CN212898466U - 一种用于凝析气田的撬装换热装置和凝析气田采气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天然气开采技术领域，公开了一种用于凝析气田的撬装换热装置和凝析气田采气系统，所述撬装换热装置包括管路组件、球阀(11)、节流阀(12)、换热器(13)和用于监测管路组件中的天然气的压力和温度的监测组件，所述换热器(13)包括换热器的管程件和换热器的壳程，所述管路组件包括第一管(1)、第二管(2)、第三管(3)和第四管(4)，所述节流阀(12)设置在所述第二管(2)上；所述球阀(11)设置在所述第三管(3)上。本申请提供的撬装换热装置能够适用于天然气凝析气的节流制冷回收工艺，且能够至少实现该工艺中的手动换热。

Description

一种用于凝析气田的撬装换热装置和凝析气田采气系统

技术领域

本实用新型涉及天然气开采技术领域，具体地涉及一种用于凝析气田的撬装换热装置和凝析气田采气系统。

背景技术

凝析气是在温度、压力超过临界条件以后，液态烃逆蒸发而生成的气体。凝析气的组份复杂，除了含有大量的甲烷、乙烷外，还有一定量的丙烷、丁烷、戊烷及戊烷以上的烃类，组份的不同也意味着凝析油含量的不同。原料气在处理过程中由于温度、压力的变化，气液水三相分离。气相主要组分为甲烷、乙烷，同时含有少量水、轻烃等组份，这部分组份会提高天然气的烃水露点，天然气进入长输管道后可发生反凝析。反凝析就是随着压力的下降，烃露点不断升高，当最高烃露点高于环境温度时，天然气会在长输管道内凝析出凝液(主要是轻烃和水)，对管输产生安全隐患，因此有必要对凝液进行回收。

回收凝液一般通过节流制冷回收工艺利用换热装置对天然气进行换热，从而析出凝液并对凝液进行回收，凝液回收单元的前端会设置换热装置，用于来气预冷和外输气升温。在试采阶段，由于没有可依托自控和仪表风系统，换热装置按照手动模式设置，通过手动方式实现换热和节流制冷。正式建站后，将手动换热装置更换或者改造成自动控制型。而目前没有一种能够同时适应手动换热和自动控制换热的技术方案，甚至没有一种能够适应手动换热的技术方案，导致节流制冷回收工艺的程序繁琐，浪费了大量的人力物力。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的没有一种能够同时适应节流制冷回收工艺中的手动换热和自动控制换热的技术方案，提供一种用于凝析气田的撬装换热装置。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种用于凝析气田的撬装换热装置，所述撬装换热装置包括管路组件、球阀、节流阀、换热器和用于监测管路组件中的天然气的压力和温度的监测组件，所述换热器包括换热器的管程和换热器的壳程，所述管路组件包括第一管、第二管、第三管和第四管，所述第一管的一端能够接收天然气来气，另一端连接所述换热器的管程的输入端；所述第二管的一端连接所述换热器的管程的输出端，另一端连接所述换热器的壳程的输入端，所述节流阀设置在所述第二管上；所述第三管的一端连接所述第一管，另一端连接所述第二管的位于所述换热器的管程和所述节流阀之间的部分，所述球阀设置在所述第三管上；所述第四管的一端连接所述换热器的壳程的输出端，另一端能够将所述天然气来气外输。

优选地，所述撬装换热装置包括自动控制机构，所述自动控制机构包括自动控制三通分流阀，所述管路组件还包括第五管，所述第五管的一端连接所述第一管，另一端能够与所述第二管的位于所述节流阀和所述换热器的管程之间的部分连接，所述自动控制三通分流阀设置在所述第五管与所述第一管的交汇处，所述自动控制三通分流阀电连接所述监测组件以根据所述监测组件的数据进行调节。

