一种天然气井口抽气增压装置
技术领域
本申请涉及石油天然气开发技术领域，特别涉及一种天然气井口抽气增压装置。
背景技术
在天然气井进入到生产末期时，天然气井的产气量会逐渐减少，随着产气量的逐渐减少，天然气井的井下压力会降低到接近地面集输管网的系统压力，导致天然气井的生产周期边长，并降低了天然气井的天然气采收率。
实用新型内容
本申请的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种天然气井口抽气增压装置。
为实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：
一种天然气井口抽气增压装置，包括三角转子压缩机、驱动机构和分离器，所述三角转子压缩机包括三角转子、第一入料口、第二入料口和排出口，所述驱动机构通过中心轴与所述三角转子驱动连接，在所述中心轴的作用下使所述三角转子在所述三角转子压缩机内转动，所述第一入料口与天然气井的来气管线相连，来自于天然气井的含有过饱和液滴的天然气通过所述来气管线进入所述三角转子压缩机内，所述第二入料口通过管道与所述分离器相连接，位于所述分离器内部的轻质油进入所述三角转子压缩机内并与所述天然气混合增压，所述排出口通过管道与所述分离器相连接，增压后的所述天然气在经过所述分离器进行气液分离后接入外输管线从而进入集输管网。
可选的，在所述分离器的顶部设有第一出气口，所述第一出气口通过管道与所述外输管线相连接，在所述分离器的侧壁上分别设有第一出液口、第二出液口和第一进液口，所述第一出液口与第二出液口平行错位设置在所述分离器的两侧，并且所述第二出液口位于所述第一出液口的上方，所述第一进液口位于所述第一出液口的下方，所述第一出液口通过管道与所述第二入料口相连接，所述第一进液口通过管道与所述排出口相连接，所述第二出液口通过管道与所述外输管线相连接并与所述第一出气口相连通，所述第二出液口还与位于所述分离器内的与溢流管道相连接，所述溢流管道沿所述分离器的侧壁向下方延伸至与所述第一进液口平齐的位置处。
可选的，还包括空冷器和定压阀，所述空冷器的两端分别通过管道与所述三角转子压缩机的第二入料口和所述定压阀的一端相连接，所述定压阀的另一端通过管道与所述分离器的第一出液口相连接，使得所述分离器内的轻质油能够经所述定压阀和空冷器稳压冷却后进入所述三角转子压缩机内。
可选的，还包括流量计和过滤器，所述流量计和过滤器通过管道串联设置，串联后的一端通过管道与所述来气管线相连接，串联后的另一端通过管道与所述三角转子压缩机的第一入料口相连接，使得来自于天然气井井场的含有过饱和液滴的天然气在进入所述三角转子压缩机之前均经过计量和过滤。
可选的，还包括第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀、第五球阀、第一软管、第二软管和单向阀，所述第一球阀、第一软管和第二球阀依次通过管道串联设置，并且串联后的一端通过管道与所述来气管线相连接，串联后的另一端通过管道与分别与所述三角转子压缩机的第一入料口和所述单向阀的入口端相连接，所述第三球阀的两端通过管道分别与所述来气管线和外输管线相连接，所述第四球阀和第二软管串联设置，并且串联后的一端通过管道与所述外输管线相连接，串联后的另一端通过管道分别与所述第五球阀的一端和所述单向阀的出口端相连接，所述第五球阀的另一端与所述分离器的第一出气口和第二出液口相连接，并且所述单向阀作为整个的天然气井口抽气增压装置的旁通支路。
可选的，所述三角转子压缩机包括缸体，在所述缸体内设置有中心轴，所述三角转子转动安装在所述中心轴上，所述中心轴与所述驱动机构相连接从而驱动所述三角转子在所述缸体内转动，所述第一入料口和排出口设置在所述缸体的一侧，所述第二入料口设置在所述缸体的另一侧。
可选的，所述三角转子以所述中心轴为中心在所述缸体内偏心旋转，从而在所述缸体的内部形成第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一腔室与所述第一入料口对应设置，所述第二腔室与所述第二入料口对应设置，所述第三腔室与所述排出口对应设置。
