一种油气集输设备中气体的自动排放和回收装置的制作方法

1.本实用新型属于石油储油罐及流程气体排放及回收装置，特别是一种油气集输设备中气体的自动排放和回收装置。


背景技术：

2.石油在地下储层中，呈油、气、水混合状态，油田在对石油开采过程中，与石油混合在一起的地层水以及天然气必然与石油一起被开采出。当石油、地层水、天然气被采出后，为了将石油进行净化及处理和将天然气进行回收，一般是经过分离器脱水、分离器脱气、储油罐沉降及净化三个工艺步骤。
3.分离器脱水技术与分离器脱气技术，是利用油水脱除器设备以及其它分离设备，利用油、水、气之间存在的密度差，进行油、水、气离心分离工作，所分离出的石油进入到石油储油罐做进一步沉降脱水，所分离出的污水进入到污水处理系统进行下一步处理，所分离出的天然气被输送到天然气处理系统进行处理。
4.当石油进入到储油罐后，便开始进入第二阶段的沉降脱水，此时的石油性质，一般油质占据60%-80%左右，污水占据20%-40%左右，天然气成分只有少量存在。根据污水、油质、气体的密度不同，油的密度小于水的密度，气的密度小于油的密度，此时，石油、污水和天然气在储油罐内部形成了一种上部为天然气层、中部为石油层、下部为污水层的状态。储油罐上部的天然气，被输送到天然气回收系统，进行下一步处理及利用；储油罐中部的石油层被外输到下一级进行处理；储油罐下部的污水层，被习惯称为大罐底水，一般是利用离心泵将大罐底水输送到污水回收处理系统。
5.在油田站库，在对石油回收、外输及污水回注过程中，作为具有维护方便、扬程高、使用范围广、结构紧凑、可靠性好、带有增压功能的离心泵，成为了油田集输站库首选的机械输送设备之一并得到了广泛的应用，比如，在原油集输站库为了强化生产平稳运行，加快石油脱水速度，在石油外输泵房内以及污水处理液池内也都使用离心泵，这些离心泵不仅用于将储油罐底水输送到污水处理系统，它还肩负着站内循环的任务。
6.离心泵虽然使用性能较为稳定，但是，它只适用于对液体进行增压输送工作，对于气体，它是无法进行增压输送的。因离心泵不适合用于输送气体工作，如果遇有液体中存在气体的情况下，离心泵很容易发生气蚀故障，遭到气蚀的离心泵，会出现抽吸困难，泵体及输送流程管线剧烈震动，最终导致离心泵无法正常工作，甚至造成离心泵部件疲劳损坏。
7.由于离心泵的进出口阀门是针对液体进行设计的，它对气体的密封性较差，所采用的措施就是在启动离心泵之前，首先将离心泵内部的气体进行排空，当离心泵内部气体被排出后，再启动离心泵的工作模式。
8.这种将离心泵内部的气体进行人工排空的操作方式，具有很大的潜在风险和缺陷。离心泵内部的天然气被排放到大气中，不仅是对环境的污染破坏，也是一种能源的严重浪费。能源的损失，环境的污染，这还并不是最严重的后果；最严重的后果是，天然气是一种易燃易爆气体，如果一旦遇有明火，天然气很容易产生火灾；若天然气气体达到一定浓度
时，甚至还可能发生爆炸，造成严重的生产事故。在油气集输站库，如果发生爆炸事故其结果必然会是灾难性的。
9.离心泵内部的天然气被排放到大气中存在的另一个严重风险是，在部分天然气中还含有硫化氢物质，硫化氢的破坏性不仅是对环境的破坏，它还会对设备、对人员造成致命的伤害。当硫化氢达到一定浓度时，会使人员短时间内产生休克，甚至窒息死亡。
10.在生产过程中，在对离心泵气体排放过程中，离心泵内部天然气成分中所含的硫化氢气体，也会随之被排出，严重威胁了周围人群的生命安全以及环境安全。
11.在油田行业中，针对离心泵排气回收问题和天然气的回收问题，已出现了许多相关技术，在该领域，起到了积极的作用，如以下技术成果：
12.申请号201711061994.8公开了一种离心泵排气装置，包括离心泵和与离心泵相连的通气管路，通气管路上设置有开关，控制器控制开关的开启或者关闭；还包括用于检测液位的液位传感器；当液位传感器检测到液体箱内的液位达到预设开启液位时，液位传感器将信号传输给控制器，控制器控制开关打开，经过预定时间，控制器控制开关关闭，离心泵开始运行。
13.上述离心泵排气装置可以实现自动排气，不仅方便了离心泵的管理，还有效降低了管理成本。但是排出的气体没有被回收，仍然存在着诸多风险。
