加液装置的制作方法

本发明涉及天然气领域，特别涉及加液装置。

背景技术：

随着天然气井开采程度的不断加深，天然气井会逐渐产生积液现象。当气井能量比较充足时，积液会随着气流一同排至地面输气管线内；而当气井能量较低时，积液就会在井内形成液柱，轻则大幅度降低气井的产气量，重则导致气井被压死停产。

为了排除井内积液，现场工程技术人员和专业科技人员开发出了多种排水采气工艺方法。目前现场常用的主要是气举法、柱塞法和泡排法。而在上述三种排水采气工艺方法中，应用最广泛的要数泡沫排水采气工艺方法，也就是上述所说的泡排法。泡排法就是将加工成棒状的或者是液体状的发泡剂加入有积液的天然气井内，与井内的积液混合，降低积液的表面张力，在天然气的搅拌作用下，形成密度很低的泡沫流体，随着上升的气流一同排至地面，达到排水采气的目的。

液体泡排剂加注方法通常利用车载高压泵进行加注。车载高压泵加注方法就是在一台槽车上安装有发泡剂储液罐和一台由柴油机作为动力的高压泵。往井内加注泡排剂时，泡排车停在距井口数十米远的地方，将高压管线接至井口采气树的专用接头上，然后开启柴油机和高压注剂泵将发泡剂注入气井油套环空内。注入量达到设计要求时停泵，再拆卸高压管线，然后去另外一口井重复相同的作业。采用这种作业方式，完成一口井的发泡剂加注约需40-50分钟的时间。

在实现车载高压泵加注发泡剂进行加注的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

(1)现场操作人员的劳动强度大，所需的操作人员多，每次加注泡排剂都需要车载加注系统到达井场，连接高压管线、加注发泡剂、拆卸管线，每台车需要配置三名操作人员；

(2)设备投入资金高，每台车载加注系统每天只能完成5-6口井的工作量，如果有几十口井需要进行泡排，就需要配置十几台套加注设备，增加设备投入量和操作人员，导致加药成本增加；

(3)设备损坏率高，由于加入的发泡剂通常采用水介质稀释，这无疑增加了高压加注泵的磨损，另外，井口专用加注接头的频繁拆卸也大大缩短了其使用寿命，导致设备的维修成本增加。

(4)泡排效率低，由于高压加注泵的排量较大，导致泡排剂集中到达井下，在未能与井内积液充分混合的情况下就随着气流一同排出井口，造成发泡剂的浪费，降低了排水效率。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种加液装置。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种加液装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种加液装置，所述加液装置包括：

多个储液筒，所述多个储液筒成蜂窝状布置，所述多个储液筒中处于同一排的每个储液筒的两端分别对应地与第一汇流管和第二汇流管连接；

注液球阀，所述注液球阀的两端分别与所述第一汇流管和天然气井的采气树的油套连通；

加液球阀，所述加液球阀的两端分别与所述第一汇流管和注液泵连通；

自动控制系统，所述自动控制系统分别与所述注液球阀和加液球阀连通，用于控制所述注液球阀和加液球阀的打开和关闭；

在使用时，所述自动控制系统打开所述加液球阀，使所述注液泵通过所述加液球阀经由第一汇流管向所述多个储液筒中的储液筒加入液体，之后所述自动控制系统关闭所述加液球阀，最后所述自动控制系统打开所述注液球阀，使所述液体从所述多个储液筒依次流过所述第一汇流管和所述注液球阀并最终流至所述采气树的油套中。

进一步地，所述加液装置还包括泄压球阀，所述泄压球阀与所述第二汇流管连通，且所述自动控制系统与所述泄压球阀连接，用于控制所述泄压球阀的打开和关闭，

在使用时，在所述自动控制系统打开所述加液球阀的同时打开所述泄压球阀，以放空所述多个储液筒中的压力，在所述自动控制系统关闭所述加液球阀的同时关闭所述泄压球阀。

进一步地，所述加液装置还包括平衡球阀，所述平衡球阀的两端分别与所述第二汇流管和所述采气树的油套连接，且所述自动控制系统与所述平衡球阀连接，用于控制所述平衡球阀的打开和关闭，

