脱水滤芯和回收油井套管气的系统的制作方法

本实用新型涉及石油开采的技术领域，特别涉及一种用于为天然气脱水的脱水滤芯和回收油井套管气的系统。

背景技术：

油井在生产时，地层中的原油经深井泵抽吸到油管中，原油中所含的部分天然气，从原油中分离出来，然后进入油管和套管的环形空间中，即为套管气；在油田开发中，采油站所用的天然气，主要来源就是回收的环形空间中的油井套管气。由于油井套管气中含有水汽，在温度降到水的露点以下时,天然气中的饱和水汽就会冷凝成液相水并析出，在管道和设备中造成积液，在冬季生产等温度较低的情况下，会造成气管线冰冻堵管。

现有的收气工艺技术为：套管闸门到站内气阀组之间用管线相连，在油井平台边缘配一个分气包，在地面气管线上配若干个排水阀及甲醇加注阀，进行气管线防冻堵管理。进入冬季生产，为防止气管线冰冻堵塞，气管线排水闸门和分气包将定时排水。隆冬季节要加密到每四个小时排一次水，同时每天要向气管线内加注甲醇融冰。在排水时会有一定量的天然气排向大气，乱排乱放不仅造成资源浪费污染环境，操作人员易受到硫化氢和甲醇伤害，特别是天然气中的硫化氢的伤害。而且采用该工艺技术，部分油井收气管线冰冻堵死，不能收气。

以一个采油作业区为例，现有回收套管气井260口，平台分气包87个，管线排水闸门249个，气管线甲醇加注阀159个。在一个冬季的时间段里，为了融冰需要耗费甲醇5063升，气管线冲油77井次，冬季气管线冰冻堵死不能收气井数达到45口，而且，作业区在冬季缺气严重，一个冬季可能需要外购50万立方米的天然气。

另外，由于现有的套管气回收流程，在收气生产时，属于无控制状态。当油井发生汽窜或地下掺油等现象，使套管内结蜡严重时，会造成气管线冲油，冲油情况严重时，加热炉会发生火灾、气管线堵管等事故。现有的套管气回收存在发生火灾的事故隐患、增加员工维护安全的劳动强度和费用成本。

技术实现要素：

为解决上述的技术问题，本实用新型提出一种脱水滤芯，用于吸附并回收油井套管气中的水。本实用新型还提出回收油井套管气的系统，能将不含水的油井套管气输送到集气装置，来避免定期排水，从而避免了排水时有害物资的释放。

本实用新型提出一种脱水滤芯，用于油井套管气的脱水，所述脱水滤芯包括滤芯组件，以及分别扣盖在所述滤芯组件的上端和下端的滤芯盖和滤芯座，所述滤芯组件包括从内到外依次套设的第一筛管、第二筛管和过滤层；

所述滤芯座包括底壁和围设在所述底壁边缘且向上凸伸的侧壁，在所述底壁上设置用于所述油井套管气注入的过流孔；所述底壁的上表面上沿所述过流孔的周向开设环形的接水槽，所述过流孔的内壁上开设至少一个泄水槽，所述泄水槽与所述接水槽连通并排出所述油井套管气脱出的水；

所述第一筛管至少包括开设多个贯通的第一过孔的内筒，所述内筒的下端开口与所述过流孔的上端对接；在所述内筒的外侧固定套设至少一个支撑骨架，在所述支撑骨架外缠绕沾水网；所述第二筛管的外壁贴紧所述过滤层的内壁，所述第二筛管的管壁上开设多个贯通的第二过孔。

作为一种可实施的方式，所述支撑骨架的数量为多个，多个所述支撑骨架从内到外依次间隔套设，所述沾水网从内到外依次缠绕在各所述支撑骨架外；各所述支撑骨架均包括沿所述内筒的轴向设置的多根钢丝，多根所述钢丝沿所述内筒的周向间隔设置且排列呈圆形。

进一步地，各所述支撑骨架的钢丝的数量相同，且各所述支撑骨架的钢丝沿所述内筒的周向均匀设置，在所述内筒的径向所述钢丝排列呈直线。

作为一种可实施的方式，所述第一筛管还包括封盖在所述内筒的上端开口处的封板和设置在所述内筒下部的环形板，所述封板的外周边缘超出所述内筒的外壁，所述环形板套装在所述内筒的外侧；

