CN218759835U - 环空智能控制增效装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了环空智能控制增效装置，包括气液分离器、增压系统、液压站，其中气液分离器的入口接收来自油套环空的环空伴生气，气液分离器的气体出口、液压站的油口均通过管线接入增压系统；增压系统的出口通过管线输送增压后的伴生气至下游回收利用，且增压系统主要利用液压活塞双向往复移动做功增压。本实用新型采用智能控制自吸增压缸体对套管环空伴生气进行全封闭回收生产，利用液压活塞式缸体将套管伴生气增压，通过输油管线回收，满足了碳综合排放要求，达到安全环保生产，减少轻烃的浪费提高产量；同时通过油套环空压力控制，降低环空回压，释放地层产能，提高单井产量。

Description

环空智能控制增效装置

技术领域

本实用新型属于伴生气回收领域，具体涉及环空智能控制增效装置。

背景技术

在油田生产环节，石油在地层压力的驱动下流入井底，在井底压力作用下又沿井筒向上流动，随着流动压力的逐步降低，溶解在石油中的天然气在低于饱和压力下伴生，分离出来，进入套管和油管之间的环形空间，形成油套环空伴生气。

油套环空伴生气和井下作业措施都会挥发轻烃组分，伴生气及轻烃组分在环空内不断聚集形成回压，如果不及时排气泄压，会降低抽油机泵效，影响采油效率。

因此，在生产环节根据井口油管压力以及井组压力，需让油套环空伴生气保持一定的压力值，以降低环空回压，释放地层产能提高产量。目前各油田采取以下方式处理伴生气：

(1)采用火炬燃烧方式泄压处理。

(2)部分站点因为周边条件无法火炬燃烧，只能采用人工排放泄压。

(3)采用井组憋压方式，人工定时回排：

此操作方式稳定性不高，极易造成后端设备故障。

然而，根据调研数据分析，油套环空伴生气含量高的井组日产出量高达500-2000方，如果采用上述燃烧或者外排方式处理伴生气，不仅会造成极大的能源浪费，还会污染周边环境。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供环空智能控制增效装置，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了环空智能控制增效装置，包括气液分离器、增压系统、液压站，其中气液分离器的入口接收来自油套环空的环空伴生气，气液分离器的气体出口、液压站的油口均通过管线接入增压系统；

增压系统的出口通过管线输送增压后的伴生气至下游回收利用。

进一步地，增压系统包括第一增压缸体、第二液压缸体和第三增压缸体，三个中空缸体沿横向紧贴相连排布，每个缸体具有封闭腔室且互不相通；

三个封闭腔室分别是第一增压腔室、第二液压腔室、第三增压腔室；

气液分离器的气体出口通过管线接入两个增压腔室；

液压站的油口通过管线接入第二液压腔室。

进一步地，增压系统包括密闭中空壳体，密闭中空壳体的空腔被两块立板分隔为互不相通的三个封闭腔室，分别是第一增压腔室、第二液压腔室、第三增压腔室；

气液分离器的气体出口通过管线接入两个增压腔室；

液压站的油口通过管线接入第二液压腔室。

进一步地，增压系统还包括活塞杆及三个活塞，三个活塞依次固接在活塞杆的一端部、中段、另一端部，分别是第一活塞、第二活塞和第三活塞；

活塞杆横跨三个封闭腔室并在液压油的作用下往复移动，其中第一活塞始终位于第一增压腔室、第二活塞始终位于第二液压腔室、第三活塞始终位于第三增压腔室。

进一步地，第二液压腔室开设有油口M和油口N，液压站的液压油通过电磁换向阀接入油口M和油口N；

气液分离器分离出的气体经两个增压腔室增压后输送至下游回收利用。

进一步地，第一增压腔室开设有两个入口、两个出口，两个入口分别安装有入口单流阀a1、入口单流阀b1，两个出口分别安装有出口单流阀A1、出口单流阀B1，其中出口单流阀A1和入口单流阀a1正对、出口单流阀B1和入口单流阀b1正对，且第二液压腔室充油驱动第一活塞往复移动以改变第一增压腔室压力；

第三增压腔室开设有两个入口、两个出口，两个入口分别安装有入口单流阀c1、入口单流阀d1，两个出口分别安装有出口单流阀C1、出口单流阀D1，其中出口单流阀C1和入口单流阀c1正对、出口单流阀D1和入口单流阀d1正对，且第二液压腔室充油驱动第三活塞往复移动以改变第三增压腔室压力；