优选地，所述自动控制三通分流阀设置在所述第一管的位于所述第三管和所述换热器的管程之间的部分上。

优选地，所述第五管的另一端连接在所述第三管的位于所述球阀和所述第二管之间的部分上。

优选地，所述自动控制机构包括自动控制节流阀，所述管路组件还包括第六管，所述第六管的两端连接在所述第二管上且和所述节流阀并联设置，所述自动控制节流阀设置在所述第六管上，所述自动控制节流阀电连接所述监测组件以根据所述监测组件的数据进行调节。

优选地，所述第二管上设置有凝液回收机构，所述凝液回收机构设置在所述第二管的位于所述节流阀和所述换热器的壳程之间的部分上，且所述凝液回收机构位于所述自动控制节流阀的下游。

优选地，所述凝液回收机构为露点分离器。

优选地，所述监测组件包括温度传感器和压力传感器。

优选地，所述第一管上连接有用于注醇的注醇管。

本实用新型第二方面提供一种凝析气田采气系统，所述凝析气田采气系统包括如上所述的用于凝析气田的撬装换热装置。

通过上述技术方案，利用本申请提供的撬装换热装置，天然气来气会进入第一管，之后天然气来气会分成两部分，一部分经过第一管进入到换热器的的换热器的管程中从而进行热交换，使得这部分气体的温度发生降低，另一部分会进入第三管并经过第三管上的球阀(即不经过换热器的管程)，通过控制第三管上的球阀的开度，能够控制这两部分气体的量的比例，具体地，球阀的开度越大，经过第三管的气体的量就越多，则经过换热器的管程的气体就越少，通过控制进入换热器的管程中的气体量所占总气体量的比例就能够控制最终汇合到第二管上的气体的温度所降低的程度，汇合后的气体经过节流阀从而使得气体的压力发生变化，从而使得气体的压力和温度都达到析出凝液的要求，凝液被析出之后，需要重新将天然气的温度升高以达到天然气的外输要求，进行过凝液析出的天然气能够继续通过第二管进入换热器的壳程中，与后续的进入换热器的管程中的天然气相比，换热器的壳程中的天然气温度较低，由于换热器的管程和换热器的壳程能够进行热交换，换热器的壳程中的天然气能够吸收换热器的管程中的天然气的热量从而提升温度，以满足外输的要求。其中，撬装换热装置包括用于监测管路组件中的天然气的压力和温度的监测组件，该监测组件能够监测经过节流阀之后的天然气的温度和压力，如果压力不符合要求，通过调节节流阀使得压力符合要求；如果温度不符合要求，可以调节球阀控制进入换热器的管程的气量占总体气量的比例，从使温度达到要求。且在生产过程中压力、温度发生变化时，同样可以通过球阀和节流阀进行调控。本申请提供的撬装换热装置能够适用于天然气凝析气的节流制冷回收工艺，且能够至少实现该工艺中的手动换热。

附图说明

图1是根据本实用新型优选实施方式的用于凝析气田的撬装换热装置的示意图。

附图标记说明

1-第一管 2-第二管 3-第三管 4-第四管 5-第五管 6-第六管 7-注醇管

11-球阀 12-节流阀 13-换热器 14-露点分离器

21-自动控制三通分流阀 22-自动控制节流阀

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供一种用于凝析气田的撬装换热装置，如图1所示，所述撬装换热装置包括管路组件、球阀11、节流阀12、换热器13和用于监测管路组件中的天然气的压力和温度的监测组件，所述换热器13包括换热器的管程件和换热器的壳程，所述管路组件包括第一管1、第二管2、第三管3 和第四管4，所述第一管1的一端能够接收天然气来气，另一端连接所述换热器的管程的输入端；所述第二管2的一端连接所述换热器的管程的输出端，另一端连接所述换热器的壳程的输入端，所述节流阀12设置在所述第二管2上；所述第三管3的一端连接所述第一管1，另一端连接所述第二管 2的位于所述换热器的管程和所述节流阀12之间的部分，所述球阀11设置在所述第三管3上；所述第四管4的一端连接所述换热器的壳程的输出端，另一端能够将所述天然气来气外输。