在使用时，所述自动控制系统在关闭所述加液球阀和所述泄压球阀之后，所述自动控制系统打开所述平衡球阀以使所述多个储液筒中的压力与所述采气树的油套内的压力相等。

具体地，所述第一汇流管和第二汇流管均包括汇流管主体和沿所述汇流管主体的纵长方向设置的多个汇流分支管，所述多个汇流分支管中的每一个汇流分支管的一端与所述汇流管主体连接，另一端与所述多个储液筒中相应的储液筒连接。

具体地，所述汇流管主体的一端设置有丝堵，所述汇流管主体的另一端设置有汇流管变扣连接头，所述丝堵通过丝堵密封圈与所述汇流管主体密封连接，所述汇流变扣连接头通过变扣接头密封垫与所述汇流管主体密封连接。

进一步地，所述第一汇流管通过所述汇流管变扣连接头分别与所述注液球阀和所述加液球阀连通，所述第二汇流管通过所述汇流管变扣连接头分别与所述泄压球阀和所述平衡球阀连通。

进一步地，所述多个储液筒中的每个储液筒包括储液筒主体，在所述储液筒主体的两端均设置有接箍和储液筒变扣接头。

具体地，设置在所述储液筒同一端的所述接箍和所述储液筒变扣接头依次通过螺纹与所述储液筒主体连接，所述多个汇流分支管分别与相应的所述储液筒通过螺纹连接。

进一步地，所述加液装置还包括固定板，所述固定板上设置有多个圆孔，所述固定板通过所述多个圆孔分别套设在所述多个储液筒中所有的储液筒的两端以固定所述多个储液筒。

进一步地，所述加液装置还包括第一集合管和第二集合管，与所述多个储液筒中同侧的储液筒连接的所有的所述第一汇流管均与所述第一集合管连接，与所述多个储液筒中同侧的储液筒连接的所有的所述第二汇流管均与所述第二集合管连接。

具体地，所述第一集合管和所述第二集合管均包括集合管主体和多个集合分支管，所述集合管主体的两端均设置有堵头，所述堵头与所述集合管主体的两端通过堵头密封垫密封连接。

具体地，所述多个集合分支管沿所述集合管主体的纵长方向设置在所述集合管主体上，且所述第一集合管的多个集合分支管与设置在所述多个储液筒同侧的所有的所述第一汇流管的所述汇流变扣连接头彼此对应连接，所述第二集合管的多个集合分支管与设置在所述多个储液筒同侧的所有的所述第二汇流管的所述汇流变扣连接头彼此对应连接。

进一步地，所述第一集合管分别与所述注液球阀和所述加液球阀法兰连接，所述第二集合管分别与所述泄压球阀和所述平衡球阀法兰连接。

进一步地，所述多个汇流分支管与所述多个储液筒为一一对应关系，

所述第一集合管的多个集合分支管与所述第一汇流管为一一对应关系，所述第二集合管的多个集合分支管与所述第二汇流管为一一对应关系。

进一步地，所述加液装置还包括与所述自动控制系统连接的太阳能供电系统，所述太阳能供电系统用于对所述自动控制系统提供电能。

进一步地，所述太阳能供电系统包括太阳能电池板和蓄电池，所述蓄电池分别与所述太阳能电池板和所述自动控制系统连接，所述太阳能电池板通过所述蓄电池向所述自动控制系统供电。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

(1)本发明提供的加液装置利用高压储液筒集合而成的蜂窝式高压储液筒，能够适应现场对储罐耐高压和储液量的需求，与整体式高压储液罐相比，蜂窝式高压储罐具有重量轻，承压高、加工制造容易等特点；

(2)本发明提供的加液装置能够一次储存3-4个周期的加药量，采用自动控制加药方式，降低了现场加药操作人员的劳动强度，节约了车载高压加药设备的一次性投资；。

(3)本发明提供的加液装置充分利用太阳能作为电动球阀的动力，取消了车载高压泵注系统所需的动力燃油，避免了燃油燃烧对环境的污染，保护了现场周边的环境；

(4)本发明提供的加液装置利用小流量的形式注入发泡剂，使发泡剂与井内的积液能够混合的更加充分，提高了发泡剂的使用率和泡排效率，节约了发泡剂的用量，降低了用药成本；

(5)本发明提供的加液装置采用自动加药方式，能够适应现场恶劣气候环境下的加药操作，解决了恶劣气候条件下车载加药系统无法上井加药的难题，使加药具有一定的连续性。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的加液装置的正视图；

