装置。一般由炉本体、烟火管、受热盘管、加热器及其他附件所组成，炉内压力为标准大气压。水套加热炉炉本体、加热盘管等位置一般焊有插孔，用来安装温度计、水位计或压力计，以便实时监测水套炉各项参数，保证其正常运行。

该热交换夹套200主要由热换腔203、进水口201和出水口202组成。

所述热换腔203，用于对所述输气管道100加热；

所述进水口201，用于与水套炉400的排水管线401匹配连接，将所述水套炉400中的热水输入所述热换腔203内；

所述出水口202，用于与所述水套炉400的补水管线402匹配连接，将所述热换腔203内的水输出至所述水套炉400内。

其工作原理是在冰堵流程中输气管道100上，安装一个用于热交换的夹套，即所述的热交换夹套200，该热交换夹套通过进水口201与天然气井采集运输系统中的水套炉400的排水管线连接，将水套炉400内的热水引入热交换夹套200的热换腔203内，直接利用水套炉内的热水对输气管道100进行加热，再通过出水口202将热交换后的水，经补水管线402输送到水套炉中，形成一个循环的热交换系统。基于该冰堵预防装置，可充分利用水套炉400的余能，无需额外为冰堵流程增设主动加热装置，在达到预防流程管道冰堵目的的同时，还具有节能环保的优点。

实施例2，如图2所示，在上述实施1的基础上，为利于装卸，所述热交换夹套200可为可分离结构，主要由第一外壳204和第二外壳205两部分组成；所述第一外壳204的边部与所述第二外壳205的边部配合连接，所述第一外壳204的内壁与所述第二外壳205的内壁之间形成所述热换腔203。

一般的，第一外壳204和第二外壳205的横截面为直径相同的圆弧状结构如半圆，当第一外壳204与第二外壳205配合对接时，其横截面形成一个内径大于输气管道100的外径相同的圆形状结构，使得第一外壳204和第二外壳205的内壁与输气管道100之间能够形成一个热换腔203。为尽可能的提高热交换效率，热换腔203可直接由第一外壳204、第二外壳205和输气管道100形成，热换腔203内的热水直接与输气管道100接触。

输气管道100被固定在热交换夹套200的两端部。所述第一外壳204与所述第二外壳205的两端均设置有与所述输气管道100外表面相匹配的凹槽，如图2和图3所示，所述第一外壳204的边部与所述第二外壳205的边部配合连接时，所述第一外壳204的凹槽与所述第二外壳205的凹槽形成内径与所述输气管道100的外径相同的圆腔。

实施例3，在上述实施2的基础上，为了便于装卸，所述第一外壳204的边部和第二外壳205的边部均设置有侧翼板206，所述侧翼板206上开设有若干个内螺纹孔，所述第一外壳204的侧翼板206与所述第二外壳205的侧翼板206通过螺栓配合连接。

所述第一外壳204与所述第二外壳205的侧翼板206可通过双头螺栓固定连接，如M5*20双头螺栓。需说明的是，为了更清晰的表达，图2所示的第一外壳204和第二外壳205之间存有间隙，螺栓拧紧后该间隙即消失，第一外壳204与第二外壳205紧贴在一起。

实施例4，如图4和图5所示，在实施1-3任一项的基础上，为了提高密封性能，所述热交换夹套200与所述输气管道100之间还设置有匹配的密封垫片207。所述的密封垫片207可采用氟硅胶密封垫片。该密封垫片207需与第一外壳204和第二外壳205连接面相匹配，还可以同第一外壳204、第二外壳205、侧翼板206三者相匹配，进一步增强密封效果。

实施例5，如图1和图3所示，在实施1-4任一项的基础上，为了提高热交换效率，所述进水口201可设置在所述第一外壳204的一端，所述出水口202可设置在所述第二外壳205另一端上，在截面上，所述进水口201与所述出水口202呈对角线分布。图3中上为第二外壳205，出水口202设置在第二外壳205的左端部，下为第一外壳204，进水口201设置在第一外壳204的右端部，第一外壳204与第二外壳205的两端灰色线条部分，示出了所述的凹槽。

实施例6，在实施1-5任一项的基础上，为了便于操作，所述进水口201通过第一截止阀208与所述排水管线401连接；所述出水口202通过第二截止阀208与所述补水管线402连接。所述第一截止阀208与第二截止阀208可采用内螺纹截止阀，如公称压力PN1.6MPa G1/2的内螺纹截止阀，相应的，所述进水口201和出水口202可采用外螺纹短接头，如长L=120mm、公称压力PN1.6MPa G 1/2的单头外螺纹短接头。

实施例7，在实施1-6任一项的基础上，为了便于装卸，所述第一截止阀208通过第一接头210与所述排水管线401连接；所述第一接头210可采用公称直径DN25的快速转接头。所述第二截止阀209通过第二接头211与所述补水管线402连接。所述第二接头211可采用公称直径DN20、公称压力PN1.6MPa G 1/2的钢塑转换接头。

