一种页岩气脱水装置的制作方法

本发明涉及页岩气脱水技术领域，尤其涉及一种页岩气脱水装置。

背景技术：

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气，其作为重要的非常规天然气资源，已成为全球油气资源勘探与开发的新亮点。但现有页岩气采集出来的气液混合物中，对常温液态水通过分离器进行分离，分离后的气体中同样含有部分非饱和水，对于非饱和水的处理一般采用降压处理，例如通过页岩气压缩机对经过分离后的气体进行降压，让融入气体中的水凝结，这种结构不仅动力消耗大，浪费能源，同时压缩机运行时对环境带来噪音污染，故如何处理气体中的非饱和水是本领域中技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决目前页岩气脱水中动力消耗大、噪音大的问题，本发明提供了一种页岩气脱水装置，其目的在于降低脱水过程中能源消耗、同时降低噪音。

本发明是这样实现的：一种页岩气脱水装置，包括进气管、外输管道、电加热装置、气液分离器和空冷器，还包括第一脱水塔、第二脱水塔和第三脱水塔；进气管末端连接有三通阀，三通阀设置有第一出口和第二出口；

第一出口通过通过管路组件与空冷器连接，空冷器出口端通过管路与气液分离器连接；所述管路组件包括并联设置的第一管路组件和第二管路组件，第一管路组件上串联设置有第三截止阀和第四截止阀，第二管路组件串联设置有第五截止阀和第六截止阀；第三截止阀和第四截止阀之间设置有第一支管路，第五截止阀和第六截止阀之间设置有第二支管路，第二支管路的末端与第三脱水塔连接；

第二出口通过管路并联连接有第一a截止阀和第一b截止阀；其中第一a截止阀通过管路与第一脱水塔连接，第一脱水塔的另一端通过管路并联连接有第七a截止阀和第二a截止阀；第一b截止阀通过管路与第二脱水塔连接，第二脱水塔的另一端通过管路并联连接有第七b截止阀和第二b截止阀，第一支管路末端分别与第七a截止阀和第七b截止阀连接；第一a截止阀和第一脱水塔之间的管路上还并联有第八a截止阀，第一b截止阀和第二脱水塔之间的管路上还并联有第八b截止阀；

所述电加热装置（103）设置有第一接入口和第二接入口，第二接入口通过管路与第三脱水塔连通，第一接入口通过管路分别连接第八a截止阀和第八b截止阀；

气液分离器顶部设置有出气口，底部设置有出液口，出气口通过管路分别连接第一a截止阀和第一b截止阀；第二a截止阀和第二b截止阀与外输管道连通。

本申请在具体使用中，经过初步分离后页岩气通过进气管进入三通阀，三通阀将进入的气体分为两股，分别沿第一出口和第二出口排出，为了提高系统的稳定性，在第二出口后端还连接有调压阀，经过调压阀后的页岩气又分为两股，分别进入第一脱水塔和第二脱水塔，在进入第一脱水塔之前的管路上安装有第一a截止阀，用于控制管路中的流体是否进入第一脱水塔，同样，在在进入第二脱水塔之前的管路上安装有第一b截止阀，用于控制管路中的流体是否进入第二脱水塔；第一脱水塔出口又分为两股管路通道，其中一个通道上安装有第二a截止阀，另一个通道上安装有第七a截止阀；第二脱水塔出口同样也分为两股管路通道，其中一个通道上安装有第二b截止阀，另一个通道上安装有第七b截止阀，经过第二a截止阀输出的流体和第二b截止阀输出的流体均与外输管道连通；通过上述管路与各个阀门配合设置，以便于控制从第二出口出来后流体的走向，例如：当第一b截止阀闭合，第一a截止阀开通时，流体从第二出口出来后进入第一脱水塔；当第一a截止阀闭合，第一b截止阀开通时，流体从第二出口出来后进入第二脱水塔；当第七a截止阀闭合，第二a截止阀开通时，流体从第一脱水塔出来后经过第二a截止阀输出，通往外输管道，便于输出；当第七a截止阀开通，第二a截止阀闭合时，流体从第一脱水塔出来后经过第七a截止阀输出；同样，控制第二b截止阀和第七截止阀的开通或闭合，能够控制流体从第二脱水塔出来后的走向。