图2是图1所示的固定板套设在多个储液筒上的俯视图；

图3是图1所示的储液筒的结构示意图；

图4是图2所示的固定板的结构示意图；

图5是图1所示的加液装置的侧视图；

图6是图5所示的第一汇流管或第二汇流管的结构示意图；

图7是图1所示的第一集合管或者第二集合管的结构示意图。

其中，100加液装置，10储液筒，11储液筒主体，12接箍，13储液筒变扣接头，21第一汇流管，22第二汇流管，23汇流管主体，231汇流管主体的丝堵，232汇流管变扣接头，233丝堵密封圈，234变扣接头密封垫，24汇流分支管，241汇流分支管的连接螺母，30注液球阀，40加液球阀，51自动控制系统，52太阳能供电系统，521太阳能电池板，522蓄电池，60平衡球阀，70泄压球阀，80固定板，81圆孔，91第一集合管，911法兰，92第二集合管，93集合管主体，931集合管主体的堵头，932集合管主体的堵头密封垫，94集合分支管，941集合分支管的连接螺母。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，其示出了根据本发明的一个实施例的加液装置100。加液装置100包括：多个储液筒10、注液球阀30、加液球阀40和自动控制系统51。具体地，结合图2至图5所示，多个储液筒10成蜂窝状布置，且多个储液筒10中处于同一排的每个储液筒10的两端分别对应地与第一汇流管21和第二汇流管22连接。注液球阀30的两端分别与第一汇流管21和天然气井的采气树的油套(未示出)连通。加液球阀40的两端分别与第一汇流管21和注液泵(未示出)连通。自动控制系统51分别与注液球阀30和加液球阀40连通，用于控制注液球阀30和加液球阀40的打开和关闭。

在使用时，自动控制系统51打开加液球阀40，使注液泵通过加液球阀40经由第一汇流管21向多个储液筒10中的储液筒10加入液体(例如向多个储液筒10中所有的储液筒10或者部分储液筒10加入液体)，之后自动控制系统51关闭加液球阀40，最后自动控制系统51打开注液球阀30，使液体从多个储液筒10依次流过第一汇流管21和注液球阀30并最终流至采气树的油套中。

参见图1，在本发明的一个示例中，加液装置100还包括平衡球阀60和泄压球阀70。平衡球阀60的两端分别与第二汇流管22和天然气井的采气树的油套连接，泄压球阀70与第二汇流管22连通。且自动控制系统51与平衡球阀60和泄压球阀70连接，以分别控制平衡球阀60和泄压球阀70的打开和关闭。

在使用时，在自动控制系统打开加液球阀40的同时打开泄压球阀70，以放空多个储液筒10中的压力，在自动控制系统51关闭加液球阀的同时关闭泄压球阀70，之后自动控制系统51打开平衡球阀60以使多个储液筒10中的压力与采气树的油套内的压力相等。

在本发明的另一示例中，加液装置100还包括与自动控制系统连接51的太阳能供电系统52。太阳能供电系统52包括彼此连接的太阳能电池板521和与太阳能电池板521连接的蓄电池522，太阳能电池板521通过蓄电池522(例如输出电压为24V)向自动控制系统51提供电能。

参见图3，在本发明的还一示例中，多个储液筒10中的每个储液筒10包括储液筒主体11，在储液筒主体11的两端各有一个接箍12，在每个接箍12上有一个储液筒变扣接头13。在储液筒主体11的两端的接箍12和储液筒变扣接头13均用螺纹依次与储液筒主体11连接。在本发明的另一个示例中，采用的储液筒10是内径为62mm的油管，当然本领域技术人员可以根据需要选择储液筒10的内径，储液筒10的内径在0～300mm的范围内均可。本发明采用多个小直径的储液筒组合成加液装置100，这是由于发泡剂通常具有一定的腐蚀性，如果采用整体式高压储液罐，当高压储液罐发生局部腐蚀时，只能更换整个储液罐；而本发明由于是多个小直径的高压储液筒集合而成，当某个或者某些高压储液筒10发生腐蚀时，只需更换其中的一个或者相应的多个小高压储液筒10即可，这样节约了维修投资。