所述支撑骨架位于所述封板与所述环形板之间，且所述支撑骨架的上端和下端分别与所述封板和所述环形板固定连接。

进一步地，在所述第二筛管的下端与所述滤芯座之间竖直设置挡水管。

更进一步地，所述环形板设置在所述内筒的下端；所述过滤层的下端、所述挡水管的下端和所述环形板分别密封粘接到所述滤芯座上，所述过滤层的上端、所述第二筛管的上端和所述封板分别密封粘接到滤芯盖上。

本实用新型还提出一种回收油井套管气的系统，所述回收油井套管气的系统包括：

气缸，其具有内腔，以及与所述内腔分别连通的引流管和出气口，所述引流管竖直设置；

上述的脱水滤芯，其竖直放置于所述内腔中，滤芯座的过流孔的下端与所述引流管的上端开口连通，所述引流管的下端开口与外界的油套环空连通；

集气装置，其具有进气口，所述进气口与所述出气口连通。

进一步地，所述回收油井套管气的系统还包括设置在所述引流管与所述油套环空之间的连接管道和防返油组件，所述防返油组件包括从下到上依次设置的托架、落坐在所述托架上的封堵件和封堵座；

所述托架固定在所述连接管道内，所述封堵座固定在所述连接管道的上端，所述封堵座上开设与所述引流管连通的连通孔；所述封堵件能在所述托架与所述封堵座之间沿所述连接管道的轴向上下活动，所述封堵件能向上活动至封堵在所述连通孔上。

更进一步地，所述连接管道与所述引流管之间设置能开闭的控制阀。

更进一步地，所述连接管道与所述油套环空之间设置三通管道，所述三通管道具有三个管段，三个所述管段分别与所述连接管道、接头和所述油套环空连接；

与所述油套环空连接的所述管段上设置放空阀，所述三通管道与所述油套环空之间设置能开闭的套压闸门。

本实用新型相比于现有技术的有益效果在于：本实用新型的脱水滤芯，能吸附并回收了油井套管气中的水。本实用新型的回收油井套管气的系统，消除了油井套管气含水造成的冬季收气时气管线冰冻堵塞的问题，同时，避免了为防止气管线冰冻堵塞而进行的排水操作，杜绝了排水操作造成的有害气体释放，不会伤害操作人员，且不会污染环境。

另外，本实用新型的回收油井套管气的系统，当油井发生汽窜或地下掺油等现象时，油液不能进入脱水滤芯和集气装置，避免了气管线冲油现象发生，从而避免发生火宅或气管线堵塞事故。

