一种油井套管气分离、净化、增压回收系统及方法与流程

本发明属于油井套管气回收领域，尤其涉及一种油井套管气分离、净化、增压回收系统及方法。

背景技术：

油田油井采油过程中，将会从套管与油管之间的环形空间挥发分离出一定的油井天然气，也称套管气。这些套管气一部分积聚在油套空间，使油井内液面下降，令油井有效生产压差降低，产能下降；另一部分随液流进入抽油泵泵腔，挤占一定的泵腔空间，影响抽油泵效率，严重时会发生“气锁”现象，使抽油泵无法工作，严重影响油井正常生产和效率。

目前，在油田生产现场套管气处理的方法有以下几种。一是将套管气直接排放大气中，这不仅污染环境，而且严重浪费天然气资源；二是套管气产能较大的井，采用油套连通憋压的方法回收套管气，该方法虽然可以回收一定量的套管气，但是受输油管线回压的制约，造成套管憋压，迫使油井液面降低，造成产能下降，仍然存在很大的弊端。

此外，现有专利也介绍了套管气回收和增压的方法，如：申请号201010256380.7公开的“一种油田油井套管气回收装置和工艺”；申请号201020302205.2公开的“一种光杆连动增压放气采油组合装置”；申请号201120038525.6公开的“油井套管气增压回收装置”；申请号201210263738.8公开的“油井套管气收集装置”；申请号201210554575.9公开的“一种同步回转油气混输泵”；申请号201310123780.4公开的“射引增压式套管气回收装置”；上述专利存在以下不足：

1)有些专利只是套管气回收；

2)有些专利只是增压，增压装置多采用压气筒，压气筒增压有限。有的采用压缩机，专利中所采用的还是有油压缩机，这种压缩机，在有压力气体作用下，润滑油是保持不住的；回收油气时轻质原油和水进入润滑油中，稀释变质后的润滑油无法对压缩机进行润滑。同时也会污染被压缩的介质；

3)上述专利中都只是增压，并未进行气液分离，导致其无法有效回收。

在申请号201510831650.5公开的“喷射引流式气液分离套管气回收设备及方法”中，引入了气液分离技术，但分离后的气体仍未增压。

上述专利无法应用到实际生产过程中，主要是因为没有考虑到抽取油气过程中会有一定的水、轻质原油和不确定的杂质，同时抽入到油气回收装置中，影响使用寿命。有油润滑的油气回收压缩机需要经常性保养，而油田辽阔野外作业无人值守，无法保证这种经常性的维护，所以上诉专利无法推广应用。

总之，油井套管气，应该进行气液分离、净化和增压全产业链处理。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种油井套管气分离、净化、增压回收系统及方法，适用于油田野外作业，无需人员值守维护，可自行对套管气分离、净化、增压回收。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种油井套管气分离、净化、增压回收系统，该系统设置在油井的油气管线和外输管线之间，包括无动力气液分离净化装置、全无油油气压缩单元、气液分离回收计控单元、温度自调节防冻装置，无动力气液分离净化装置外部设有温度自调节防冻装置；

无动力气液分离净化装置用于油井套管气的分离和净化；全无油油气压缩单元用于对气体进行增压；气液分离回收计控单元用于控制油井套管气的气液分离、净化、增压的全过程防爆控制和计显；

无动力气液分离净化装置包括初级气液分离器、回水管路、精密气液分离净化器，初级气液分离器的进口与油气管线连接，出口与精密气液分离净化器连接；精密气液分离净化器底部通过回水管路与初级气液分离器连接；精密气液分离净化器的气体出口与全无油油气压缩单元连接；

所述的初级气液分离器包括外筒、底板、顶板、支架、自动排液器、漏液板、折流板、监视筒，外筒顶部与顶板固定连接，外筒底部与底板固定连接；外筒下部固定连接有漏液板，漏液板将外筒分隔成上部的气液分离区和下部的液体排放区两个区域，漏液板上设有漏液孔，气液分离区内上下交错设有折流板，液体排放区通过回水管路与精密气液分离净化器底部连接；顶板中间固定连接有监视筒；底板底部与支架固定连接，底板连接有自动排液器；