结合图2和图4所示，加液装置100还包括固定板80，固定板80上设置有多个圆孔81。多个储液筒10的上下两端的两个固定板80将多个储液筒10固定连接成为一个整体。在固定板80为一块方形的厚钢板，其纵向和横向上排列着多个圆孔81。圆孔81的直径(例如73.25mm)稍大于高压储液筒10的外径(例如73mm)。通过这样的设计可以便于将固定板80套设在多个储液筒10中所有的储液筒10上。固定板80上的多个圆孔81与多个储液筒10为一一对应关系。

结合图1、图5和图6所示，在多个储液筒10中处于同一排的每个储液筒10的两端分别对应地与第一汇流管21和第二汇流管22连接，换句话说，处于同一排的储液筒10的上端端部均与第一汇流管21连接，处于同一排的储液筒10的下端端部均与第二汇流管22连接。这样多个储液筒10中有多个第一汇流管21和多个第二汇流管22，第一汇流管21和第二汇流管22的个数分别与多个储液筒10形成的排数相对应。例如仅有一排储液筒10，那么对应地有一个第一汇流管21和一个第二汇流管22；如果有11排储液筒10，那么对应地有11个第一汇流管21和11个第二汇流管22，储液筒10的个数、排数本领域人员可以根据需要进行相应的调整，本示例仅是一种说明性示例，不应当理解为对本发明的一种限制。

如图5和图6所示，第一汇流管21和第二汇流管22均包括汇流管主体23和沿汇流管主体23的纵长方向设置的多个汇流分支管24。多个汇流分支管24中的每一个汇流分支管24的一端焊接在汇流管主体23上，另一端与多个储液筒10中相应的储液筒10连接。在每个汇流分支管24上有用于连接高压储液筒10的连接螺母241，由此多个汇流分支管24与相应的储液筒10可以通过螺纹彼此固定连接。在汇流管主体23的一端有丝堵231和用于密封连接的丝堵密封圈233，另一端有一个汇流管变扣接头232和用于密封连接的变扣接头密封垫234。

结合图1和图7所示，加液装置100还包括第一集合管91和第二集合管92。第一集合管91和第二集合管92均包括集合管主体93和焊接在集合管主体93上的多个集合分支管94。加液装置100通过第一集合管91上的多个集合分支管94将加液装置100中的所有的第一汇流管21连接起来，同时加液装置100通过第二集合管92上的多个集合分支管94将加液装置100中的所有的第二汇流管22连接起来，这样使多个储液筒10彼此之间处于相互连通状态。也就是说，与多个储液筒10中同侧的储液筒10连接的所有的第一汇流管21均与第一集合管91连接，与多个储液筒10中同侧的储液筒10连接的所有的第二汇流管22均与第二集合管92连接，由此实现了多个储液筒10彼此之间的连通。

集合管主体93的两端均设置有堵头931，堵头931与堵头密封垫932彼此配合用于封堵集合管主体93的两端。每个集合分支管94上有连接螺母941，第一集合管91的集合分支管94上的连接螺母941相应地与第一汇流管21上的汇流管变扣接头232螺纹连接，第二集合管92的集合分支管94上的连接螺母941相应地与第二汇流管22上的汇流管变扣接头232螺纹连接，由此第一集合管31和第二集合管92将所有的第一汇流管21和第二汇流管22连通。

在本发明的一个示例中，多个集合分支管94的个数与对应连接的第一汇流管21或者第二汇流管22的个数相对应，例如第一汇流管21设置为3个，则第一集合管91的多个集合分支管94设置为3个；第一汇流管21设置为11个，则第一集合管91的多个集合分支管94设置为11个；同样地，第二汇流管22设置为2个，则第二集合管92的多个集合分支管94设置为2个；第二汇流管22设置为11个，则第二集合管92的多个集合分支管94设置为11个。本示例仅是一种说明性示例，本领域技术人员可以根据需要调整多个集合分支管94的个数，例如还可以设置为1个、4个或者更多个。

在第一集合管91上还焊接有两个法兰911，且在第二集合管92上也焊接有两个法兰911，法兰911相应地与第一集合管91和第二集合管92上的多个集合分支管94成90度分布，法兰911用于连接电动球阀，例如平衡球阀60、泄压球阀70与第二集合管92上的法兰911连接，平衡球阀60用于将气井油套环形空间内的高压气引入多个储液筒10内。泄压球阀70的主要作用是在重新加注发泡剂时，将多个储液筒10内的压力放空。