附图说明

图1为本实用新型的脱水滤芯的主视剖面示意图；

图2为本实用新型的脱水滤芯的截面俯视示意图；

图3为本实用新型的脱水滤芯的滤芯座的俯视示意图；

图4为本实用新型的脱水滤芯的滤芯座的仰视示意图；

图5为本实用新型的脱水滤芯的第一筛管的主视剖面示意图；

图6为图5的俯视示意图；

图7为图5的仰视示意图；

图8为本实用新型的脱水滤芯中滤芯组件、支撑骨架和沾水网的组装关系的主视剖面示意图；

图9为本实用新型的回收油井套管气的系统的主视示意图；

图10本实用新型的回收油井套管气的系统的气缸的缸体的主视剖面示意图；

图11本实用新型的回收油井套管气的系统在套压闸门与集气装置之间的部分的局部放大示意图；

图12为本实用新型的回收油井套管气的系统的防返油组件的托架的主视剖面示意图。

附图标记：

1-回收油井套管气的系统；2-油套环空；100-脱水滤芯；

10-滤芯盖；20-滤芯组件；22-第一筛管；222-内筒；224-封板；225-封板穿孔；

226-环形板；227-环形板穿孔；24-第二筛管；26-过滤层；

30-滤芯座；32-底壁；322-过流孔；324-接水槽；326-泄水槽；34-侧壁；

40-支撑骨架；42-钢丝；50-沾水网；60-挡水管；

200-气缸；210-引流管；220-出气口；230-缸体；240-缸盖；

300-集气装置；310-进气口；400-连接管道；

510-托架；520-封堵件；530-封堵座；532-连通孔；

600-控制阀；700-三通管道；710-放空阀；720-套压闸门；800-接头。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1和图2所示，一种脱水滤芯100，用于油井套管气的脱水，脱水滤芯100包括滤芯组件20、滤芯盖10和滤芯座30。滤芯盖10和滤芯座30分别扣盖在滤芯组件20的上端和下端，滤芯组件20包括从内到外依次套设的第一筛管22、第二筛管24和过滤层26。

请结合图3和图4所示，滤芯座30包括底壁32和围设在底壁32边缘且向上凸伸的侧壁34，在底壁32上设置用于油井套管气注入的过流孔322；底壁32的上表面上沿过流孔322的周向开设环形的接水槽324，过流孔322的内壁上开设至少一个泄水槽326，泄水槽326与接水槽324连通并排出油井套管气脱出的水。

第一筛管22至少包括开设多个贯通的第一过孔的内筒222，内筒222的下端开口与过流孔322的上端对接；在内筒222的外侧固定套设至少一个支撑骨架40，在支撑骨架40外缠绕沾水网50；第二筛管24的外壁贴紧过滤层26的内壁，第二筛管24的管壁上开设多个贯通的第二过孔。

油井套管气通过第一过孔扩散到沾水网50上，油井套管气中的部分水分会被沾水网50吸附，吸附在沾水网50上的水受重力作用下滑，回落到滤芯座30上，水被收集并储存在接水槽324中，然后经泄水槽326流出。脱掉部分水分的油井套管气经第二筛管24的第二过孔进入过滤层26，经二次过滤，过滤出的水分受重力作用经第二筛网24下滑，回落到滤芯座30上，并储存在接水槽324中，然后经泄水槽326流出。脱水后的油井套管气向外流出过滤层26，可以输送到回收流程。过流孔322用于油井套管气向上通过和水流向下通过。

作为一种可实施的方式，如图2所示，支撑骨架40的数量为多个，多个支撑骨架40从内到外依次间隔套设，沾水网50从内到外依次缠绕在各支撑骨架40外；各支撑骨架40均包括沿内筒222的轴向设置的多根钢丝42，多根钢丝42沿内筒222的周向间隔设置且排列呈圆形。

本实施例中，支撑骨架40的数量为五个，五个支撑骨架40间隔套装在内筒222外。沾水网50从最内层的支撑骨架40的外侧缠绕到最外层的支撑骨架40的内侧。每个支撑骨架40中均包括12根竖直设置的钢丝42，12根钢丝42沿内筒222的周向均匀设置。支撑骨架40还可以为间隔套设在内筒222外的多个网状结构，其作用为支撑沾水网50，特别是在沾水网50吸附水之后，使其保持竖直状态，有利于水下落，同时能持续吸附经第一过孔进入的油井套管气中的水。

进一步地，各支撑骨架40的钢丝42的数量相同，且各支撑骨架40的钢丝42沿内筒222的周向均匀设置，在内筒222的径向钢丝42排列呈直线。在内筒222的径向钢丝42排列呈直线，也就是说，在图2所示的截面图中，其中一个支撑骨架40中的任意一根钢丝42与相邻的支撑骨架40的钢丝42的中心连线经过内筒222的中心，各支撑骨架40中的钢丝42相互正对，能使支撑骨架40尽可能少地遮挡沾水网50，提高了沾水网50与油井套管气接触的有效面积，保证了沾水网50能充分地吸附过滤。

较优地，请参阅图5所示，内筒222上的多个第一过孔分别沿内筒222的轴向和径向均匀排列，使内筒222形成能使油井套管气均匀通过的筛网。沾水网50由多层不锈钢网或多层化学纤维网复合而成，沾水网50的目数约为200。过滤层26由化学纤维、钢沫或铜沫烧结制成，过滤层的过滤精度为0.3微米。第二筛管24上的第二过孔分别沿第二筛管24的轴向和径向均匀排列，使第二筛管24形成能使油井套管气均匀通过的筛网。