可选的，所述三角转子包括转子本体，在所述转子本体的三个侧壁上分别设置有凹坑部，所述凹坑部与所述缸体共同形成了三个腔室的空间，在所述转子本体的中部设有中心孔，所述中心孔与所述中心轴偏心配合使得所述转子本体绕所述中心轴公转的同时，所述转子本体又以自身为中心自转。
可选的，在所述中心轴的外壁上设有外齿圈，在所述中心孔的内壁设有内齿圈，所述三角转子在转动时所述外齿圈与所述内齿圈相互啮合。
可选的，所述内齿圈与所述外齿圈的齿数之比为3:2，所述三角转子压缩机的缸体为“8”字形结构。
本申请的天然气井口抽气增压装置通过将三角转子压缩机设置在天然气井的井口处，利用三角转子压缩机对来自于天然气井井场的含有过饱和液滴的天然气进行增压，同时，通过轻质油对所述三角转子压缩机进行润滑和冷却，最后利用分离器对增压后的天然气进行气液分离，将轻质油和过饱和液滴与天然气相分离并通过外输管线使得增压后的天然气进入集输管网，实现了天然气井井口的抽气增压，延长了天然气井的生产周期，提高了天然气井的天然气采收率。
附图说明
图1是本申请实施例的天然气井口抽气增压装置的工艺流程图；
图2是本申请实施例的三角转子压缩机吸气过程的结构示意图；
图3是本申请实施例的三角转子压缩机气体压缩过程的结构示意图；
图4是本申请实施例的三角转子压缩机进液过程的结构示意图；
图5是本申请实施例的三角转子压缩机气液混合降温过程的结构示意图；
图6是本申请实施例的三角转子压缩机增压排出过程的结构示意图。
附图标记
1-缸体，2-三角转子，3-中心轴，4-第一入料口，5-第二入料口，6-排出口，7-第一腔室，8-第二腔室，9-第三腔室，10-三角转子压缩机，11-来气管线，12- 流量计，13-空冷器，14-定压阀，15-安全阀，16-分离器，17-排污管线，181-第一软管，182-第二软管，19-驱动机构，20-外输管线，21-转子本体，22-中心孔， 23-凹坑部，24-内齿圈，25-第一球阀，26-第二球阀，27-第三球阀，28-第四球阀，29-第五球阀，30-单向阀，31-外齿圈，32-第一截止阀，33-第二截止阀，34- 第三截止阀，35-第四截止阀，36-过滤器，161-第一出气口，162-第二出气口， 163-第一出液口，164-第二出液口，165-溢流管道，166-第一进液口。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
本申请提供一种天然气井口抽气增压装置，如图1和图2所示，包括三角转子压缩机10、驱动机构19和分离器16，所述三角转子压缩机10包括三角转子2、第一入料口4、第二入料口5和排出口6，所述驱动机构19通过中心轴3 与所述三角转子2驱动连接，在所述中心轴3的作用下使所述三角转子2在所述三角转子压缩机10内转动，所述第一入料口4与天然气井的来气管线11相连，来自于天然气井的含有过饱和液滴的天然气通过所述来气管线11进入所述三角转子压缩机10内，所述过饱和液滴包括轻质油和/或水，所述第二入料口5 通过管道与所述分离器16相连接，位于所述分离器16内部的轻质油经过稳压和降温后进入所述三角转子压缩机10内对所述三角转子压缩机10起到润滑和冷却的作用，并与所述含有过饱和液滴的天然气在所述三角转子压缩机10内混合增压，所述排出口6通过管道与所述分离器16相连接，增压后的所述含有过饱和液滴天然气在经过所述分离器16进行油气分离后接入外输管线20从而进入集输管网。
本申请通过将三角转子压缩机10设置在天然气井的井口处，利用三角转子压缩机10对来自于天然气井井场的含有过饱和液滴的天然气进行增压，同时，通过轻质油对所述三角转子压缩机10进行润滑和冷却，最后利用分离器16对增压后的天然气进行油气分离，将轻质油与天然气相分离并通过外输管线20使得增压后的天然气进入集输管网进行气液混输，实现了天然气井井口的抽气增压，延长了天然气井的生产周期，提高了天然气井的天然气采收率。
