一种负压采气装置的制作方法

本申请涉及煤层气采收的领域，尤其是涉及一种负压采气装置。

背景技术：

煤层气是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是一种洁净、优质能源和化工原料，具有巨大的开采价值。

现有授权公告号为cn209838472u的中国实用新型专利公开了一种煤层气收集装置，包括煤层，煤层气采集系统，煤层气提纯装置和煤层气增压输送机构，煤层气采集系统一端插放在煤层的采气孔内，另一端与煤层气提纯装置连接；煤层气提纯装置与煤层气增压输送机构通过管道连接；煤层气增压输送机构通过管道与集气站连接。

上述煤层气采气方式中，煤层气井中的气体主要依靠自身压力从井中进入采集系统，随着采气过程的进行，井内气体压力逐渐下降，导致煤层气的采收率受到影响。

技术实现要素：

为了提高煤层气的采收率，本申请提供一种负压采气装置。

本申请提供的一种负压采气装置采用如下的技术方案：

一种负压采气装置，包括负压采集机构和初级分离器，所述负压采集机构包括负压泵以及驱动负压泵运转的电机，所述负压泵的进气口连接采气管，所述负压泵的出气口连接初级分离器，所述初级分离器内盛装有循环液，所述初级分离器盛装循环液的部分利用连接管与负压泵的进气口连通，所述初级分离器中的循环液能够沿连接管进入负压泵，所述初级分离器连通有出气管。

通过采用上述技术方案，在进行煤层气采收时，启动电机带动负压泵运转，在负压泵的作用下将煤层气气体经采气管吸入初级分离器中进行处理，处理后的洁净煤层气由出气管排出，由于气井井口产生负压，井内与井口之间的压差增大，有助于煤层气的采收，提高气体采收率；并且负压泵在运转的过程中将与气体混合的循环液一起泵送，煤层气中的煤粉被循环液携带，并在初级分离器中分离时沉淀在初级分离器中，从而提高了煤层气的洁净度，循环液的存在也减轻了煤层气中煤粉等颗粒物对负压泵的磨损。

优选的，所述初级分离器位于负压泵上方，所述初级分离器与负压泵之间的连接管上设置有冷却机。

通过采用上述技术方案，循环液经冷却机冷却后进入负压泵，一方面对压缩后的气体进行降温，另一方面对负压泵的泵腔进行降温。

优选的，所述初级分离器与出气管之间利用连接管连接有冷凝分离器，所述出气管连接在冷凝分离器上。

通过采用上述技术方案，采用冷凝的方式对初步分离后的煤层气进一步处理，降低排出的煤层气的含水量。

优选的，所述冷凝分离器的底端连接有排液管，所述排液管与采气管连通，所述排液管上设置有排液阀。

通过采用上述技术方案，利用排液管将冷凝分离器中处理后产生的少量液体排出，液体随气体返回负压泵，再次进入初级分离器时被分离出来，排液阀用于控制排液频率。

优选的，所述采气管靠近负压泵的位置设置单向阀，所述排液管与采气管的连接点的高度低于采气管远离负压泵一端的高度。

通过采用上述技术方案，避免循环液以及排液管中排出的液体流向气体的上游。

优选的，所述初级分离器和冷凝分离器之间的连接管与采气管之间利用回流管连通，所述回流管上安装有回流阀。

通过采用上述技术方案，根据需要设置回流管，回流管用于调节进入冷凝分离器的气量，即调节产出气量。

优选的，所述负压泵为转子泵，所述转子泵的上方设置有与转子泵的隔离腔连通的液位检测罐，所述液位检测罐与大气连通，所述液位检测罐内盛装润滑油，所述液位检测罐上安装带有报警功能的液位检测开关。

通过采用上述技术方案，液位检测开关利用润滑油液位的变化判断转子泵中的隔离腔是否有泄漏，转子泵工作的过程中，如果隔离腔与转子腔之间的机械密封损坏，隔离腔内的润滑油会被吸出并随气液混合物进入初级分离器，此时，液位检测开关检测到润滑油的液位下降，触发报警，转子泵停止作业，保证外界空气不会进入采收气体中；循环液能够规避井流物中的重组分烃的污染。

优选的，所述初级分离器的出气口的管路上设置有自动泄压的安全阀。

通过采用上述技术方案，安全阀在管线内部气体压力过高时会自动打开减压，避免在管道堵塞等事故发生时造成设备超压。

优选的，所述初级分离器的底端安装有排污管，所述排污管上设置排污阀。

通过采用上述技术方案，用于定期排出沉淀在初级分离器底部的粉污。

优选的，所述初级分离器与负压泵之间的连接管上设置截流阀。

通过采用上述技术方案，用于控制循环液在连接管内的流量。

综上所述，本申请利用负压采集机构将煤层气以及混合在煤层气中的煤粉和循环液一同吸入负压泵，再利用初级分离器进行气液分离，煤粉沉淀在初级分离器中，在提高煤层气采收率的同时得到更为洁净的煤层气；冷却后的循环液对气体压缩产生的高温进行冷却，降低泵腔内的温度。