气液分离器的气体出口通过四根并联管线分别接入所有入口单流阀；

两个增压腔室的所有出口单流阀通过管线输送增压后的伴生气至下游回收利用。

进一步地，液压站包括液压油箱、液压油泵、溢流阀，其中液压油箱接入液压油泵的吸油口，液压油泵的排油口通过管线接入电磁换向阀；

溢流阀安装在液压油泵的旁通口。

第一活塞和所述第三活塞将所在增压腔室分隔为主仓和副仓，其中无活塞仓为主仓，活塞所在仓为副仓；

同一增压腔室，其主仓和副仓均有一对正对的入口单流阀、出口单流阀；

气液分离器的气体出口通过管线接通于不同增压腔室的主仓和副仓的入口单流阀，其他入口单流阀关闭；

或者，

气液分离器的气体出口通过管线接通于两个主仓的入口单流阀，其他入口单流阀关闭或空置；

或者，

气液分离器的气体出口通过管线接通于两个副仓的入口单流阀，其他入口单流阀关闭或空置。

进一步地，两个增压腔室的所有出口单流阀均接有输气支管线，四根输气支管线并联汇合至输气总管线，输气总管线上安装有后端压力传感器，后端压力传感器下游的输气总管线接有放空旁通管路；

输气总管线的出口接入下游缓冲罐。

进一步地，环空智能控制增效装置，还包括控制器，气液分离器的气体出口端安装有前端压力传感器，电磁换向阀、前端压力传感器、后端压力传感器、液压站内电器均电连接于控制器。

本实用新型的有益效果如下：

环空智能控制增效装置采用智能控制自吸增压缸体对套管环空伴生气进行全封闭回收生产，利用液压活塞式缸体将套管伴生气增压，通过输油管线回收，满足了碳综合排放要求，达到安全环保生产，减少轻烃的浪费提高产量；同时通过油套环空压力控制，降低环空回压，释放地层产能，提高单井产量。

为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是环空智能控制增效装置的结构示意图。

图2是增压系统的结构示意图。

附图标记说明：

1.气液分离器；

2.增压系统；200.第一增压缸体；210.第二液压缸体；220.第三增压缸体；

230.活塞杆；240.第一活塞；250.第二活塞；260.第三活塞；270.油口M；280.油口N；

3.液压站；300.液压油箱；310.液压油泵；320.溢流阀；

4.电磁换向阀；

5.前端压力传感器；

6.后端压力传感器；

7.输气总管线。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

需说明的是，在本实用新型中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的环空智能控制增效装置的上、下、左、右。

现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本实施方式涉及环空智能控制增效装置，参照图1，包括气液分离器1、增压系统2、液压站3，其中气液分离器1的入口接收来自油套环空的环空伴生气，气液分离器1的气体出口、液压站3的油口均通过管线接入增压系统2。

环空智能控制增效装置的工作过程如下：

自油套环空来的伴生气(以下简称环空套气)经气液分离器1进行分离，筛除固体颗粒和大组分液体颗粒，分离出的气体通入增压系统2，同时液压站3的高压油也充入增压系统2，高压油对增压系统2内气体增压，增压后的气体经增压系统2的出口通过管线输送增压后的伴生气至下游回收利用。

也就是说，环空套气并不是直接排出，而是要经过增压后，将低压环空套气增压为高压外输套气，该处理方式使环空套气加压输出，能够实现环空套气的安全回收，又不影响油井的正常生产，提高原油集输系统的密闭率，减少资源浪费。

请结合图2，增压系统2有两种结构形式，分体式缸体或一体式缸体。

以下是分体式缸体的具体结构：

增压系统2包括第一增压缸体200、第二液压缸体210和第三增压缸体220，三个中空缸体沿横向紧贴相连排布，每个缸体具有封闭腔室且互不相通，对应于上述三个缸体，三个封闭腔室依次分别是第一增压腔室、第二液压腔室、第三增压腔室。

即三个缸体可拆卸地固接在一起，以便维修更换。

以下是一体式缸体的具体结构：

增压系统2包括密闭中空壳体，密闭中空壳体的空腔被两块立板分隔为互不相通的三个封闭腔室，分别是第一增压腔室、第二液压腔室、第三增压腔室。

即密闭中空壳体是一体式缸体，缸体内部有三个腔室。

无论增压系统2是分体式缸体或一体式缸体，气液分离器1的气体出口通过管线接入两个增压腔室，液压站3的油口通过管线接入第二液压腔室，具体地说：

气液分离器1分离出的气体通入增压系统2的两个增压腔室，与此同时，液压站3的高压油则通入增压系统2的第二液压腔室，第二液压腔室充高压油以挤压两个增压腔室内的气体，两个增压腔室内的气压升高，增压后的气体输送至下游回收利用。