所述的全无油油气压缩单元包括全无油油气压缩机、防爆电机，全无油油气压缩机与防爆电机相连接，防爆电机为全无油油气压缩机提供动力。

所述的温度自调节防冻装置包括外壳、自限温加热线、自调节加热器，外壳内部设置无动力气液分离净化装置，外壳下部固定缠绕有自限温加热线，自调节加热器设置设置在外壳内，自调节加热器设置在与无动力气液分离净化装置连接的油气管线上。

所述的折流板包括中间折流板、左折流板、右折流板，中间折流板底端与漏液板连接，左折流板和右折流板与顶板连接，外筒上部进口与油气管线连接，外筒上部出口与精密气液分离净化器相连。

所述的监视筒包括筒体、密封圈、密封盖，筒体与顶板固定连接，筒体顶部与密封盖通过密封圈连接。

一种油井套管气分离、净化、增压回收的方法，油气管线输出的气液混合气体经温度自调节防冻装置保温加热后，经初级气液分离器进行气液分离，利用折流板和漏液板将气体和液体初步分离，气体进入精密气液分离净化器进行二次气体净化，净化分离出的液体由回水管路排放到初级气液分离器的液体排放区内，分离出的液体由自动排液器排出；二次净化后的气体经全无油油气压缩机增压后输送到外输管线利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明可实现全方位油井套管气的分离、净化、增压回收；

2)本发明提供了油井套管气无动力分离装置，不消耗任何动力，只靠本发明的初级气液分离器，即可实现自动分离，其结构简单，节省能源，且分离效果好；

3)经初级气液分离器分离的气体，再经过精密气液分离器的净化器，使回收的气体又得到净化，增加了回收气体的实效价值；

4)经净化的气体，再经无油压缩机增压，可以更方便的传输和储存及使用。无油压缩机，不需要加润滑油，不污染被压缩的介质，工作寿命长，节能；同时也解决了油气回收压缩机冬季在北方无法正常运转的难题；

5)本发明中所采用的电机和变频器，均为防爆型产品，保证使用安全；

6)本发明系统中采用了嵌入式微电脑管理和控制，还采用了现场总线有线联网和4g-lte移动互联网技术，并实现了物联网功能，本系统可在广阔的油田使用。

附图说明

图1是油井套管气分离、净化、增压回收系统在油田油井现场安装示意图。

图2是油井套管气分离、净化、增压回收系统结构示意图。

图3是无动力气液分离净化装置及温度自调节防冻装置的结构示意图。

图4是计显单元的示意图。

图5是防爆控制单元的示意图。

图6是气液分离回收计控单元的逻辑框图。

图7是3g-lte移动通讯电原理图。

图8是lcd显示和地址码设置原理图。

图9是lte地址编码开关电络图。

图10是电源电路图。

图中：1-无动力气液分离净化装置2-全无油油气压缩单元3-气液分离回收计控单元4-油井套管气分离、净化、增压回收系统

11-外筒12-回水管路13-底板14-支架15-自动排液器16-漏液板17-右折流板18-中间折流板19-左折流板110-温度自调节防冻装置111-顶板112-监视筒113-密封圈114-密封盖115-精密气液分离净化器116-排气阀117-排气连接管118-排液单向阀

1101-外壳1102-自限温加热线1103-自调节加热器

21-全无油油气压缩机22-防爆电机

31-计显单元32-防爆控制单元。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图3，油井套管气分离、净化、增压回收系统4，该系统设置在油井的油气管线和外输管线之间，包括无动力气液分离净化装置1、全无油油气压缩单元2、气液分离回收计控单元3、温度自调节防冻装置110，无动力气液分离净化装置1外部设有温度自调节防冻装置110，起到保温防止冻结的作用，以方便野外作业。

