氣田井口低溫分離脫水裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種氣田井口低溫分離脫水裝置及方法，集降壓、氣液分離及脫水三個工藝過程為一體，利用節流產生的低溫冷量將天然氣中的水蒸氣凝結成水霧或水合物凝結核，將節流后的高速氣流送入低溫分離器的旋流器，水霧中的微小水滴及水化物的凝結核在旋流器內高速旋轉，在離心力作用下被甩到旋流器殼體內壁，實現氣液分離。本發明專利技術和采用加熱法將節流前天然氣整體升溫或加入抑制劑阻止水合物產生的方法相比，具有節流、分離，脫水三種功能，省去了脫水裝置，大大減少了投資和管理費用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于天然氣集輸領域，尤其是涉及一種。
技術介紹
井口天然氣壓力一般情況下均高于集輸壓力，井口天然氣在生產過程中，采用節流閥調壓，使高壓氣流降到集輸壓力。由于壓力降低，氣體膨脹導致氣體溫度降低，如果節流后溫降達到或超過水合物形成溫度，在節流后氣體中將會產生水合物，引起管線、閥門、儀表被堵塞，降低管線的生產能力，嚴重時導致管道破壞或停產。防止水合物產生一般采用以下兩種方法一種方法是加熱法，即將節流前的天然氣加熱，使得節流后的溫度高于水化物形成溫度，以防止節流降溫后形成水合物。這種方法能有效解決水合物產生問題，但是要消耗大量的天然氣作為燃料。以10X104m3/d單井為 例，節流前壓力20MPa，節流后壓力4MPa，井口天然氣流動溫度10°C，經計算水套加熱爐熱負荷220kw，燃氣耗量40m3/h，設備重量6000km。另一種是加注化學抑制劑的方法，即將化學抑制劑噴注到天然氣氣流中，吸收氣體中的水分，使露點下降，從而降低水合物的形成溫度，通常噴注的抑制劑有甲醇、乙二醇。甲醇相對價廉，但是劇毒易揮發，可以蒸發在天然氣中，溶于液態烴中，約占質量的3%，溶解于液相水中的甲醇回收經濟性差，加注量大，一般不回收，氣田污水處理難度大，同樣以前述中的10X104m3/d單井為例，若含有少量液態烴和游離水，則甲醇噴注量每天高達幾百千克。乙二醇無毒不易揮發，吸水性強，不溶于液態烴中，同樣條件下噴注量要小些，可以回收使用，但要建一套甘醇精餾裝置，增加投資，消耗燃料。為了減少抑制劑的加注量，需要在節流閥增加高壓前置氣液分離器，將天然氣中的游離水和液態烴分離器出來，由于節流前壓力高，前置氣液分離器為高壓設備，質量重，制造難度大，價格較高，增加了投資。為了確保井口天然氣的正常生產，防止高壓節流后產水合物所采取的兩種工藝措施，即加熱法和抑制劑噴注法，不但節流所產生的能量未加利用，而且都存在工藝裝置復雜，消耗能源等問題，需要尋找一種新的更環保節能的工藝裝置及方法。
技術實現思路
為了克服現有技術的上述缺點，本專利技術提供了一種。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種氣田井口低溫分離脫水裝置，包括通過游離水分離器和低溫分離器，其中游離水分離器的氣相空間通過天然氣管線與低溫分離器連接，在低溫分離器內進口端設置有初分旋流分離裝置；所述低溫分離器分為上部的氣相區和底部的液相區，在低溫分離器內、氣相區的出口處設置有組合式分離元件，在低溫分離器內、液相區設置有與熱水鍋爐連接的熱水鍋爐出口管線和熱水鍋爐回流管線。所述初分旋流分離裝置包括入口引錐和由葉片、外殼以及內殼組成的流道，在所述內殼下端設置有下錐體，在流道中部設置有分水口，在分水口下方設置有分水罩，在外殼下端依次設置有彎頭和擴散出口。所述葉片的出口角為20° 30°。在天然氣管線上、靠近低溫分離器進口處設置有節流閥。在天然氣管線上、靠近低溫分離器進口處設置有音速噴管。本專利技術還提供了一種氣田井口低溫分離脫水方法，包括如下步驟 井口來氣先進入游離水分離器，經過重力沉降后，游離水沉降于游離水分離器底部的液相空間，然后經排液管線排出；井口來氣經過游離水分離器后的天然氣通過游離水分離器的氣相空間進入低溫分離器；在低溫分離器內，天然氣先經過初分旋流分離裝置，經入口引錐導流、降壓、增速后垂直進入由葉片、外殼和內殼組成的流道內，天然氣流在流道內進一步降壓增速，并以葉片出口角形成旋流氣噴出，其中 (1)夾雜在旋流氣中的液體在離心力的作用下被“甩”到外殼壁上，然后經分水口、分水罩流入低溫分離器的液相區；為防止節流后的凝液形成水合物，熱水鍋爐通過熱水鍋爐出口管線和熱水鍋爐回流管線對液相區的凝液進行循環加熱，使凝液溫度保持在水合物形成溫度以上，然后經排液管線排出； (2)天然氣經下錐體、彎頭和擴散出口增壓、減速后流出，進入低溫分離器的氣相區，再經過低溫分離器出口處的組合式分離元件排出，進入下游裝置。井口來氣經過游離水分離器后的天然氣通過游離水分離器的氣相空間先進入節流閥節流，然后再進入低溫分離器。井口來氣經過游離水分離器后的天然氣通過游離水分離器的氣相空間先進入音速噴管，然后再進入低溫分離器。