参照图2，增压系统2还包括活塞杆230及三个活塞，三个活塞依次固接在活塞杆230的一端部、中段、另一端部，分别是第一活塞240、第二活塞250和第三活塞260。

三个活塞均密封安装在各自所属的腔室内。

活塞杆230横跨三个封闭腔室并在液压油的作用下往复移动，其中第一活塞240始终位于第一增压腔室、第二活塞250始终位于第二液压腔室、第三活塞260始终位于第三增压腔室。

第二液压腔室充油后驱动活塞杆230带动三个活塞做功，使两个增压腔室内的气体逐渐升压，最终将高压气输送至下游处理。

需要说明的是，三个腔室可以都是空心柱形，且三个空心柱形腔室的中心轴线相互重合，而活塞杆230的中心轴线也与三个空心柱形腔室的中心轴线相互重合，以确保压力平衡。

如图2所示，第二液压腔室开设有油口M270和油口N280，液压站3的液压油通过电磁换向阀4接入油口M270和油口N280，这两个油口，当其中一个油口进油时，另一个油口则用于回油。

以下是两个增压腔室的具体结构：

第一增压腔室开设有两个入口、两个出口，两个入口分别安装有入口单流阀a1、入口单流阀b1，两个出口分别安装有出口单流阀A1、出口单流阀B1，其中出口单流阀A1和入口单流阀a1正对、出口单流阀B1和入口单流阀b1正对，且第二液压腔室充油驱动第一活塞240往复移动以改变第一增压腔室压力，从而封闭或开启入口单流阀、出口单流阀；

第三增压腔室开设有两个入口、两个出口，两个入口分别安装有入口单流阀c1、入口单流阀d1，两个出口分别安装有出口单流阀C1、出口单流阀D1，其中出口单流阀C1和入口单流阀c1正对、出口单流阀D1和入口单流阀d1正对，且第二液压腔室充油驱动第三活塞260往复移动以改变第三增压腔室压力，从而封闭或开启入口单流阀、出口单流阀。

参照图2所示，以第一增压腔室为例(第三增压腔室可参考第一增压腔室)，出口单流阀A1和入口单流阀a1均位于第一增压腔室的最左侧，或者说二者紧贴第一增压腔室的左端盖，而出口单流阀B1和入口单流阀b1则都位于第一增压腔室的最右侧，二者都紧贴第一增压腔室的右端盖(或者第一增压腔室与第二液压腔室的隔板)。

虽然增压腔室共计有四个入口、四个出口，但在现场生产中，可以根据现场情况，选择性地接通单流阀，而使其他单流阀关闭，以下将详细说明几种不同情况。

第一活塞240和所述第三活塞260将所在增压腔室分隔为主仓和副仓，其中无活塞仓为主仓，活塞所在仓为副仓。

从图2可以看到，同一增压腔室，其主仓和副仓均有一对正对的入口单流阀、出口单流阀，如第一增压腔室的主仓，出口单流阀A1和入口单流阀a1正对，而第一增压腔室的副仓，出口单流阀B1和入口单流阀b1正对；第二增压腔室的主副仓单流阀布局，与第一增压腔室类似，在此不再赘述。

结合增压系统2的上述结构，以下将对其在不同情况下的工作原理作以说明：

(ⅰ)当气液分离器1的气体出口通过管线接通于不同增压腔室的主仓和副仓的入口单流阀时，其他入口单流阀关闭，具体如下：

启动液压站3，电磁换向阀4自动切换，换向总成(电磁换向阀4的自有系统)控制高压液压油从油口M270进，油口N280回油，推动所有活塞向右移动，此刻入口单流阀a1、c1打开，入口单流阀b1、d1闭合；出口单流阀A1、C1闭合，出口单流阀B1、D1打开；

活塞向右运行到端面时，电磁换向阀4控制油路换向，高压液压油从油口N280进，油口M270回油，推动活塞向左移动，此刻入口单流阀a1、c1闭合，入口单流阀b1、d1打开；出口单流阀A1、C1打开，出口单流阀B1、D1闭合；