作为一种可实施的方式，请参阅图5、图6和图7所示，第一筛管22还包括封盖在内筒222的上端开口处的封板224和设置在内筒222下部的环形板226，封板224的外周边缘超出内筒222的外壁，环形板226套装在内筒222的外侧；支撑骨架40位于封板224与环形板226之间，且支撑骨架40的上端和下端分别与封板224和环形板226固定连接。

本实施例中，在封板224上设置与钢丝42的上端位置相对应的封板穿孔225，在环形板226上设置与钢丝42的下端位置相对应的环形板穿孔227。请参阅图8所示，各钢丝42的两端分别穿入对应的封板穿孔225和对应的环形板穿孔227，并通过焊接的方式分别与封板224和环形板226固定。

进一步地，如图1所示，在第二筛管24的下端与滤芯座30之间竖直设置挡水管60，挡水管60可使下落到滤芯座30中的水围挡在挡水管60的内壁之中，水不会浸泡过滤层26的下部并逐步浸染到过滤层26的上部，从而避免影响过滤层26的使用性能，同时，水蓄积在挡水管60围成的稳定空间内，还能避免油井套管气的气流将水带走。

较优地，挡水管60与第二筛管24为一体成型。实际制作时，可在管体的上部开设第二过孔形成第二筛管24，在管体的下部不开孔，即为用于挡水的挡水管60。较优地，挡水管60的高度与侧壁34的高度相等。滤芯盖10和滤芯座30由铝制成。第一筛管22、第二筛管24和挡水管60均由钢制成。

更进一步地，环形板226设置在内筒222的下端；过滤层26的下端、挡水管60的下端和环形板226分别密封粘接到滤芯座30上，过滤层26的上端、第二筛管24的上端和封板224分别密封粘接到滤芯盖10上。封板224的外径大于内筒222的外径，且封板224的外径与环形板226的外径相等。

较优地，过滤层26下端的外侧密封粘接到滤芯座30的侧壁34。同理，滤芯盖10也可以包括滤芯盖顶壁和滤芯盖侧壁，过滤层26上端的外侧密封粘接到滤芯盖侧壁。这样可以限定滤芯组件20在脱水滤芯100中的位置，避免油井套管气的冲击力过大时，滤芯组件20与滤芯盖10、滤芯座30分离。

请参阅图9所示，本实用新型还提出一种回收油井套管气的系统1，回收油井套管气的系统1包括：气缸200、上述的脱水滤芯100和集气装置300。请参阅图10所示，气缸200具有内腔，以及与内腔分别连通的引流管210和出气口220，引流管210竖直设置。脱水滤芯100竖直放置于内腔中，滤芯座30的过流孔322的下端与引流管210的上端开口连通，引流管210的下端开口与外界的油套环空2连通。集气装置300具有进气口310，进气口310与出气口220连通。

本实施例中，气缸200包括槽形的缸体230和缸盖240，缸盖240密封扣盖在缸体230的上端开口处，缸体230与缸盖240之间围合成用于容纳脱水滤芯100的内腔。引流管210竖直设置于缸体230的槽形底壁，出气口220设置于缸体230的槽形侧壁，引流管210能将油井套管气直接进入过流孔322，依次经第一筛管22、第二筛管24和过滤层26的逐层过滤，油井套管气从气缸200的侧面迅速进入集气装置300。引流管210用于油井套管气向上通过和水流向下通过。较优地，在脱水滤芯100与缸盖240之间还设置缓冲胶垫，避免脱水滤芯100受油井套管气的冲击后，与气缸之间产生剧烈地磕碰导致振颤。

本实用新型的回收油井套管气的系统1，将油井套管气经引流管210从下至上注入置于气缸200中的脱水滤芯100，通过脱水滤芯100脱水后将不含水的油井套管气输送到集气装置300，集气装置300即为现有技术中采用的回收装置，在此不再赘述。同时，脱出的水被收集到接水槽324中，并通过泄水槽326排出，使脱水滤芯100中不会蓄积水，影响其持续脱水的使用性能。