页岩气经过三通阀后的第一出口通过管路与组件与空冷器连接，为了便于控制流体走向，在本申请中管路组件包括设置的第一管路组件和第二管路组件，其中第一管路组件上串联设置有第三截止阀和第四截止阀，第二管路组件串联设置有第五截止阀和第六截止阀，并且在第三截止阀和第四截止阀之间还设置有第一支管路，第五截止阀和第六截止阀之间设置有第二支管路，如此可以通过控制第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀和第六截止阀和开或闭，以此控制流体的走向；例如：当第四截止阀和第五截止阀闭合、第三截止阀开通时，流体从第一出口出来后进入第一支管路；当第三截止阀和第六截止阀闭合、第五截止阀开通时，流体从第一出口出来后进入第二支管路；当第三截止阀和第四截止阀开通、第五截止阀和第六截止阀开通时，流体从第一出口出来后可以通过第一管路组件或第二管路组件进入空冷器。

在本申请中，第七a截止阀和第七b截止阀均与第一支管路连通，第二支管路的末端与第三脱水塔连接；并且空冷器出口端通过管路与气液分离器连接，采集后的页岩气或经过进气管进入的其它流体具备一定的温度和压力，经过空冷器冷却，冷却后的流体进入气液分离器进行气体和液体分离，其中分离出来的液体经过设置在气液分离器底部的出液口排出，分离出来的气体经过设置在气液分离器顶部的出气口排出，为了控制经过气液分离器出气口气体的走向，出气口通过管路分别连接第一a截止阀和第一b截止阀，即可以通过第一a截止阀进入第一脱水塔，或者是经过第一b截止阀进入第二脱水塔。

在本申请中还是采用3a分子筛进行吸附脱水，为了便于3a分子筛再生，本申请中还包括电加热装置，通过电加热装置提供热源帮助3a分子筛再生，具体连接中，第一a截止阀和第一脱水塔之间的管路上还并联有第八a截止阀，第一b截止阀和第二脱水塔之间的管路上还并联有第八b截止阀；电加热装置设置有第一接入口和第二接入口，第二接入口通过管路与第三脱水塔连通，第一接入口通过管路分别连接第八a截止阀和第八b截止阀，通过第八a截止阀和第八b截止阀的开启或关闭，控制电加热装置中热源的走向。

需要说明的是，在本申请中，第一脱水塔、第二脱水塔、第三脱水塔的具体结构不是本申请保护的重点，可采用本领域中常用的分离塔代替，在各个脱水塔内布置3a分子筛，通过3a分子筛完成对页岩气或其它流体的吸附脱水这一过程也为本领域技术人员所熟知；此外，本申请中各个截止阀、进气管、三通阀、外输管道、电加热装置、气液分离器和空冷器，这些设备或部件的结构皆不是本申请中所保护的重点，其可以采用本领域中上述设备或部件的常用规格或型号，对此具体结构不作详细描述；同时本申请中的各个管路，及管路与上述部件之间的连接方式或连通方式也为本领域技术人员所熟知，例如管路可采用无缝钢管，连接或连通方式可采用法兰配合连接等。

本申请在具体使用时，页岩气或其它流体通过进气管进入三通阀，此时关闭第八a截止阀、第八b截止阀、第七a截止阀、第七b截止阀和第五截止阀，此时页岩气或其它流体可沿第二出口通过第一脱水塔进行吸附脱水，脱水后再经过第二a截止阀，通往外输管道进行输出，或者沿第二出口通过第二脱水塔进行吸附脱水，脱水后再经过第二b截止阀，通往外输管道进行输出，可以通过第一a截止阀和第一b截止阀的开启或关闭，选择第一脱水塔或者第二脱水塔进行运行或者备用；页岩气或其它流体还可沿第一出口通过第三截止阀、第四截止阀进入空冷器冷却后再进入气液分离器，将部分水或液体与气体进行分离，分离后的水或液体通过气液分离器底部的出液口排出，气体通过第一脱水塔或第二脱水塔再次分离脱水。