以此类推，推动增压腔室中的增压活塞往复运行，增压腔室的上下端单流阀一开一闭，将气体增压后打入外输系统。

(ⅱ)气液分离器1的气体出口通过管线接通于两个主仓的入口单流阀，其他入口单流阀关闭或空置，具体如下：

启动液压站3，电磁换向阀4自动切换，换向总成(电磁换向阀4的自有系统)控制高压液压油从油口M270进，油口N280回油，推动所有活塞向右移动，此刻入口单流阀a1、d1打开，入口单流阀b1、c1闭合；出口单流阀A1、B1、C1闭合，出口单流阀D1打开；

活塞向右运行到端面时，电磁换向阀4控制油路换向，高压液压油从油口N280进，油口M270回油，推动活塞向左移动，此刻入口单流阀a1、d1打开，入口单流阀b1、c1闭合；出口单流阀A1打开，出口单流阀B1、C1、D1闭合；

以此类推，推动增压腔室中的增压活塞往复运行，增压腔室的上下端单流阀一开一闭，将气体增压后打入外输系统。

(ⅲ)气液分离器1的气体出口通过管线接通于两个副仓的入口单流阀，其他入口单流阀关闭或空置，具体如下：

启动液压站3，电磁换向阀4自动切换，换向总成(电磁换向阀4的自有系统)控制高压液压油从油口M270进，油口N280回油，推动所有活塞向右移动，此刻入口单流阀b1、c1打开，入口单流阀a1、d1闭合；出口单流阀A1、C1、D1闭合，出口单流阀B1打开；

活塞向右运行到端面时，电磁换向阀4控制油路换向，高压液压油从油口N280进，油口M270回油，推动活塞向左移动，此刻入口单流阀b1、c1打开，入口单流阀a1、d1闭合；出口单流阀C1打开，出口单流阀A1、B1、D1闭合；

以此类推，推动增压腔室中的增压活塞往复运行，增压腔室的上下端单流阀一开一闭，将气体增压后打入外输系统。

在上述过程中，活塞是双向往复移动，提高了增压效率。

气液分离器1的气体出口通过四根并联管线分别接入所有入口单流阀，两个增压腔室的所有出口单流阀通过管线输送增压后的伴生气至下游回收利用，具体地：

请结合图1，两个增压腔室的所有出口单流阀均接有输气支管线，四根输气支管线并联汇合至输气总管线7，输气总管线7上安装有后端压力传感器6，后端压力传感器6下游的输气总管线7接有放空旁通管路，输气总管线7的出口接入下游缓冲罐，利用缓冲罐对增压后伴生气回收。

后端压力传感器6用于监测增压后的压力，并兼备超压报警功能。

参照图1，液压站3包括液压油箱300、液压油泵310、溢流阀320，其中液压油箱300接入液压油泵310的吸油口，液压油泵310的排油口通过管线接入电磁换向阀4。

液压油箱300内还安装有温度传感器、调压阀、回油过滤器等。

溢流阀320安装在液压油泵310的旁通口。

气液分离器1的气体出口端安装有前端压力传感器5。

环空智能控制增效装置还包括控制器(如PLC)，电磁换向阀4、前端压力传感器5、后端压力传感器6、液压站3内电器均电连接于控制器，其中前端压力传感器5用于监测气液分离器1的气压，通过对气液分离器1的压力监测控制液压油泵310的启停，即设定有启动压力、停机压力，当前端压力传感器5检测到气液分离器1的压力达到启动压力时，控制器则启动液压站3，停机压力与其类似。

控制器接收上述元件传输的数据并控制这些元件的启停，具体如下：

(1)当前端压力传感器5的监测压力达到设定启动压力时，启动液压油泵310，即控制器启动液压站3，电磁换向阀4自动切换；

(2)换向总成(电磁换向阀4的自有系统)控制高压液压油从油口M270进，油口N280回油，推动所有活塞向右移动，此刻入口单流阀a1、c1打开，入口单流阀b1、d1闭合；出口单流阀A1、C1闭合，出口单流阀B1、D1打开；

(3)活塞向右运行到端面时，电磁换向阀4控制油路换向，高压液压油从油口N280进，油口M270回油，推动活塞向左移动，此刻入口单流阀a1、c1闭合，入口单流阀b1、d1打开；出口单流阀A1、C1打开，出口单流阀B1、D1闭合；

(4)当气液分离器1的压力下降到设定停机压力时，动力系统(液压站3)和换向系统(电磁换向阀4)停止工作，此外，系统配置有流量计算并设置有压力和温度超限报警。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.环空智能控制增效装置，其特征在于：包括气液分离器(1)、增压系统(2)、液压站(3)，其中所述气液分离器(1)的入口接收来自油套环空的环空伴生气，气液分离器(1)的气体出口、液压站(3)的油口均通过管线接入增压系统(2)；