在本申请的一个实施例中，如图1所示，在所述分离器16的顶部设有第一出气口161，所述第一出气口161通过管道与所述外输管线20相连接用于将分离增压后的天然气由所述分离器16输送至所述外输管线20，在所述分离器16 顶部的侧壁上设有第二出气口162，所述第二出气口162通过管道与所述安全阀 15相连接用于放空从而保证所述分离器16内部压力安全，在所述分离器16的侧壁上分别设有第一出液口163、第二出液口164和第一进液口166，所述第一出液口163与第二出液口164平行错位设置在所述分离器16的两侧，并且所述第二出液口164位于所述第一出液口163的上方，所述第一进液口166位于所述第一出液口163的下方，所述第一出液口163通过管道与所述第二入料口5 相连接，所述第一进液口166通过管道与所述排出口6相连接，所述第二出液口164通过管道与所述外输管线20相连接并与所述第一出气口161相连通，所述第二出液口164还与位于所述分离器16内的溢流管道165相连接，所述溢流管道165沿所述分离器16的侧壁向下方延伸至与所述第一进液口166平齐的位置处，在所述分离器16的底部设有第三出液口167，所述第三出液口167通过管道与排污管线17相连接用于废液的排放。
本申请的分离器16的工作过程为，所述分离器16中预先装有对三角转子压缩机10起到润滑和冷却作用轻质油，该轻质油随增压后的含有过饱和液滴的天然气一同进入所述分离器16内，天然气形成气泡自下往上运动，此过程会将携带的轻质油及井口来的过饱和液滴截流，过饱和液滴中的水会沉降到分离器 16底部，同时所述轻质油浮于水面，截流的多余液体会通过溢流管道165和第二出液口164溢流混入分离器16出气管路中，从而维持分离器16内的液位保持恒定，同时，根据实际工作环境的不同和天然气井具体情况的不同，所述分离器16中的轻质油和水的分界面会有区别，并导致进入所述三角转子压缩机10 和溢流管道165中的既有可能是轻质油也有可能是水。
在本申请的另一个实施例中，如图1所示，所述天然气井口抽气增压装置还包括空冷器13和定压阀14，所述空冷器13的两端分别通过管道与所述三角转子压缩机10的第二入料口5和所述定压阀14的一端相连接，所述定压阀14 的另一端通过管道与所述分离器16的第一出液口163相连接，使得所述分离器 16内的轻质油能够经所述定压阀14和空冷器13稳压冷却后进入所述三角转子压缩机10内。
在上述实施例中，如图1所示，所述天然气井口抽气增压装置还包括第一截止阀32、第二截止阀33、第三截止阀34和第四截止阀35，所述第一截止阀 32的一端通过管道与所述分离器16的第一出液口163相连接，第一截止阀32 的另一端通过管道与所述定压阀14的一端相连接，所述第三截止阀34的一端通过管道与所述定压阀14的另一端相连接，所述第三截止阀34的另一端通过管道与所述空冷器13相连接，所述第二截止阀33的两端通过管道分别与所述分离器16的第一出液口163和所述空冷器13相连接从而形成所述定压阀14的旁通支路，所述第四截止阀35的两端通过管道分别与所述分离器16的第三出液口167和所述排污管线17相连接。
在本申请的另一个实施例中，如图1所示，所述天然气井口抽气增压装置还包括流量计12和过滤器36，所述流量计12和过滤器36通过管道串联设置，串联后的一端通过管道与所述来气管线11相连接，串联后的另一端通过管道与所述三角转子压缩机10的第一入料口4相连接，使得来自于天然气井井场的含有过饱和液滴的天然气在进入所述三角转子压缩机10之前均经过计量和过滤，从而实现增压气量的监控并保证了三角转子压缩机10的使用安全性。