其中，无动力气液分离净化装置1用于油井套管气的分离和净化；全无油油气压缩单元2用于对气体进行增压；气液分离回收计控单元3用于控制油井套管气的气液分离、净化、增压的全过程防爆控制和计显。

见图3，无动力气液分离净化装置1包括初级气液分离器、回水管路12、精密气液分离净化器115，初级气液分离器的进口与油气管线连接，出口与精密气液分离净化器115连接；精密气液分离净化器115底部通过回水管路12与初级气液分离器连接；精密气液分离净化器115的气体出口与全无油油气压缩单元2连接；初级气液分离器包括外筒11、底板13、顶板111、支架14、自动排液器15、漏液板16、折流板、监视筒112，外筒11顶部与顶板111固定连接，外筒11底部与底板13固定连接；外筒11下部固定连接有漏液板16，漏液板16将外筒11分隔成上部的气液分离区和下部的液体排放区两个区域，漏液板16上设有漏液孔，便于将液体流放到液体排放区，气液分离区内上下交错设有折流板，使延长气体在气液分离区停留时间，提高分离效果；液体排放区通过回水管路12与精密气液分离净化器115底部连接；顶板111中间固定连接有监视筒112；底板13底部与支架14固定连接，底板13连接有自动排液器15，便于液体自动排放，不影响气液分离效果。

见图2，全无油油气压缩单元2包括全无油油气压缩机21、防爆电机22，全无油油气压缩机21与防爆电机22相连接，防爆电机22为全无油油气压缩机21提供动力。

见图3，温度自调节防冻装置110包括外壳1101、自限温加热线1102、自调节加热器1103，外壳1101内部设置无动力气液分离净化装置1，外壳1101下部固定缠绕有自限温加热线1102，自调节加热器1103设置设置在外壳1101内，自调节加热器1103设置在与无动力气液分离净化装置1连接的油气管线上。

见图3，折流板包括中间折流板18、左折流板19、右折流板17，中间折流板18底端与漏液板16连接，左折流板19和右折流板17与顶板111连接，外筒11上部进口与油气管线连接，外筒11上部出口与精密气液分离净化器115相连。若在液体较多的油田可增加折流板数量，延长气液混合气体行程，增强气液分离效果。

见图3，监视筒112包括筒体、密封圈113、密封盖114，筒体与顶板111固定连接，筒体顶部与密封盖114通过密封圈113连接。监视筒112的设置可便于观察外筒11内部情况。

见图4、图5，气液分离回收计控单元3包括计显单元31和防爆控制单元32，计显单元31用以显示油气管线进入初级气液分离器的进气压力，从精密气液分离净化器115经二次净化的排气压力，显示运行时间，保养提示，气体流量显示；并设置开关，电源指示，电源开关。计显单元31通过现场总线与防爆控制单元32通讯。防爆控制单元32通过防爆变频器控制防爆电机22的运行转速及对防爆电机22的转速设定。

见图6-图10，气液分离回收计控单元3通过嵌入式微电脑对计显单元31和防爆控制单元32控制，嵌入式微电脑通过阀门采集油气管线进入初级气液分离器的进气压力，以及精密气液分离净化器115经二次净化的排气压力，嵌入式微电脑与3g-lte移动通讯模块连接，以实现远程监控。嵌入式微电脑与紧急开关、电源启动开关连接，用以控制防爆控制单元32。气液分离回收计控单元3利用lcd显示器进行显示各项数据。

见图1，图2，油井套管气分离、净化、增压回收的方法，油气管线输出的气液混合气体经温度自调节防冻装置110保温加热后，按照a方向进气经自调节加热器1103进入初级气液分离器，经初级气液分离器进行气液分离，利用折流板和漏液板16将气体和液体初步分离，气体进入精密气液分离净化器115进行二次气体净化，净化分离出的液体由回水管路12安照c方向排放经排液单向阀118到初级气液分离器的液体排放区内，分离出的液体由自动排液器15按d方向排出；二次净化后的气体由排气阀116、排气连接管117按b方向经全无油油气压缩机21增压后由e方向输送到外输管线利用。