天然气脱水分气包及油井集气管网 |
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| 申请号 | CN202011022416.5 | 申请日 | 2020-09-25 | 公开(公告)号 | CN114251081B | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 中国石油天然气股份有限公司; | 发明人 | 杨波; 李贺龙; 袁勇; 靳庆凯; 杨茜婷; 王瑞英; 边荣军; 程斌; 陈伟东; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 天然气 脱 水 分气包及油井集气管网，该天然气脱水分气包包括：架体；罐体，罐体设有液体出口、气体入口和气体出口，罐体可转动地安装于架体，罐体能够在架体上转动至第一 角 度或者第二角度；在罐体位于第一角度的情况下，液体出口位于罐体的上方，并且，气体出口位于气体入口的上方；在罐体位于第二角度的情况下，液体出口位于罐体的下方。通过本发明，缓解了 现有技术 中的分气包在冬季生产时容易被 冰 冻，造成排液时需要解冻，增加了员工劳动强度和安全隐患的技术问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种天然气脱水分气包，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 天然气脱水分气包及油井集气管网技术领域[0001] 本发明涉及石油工程领域，尤其涉及一种天然气脱水分气包及油井集气管网。 背景技术[0002] 油井生产过程中，地层中的原油由深井泵抽吸到油管，在这一过程中，原油中所含的部分天然气，从原油中分离进入油管和套管的环形空间，叫套管气。油田开发中，回收油井套管气，是采油站所用天然气的重要来源。 [0004] 为了解决冰冻堵管的问题，在输送管网起点安装分气包，通过分气包，脱掉天然气中的绝大部分水分，确保集气管网避免冰冻堵管造成瘫痪事故发生。当分气包集聚了较多水时，需要将水排出，分气包上设有用于将水排出的排液阀，排液阀在排液时打开，大多时间保持关闭。在冬季生产时，排液阀易被冰冻，造成排液时需要解冻，增加了员工劳动强度和安全隐患。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种天然气脱水分气包及油井集气管网，以缓解现有技术中的分气包在冬季生产时容易被冰冻，造成排液时需要解冻，增加了员工劳动强度和安全隐患的技术问题。 [0006] 本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现： [0007] 本发明提供一种天然气脱水分气包，包括： [0008] 架体； [0009] 罐体，所述罐体设有液体出口、气体入口和气体出口，所述罐体可转动地安装于所述架体，所述罐体能够在所述架体上转动至第一角度或者第二角度； [0010] 在所述罐体位于所述第一角度的情况下，所述液体出口位于所述罐体的上方，并且，所述气体出口位于所述气体入口的上方；在所述罐体位于所述第二角度的情况下，所述液体出口位于所述罐体的下方。 [0011] 在优选的实施方式中，所述天然气脱水分气包包括排液阀、阀门管体和阀球，所述阀门管体连接于所述液体出口且与所述罐体固接；所述阀门管体设有阀球密封口，所述排液阀连接于所述阀球密封口；所述阀球设于所述阀门管体内，且能够在所述阀门管体内运动；在所述罐体位于所述第二角度的情况下，所述阀球能在自身重力作用下向下运动至封闭所述阀球密封口，并且，所述阀球能在天然气脱掉的水的浮力作用下，向上运动至偏离所述阀球密封口。 [0012] 在优选的实施方式中，所述阀门管体具有圆柱管腔，所述圆柱管腔的轴线与所述罐体在所述架体转动的轴线相垂直；所述阀球设于所述圆柱管腔内，所述阀球具有阀球圆柱部，阀球圆柱部的外径小于所述圆柱管腔的内径。 [0013] 在优选的实施方式中，所述气体出口与所述液体出口为设于所述罐体的端部的同一出口。 [0014] 在优选的实施方式中，所述天然气脱水分气包包括平衡管体和连接管，所述平衡管体固接于所述罐体且与所述罐体连通，并且，所述平衡管体可转动地安装于所述架体，所述罐体能够在所述架体上绕所述平衡管体的轴线转动；所述连接管将所述气体出口与所述平衡管体连通。 [0015] 在优选的实施方式中，所述平衡管体的进气端设于所述罐体内，所述平衡管体的进气端具有第一倾斜端面，在所述罐体位于所述第一角度的情况下，所述第一倾斜端面沿所述平衡管体指向所述罐体内的方向向下倾斜设置；所述第一倾斜端面可转动地连接有翻板，在所述罐体位于所述第一角度的情况下，所述翻板能在自身重力作用下翻转至与所述第一倾斜端面贴合，以封闭所述平衡管体的进气端；在所述罐体位于所述第一角度的情况下，所述翻板能在自身重力作用下翻转至远离所述第一倾斜端面。 [0016] 在优选的实施方式中，所述天然气脱水分气包包括与所述平衡管体同轴设置的入口管体，所述入口管体连接于所述气体入口且与所述罐体固接，所述入口管体可转动地安装于所述架体。 [0017] 在优选的实施方式中，所述入口管体的出气端设于所述罐体内，所述入口管体的出气端具有第二倾斜端面，在所述罐体位于所述第一角度的情况下，所述第二倾斜端面沿所述入口管体指向所述罐体内的方向向上倾斜设置。 [0018] 在优选的实施方式中，在所述罐体位于所述第一角度的情况下，所述罐体的下部的侧壁设有保温层。 [0019] 本发明提供一种油井集气管网，包括： [0020] 与油管和套管之间的环形空间连接的输气管道； [0021] 上述的天然气脱水分气包，所述天然气脱水分气包安装于所述输气管道，所述输气管道中的天然气流经所述天然气脱水分气包。 [0022] 本发明的特点及优点是： [0023] 起始状态下，罐体处于第一角度，天然气通过气体入口流入罐体，在罐体内流向气体出口，天然气从下往上流动，天然气中的饱和水汽会冷凝成液相水析出，并下落到罐体中。待罐体中积累了较多水后，转动罐体至第二角度，使液体出口位于罐体的下方，罐体中的水可以通过液体出口向外排出。 [0025] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0026] 图1为本发明提供的天然气脱水分气包的剖视图； [0027] 图2为图1所示的天然气脱水分气包处于第一位置的状态下的示意图； [0028] 图3为图1所示的天然气脱水分气包处于第二位置的状态下排水的开始阶段时的示意图； [0029] 图4为图1所示的天然气脱水分气包处于第二位置的状态下排水的结束阶段时的示意图； [0030] 图5为图1中的A处的局部放大图； [0031] 图6为图1中的B处的局部放大图； [0032] 图7为图1中的C处的局部放大图； [0033] 图8为图1所示的天然气脱水分气包中的阀门管体的结构示意图； [0034] 图9为图8的仰视图； [0035] 图10为图1所示的天然气脱水分气包中的平衡管体的右视图； [0036] 图11为图1所示的天然气脱水分气包中的翻板的结构示意图； [0037] 图12为图3中的D处的局部放大图。 [0038] 附图标号说明： [0040] 20、罐体；21、保温层；221、下搬把；222、上搬把； [0041] 31、气体入口；311、进口闸门；312、来气管线； [0042] 32、气体出口；321、出口闸门；322、回气管线；33、连接管； [0043] 34、液体出口；35、排液阀； [0044] 41、阀门管体；411、圆柱管腔；42、阀球密封口；43、阀球；431、阀球圆柱部； [0045] 44、阀门外管；45、阀球座；451、限流口； [0046] 50、平衡管体；51、第一倾斜端面；500、平衡管体指向罐体内的方向； [0047] 60、入口管体；61、第二倾斜端面；600、入口管体指向罐体内的方向； [0048] 701、第一转动机构；702、第二转动机构；71、滚珠；721、外套；722、内套；731、上卡瓦；732、下卡瓦；74、滚珠滑扣；75、孔堵；76、滚珠安装孔；771、密封圈；772、防尘密封圈； [0050] 81、翻板；811、翻板座；82、轴杆；83、限位台；84、密封凸起； [0051] 90、液桶。 具体实施方式[0052] 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。 [0053] 实施例一 [0054] 本发明提供了一种天然气脱水分气包，如图1所示，包括：架体10和罐体20；罐体20设有液体出口34、气体入口31和气体出口32，罐体20可转动地安装于架体10，罐体20能够在架体10上转动至第一角度或者第二角度；在罐体20位于第一角度的情况下，液体出口34位于罐体20的上方，并且，气体出口32位于气体入口31的上方；在罐体20位于第二角度的情况下，液体出口34位于罐体20的下方。 [0055] 起始状态下，罐体20处于第一角度，如图1和图2所示，天然气通过气体入口31流入罐体20，在罐体20内流向气体出口32，天然气从下往上流动，天然气中的饱和水汽会冷凝成液相水析出，并下落到罐体20中。