当需要对第一脱水塔内的3a分子筛进行再生时，此时关闭第一a截止阀、第二a截止阀、第三截止阀、第六截止阀、第七b截止阀和第八b截止阀，页岩气或其它流体通过三通阀后沿第一出口流出，通过第五截止阀后沿第二支管路进入第三脱水塔进行吸附脱水，然后进入电加热装置进行加热，加热后的流体沿管路通过第八a截止阀进入第一脱水塔，完成对第一脱水塔内的3a分子筛再生，第一脱水塔排出后的流体通过第七a截止阀进入第一支管路，然后经过第四截止阀进入空冷器冷却后，进入气流分离器进行分离，分离出来的液体同前述一样通过出液口排出，分离出来的气体通过第一b截止阀进入第二脱水塔进行吸附脱水，脱水后的气体通过第二b截止阀，通往外输管道进行输出；如此可达到对第一脱水塔内的3a分子筛进行再生。

当需要对第二脱水塔内的3a分子筛进行再生时，此时关闭第一b截止阀、第二b截止阀、第三截止阀、第六截止阀、第七a截止阀和第八a截止阀，页岩气或其它流体通过三通阀后沿第一出口流出，通过第五截止阀后沿第二支管路进入第三脱水塔进行吸附脱水，然后进入电加热装置进行加热，加热后的流体沿管路通过第八b截止阀进入第二脱水塔，完成对第二脱水塔内的3a分子筛再生，第二脱水塔排出后的流体通过第七b截止阀进入第一支管路，然后经过第四截止阀进入空冷器冷却后，进入气流分离器进行分离，分离出来的液体同前述一样通过出液口排出，分离出来的气体通过第一a截止阀进入第一脱水塔进行吸附脱水，脱水后的气体通过第二a截止阀，通往外输管道进行输出；如此可达到对第二脱水塔内的3a分子筛进行再生。

当需要对第三脱水塔内的3a分子筛进行再生时，此时关闭第一b截止阀、第二b截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第七a截止阀和第八a截止阀，页岩气或其它流体通过三通阀后沿第一出口流出，通过第三截止阀后沿第一支管路到达第七b截止阀，然后进入第二脱水塔进行冷却或吸附脱水，然后通过第八b截止阀沿管路达到第二接入口，进而进入电加热装置进行加热，加热后的流体沿第一接入口进入第三脱水塔，完成对第三脱水塔内的3a分子筛再生，第三脱水塔排出后的流体通过第二支管路，沿第六截止阀进入空冷器冷却后，进入气流分离器进行分离，分离出来的液体同前述一样通过出液口排出，分离出来的气体通过第一a截止阀进入第一脱水塔进行吸附脱水，脱水后的气体通过第二a截止阀，通往外输管道进行输出；如此可达到对第三脱水塔内的3a分子筛进行再生。

通过控制各个阀门的开启或关闭，对三个脱水塔轮流交替吸附脱水、再生和冷却，如此循环反复，达到对页岩气或其它流体的深度脱水；相对现有技术中采用压缩机降压脱水，本申请利用阀门和脱水塔等设备的有效组合，减少了动力消耗，同时降低噪音，避免了噪音污染。

附图说明

图1是本发明实施例一种页岩气脱水装置连接示意图；

图中：101进气管、102外输管道、103电加热装置、1031第一接入口、1032第二接入口、104气液分离器、105空冷器、106第一脱水塔、107第二脱水塔、108第三脱水塔、109三通阀、2011第一a截止阀、2012第一b截止阀、2021第二a截止阀、2022第二b截止阀、203第三截止阀、204第四截止阀、205第五截止阀、206第六截止阀、2071第七a截止阀、2072第七b截止阀、2081第八a截止阀、2082第八b截止阀、3孔板阀、4比例调节阀。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明在具体使用中，如图1所示，一种页岩气脱水装置，包括进气管101、外输管道102、电加热装置103、气液分离器104和空冷器105，还包括第一脱水塔106、第二脱水塔107和第三脱水塔108；进气管101末端连接有三通阀109，三通阀109设置有第一出口和第二出口；