增压系统(2)的出口通过管线输送增压后的伴生气至下游回收利用。

2.如权利要求1所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：所述增压系统(2)包括第一增压缸体(200)、第二液压缸体(210)和第三增压缸体(220)，三个中空缸体沿横向紧贴相连排布，每个缸体具有封闭腔室且互不相通；

三个封闭腔室分别是第一增压腔室、第二液压腔室、第三增压腔室；

气液分离器(1)的气体出口通过管线接入两个增压腔室；

液压站(3)的油口通过管线接入第二液压腔室。

3.如权利要求1所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：所述增压系统(2)包括密闭中空壳体，密闭中空壳体的空腔被两块立板分隔为互不相通的三个封闭腔室，分别是第一增压腔室、第二液压腔室、第三增压腔室；

气液分离器(1)的气体出口通过管线接入两个增压腔室；

液压站(3)的油口通过管线接入第二液压腔室。

4.如权利要求2或3所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：所述增压系统(2)还包括活塞杆(230)及三个活塞，三个活塞依次固接在活塞杆(230)的一端部、中段、另一端部，分别是第一活塞(240)、第二活塞(250)和第三活塞(260)；

活塞杆(230)横跨三个封闭腔室并在液压油的作用下往复移动，其中第一活塞(240)始终位于第一增压腔室、第二活塞(250)始终位于第二液压腔室、第三活塞(260)始终位于第三增压腔室。

5.如权利要求4所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：所述第二液压腔室开设有油口M(270)和油口N(280)，液压站(3)的液压油通过电磁换向阀(4)接入油口M(270)和油口N(280)；

气液分离器(1)分离出的气体经两个增压腔室增压后输送至下游回收利用。

6.如权利要求5所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：所述第一增压腔室开设有两个入口、两个出口，两个入口分别安装有入口单流阀a1、入口单流阀b1，两个出口分别安装有出口单流阀A1、出口单流阀B1，其中出口单流阀A1和入口单流阀a1正对、出口单流阀B1和入口单流阀b1正对，且第二液压腔室充油驱动第一活塞(240)往复移动以改变第一增压腔室压力；

所述第三增压腔室开设有两个入口、两个出口，两个入口分别安装有入口单流阀c1、入口单流阀d1，两个出口分别安装有出口单流阀C1、出口单流阀D1，其中出口单流阀C1和入口单流阀c1正对、出口单流阀D1和入口单流阀d1正对，且第二液压腔室充油驱动第三活塞(260)往复移动以改变第三增压腔室压力；

气液分离器(1)的气体出口通过四根并联管线分别接入所有入口单流阀；

两个增压腔室的所有出口单流阀通过管线输送增压后的伴生气至下游回收利用。

7.如权利要求5所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：所述液压站(3)包括液压油箱(300)、液压油泵(310)、溢流阀(320)，其中液压油箱(300)接入液压油泵(310)的吸油口，液压油泵(310)的排油口通过管线接入电磁换向阀(4)；

所述溢流阀(320)安装在液压油泵(310)的旁通口。

8.如权利要求6或7所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：所述第一活塞(240)和所述第三活塞(260)将所在增压腔室分隔为主仓和副仓，其中无活塞仓为主仓，活塞所在仓为副仓；

同一增压腔室，其主仓和副仓均有一对正对的入口单流阀、出口单流阀；

气液分离器(1)的气体出口通过管线接通于不同增压腔室的主仓和副仓的入口单流阀，其他入口单流阀关闭；

或者，

气液分离器(1)的气体出口通过管线接通于两个主仓的入口单流阀，其他入口单流阀关闭或空置；

或者，

气液分离器(1)的气体出口通过管线接通于两个副仓的入口单流阀，其他入口单流阀关闭或空置。

9.如权利要求8所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：两个增压腔室的所有出口单流阀均接有输气支管线，四根输气支管线并联汇合至输气总管线(7)，输气总管线(7)上安装有后端压力传感器(6)，后端压力传感器(6)下游的输气总管线(7)接有放空旁通管路；

输气总管线(7)的出口接入下游缓冲罐。

10.如权利要求9所述的环空智能控制增效装置，其特征在于：还包括控制器，所述气液分离器(1)的气体出口端安装有前端压力传感器(5)，所述电磁换向阀(4)、前端压力传感器(5)、后端压力传感器(6)、液压站(3)内电器均电连接于控制器。

Images