本实用新型的回收油井套管气的系统1，消除了油井套管气含水造成的冬季收气时气管线冰冻堵塞的问题，同时，避免了为防止气管线冰冻堵塞而进行的排水操作，杜绝了排水操作造成的有害气体释放，不会伤害操作人员，且不会污染环境。本实用新型的回收油井套管气的系统1不需要进行排水操作，减轻了员工劳动强度。另外，还能够取代分气包，降低建设成本。

较优地，如图1、图3和图4所示，过流孔322设置在底壁32的中心，在底壁32的中心设置向外凸伸的第一凸台，过流孔322沿滤芯座30的轴向开设在第一凸台上，第一凸台插入引流管210内，第一凸台的外壁与引流管210的内壁之间通过密封圈密封。在底壁32的中心还设置向内凸伸的第二凸台，过流孔322贯穿第二凸台，内筒222的下端开口套装在第二凸台外。脱水滤芯100与气缸200的组装过程简单，组装后结构稳定，不易损坏。

进一步地，请参阅图11所示，回收油井套管气的系统1还包括设置在引流管210与油套环空2之间的连接管道400和防返油组件，防返油组件包括从下到上依次设置的托架510、落坐在托架510上的封堵件520和封堵座530。托架510固定在连接管道400内，封堵座530固定在连接管道400的上端，封堵座530上开设与引流管210连通的连通孔532；封堵件520能在托架510与封堵座530之间沿连接管道400的轴向上下活动，封堵件520能向上活动至封堵在连通孔532上。

当油井发生汽窜或地下掺油等现象时，封堵件520随上升的油液向上活动，封堵连通孔532，油液不能经引流管210进入脱水滤芯100和集气装置300，避免了气管线冲油现象发生，从而避免发生火宅或气管线堵塞事故。

较优地，请参阅图12所示，托架510为十字形，十字形的四个端部分别固定连接到连接管道400内，十字形托架510形成的承载结构稳定，不影响油井套管气的通过。封堵件520包括一个竖直设置的柱体和分别固定在柱体两端的半球体，封堵座530通过螺纹与连接管道400连接，连通孔532在下端呈从上至下直径逐渐扩大的截锥形，截锥形与半球体的外表面相互配合形成封堵。封堵件520由钛制成，承压强度高达10兆帕。

更进一步地，连接管道400与引流管210之间设置能开闭的控制阀600，在需要暂停回收作业时，通过关闭控制阀600，避免油井套管气持续注入气缸200内。

更进一步地，如图9所示，连接管道400与油套环空2之间设置三通管道700，三通管道700具有三个管段，三个管段分别与连接管道400、接头800和油套环空2连接。与油套环空2连接的管段上设置放空阀710，三通管道700与油套环空2之间设置能开闭的套压闸门720。本实施例中，连接管道400即为三通管道700中的其中一个管段。三通管道700通过卡箍头与套压闸门720的卡瓦连接，出气口220与集气装置300焊接。

根据油井套管气的特性，温度越高，天然气中的含水饱和度越高，天然气中的水穿透过滤层26的能力越强；通过第一筛管22和第二筛管24的脱水过滤，天然气在进入过滤层26前，脱出了部分水分，这部分水分也带走了部分热量，从而降低了天然气的温度和含水饱和度，因此，脱水滤芯获100具有较好的二级过滤效果，能够实现回收油井套管气的系统1在油井生产中的应用。

本实用新型的回收油井套管气的系统1，包括如下使用步骤：

步骤S10，请参阅图9所示，油套环空2中的油井套管气由引流管210进入气缸200的内腔，经上述的脱水滤芯100脱水后，脱水后的油井套管气由出气口220进入集气装置300。

本实用新型的回收油井套管气的系统1消除了在冬季进行频繁排水，避免了因排水释放到大气中很多天然气，避免了由此造成的资源的浪费和环境污染，本实用新型在冬季不需要进行收气流程排水防冻堵操作，杜绝了因排水造成的有害气体(例如天然气中的硫化氢)对员工的伤害。使用本实用新型，消除了因回收流程冻堵造成的不能正常收气，在冬季每座采油站可增加天然气产量30％。