第一出口通过通过管路组件与空冷器105连接，空冷器105出口端通过管路与气液分离器104连接；所述管路组件包括并联设置的第一管路组件和第二管路组件，第一管路组件上串联设置有第三截止阀203和第四截止阀204，第二管路组件串联设置有第五截止阀205和第六截止阀206；第三截止阀203和第四截止阀204之间设置有第一支管路，第五截止阀205和第六截止阀206之间设置有第二支管路，第二支管路的末端与第三脱水塔108连接；

第二出口通过管路并联连接有第一a截止阀2011和第一b截止阀2012；其中第一a截止阀2011通过管路与第一脱水塔106连接，第一脱水塔106的另一端通过管路并联连接有第七a截止阀2071和第二a截止阀2021；第一b截止阀2012通过管路与第二脱水塔107连接，第二脱水塔107的另一端通过管路并联连接有第七b截止阀2072和第二b截止阀2022，第一支管路末端分别与第七a截止阀2071和第七b截止阀2072连接；第一a截止阀2011和第一脱水塔106之间的管路上还并联有第八a截止阀2081，第一b截止阀2012和第二脱水塔107之间的管路上还并联有第八b截止阀2082；

所述电加热装置103（103）设置有第一接入口1031和第二接入口1032，第二接入口1032通过管路与第三脱水塔108连通，第一接入口1031通过管路分别连接第八a截止阀2081和第八b截止阀2082；

气液分离器104顶部设置有出气口，底部设置有出液口，出气口通过管路分别连接第一a截止阀2011和第一b截止阀2012；第二a截止阀2021和第二b截止阀2022与外输管道102连通。

本申请在具体使用时，页岩气或其它流体通过进气管101进入三通阀109，此时关闭第八a截止阀2081、第八b截止阀2082、第七a截止阀2071、第七b截止阀2072和第五截止阀205，此时页岩气或其它流体可沿第二出口通过第一脱水塔106进行吸附脱水，脱水后再经过第二a截止阀2021，通往外输管道102进行输出，或者沿第二出口通过第二脱水塔107进行吸附脱水，脱水后再经过第二b截止阀2022，通往外输管道102进行输出，可以通过第一a截止阀2011和第一b截止阀2012的开启或关闭，选择第一脱水塔106或者第二脱水塔107进行运行或者备用；页岩气或其它流体还可沿第一出口通过第三截止阀203、第四截止阀204进入空冷器105冷却后再进入气液分离器104，将部分水或液体与气体进行分离，分离后的水或液体通过气液分离器104底部的出液口排出，气体通过第一脱水塔106或第二脱水塔107再次分离脱水。

当需要对第一脱水塔106内的3a分子筛进行再生时，此时关闭第一a截止阀2011、第二a截止阀2021、第三截止阀203、第六截止阀206、第七b截止阀2072和第八b截止阀2082，页岩气或其它流体通过三通阀109后沿第一出口流出，通过第五截止阀205后沿第二支管路进入第三脱水塔108进行吸附脱水，然后进入电加热装置103进行加热，加热后的流体沿管路通过第八a截止阀2081进入第一脱水塔106，完成对第一脱水塔106内的3a分子筛再生，第一脱水塔106排出后的流体通过第七a截止阀2071进入第一支管路，然后经过第四截止阀204进入空冷器105冷却后，进入气流分离器进行分离，分离出来的液体同前述一样通过出液口排出，分离出来的气体通过第一b截止阀2012进入第二脱水塔107进行吸附脱水，脱水后的气体通过第二b截止阀2022，通往外输管道102进行输出；如此可达到对第一脱水塔106内的3a分子筛进行再生。