14.申请号201910152698.1公开了一种用于回收压气站放空天然气的系统，属于天然气回收技术领域。所述系统包括：多级别气体动力压缩器、气体往复压缩机、控制器。本实发明通过多级别气体动力压缩器与气体往复压缩机的配合，并利用控制器基于第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器所传递的检测结果来控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀的开与关，可及时地对由管线压缩机的放空端所排放的不同压力、不同容量的气体进行有效增压，使其增压后的压力达到预定可回收压力的要求，提高压气站放空天然气的回收率。
15.申请号200810044361.0公开了一种用于石油天然气井场、炼油厂回收零散天然气的工艺方法。它能对小区块零散天然气的各组分进行天然气混烃回收。其技术方案是：先将需要收集的零散天然气由入气口经进气阀输入气缸；打开高压水泵，水箱中的水被压入气缸中，随着缸内气体空间体积减小，气体压力增大；当气缸内气体压力高于储气罐内压力时，出气阀打开，天然气进入储气罐；打开气缸底部出水阀，水排出气缸，气体压力减少，当缸内压力低于储气罐内压力时，出气阀关闭；当缸内压力低于进气压力，进气阀打开，如此往复，完成天然气回收。本发明工艺流程简单、回收率高、维护简单、运行费用低，可用于各种场所零散天然气的回收。
16.以上技术成果，虽然实现了所设计的预期目的，在针对天然气回收问题上，起到了积极的作用，但是还存在一些技术不足，普遍存在使用范围的局限性，缺少针对性和广泛适用性。


技术实现要素：

17.本实用新型的目的在于提供一种油气集输设备中气体的自动排放和回收装置，能够用于有气体排出的集输设备中，实现气体的自动排放和回收工作。减少能源的浪费，保护环境，提高工作效率和安全生产系数，避免工作人员受到有害气体的伤害。
18.本实用新型的技术解决方案是：
19.一种油气集输设备中气体的自动排放和回收装置，设有过滤器和排气阀门，过滤器中装有滤网，其中：
20.安装在过滤器底部的排气阀门与集输设备放气管线连接；
21.过滤器顶部的过滤器压盖中的排气孔与气体回收管线连接，气体回收管线中装有气体回收阀门，气体回收管线与气体外输流程管线连接；
22.过滤器的底部装有污液回收管线和污液放空阀门，污液回收管线的出口能够延伸至污液回收容器中；
23.排气阀门中设有排气阀体和浮球，浮球安装在排气阀体的阀体流道中，气体通过阀体流道经过滤器密闭排出，所排出的气体由集输设备中流体自身的压力自动排至气体外输流程管线中。
24.优选的，所述排气阀门主要由排气阀体、浮球和浮球挡板组成，浮球挡板中设有挡板排气孔，浮球挡板安装在排气阀体的阀体流道中，浮球装于浮球挡板的上方。
25.优选的，设置在所述浮球挡板中的挡板排气孔至少设有两个。
26.优选的，所述阀体流道是与排气阀体两端贯通的孔道，阀体流道的上部是浮球座且下部是流道进口，浮球座是设在阀体流道上部的上小下大的锥形腔体。
27.优选的，所述浮球的外径小于阀体流道的下部内径且大于浮球座的最小内径。
28.优选的，所述排气阀体的下部外壁设有排气阀底座，排气阀体通过排气阀底座和排气阀底座螺栓与过滤器壳体的底板连接。
29.优选的，所述阀体流道下端的流道进口能够与集输设备放气管线螺纹连接或者焊接或者通过集输设备放气管线上端的法兰盘与排气阀底座通过排气阀底座螺栓连接。
30.优选的，所述滤网固定在滤网座上面并且斜置在过滤器的壳体中，滤网在过滤器中斜置的角度设定在20度－45度之间；滤网座是焊接在过滤器壳体中的圈板。
31.优选的，所述气体回收阀门后方的气体回收管线中装还有单流阀。
32.优选的，所述集输设备是指需要排放气体的油气集输流程中使用的设备。
33.与现有技术相比，本实用新型的显著使用效果是：