待罐体20中积累了较多水后，转动罐体20至第二角度，使液体出口34位于罐体20的下方，罐体20中的水可以通过液体出口34向外排出。 [0056] 在第一角度时，如图1和图2所示，液体出口34位于罐体20的上方，可以减少与罐体20内积累的水接触，避免在冬季生产时被冰冻，解决了排液时需要解冻的技术问题，减少了员工劳动强度和安全隐患。 [0057] 优选地，罐体20在架体10上转动的轴线沿水平方向设置。处于第一角度时，气体出口32位于气体入口31的上方，具体地，处于第一角度时，可以是将气体出口32设于罐体20的中部，将气体入口31设于罐体20的下部；也可以是将气体出口32设于罐体20的上部，将气体入口31设于罐体20的中部。 [0058] 如图1所示，架体10可以包括基础12和支架11，支架11可以通过固定螺栓13固定于基础12；基础12可以为混凝土桩。气体入口31通过进口闸门311连接来气管线312，气体出口32通过出口闸门321连接回气管线322。罐体20可以呈圆柱形，呈圆柱形的罐体20的两端分别具有半球部；第一角度与第二角度相差180°，处于第一角度时和处于第二角度时，呈圆柱形的罐体20的轴线均沿竖直方向设置。 [0059] 在本发明的一实施方式中，气体出口32与液体出口34为设于罐体20的端部的同一出口。如图1和图2所示，处于第一角度时，气体出口32与液体出口34均设于罐体20的上部，气体入口31设于罐体20的中部，水积累在罐体20的下部，天然气从气体入口31进入，向上流动从气体出口32向外排出，回到集气管线。处于第二角度时，如图3所示，由于罐体20内积累有水，水可以暂时阻止罐体20内的气体通过气体出口32向外排出，同时，水通过液体出口34向外排出。优选地，罐体20的下方设置有用于承接罐体20内排出的水的液桶90。 [0060] 在本发明的一实施方式中，该天然气脱水分气包包括平衡管体50和连接管33，如图1所示，平衡管体50固接于罐体20且与罐体20连通，并且，平衡管体50可转动地安装于架体10，罐体20能够在架体10上绕平衡管体50的轴线转动；连接管33将气体出口32与平衡管体50连通。如图3所示，处于第二角度时，罐体20内积累的水会阻止罐体20内的气体通过气体出口32向外排出，由于气体入口31仍然持续向罐体20内输送天然气，会导致罐体20内压力有升高的趋势，通过设置平衡管体50，此时，天然气可以通过平衡管继续向外排出，有利于使罐体20内的气压保持平衡稳定。平衡管体50作为罐体20的转动轴，简化了该天然气脱水分气包的结构。 [0061] 进一步地，平衡管体50的进气端设于罐体20内，平衡管体50的进气端具有第一倾斜端面51，如图1和图6所示，在罐体20位于第一角度的情况下，第一倾斜端面51沿平衡管体指向罐体内的方向500向下倾斜设置；第一倾斜端面51可转动地连接有翻板81，在罐体20位于第一角度的情况下，翻板81能在自身重力作用下翻转至与第一倾斜端面51贴合，以封闭平衡管体50的进气端；在罐体20位于第二角度的情况下，翻板81能在自身重力作用下翻转至远离第一倾斜端面51。采用该结构，处于第二角度时，如图3和图12所示，积水通过液体出口34向外排出，同时积水将气体出口32封闭，翻板81在自身重力作用下自动偏离平衡管体50，罐体20内的气体可以通过平衡管体50向外排出，以保持罐体20内的气压稳定；罐体20处于第一角度时，翻板81在自身重力作用下自动将平衡管体50封闭，使天然气需要通过气体出口32排出，罐体20内天然气从下往上运动，有利于天然气中的水汽冷凝析出。 [0062] 如图12所示，平衡罐体20的进气端设有翻板座811，翻板81通过轴杆82安装于翻板座811，翻板81能在翻板座811上绕轴杆82旋转。优选地，处于第一角度时，轴杆82沿水平方向设置，且轴杆82位于第一倾斜端面51的上侧；处于第二角度时，轴杆82沿水平方向设置，且轴杆82位于第一倾斜断面的下侧。为了限制处于第二角度时，翻板81向下翻转的角度的大小，如图10和图12所示，第一倾斜端面51的下侧设有限位台83，翻板81的下端能与限位台83抵接。 [0063] 进一步地，翻板81的板面设有密封凸起84，如图12所示，密封凸起84能与平衡管体50的进气端的开口相适配。优选地，如图11和图12所示，密封凸起84呈椭球状。 [0064] 在本发明的一实施方式中，该天然气脱水分气包包括与平衡管体50同轴设置的入口管体60，入口管体60连接于气体入口31且与罐体20固接，入口管体60可转动地安装于架体10，入口管体60作为罐体20的转动轴，简化了该天然气脱水分气包的结构。