进一步地，如图11所示，在步骤S10中，油井套管气依次经引流管210和滤芯座30的过流孔322进入第一筛管22的内筒222，沾水网50吸附油井套管气中的水，油井套管气依次经第二筛管24和过滤层26再次过滤，脱水后的油井套管气经出气口220进入集气装置300，经脱水滤芯100脱出的水落入滤芯座30的接水槽324后，依次经泄水槽326和引流管210回流到油套环空2。

进一步地，在步骤S10之前还包括步骤S10’，判断油液是否从油套环空2上返到回收油井套管气的系统1中；以及步骤S20’，根据判断结果进行相应的处置。

更进一步地，步骤S10’为：通过压力测试表测量回收油井套管气的系统1内的压力值，通过压力测试表测量的压力值，判断油液是否上返。

更进一步地，步骤S20’为：

当油液未上返时，执行步骤S21’，将引流管210与油套环空2连通；

当油液上返时，执行步骤S22’，将引流管210与油套环空2断开。

较优地，步骤S10’为，在引流管210与油套环空2之间设置连接管道400，在连接管道400与引流管210之间设置能开闭的控制阀600；采用压力测试表测量连接管道400内的压力值，通过压力测试表测量的压力值，判断油液是否上返。

步骤S21’为，通过打开所述控制阀600，连通引流管210与油套环空2；

步骤S22’为，通过关闭所述控制阀600，断开引流管210与油套环空2。

较优地，可进一步在连接管道400与油套环空2之间设置三通管道700，三通管道700具有三个管段，三个管段分别与连接管道400、接头800和油套环空2连接。压力测试表连接在接头800上，并测量连接管道400内的压力值。

本实用新型的回收油井套管气的系统1，当油井发生汽窜或地下掺油等现象时，通过三通管道700、托架510、封堵件520、封堵座530和控制阀600的结构，能够有效地在井口自动封住油液，避免油液进入集气装置300，并消除了气管线冲油造成的事故隐患。

另外，在步骤S10之前还包括步骤S1，在三通管道700与油套环空2之间设置能开闭的套压闸门720，打开套压闸门720。

在步骤S10之后还可以包括测试步骤S30，步骤S30为，在三通管道700上与油套环空2连接的管段上设置放空阀，需要测试油井时，关闭套压阀门720和控制阀600，打开放空阀710，拆卸压力测试表后，将测试仪器连接在接头800上；关闭放空阀710，执行步骤S1。

综上所述，本实用新型的回收油井套管气的系统1，具有如下三种工作模式：

收气：打开套压闸门720、控制阀600，油井套管气进入第一筛管22的内筒222，通过第一过孔扩散到内筒222外，流经沾水网50时通过碰触，天然气中的部分水分会吸附在沾水网50上，在重力的作用下，水在沾水网50上向下渗流。脱掉部分水分的天然气通过第二筛管24的第二过孔扩散进入质密的过滤层26，通过过滤，水由第二筛管24的内筒壁向下渗流，与沾水网50上渗流的水汇集，渗流并收集到接水槽324。水经泄水槽326渗流到控制阀600、封堵座530的连通孔532、三通管道700的内腔，回流到油套环空2内。脱水的天然气经过滤层26进入气缸200，由出气口220进入集气装置300，完成了油井套管气的回收流程，也就是说，天然气被回收到采油站。

封液：当油井受到汽窜等影响时，油套环空2内的液面升到井口时，油液进入连接管道400，在浮力的作用下，封堵件520上升至与封堵座接触形成密封，封住了油液不能进入集气系统300，当操作人员巡检时，发现接头800上连接的压力测试表的压力值升高时，关闭控制阀600，待汽窜等异常现象结束后，套压降低至正常后，打开控制阀600，可再次回收油井套管气。

油井测液面：在需要进行油井测液面等其他管理工作时，关闭套压闸门720、控制阀600，打开放空阀710，卸掉压力测试表，安装测试仪器，关闭放空阀710，打开套压闸门720，完成测试后，恢复回收油井套管气。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。