利用本申请提供的撬装换热装置，天然气来气会进入第一管1，第一管 1上还连接有注醇管7，使得天然气来气能够完成注醇，注醇后的天然气来气会分成两部分，一部分经过进入到换热器的13的换热器的管程中从而进行热交换，使得这部分气体的温度发生降低，另一部分会进入第三管3并经过第三管3上的球阀11(即不经过换热器的管程)，通过控制第三管3上的球阀11的开度，能够控制这两部分气体的量的比例，具体地，球阀11的开度越大，经过第三管3的气体的量就越多，则经过换热器的管程的气体就越少，通过控制进入换热器的管程中的气体量所占总气体量的比例就能够控制最终汇合到第二管2上的气体的温度所降低的程度，汇合后的气体经过节流阀12从而使得气体的压力发生变化，从而使得气体的压力和温度都达到析出凝液的要求，凝液被析出之后，需要重新将天然气的温度升高以达到天然气的外输要求，进行过凝液析出的天然气能够继续通过第二管2进入换热器的壳程中，与后续的进入换热器的管程中的天然气相比，换热器的壳程中的天然气温度较低，由于换热器的管程和换热器的壳程能够进行热交换，换热器的壳程中的天然气能够吸收换热器的管程中的天然气的热量从而提升温度，以满足外输的要求。

其中，撬装换热装置包括用于监测管路组件中的天然气的压力和温度的监测组件，具体地，该监测组件包括温度传感器和压力传感器以监测经过节流阀12之后的天然气的温度和压力，如果压力不符合要求，通过调节节流阀使得压力符合要求；如果温度不符合要求，可以调节球阀控制进入换热器的管程的气量占总体气量的比例，从使温度达到要求。且在生产过程中压力、温度发生变化时，同样可以通过球阀和节流阀进行调控。本申请提供的撬装换热装置能够适用于天然气凝析气的节流制冷回收工艺，且能够至少实现该工艺中的手动换热。

上述的技术方案适用于试采阶段，因此试采阶段现场没有仪表风以及自动控制模块，且试采的周期较短，操作人员可以观察监测结果手动控制球阀和节流阀。而在正式生产阶段，一直依靠操作人员手动控制既浪费人力且操作的及时性也有很大温度，不符合现今自动化的趋势，为了使得本申请的撬装换热装置实现自动控制换热，还可优选地，如图1所示，所述撬装换热装置包括自动控制机构，所述自动控制机构包括自动控制三通分流阀21和自动控制节流阀22，所述自动控制三通分流阀21和所述自动控制节流阀22均和监测组件电连接。

具体地，在生产进行前，首先关闭球阀11和节流阀12，从第一管1的输入口进入的天然气来气会在自动控制三通分流阀21处进行分流，一部分会继续经过第一管1并最终进入换热器13的换热器的管程中，另一部分会进入第五管5中，并最终在第二管2中与经过换热器的管程进行换热的气体汇合，而由于节流阀12关闭，汇合后的气体会进入第六管6中并经过自动控制节流阀22，经过自动控制节流阀22之后的天然气会经由换热器的壳程升温，以达到外输的温度要求，并最终通过第四管4输出到下游管网中。在上述过程中，自动控制三通分流阀21和自动控制节流阀22能够起到和球阀 11以及节流阀12相同的效果，以使得从自动控制节流阀22出来的天然气达到析出凝液的要求。

由于现场设置有自动控制机构以及仪表风，自动控制机构与监测组件电连接从而实时采集天然气的压力和温度，并根据监测的结果实时控制自动控制三通分流阀21和自动控制节流阀22的开度，此时不需要操作人员实际操作各个阀门，自动控制系统能够根据压力和温度的监测结果自动控制各个阀门，即使在生产过程中天然气的压力和温度发生变化，自动控制三通分流阀21和自动控制节流阀22也能够及时进行调节，实现了天然气的自动控制换热。因此，该实施方式提供的撬装换热装置能够同时适应节流制冷回收工艺中的手动换热和自动控制换热。