34.本装置可适用于不同的集输设备，集输设备包括各种离心泵以及不同的集输流程等，其适用范围广泛，可完成气体的自动排放和自动回收的目的。本实用新型能为企业节约大量生产成本的投入，减少工人的劳动量。在节约能源的同时杜绝环境污染，充分保护工作人员的安全和设备运行的安全。本实用新型结构简单，使用便捷，无需增加其它附属设备，即能够实现不同的集输设备以及不同的集输流程中气体的自动排放和自动回收。具有较广阔的市场应用前景及应用价值。
附图说明
35.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
36.图1是本实用新型整体结构示意图。
37.图2是本实用新型中排气阀门的结构示意图。
38.图中：气体回收管线1、过滤器压盖2、过滤器檐边3、过滤器4、滤网5、浮球座6、污液
回收管线7、污液放空阀门8、集输设备放气管线9、集输设备放气口10、气体回收阀门11、过滤器压盖螺孔12、压盖螺栓13、滤网座14、排气阀体15、浮球16、排气阀底座螺栓17、排气阀底座18、挡板排气孔19、浮球挡板20、放气阀门21、离心泵22、单流阀23。
具体实施方式
39.附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本实用新型的保护范围。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.参见图1和图2，一种油气集输设备中气体的自动排放和回收装置设有过滤器4和排气阀门，过滤器4中装有滤网5，其中：
43.安装在过滤器4底部的排气阀门与集输设备放气管线9连接；
44.过滤器4顶部的过滤器压盖2中的排气孔与气体回收管线1连接，气体回收管线1中装有气体回收阀门11，气体回收管线1与气体外输流程管线连接；
45.过滤器4的底部装有污液回收管线7和污液放空阀门8，污液回收管线7的出口能够延伸至污液回收容器中；当过滤器4内存有杂质和污液时，通过污液回收管线7将污液排放到污液回收容器内。污液回收容器包括污液罐、污液桶以及污液回收池等。
46.排气阀门中设有排气阀体15和浮球16，浮球16安装在排气阀体15的阀体流道中，气体通过阀体流道经过滤器4密闭排出，所排出的气体由集输设备中流体自身的压力自动排至气体外输流程管线中。
47.本实用新型为了在油气集输的集输设备中接收排放的气体和回收气体并使回收的气体达标，设置了过滤器4并在过滤器4中安装了排气阀门，过滤器4的顶部通过过滤器檐边3和过滤器压盖2中的紧固螺栓孔12和压盖螺栓13连接。将本实用新型中排气阀门与集输设备中的集输设备放气管线9连接，集输设备的集输设备放气管线9中装有放气阀门21，可以人工控制放气阀门21的开度。在油气集输过程中，集输设备排出的气体通过排气阀体15中阀体流道进入过滤器4中并经过滤网5的过滤后由气体回收管线1输送至气体外输流程管线中。节约了能源，防止了环境污染并保护了工作人员免受有害气体的危害，提高了油气集输的运行安全，避免了由于集输设备排出气体造成的生产事故，具有显著的使用效果。
48.在上述实施例一的基础上，本实用新型还有以下实施例：
49.所述排气阀门主要由排气阀体15、浮球16和浮球挡板20组成，浮球挡板20中设有挡板排气孔19，浮球挡板20安装在排气阀体15的阀体流道中，浮球16装于浮球挡板20的上方。
50.设置在所述浮球挡板20中的挡板排气孔19至少设有两个。
51.所述阀体流道是与排气阀体15两端贯通的孔道，阀体流道的上部是浮球座6、下部是流道进口10，浮球座6是设在阀体流道上部的上小下大的锥形腔体。浮球座6能够与浮球16相配合密封阀体流道，防止在气体排放完成后，输送设备中的流体溢至过滤器4中，进而进入气体外输流程管线中。
52.所述浮球16的外径小于阀体流道的下部内径且大于浮球座6的最小内径。当集输设备中排放气体时，气体从挡板排气孔19中通过并沿着阀体流道从浮球座6的顶部排至过滤器4中。由于所排放的气体压力较小，浮球16不能被顶至浮球座6上面座死，当气体排放完成后，输送设备中的流体上溢，可将浮球16顶至浮球座6上面密封阀体流道，防止流体溢至过滤器4中。当浮球16与浮球座6进行了充分密封后，液体将无法通过排气阀体15，此时集输设备可进行正常运行和工作。如果集输设备再次产生气体时，气体将会继续上浮，液体随之将会下沉，由于气体向上浮动和液体下沉，浮球16在失去液体的浮力后，将会自动脱离浮球座6而下沉。周而复始，实现集输设备中所排放气体的自动排放和回收。