当需要对第二脱水塔107内的3a分子筛进行再生时，此时关闭第一b截止阀2012、第二b截止阀2022、第三截止阀203、第六截止阀206、第七a截止阀2071和第八a截止阀2081，页岩气或其它流体通过三通阀109后沿第一出口流出，通过第五截止阀205后沿第二支管路进入第三脱水塔108进行吸附脱水，然后进入电加热装置103进行加热，加热后的流体沿管路通过第八b截止阀2082进入第二脱水塔107，完成对第二脱水塔107内的3a分子筛再生，第二脱水塔107排出后的流体通过第七b截止阀2072进入第一支管路，然后经过第四截止阀204进入空冷器105冷却后，进入气流分离器进行分离，分离出来的液体同前述一样通过出液口排出，分离出来的气体通过第一a截止阀2011进入第一脱水塔106进行吸附脱水，脱水后的气体通过第二a截止阀2021，通往外输管道102进行输出；如此可达到对第二脱水塔107内的3a分子筛进行再生。

当需要对第三脱水塔108内的3a分子筛进行再生时，此时关闭第一b截止阀2012、第二b截止阀2022、第四截止阀204、第五截止阀205、第七a截止阀2071和第八a截止阀2081，页岩气或其它流体通过三通阀109后沿第一出口流出，通过第三截止阀203后沿第一支管路到达第七b截止阀2072，然后进入第二脱水塔107进行冷却或吸附脱水，然后通过第八b截止阀2082沿管路达到第二接入口1032，进而进入电加热装置103进行加热，加热后的流体沿第一接入口1031进入第三脱水塔108，完成对第三脱水塔108内的3a分子筛再生，第三脱水塔108排出后的流体通过第二支管路，沿第六截止阀206进入空冷器105冷却后，进入气流分离器进行分离，分离出来的液体同前述一样通过出液口排出，分离出来的气体通过第一a截止阀2011进入第一脱水塔106进行吸附脱水，脱水后的气体通过第二a截止阀2021，通往外输管道102进行输出；如此可达到对第三脱水塔108内的3a分子筛进行再生。

通过控制各个阀门的开启或关闭，对三个脱水塔轮流交替吸附脱水、再生和冷却，如此循环反复，达到对页岩气或其它流体的深度脱水；相对现有技术中采用压缩机降压脱水，本申请利用阀门和脱水塔等设备的有效组合，减少了动力消耗，同时降低噪音，避免了噪音污染。

进一步地，为了能够准确记载流体流量，在本申请中外输管道102上设置有孔板阀3，页岩气或流体进入本申请所涉及的装置时，有一定的压力波动，通过各个管路、脱水塔或阀门后，流体压力稳定，此时将将孔板阀3设置在后端外输管道102上，消除因压力波动对孔板阀3准确计量的影响，计量更加准确。

进一步地，为了便于分离页岩气或其它流体中的饱和水，在本申请中进气管101前端设置有分离装置，本实施例中选择旋风分离器，页岩气或其它流体进入旋风分离器的数个旋风子内螺旋通道，强制进行高速旋转运动，分离出液滴沿旋风子外壳内壁落下，进入分离器下部集液区，页岩气向下运动后进入旋风子内管再向上进入集气区，经丝网除沫器进一步分离微小液滴后离开旋风分离器，分离效率高。

为了维持系统稳定性，在本申请中上述旋风分离装置的排液口设置有比例调节阀4，气液分离器104的出液口也可设置比例调节阀4；通过设置比例调节阀4，能根据排液量大小实时调节比例调节阀4开度连续排液，维持系统运行压力稳定，避免因突然或间断排液造成旋风分离器或气液分离器104的气相空间变化，系统压力波动，提高了本申请脱水装置的稳定性，同时有利于后端孔板阀3的计量；为了进一步提高本申请装置的稳定性，在比例调节阀4的管道上还并联有排液管线，以防止大流量排液或有杂质时进行泄压。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。