此外，如果在生产过程中，自动控制机构发生故障或者需要进行检修，操作人员可以停用自动操作机构，重新打开球阀11和节流阀12，这样仍然能够满足生产的正常运行。在自动控制机构检修完毕之后，可以重新接入自动控制机构并关闭球阀11和节流阀12，重新实现自动化生产。

另外，如图1所示，在第二管2上设置有凝液回收机构，所述凝液回收机构设置在所述第二管2的位于所述节流阀12和所述换热器的壳程之间的部分上，且所述凝液回收机构位于所述自动控制节流阀22的下游。因此，从节流阀12或者自动控制节流阀22出来的天然气会在凝液回收机构中进行脱水脱烃并进行回收。其中凝液回收机构优选为露点分离器14。

本申请第二方面提供一种凝析气田采气系统，所述凝析气田采气系统包括如上所述的用于凝析气田的撬装换热装置。本申请提供的用于凝析气田的撬装换热装置的各部分能够集成化、撬装化生产，能够及时接入到凝析气田采气系统中，安装效率高且及时性强，方便快捷便于使用。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述撬装换热装置包括管路组件、球阀(11)、节流阀(12)、换热器(13)和用于监测管路组件中的天然气的压力和温度的监测组件，所述换热器(13)包括换热器的管程件和换热器的壳程，所述管路组件包括第一管(1)、第二管(2)、第三管(3)和第四管(4)，

所述第一管(1)的一端能够接收天然气来气，另一端连接所述换热器的管程的输入端；

所述第二管(2)的一端连接所述换热器的管程的输出端，另一端连接所述换热器的壳程的输入端，所述节流阀(12)设置在所述第二管(2)上；

所述第三管(3)的一端连接所述第一管(1)，另一端连接所述第二管(2)的位于所述换热器的管程和所述节流阀(12)之间的部分，所述球阀(11)设置在所述第三管(3)上；

所述第四管(4)的一端连接所述换热器的壳程的输出端，另一端能够将所述天然气来气外输。

2.根据权利要求1所述的用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述撬装换热装置包括自动控制机构，所述自动控制机构包括自动控制三通分流阀(21)，所述管路组件还包括第五管(5)，所述第五管(5)的一端连接所述第一管(1)，另一端能够与所述第二管(2)的位于所述节流阀(12)和所述换热器的管程之间的部分连接，所述自动控制三通分流阀(21)设置在所述第五管(5)与所述第一管(1)的交汇处，所述自动控制三通分流阀(21)电连接所述监测组件以根据所述监测组件的数据进行调节。

3.根据权利要求2所述的用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述自动控制三通分流阀(21)设置在所述第一管(1)的位于所述第三管(3)和所述换热器的管程之间的部分上。

4.根据权利要求3所述的用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述第五管(5)的另一端连接在所述第三管(3)的位于所述球阀(11)和所述第二管(2)之间的部分上。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述自动控制机构包括自动控制节流阀(22)，所述管路组件还包括第六管(6)，所述第六管(6)的两端连接在所述第二管(2)上且和所述节流阀(12)并联设置，所述自动控制节流阀(22)设置在所述第六管(6)上，所述自动控制节流阀(22)电连接所述监测组件以根据所述监测组件的数据进行调节。

6.根据权利要求5所述的用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述第二管(2)上设置有凝液回收机构，所述凝液回收机构设置在所述第二管(2)的位于所述节流阀(12)和所述换热器的壳程之间的部分上，且所述凝液回收机构位于所述自动控制节流阀(22)的下游。

7.根据权利要求6所述的用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述凝液回收机构为露点分离器(14)。

8.根据权利要求1所述的用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述监测组件包括温度传感器和压力传感器。

9.根据权利要求1所述的用于凝析气田的撬装换热装置，其特征在于，所述第一管(1)上连接有用于注醇的注醇管(7)。

10.一种凝析气田采气系统，其特征在于，所述凝析气田采气系统包括权利要求1-9中任意一项所述的用于凝析气田的撬装换热装置。

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