53.所述排气阀体15的下部外壁设有排气阀底座18，排气阀体15通过排气阀底座18和排气阀底座螺栓17与过滤器4壳体的底板连接。为了方便排气阀门的维修及更换，排气阀底座18利用排气阀底座螺栓17与过滤器4的壳体底板进行紧固。同时也方便上端是法兰盘的集输设备放气管线9与本实用新型中排气阀门的连接。
54.所述阀体流道下端的流道进口10能够与集输设备放气管线9螺纹连接或者焊接或者通过集输设备放气管线9上端的法兰盘与排气阀底座18通过排气阀底座螺栓17连接。
55.所述滤网5固定在滤网座14上面并且斜置在过滤器4的壳体中，滤网5在过滤器4中斜置的角度设定在20度－45度之间；滤网座14是焊接在过滤器4壳体中的圈板。
56.所述气体回收阀门11后方的气体回收管线1中装还有单流阀23，为了防止气体外输流程管线中的气体反向流入到过滤器4内部，对集输设备造成工作影响，在气体回收管线1上设有单流阀23。
57.所述集输设备是指需要排放气体的油气集输流程中使用的设备。比如各种离心泵、集输流程管线、输油管线、储油罐和污水储存罐等等。
58.本实用新型可以广泛地应用在油气集输设备中，克服了现有技术中天然气排放和回收装置应用范围小，适应能力差的缺陷。
59.本实用新型利用原油生产流程和集输设备中流体自身的压力对其中的气体进行自动排放，同时利用原油生产流程和集输设备中流体自身的压力将气体输送到气体外输流程管线中。本实用新型不需要借助任何附加设备，即可自动完成对离心泵以及其它输送装置内部气体的排放及气体的回收工作，也可用于对原油生产流程和集输流程内部气体的自动排放和回收工作。
60.下面以离心泵22为集输设备来说明本实用新型的工作原理和工作过程：
61.当集输设备、即图1中的离心泵22内部存有气体时，根据气体的密度低于液体的密度，密度小的气体向上浮动，而密度大的液体下沉于底部，气体与液体之间所存在的密度差
这一原理，密度轻的气体将从离心泵22的集输设备放气管线9进入到本装置的排气阀门的阀体流道中，经浮球挡板20中所设的挡板排气孔19流出排气阀体15，气体从排气阀体15进入到过滤器4内部，气体经过滤器4过滤净化后，排向气体外输流程管线中，气体中的杂质及液体存留在过滤器4内部。
62.当气体完全从离心泵22中排出后，液体将会进入到排气阀体15的阀体流道内部，根据液体具有浮力，而气体缺少浮力这一原理，当液体进入到排气阀体15内部时，浮球16在受到液体浮力的作用下，浮球16逐渐向上浮动。
63.当浮球16进入到浮球座6时，浮球座6将会阻挡浮球16继续向上漂浮。此时，虽然浮球座6阻挡了浮球16向上继续漂浮，但是浮球16并没有因浮球座6的阻挡而停止向上继续浮动，浮球16继续向上浮动时，受到浮球座6对浮球16的阻挡后，浮球16与浮球座6之间就自然形成了一种端面接触的挤压效应并产生密封效果。
64.当浮球16与浮球座6进行了充分密封后，液体将无法通过排气阀体15，此时离心泵22可进行正常运行和工作。如果离心泵22再次产生气体时，气体将会继续上浮，液体随之将会下沉，由于气体向上浮动和液体下沉，浮球16在失去液体的浮力后，将会自动脱离浮球座6而下沉。
65.当浮球16脱离浮球座6后，浮球16与浮球座6之间将会产生端面间隙，气体即可从浮球16与浮球座6之间的间隙处流出。本实用新型连续循环这一工作过程，来实现离心泵22中的气体自动排放及气体回收工作。
66.上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本实用新型不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本实用新型的精神和启示下做出修改。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的创造精神和创造理念之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此，保护范围不仅限于上文的说明。