（二）冰堵预防系统

实施例8，如图1所示，一种冰堵预防系统，包括上述实施例1所述的水套炉400、上述实施例1-7任一项所述的冰堵预防装置以及提升泵300，所述提升泵300的一端与所述排水管线401连接，其另一端与的所述进水口201连接。通过提升泵300将水套炉400内热水输入热交换夹套200内，对输气管道100中的介质进行持续循环加热、保温，从而达到预防流程冰堵的目的。需说明的是，为了更清晰的表达，图1中的输气管道100和热交换夹套200的比例被放大，图1示出了各个部件的连接关系，但各部件的具体大小由实际应用环境如输气管道大小或用户购买选择而定。所述提升泵300可采用立式防爆型泵，如公称直径DN20、公称压力PN1.6MPa、功率0.75KW、流量4立方的立式管道化工泵。

实施例9，为保护提升泵300、冰堵预防装置等各部件，提高其使用寿命，降低维护成本，在实施例8的基础上，进一步的，所述的冰堵预防系统还包括过滤器301，所述提升泵300的一端通过所述过滤器301与所述排水管线401连接。进一步的，所述过滤器301可采用Y型过滤器，如公称直径DN25、公称压力PN1.6MPa的Y型过滤器。进一步的，所述提升泵300的另一端可通过第一截止阀208与所述进水口201连接。

如图1所示，本实用新型提出的热交换夹套200可直接夹套在待加热保温的输气管道100上，输气管道100中的天然气从右往左流动，安装时，热交换夹套200的进水口201最好位于右侧下部，出水口202一般安装在输气管道100的左侧上部，如此水套炉400中的热水从热交换夹套200的右下部注入，从热交换夹套200的左上部流出，能够充分进行热交换，有效提高热交换效率。

所述进水口201连接有第一截止阀208，所述出水口202连接有第二截止阀209。第一截止阀208通过第一接头210与提升泵300输出端的波纹软管快速连接，提升泵300的输入端通过波纹软管与Y型过滤器301的输出端连接，Y型过滤器301的输入端与水套炉400的排水管线401连接，Y型过滤器301的补水管线402通过第二接头211与第二截止阀209快速连接。

经试验验证，冰堵流程中输气管线内的天然气温度一般在10-20℃，冬季站内环境温度一般在0-5℃，使输气管线内天然气温度低于水合物形成温度12℃。在安装本实用新型提出的冰堵预防装置后，能直接引入本站井水套炉的热水至热换腔内，热换腔进水温度为60℃左右，出水温度为20℃左右，输气管道内的天然气能够稳定在40℃左右，从而达到了预防流程冰堵的目的。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型的天然气井站高压差流程冰堵预防装置及系统。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的天然气井站高压差流程冰堵预防装置及系统，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.冰堵预防装置，包括用于与输气管道（100）配合连接的热交换夹套（200），其特征在于，所述热交换夹套（200）包括：

热换腔（203），用于对所述输气管道（100）加热；

进水口（201），用于与水套炉（400）的排水管线（401）匹配连接，将所述水套炉（400）中的热水输入所述热换腔（203）内；

出水口（202），用于与所述水套炉（400）的补水管线（402）匹配连接，将所述热换腔（203）内的水输出至所述水套炉（400）内。

2.根据权利要求1所述的冰堵预防装置，其特征在于：所述热交换夹套（200）包括第一外壳（204）和第二外壳（205）；

所述第一外壳（204）的边部与所述第二外壳（205）的边部配合连接，所述第一外壳（204）的内壁与所述第二外壳（205）的内壁之间形成所述热换腔（203）。

3.根据权利要求2所述的冰堵预防装置，其特征在于：所述第一外壳（204）的边部和第二外壳（205）的边部均设置有侧翼板（206），所述侧翼板（206）上开设有若干个内螺纹孔，所述第一外壳（204）的侧翼板（206）与所述第二外壳（205）的侧翼板（206）通过螺栓配合连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的冰堵预防装置，其特征在于：所述热交换夹套（200）与所述输气管道（100）之间还设置有匹配的密封垫片（207）。

5.根据权利要求2或3所述的冰堵预防装置，其特征在于：所述进水口（201）设置在所述第一外壳（204）上，所述出水口（202）设置在所述第二外壳（205）上。

6.根据权利要求1或2或3所述的冰堵预防装置，其特征在于：

所述进水口（201）通过第一截止阀（208）与所述排水管线（401）连接；

所述出水口（202）通过第二截止阀（209）与所述补水管线（402）连接。

7.根据权利要求6所述的冰堵预防装置，其特征在于：

所述第一截止阀（208）通过第一接头（210）与所述排水管线（401）连接；

所述第二截止阀（209）通过第二接头（211）与所述补水管线（402）连接。

8.冰堵预防系统，其特征在于，包括：

权利要求1所述的水套炉（400）；

权利要求1—7任一项所述的冰堵预防装置；

提升泵（300），所述提升泵（300）的一端与所述排水管线（401）连接，其另一端与的所述进水口（201）连接。

9.根据权利要求8所述的冰堵预防系统，其特征在于：还包括过滤器（301），所述提升泵（300）的一端通过所述过滤器（301）与所述排水管线（401）连接。

10.根据权利要求8或9所述的冰堵预防系统，其特征在于：所述提升泵（300）的另一端通过通过第一截止阀（208）与所述进水口（201）连接。