在本申请的另一个实施例中，如图1所示，所述天然气井口抽气增压装置还包括第一球阀25、第二球阀26、第三球阀27、第四球阀28、第五球阀29、第一软管181、第二软管182和单向阀30，所述第一球阀25、第一软管181和第二球阀26依次通过管道串联设置，并且串联后的一端通过管道与所述来气管线11相连接，串联后的另一端通过管道与分别与所述三角转子压缩机10的第一入料口4和所述单向阀30的入口端相连接；所述第四球阀28和第二软管182 串联设置，并且串联后的一端通过管道与所述外输管线20相连接，串联后的另一端通过管道分别与所述第五球阀29的一端和所述单向阀30的出口端相连接，所述第五球阀29的另一端与所述分离器16的第一出气口161和第二出液口164 相连接，所述第三球阀27的两端通过管道分别与所述来气管线11和外输管线 20相连接。
本申请的分离器16的运行压力即外输气管网的压力，因此，从所述分离器 16出来的轻油首先要经过所述定压阀14稳定压力后，再经过空冷器13降温，最终接入所述三角转子压缩机10的第二入料口5，所述第三球阀27为常闭，所述单向阀30的作用为防止外输气回流至天然气井的井口并且作为整个的天然气井口抽气增压装置的旁通支路。
在本申请的另一个实施例中，如图2所示，所述三角转子压缩机10包括缸体1，在所述缸体1内设置有中心轴3，所述三角转子2转动安装在所述中心轴3上，所述中心轴3与所述驱动机构19相连接从而驱动所述三角转子2在所述缸体1内转动，所述第一入料口4和排出口6设置在所述缸体1的一侧，所述第二入料口5设置在所述缸体1的另一侧。
在上述实施例中，如图3至图6所示，所述三角转子2以所述中心轴3为中心在所述缸体1内偏心旋转，从而在所述缸体1的内部形成第一腔室7、第二腔室8和第三腔室9，所述第一腔室7与所述第一入料口4对应设置，所述第二腔室8与所述第二入料口5对应设置，所述第三腔室9与所述排出口6对应设置。
在上述实施例中，如图3所示，所述三角转子2包括转子本体21，在所述转子本体21的三个侧壁上分别设置有与所述缸体1的内壁线性贴合的曲面，使得所述转子本体21在转动过程中与所述缸体1的内壁始终保持线性贴合，在所述转子本体21的三个侧壁上分别设置有凹坑部23，所述凹坑部23与所述缸体 1共同决定了三个腔室的空间，因此通过调整所述凹坑部23的容积进而可以控制三个腔室的压缩比，在所述转子本体21的中部设有中心孔22，所述中心孔 22与所述中心轴3偏心配合使得所述转子本体21绕所述中心轴3公转的同时，所述转子本体21又以自身为中心自转。
在本申请的一个实施例中，如图4所示，在所述中心轴3的外壁上设有外齿圈31，在所述中心孔22的内壁设有内齿圈24，所述三角转子2在转动时所述外齿圈31与所述内齿圈24相互啮合。
可选的，所述内齿圈24与所述外齿圈31的齿数之比为3:2。
可选的，所述三角转子压缩机10的缸体1为“8”字形结构。
本申请还提供一种天然气井口抽气增压装置的使用方法，如图2所示，来自于天然气井的含有过饱和液滴的天然气通过第一入料口4进入所述三角转子压缩机10的第一腔室7内，所述三角转子压缩机10的中心轴3驱动三角转子2 偏心旋转，所述第一腔室7在所述三角转子2旋转的过程中容积逐渐增加并形成天然气吸气过程；
如图3所示，位于所述第一腔室7内的天然气与所述第一腔室7共同向所述第二入料口5运动，所述第一腔室7的容积逐渐缩小使得所述天然气被压缩，形成气体压缩过程；
如图4所示，所述第一腔室7转变为第二腔室8，来自分离器16的轻质油通过第二入料口5进入第二腔室8内形成进液过程；
如图5所示，所述第二腔室8向所述排出口6运动并逐渐膨胀，所述天然气和轻质油在所述第二腔室8内混合并形成气液混合降温过程；
如图6所示，所述油气混合物通过排出口6排出，排出时所述三角转子2 在驱动机构19的作用下提供排出压力，形成增压排出过程。
在本申请的一个实施例中，所述中心轴3的外齿圈31与所述三角转子2的内齿圈24紧密啮合，所述中心轴3与驱动机构19驱动连接从而带动三角转子2 运动，可通过调整所述驱动机构19来控制流量与所述天然气的抽吸量。
可选的，所述驱动机构19可以是电动机、柴油机或汽油机。
上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。