如图1所示，平衡管体50与入口管体60一起对罐体20进行支撑，提高了罐体20的结构的稳定性。 [0065] 进一步地，入口管体60的出气端设于罐体20内，入口管体60的出气端具有第二倾斜端面61，在罐体20位于第一角度的情况下，第二倾斜端面61沿入口管体指向罐体内的方向600向上倾斜设置，这样，天然气从入口管体60的出气端进入到罐体20内，天然气可以倾斜向下流动，然后转向向上流动，有利于天然气在罐体20内扩散开，并且有利于天然气中的水汽冷凝析出。 [0066] 具体地，平衡管体50通过第一转动机构701安装于架体10，如图1和图6所示，第一转动机构701连接于出口闸门321与平衡管体50之间，具体地，第一转动机构701包括滚珠71、外套721和内套722，外套721固定于架体10，出口闸门321固接于外套721的图6所示的左端，内套722的图6所示的右端与平衡管体50固接，外套721套设于与内套722外，并且内套 722与外套721之间设有多个滚珠71，内套722可以在外套721内旋转。外套721可以通过下卡瓦732和上卡瓦731来实现固定于架体10；滚珠71可以通过滚珠滑扣74、孔堵75和滚珠安装孔76安装于内套722与外套721之间；优选地，内套722的图6所示的左端与外套721之间设有密封圈771，外套721的图6所示的右端与内套722之间设有防尘密封圈772。 [0067] 入口管体60通过第二转动机构702安装于架体10。如图1和图7所示，第二转动机构702连接于进口闸门311与入口管体60之间，具体地，第二转动机构702包括滚珠71、外套721和内套722，外套721固定于架体10，进口闸门311固接于外套721的图7所示的右端，内套722的图7所示的左端与入口管体60固接，外套721套设于与内套722外，并且内套722与外套721之间设有多个滚珠71，内套722可以在外套721内旋转。外套721可以通过下卡瓦732和上卡瓦731来实现固定于架体10；滚珠71可以通过滚珠滑扣74、孔堵75和滚珠安装孔76安装于内套722与外套721之间；优选地，内套722的图7所示的右端与外套721之间设有密封圈771，外套721的图7所示的左端与内套722之间设有防尘密封圈772。 [0068] 现有的分气包排水频繁，排水的同时还有天然气排出，由于套管气中含有剧毒硫化氢。因此存在下列问题：(a)新环保法和企业安全规定，禁止含有硫化氢气体大气排放，因此现有的分气包失去作用；(b)因现有的分气包禁止排放失去作用，冬季生产时，集气管网失去脱水维护，因冰冻堵管无法正常收气生产；(c)因冬季集气管网大多处于冰冻堵管的瘫痪状态，造成采油站缺气需要购买大量天然气维持生产，增加成本。 [0069] 经过分析，发明人发现排水的同时还有天然气排出的原因在于：在排水的开始阶段，罐体20内的水将可以阻止天然气通过液体排出口外流，罐体20内的天然气较少通过液体排出口向外排出；随着排水的进行，罐体20内的水逐渐减少，液体排出口处的水压力减少，会有较多的天然气随水一起通过液体排出口外流。 [0070] 为此发明人对该天然气脱水分气包作了进一步改进：该天然气脱水分气包包括排液阀35、阀门管体41和阀球43，如图1和图5所示，阀门管体41连接于液体出口34且与罐体20固接；阀门管体41设有阀球密封口42，排液阀35连接于阀球密封口42；阀球43设于阀门管体41内，且能够在阀门管体41内运动；在罐体20位于第二角度的情况下，阀球43能在自身重力作用下向下运动至封闭阀球密封口42，并且，阀球43能在天然气脱掉的水的浮力作用下，向上运动至偏离阀球密封口42。 [0071] 处于第二角度时，打开排液阀35，在排水的开始阶段，如图3所示，罐体20内的水进入到阀门管体41内，阀球43受到罐体20的浮力，该浮力可以克服球的重力，使阀球43向上运动偏离阀球密封口42，罐体20内的水能够通过阀球密封口42和排液阀35向外排出。随着排水的进行，罐体20内的水逐渐减少，当水不能没过阀球43，阀球43受到的浮力不足以克服阀球43带的重力时，如图4所示，阀球43向下运动至与阀球密封口42抵接，将阀球密封口42封闭，避免天然气通过液体排出口和排液阀35向外排出。 [0072] 进一步地，阀门管体41具有圆柱管腔411，圆柱管腔411的轴线与罐体20在架体10转动的轴线相垂直；阀球43设于圆柱管腔411内，阀球43具有阀球圆柱部431，阀球圆柱部431的外径小于圆柱管腔411的内径。