附图说明

图1是本申请实施例的负压采气装置的整体结构示意图。

附图标记说明：1、负压采集机构；11、转子泵；12、减速机；13、电机；14、液位检测罐；141、润滑油；142、液位检测开关；2、初级分离器；21、防冻液；3、冷凝分离器；4、冷却机；5、连接管；51、截流阀；52、安全阀；6、采气管；61、单向阀；7、出气管；8、回流管；81、回流阀；9、排污管；91、排污阀；10、排液管；101、排液阀。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种负压采气装置，主要用于煤层气的采收。参照图1，图中箭头指示方向为流体的流动方向。负压采气装置包括负压采集机构1、初级分离器2、冷凝分离器3和冷却机4以及连接各部分的管路。

负压采集机构1包括转子泵11、减速机12和电机13。减速机12位于转子泵11和电机13之间，将电机13的动力传送给转子泵11。转子泵11的进气口连接采气管6，采气管6远离转子泵11的一端连接气井。采气管6靠近转子泵11的位置安装有单向阀61。转子泵11主要用于在井口处产生负压。

初级分离器2位于转子泵11的上方，初级分离器2为水平设置的管状。初级分离器2内盛装有防冻液21。初级分离器2主要用于气液混合物的分离。在另一实施例中防冻液21也可以是冷水。

初级分离器2与转子泵11的出气口利用连接管5连接。连接管5穿过初级分离器2的底面并向内伸入到防冻液21液面以上。本申请实施例中的初级分离器2采用重力沉降进行气液分离。

初级分离器2的出气口位于顶面，初级分离器2与冷凝分离器3通过连接管5连接。冷凝分离器3连接出气管7。

气井内的煤层气在转子泵11的作用下先由采气管6经转子泵11和连接管5进入初级分离器2、之后再经连接管5进入冷凝分离器3处理，最后由出气管7排出。

冷却机4位于初级分离器2的下方。初级分离器2与冷却机4之间利用连接管5连接。初级分离器2与冷却机4之间的连接管5上安装截流阀51。冷却机4与转子泵11的进气口之间利用连接管5连接。初级分离器2内的防冻液21经过冷却机4后进入转子泵11的转子腔内。截流阀51用于控制防冻液21的流量。

采气时，进入转子泵11的转子腔内的气体和防冻液21混合后形成气液混合物一同进入转子泵11，经泵压缩后进入初级分离器2中完成气液分离。分离后的气体进入冷凝分离器3中降温后由出气管7排出；防冻液21在重力的作用下由连接管5进入冷却机4冷却后，与采气管6中的气体混合，进入转子泵11，防冻液21在采气的过程中循环利用。

初级分离器2的底面设置排污管9与外界连通，并在排污管9上安装排污阀91，用于定期排出沉淀在初级分离器2底部的粉污。

初级分离器2与冷凝分离器3之间的连接管5上靠近初级分离器2的位置安装安全阀52，安全阀52在管线内部气体压力过高时会自动打开减压，避免在管道堵塞等事故发生时造成设备超压。

冷凝分离器3的底端与采气管6采用排液管10连接，排液管10上安装排液阀101。经冷凝分离器3冷凝后，凝结出的少量液体经排液阀101随气体返回转子泵11。排液阀101用于控制冷凝分离器3的排液速率。冷凝分离器3下方的排液管10与采气管6的连接点低于采气管6远离转子泵11一端的高度，从而防止液体较多时沿采气管6流向气体的上游。

初级分离器2与冷凝分离器3之间的连接管5与采气管6之间采用回流管8连接，回流管8上安装回流阀81。

本实施例中的转子泵11采用现有的成熟的转子泵，转子选用弹性材料制作，与泵腔形成无间隙配合，增强转子与泵腔之间的密封性能，并使转子泵适应微细煤粉。在转子泵11的转子腔和齿轮腔之间存在隔离腔。转子泵11上方固定与转子泵11的隔离腔连通的液位检测罐14，液位检测罐14内盛装润滑油141。液位检测罐14与大气连通。由于隔离腔与液位检测罐14连通，因此隔离腔内充满润滑油141。在液位检测罐14上安装液位检测开关142。转子泵11工作的过程中，如果隔离腔与转子腔之间的机械密封损坏，隔离腔内的润滑油141会被吸出并随气液混合物进入初级分离器2。此时，液位检测开关142检测到润滑油141的液位下降，触发报警，转子泵11停止作业，保证外界空气不会进入采收气体中。

本申请实施例一种负压采气装置的实施原理为：在进行煤层气采气作业时，启动电机13带动转子泵11，采气管6和防冻液21混合后进入转子泵11内，经泵压缩后，进入初级分离器2完成气液分离；分离后的气体经连接管5进入冷凝分离器3内进一步进行气液分离，从而提高气体的洁净度；最后气体由出气管7排出。

本申请实施例利用负压采集机构1将煤层气以及混合在煤层气中的煤粉和防冻液21一同吸入转子泵11，再进行气液分离，得到洁净的煤层气。防冻液21对气体压缩产生的高温进行冷却，降低转子腔内的温度，并对转子泵11高低压腔之间的微缝隙起到一定的密封作用。

本申请采用负压采收煤层气，利用转子泵11产生的负压作用于气井内，达到高效采收的目的，提高了煤层气的采收率。另外，本申请采用防冻液21或水替代润滑油141作为工艺气的密封冷却介质，规避了井流物中重组分烃的污染。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。