與現有技術相比，本專利技術的積極效果是本專利技術集降壓、氣液分離及脫水三個工藝過程為一體，不采用加熱法將節流前天然氣整體升溫或加入抑制劑阻止水化產生的方法，而是利用節流產生的低溫冷量將天然氣中的水蒸氣凝結成水霧或水合物凝結核，將節流后的高速氣流送入低溫分離器的旋流器，水霧中的微小水滴及水化物的凝結核在旋流器中高速旋轉，在離心力作用下被甩到旋流器殼體內壁，實現氣液分離；然后經過專門出口流入低溫分離器內筒底部。根據有關試驗，在節流到液滴水化物凝結核排出過程中高速狀態極短時間內不會生成水合物，但是液滴、水化物凝結核掉到分離器底部后，在高壓、低溫、有水、有天然氣及水合物凝結核條件下，只要有足夠的時間，水合物凝結核會很快長大，形成水合物。為了阻止水合物凝結核長大成水合物，在低溫分離器的底部設有加熱盤管將底部液體溫度提高到水合物形成溫度以上，阻止水化物凝結核發展、溶化已生成的水化物。本專利技術充分利用了節流產生的冷量，化害為利進行低溫分離脫水使出口天然氣露點降低。本專利技術不是將進口天然氣整體加熱，而是只加熱天然氣中的冷凝液，將其提高到水合物形成溫度以上。由于一般情況下天然氣凝液僅占天然氣的質量千分之以下，即使加上天然氣中少量游離水也不會超過百分之一，所以加熱天然氣凝液所消耗的熱量遠低于將整個天然氣加溫所需要的熱量，起到了節能的效果；本專利技術與加注抑制劑相比不僅工藝簡單，不需要新增加注設備，而且節省了抑制劑購買及自生費用。本專利技術裝置具有節流、分離，脫水三種功能，省去了脫水裝置，大大減少了投資、運行和管理費用。附圖說明本專利技術將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖I是本專利技術裝置的結構示意 圖2是初分旋流分離裝置的結構示意 圖3為葉片的組合示意圖。具體實施例方式一種氣田井口低溫分離脫水裝置，如圖I所示，包括游離水分離器2、節流閥4、初分旋流分離裝置5、低溫分離器6、低溫分離器氣相區7、低溫分離器出口處組合式分離元件 8、熱水鍋爐10、熱水鍋爐出口管線11、熱水鍋爐回流管線12、低溫分離器液相區14、游離水分離器氣相空間17、游離水分離器液相空間18等，其中 游離水分離器2分為上部的氣相空間17和底部的液相空間18，其中，液相空間18接游離水分離器排液管線20，在管線20上設置有游離水分離器排液閥19 ;氣相空間17通過天然氣管線與低溫分離器6連接，在天然氣管線上、靠近低溫分離器進口處設置有節流閥4 ；在低溫分離器6內進口端設置有初分旋流分離裝置5 (又稱旋流器)；所述低溫分離器6分為上部的氣相區7和底部的液相區14，在低溫分離器內、氣相區的出口處設置有組合式分離元件8，在低溫分離器內、液相區設置有與熱水鍋爐10連接的熱水鍋爐出口管線11和熱水鍋爐回流管線12。所述初分旋流分離裝置5的結構如圖2所示，包括入口引錐21、連接法蘭盤22、外殼23、葉片24、分水口 25、內殼26、下錐體28、分水罩27、彎頭29、擴散出口 30等，其中 外殼23通過連接法蘭盤22與分離器6連接，在初分旋流分離裝置5上部設置入口引錐21，用于將天然氣引本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣田井口低溫分離脫水裝置，其特征在于：包括通過游離水分離器和低溫分離器，其中游離水分離器的氣相空間通過天然氣管線與低溫分離器連接，在低溫分離器內進口端設置有初分旋流分離裝置；所述低溫分離器分為上部的氣相區和底部的液相區，在低溫分離器內、氣相區的出口處設置有組合式分離元件，在低溫分離器內、液相區設置有與熱水鍋爐連接的熱水鍋爐出口管線和熱水鍋爐回流管線。

【技術特征摘要】
1.一種氣田井口低溫分離脫水裝置，其特征在于包括通過游離水分離器和低溫分離器，其中游離水分離器的氣相空間通過天然氣管線與低溫分離器連接，在低溫分離器內進ロ端設置有初分旋流分離裝置；所述低溫分離器分為上部的氣相區和底部的液相區，在低溫分離器內、氣相區的出口處設置有組合式分離元件，在低溫分離器內、液相區設置有與熱水鍋爐連接的熱水鍋爐出ロ管線和熱水鍋爐回流管線。2.根據權利要求I所述的氣田井口低溫分離脫水裝置，其特征在于所述初分旋流分離裝置包括入口引錐和由葉片、外殼以及內殼組成的流道，在所述內殼下端設置有下錐體，在流道中部設置有分水ロ，在分水ロ下方設置有分水罩，在外殼下端依次設置有彎頭和擴散出口。3.根據權利要求2所述的氣田井口低溫分離脫水裝置，其特征在于所述葉片的出ロ角為20。 30。。4.根據權利要求I所述的氣田井口低溫分離脫水裝置，其特征在于在天然氣管線上、靠近低溫分離器進ロ處設置有節流閥。5.根據權利要求I所述的氣田井口低溫分離脫水裝置，其特征在于在天然氣管線上、靠近低溫分離器進ロ處設置有音速噴管。6.一種氣田井口低溫分離脫水方法，其特征在于包括如下步驟 井口來氣先進入游離水分離器，經過重力沉降后，游離水沉降于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳宇波，陳彰兵，郭成華，劉俊，李瑜，彭磊，曾文，胡錦，談文虎，陳志，李珣，李熹，王海蘭，黃和，杜毅，湯智昀，米力田，
申請(專利權)人：中國石油集團工程設計有限責任公司，
類型：發明
國別省市：