通过设置阀球圆柱部431，有利于阀球43在圆柱管腔 411内顺畅地移动；阀球圆柱部431的外径小于圆柱管腔411的内径，使得罐体20内的水可以通过圆柱管腔411的内壁与阀球圆柱部431的外壁的环形空间向阀球密封口42流动。 [0073] 为了便于管体内的水流到阀门管体41内，如图8和图9所示，阀门管体41的侧壁设有多个通槽，多个通槽沿圆周分布；阀门管体41的底壁设有多个通孔，阀门管体41的底壁设有4个通孔。 [0074] 进一步地，该天然气脱水分气包包括阀门外管44，阀门外管44设于液体出口34且与罐体20固接，阀门管体41固设于阀门外管44内，罐体20内的流体能通过液体出口34流入阀门外管44内，然后流入阀门管体41内。阀门管体41设有外管出口，连接管33连接于外管出口。更进一步地，该天然气脱水分气包包括阀球座45，阀球座45固接于阀门管体41，阀球密封口42设于阀球座45，阀球座45设有限流口451，排液阀35固接于阀球座45，并且通过限流口451与阀球密封口42连通。 [0075] 在本发明的一实施方式中，在罐体20位于第一角度的情况下，罐体20的下部的侧壁设有保温层21，以减少在冬季生产时，罐体20内的水发生冰冻。具体地，保温层21包括石棉片和玻璃丝布，用玻璃丝布将石棉片缠绕在罐体20。 [0076] 如图1所示，该天然气脱水分气包设有锁定机构，该锁定机构包括上锁板781、下锁板782、锁插座791、锁插792，上锁板781和下锁板782均固定于入口管体60，且分布于入口管体60的相对的两侧，锁插792通过锁插座791安装于架体10，上锁板781和下锁板782分别设有与锁插792相配合的锁孔，当罐体20位于第一角度时，如图2所示，锁插792穿插于锁插座791和上锁板781，以阻止罐体20在架体10上旋转，对罐体20的位置进行锁定；当罐体20位于第二角度时，如图3和图4所示，锁插792穿插于锁插座791和下锁板782，以阻止罐体20在架体10上旋转，对罐体20的位置进行锁定。优选地，罐体20上设有下搬把221和上搬把222，下搬把221和上搬把222均固定于罐体20，且分布于入口管体60的相对的两侧。 [0077] 为了使该天然气脱水分气包的结构更加清楚，便于本领域的技术人员实施，下面对该天然气脱水分气包连接方式作具体说明：图1所示的天然气脱水分气包中，基础12与支架11由固定螺栓13固定。外套721与出口闸门321之间、以及外套721与进口闸门311之间分别丝扣连接；出口闸门321与回气管线322丝扣连接，来气管线312与进口闸门311丝扣连接。外套721与内套722插入连接，外套721与滚珠滑扣74插入连接，外套721与密封圈771插入连接，防尘密封圈772与外套721之间、以及防尘密封圈772与内套722之间分别插入连接，滚珠 71与外套721之间、以及滚珠71内套722之间分别插入连接。支架11与下卡瓦732焊接，外套 721与下卡瓦732之间、以及外套721与上卡瓦731之间分别由螺栓连接，外套721与孔堵75丝扣连接。入口管体60与内套722之间、入口管体60与上锁板781之间、入口管体60与罐体20之间、以及入口管体60与下锁板782之间分别焊接。罐体20与下搬把221之间、罐体20与上搬把 222之间、以及罐体20与阀门外管44之间分别焊接，上卡瓦731与锁插座791焊接，连接管33与阀门外管44焊接。 [0078] 阀门管体41与阀球43插入连接；阀门管体41与阀门外管44之间、以及阀门管体41与阀球座45分别丝扣连接。排液阀35与阀球座45丝扣连接；平衡管体50与内套722之间、以及平衡管与体翻板座811之间、平衡管体50与罐体20之间、平衡管体50与连接管33之间分别焊接。轴杆82与翻板座811、以及轴杆82与翻板81之间分别插入连接，锁插792与上锁板781之间、锁插792与下锁板782之间、以及锁插792与锁插座791之间分别插入连接。 [0079] 实施例二 [0080] 本发明提供了一种油井集气管网，包括：输气管道和上述的天然气脱水分气包，输气管道与油管和套管之间的环形空间连接，该天然气脱水分气包安装于输气管道，输气管道中的天然气流经天然气脱水分气包，使天然气中的水汽冷凝析出，避免在管道和设备中造成积液，减少在冬季生产时，气管线发生冰冻堵管。 [0081] 以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。 |
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