注液球阀30和加液球阀40分别与多个储液筒10下端的第一集合管91上的法兰911连接。注液球阀30用于将多个储液筒10内的发泡剂注入气井的油套环空内；加液球阀40的主要作用是在多个储液筒10内的发泡剂加完后，从外部将发泡剂注入到多个储液筒10内。通过注液球阀30和加液球阀40与相应的第一集合管91法兰连接，从而实现了加液装置100中所有的第一汇流管21通过汇流管变扣接头232与相应的第一集合管91连通，从而与注液球阀30和加液球阀40连通；通过平衡球阀60和泄压球阀70与相应的第二集合管92法兰连接，从而实现了加液装置100中所有的第二汇流管22通过汇流管变扣接头232与相应的第二集合管92连通，从而与平衡球阀60和泄压球阀70连通。

在本发明的另一示例中，四个电动球阀(注液球阀30、加液球阀40、平衡球阀60和泄压球阀70)的通径均为25mm。本示例仅是一种说明性示例，不应当理解为对本发明的一种限制。

注液球阀30、加液球阀40、平衡球阀60和泄压球阀70能够根据自动加液的要求和顺序完成气井的平衡、注液、泄压和加液功能。并且在整个过程中仅靠太阳能电池板供电用于四个电动球阀的控制，同时加液装置在整个运行的过程中还利用了多个储液筒10内液体的重力能将发泡剂注入井内，而不采用注入泵，从而更节能、更安全。

下面通过详细说明加液装置100的工作原理和过程进一步说明加液装置100的具体结构。

将加液装置100在现场预制的基础上安装完毕后，依次打开泄压球阀70(其目的是将加液过程中蜂窝式高压储液筒10内的空气排出)，将需要加注的发泡剂用注剂泵通过加液球阀40加入多个储液筒10内；在加满发泡剂后关闭泄压球阀70和加液球阀40，同时将注液球阀30与平衡球阀60用高压软管连接到采气树的环空接头上；之后开启采气树环空阀门，打开平衡球阀60引入井内的高压天然气，使多个储液筒10内的压力与气井油套环空的压力相平衡；当两者的压力平衡后，即可打开注液球阀30。多个储液筒10内的发泡剂在自身重力的作用下注入油套环空内。

当加入的发泡剂数量达到设计要求时，自动控制系统51就会关闭注液球阀30，完成发泡剂的加注。此时自动控制系统51开始计时，到达下一个加药周期时，自动控制系统51会重新打开注液球阀30注液，加注完毕后自动关闭注液球阀30。依次类推，直到将多个储液筒10内的发泡剂全部加入井内为止。

经过3-4个加药周期后，需要重新将发泡剂加满多个储液筒10，在往储液筒10内加药时，首先通过自动控制系统51面板上的控制键将平衡球阀60关闭，将油套环空的压力截断；然后将泄压球阀70打开，以将多个储液筒10内的压力泄掉；之后将加液管接到加液球阀40上，将发泡剂加入多个储液筒10内。储液筒10加满后，依次关闭泄压球阀70和加液球阀40，之后打开平衡球阀60，即可进入下一个加药循环。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

(1)本发明提供的加液装置利用高压储液筒集合而成的蜂窝式高压储液筒，能够适应现场对储罐耐高压和储液量的需求，与整体式高压储液罐相比，蜂窝式高压储罐具有重量轻，承压高、加工制造容易等特点；

(2)本发明提供的加液装置能够一次储存3-4个周期的加药量，采用自动控制加药方式，降低了现场加药操作人员的劳动强度，节约了车载高压加药设备的一次性投资；。

(3)本发明提供的加液装置充分利用太阳能作为电动球阀的动力，取消了车载高压泵注系统所需的动力燃油，避免了燃油燃烧对环境的污染，保护了现场周边的环境；

(4)本发明提供的加液装置利用小流量的形式注入发泡剂，使发泡剂与井内的积液能够混合的更加充分，提高了发泡剂的使用率和泡排效率，节约了发泡剂的用量，降低了用药成本；

(5)本发明提供的加液装置采用自动加药方式，能够适应现场恶劣气候环境下的加药操作，解决了恶劣气候条件下车载加药系统无法上井加药的难题，使加药具有一定的连续性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。