一种油田伴生气回收方法以及装置与流程

本申请涉及石油天然气开发技术领域，具体为一种油田伴生气回收方法以及装置。

背景技术：

随着石油伴生气资源化以及油气开采越来越严格的环保形势，以前不被重视的低压且少量的井口伴生气不再被允许粗放式放空燃烧，由此也就催动了我国油气混输技术的发展，油井生产过程中天然气会在油井套管中富集，如果油井套管中的天然气不能及时释放，则造成油井套管中气压会升高，导致油井动液面降低，影响油井的正常生产。

因此，就需要利用油气混输泵是关键设备，排出油井套管中的伴生气以降低油井套管中的气压，伴生气通常指与石油共生的天然气，其中，油气混输泵要求其兼具泵和压缩机的性能，然而，现有技术中的诸如螺杆泵、同步回转气液混输泵以及摆动转子气液混输泵等设备均无法兼顾，另外，回转气液混输泵以及摆动转子气液混输泵等设备需要电机提供混输泵运转动力，提高了油井套管中伴生气的回收成本。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种能够回收油井套管中低压伴生气并降低回收成本的方法以及装置。

为了实现上述目的，本申请提供一种油田伴生气回收方法，用于油田伴生气回收装置，所述油田伴生气回收装置包括三角转子压缩机，所述三角转子压缩机的缸体上开设有进气口、进液口和排出口，所述缸体内设置的三角转子正向旋转且反向锁止，所述三角转子与缸体配合形成独立的第一、二、三腔室，所述进气口与油井套管的低压气出口连通，油井油管的高压油出口与主管连通，所述主管上的第一、二支管分别与所述进液口与排出口连通，所述第一、二支管之间的主管的导通方向为由高压油出口向外输管路导通；

在与所述油井油管相连的抽油机处于下行程中，包括下述步骤，步骤s1：油井套管中的低压伴生气通过三角转子压缩机的进气口进入第一腔室，外输管路的高压油回流至三角转子压缩机的进液口以进入第二腔室，所述三角转子压缩机的进液口处的高压与排出口处的低压形成的压力差驱使三角转子压缩机的三角转子旋转；

步骤s2：所述三角转子压缩机的三角转子旋转使得第一腔室与进液口连通，高压油进入第一腔室中与低压伴生气混合形成混合介质；

步骤s3：所述三角转子压缩机的三角转子旋转压缩第一腔室中的混合介质；

步骤s4：所述三角转子压缩机的三角转子旋转使得第一腔室与排出口连通，所述混合介质由所述排出口输送至油井油管内；

所述抽油机处于上行程中，所述三角转子压缩机的三角转子将进气口、进液口和排出口两两隔离，进液口处的油压与排出口的压力相等，三角转子压缩机停止运转，所述抽油机采出的油液以及积存在油井油管内的混合介质自高压油出口向外输管路输送，完成所述油井套管中低压伴生气的压缩回收。

可选地，所述主管上位于第一、二支管之间的管体上设置有单向阀，所述单向阀的导通方向为由高压油出口向外输管路导通；

所述步骤s1还包括：所述单向阀限制外输管路的高压油向油井油管回流；

所述抽油机采出的油液以及积存在油井油管内的混合介质自高压油出口经单向阀向外输管路输送。

本申请还提供一种油田伴生气回收装置，包括三角转子压缩机，所述三角转子压缩机的缸体上开设有进气口、进液口和排出口，所述缸体内设置的三角转子正向旋转且反向锁止，所述进气口与油井套管的低压气出口连通，油井油管的高压油出口与主管连通，所述主管上的第一、二支管分别与所述进液口与排出口连通，所述第一、二支管之间的主管的导通方向为由高压油出口向外输管路导通；

与所述油井油管相连的抽油机处于下行程中，所述三角转子压缩机对油井套管中低压伴生气进行抽吸压缩并与高压油出口的高压油混合形成混合介质，所述混合介质由所述排出口输送至油井油管内；

抽油机处于上行程中，所述油井油管中采出的油液以及积存在油井油管内的混合介质自高压油出口向外输管路输送，完成所述油井套管中低压伴生气的压缩回收。

可选地，所述主管上位于第一、二支管之间的管体上设置有单向阀，所述单向阀的导通方向为由高压油出口向外输管路导通。

可选地，所述主管上有与单向阀并联的闸阀。

可选地，所述单向阀与闸阀并联的管路上分别设置有第一、二球阀。

可选地，所述进气口与油井套管的低压气出口连通的管路上设置有第三球阀，所述第二支管上设置有第四球阀。

可选地，所述进气口和排出口邻近布置且位于缸体的一侧，所述进液口位于缸体的另一侧。

可选地，所述三角转子中部设置内齿圈，所述缸体内布置有传动轴，所述传动轴一端位于缸体的腔室内且该端端部设置有齿轮，所述传动轴另一端与动力单元相连，所述传动轴一端的齿轮与三角转子的内齿圈啮合传动。

可选地，所述主管一端管口与油井油管的高压油出口相连、另一端管口与外输管路连通。

与现有技术相比，本申请的技术效果为：利用进液口处与排出口处的压力差，实现三角转子压缩机的三角转子无动力运转，以对油井套管中的低压伴生气进行抽吸回收，无需额外提供对低压气进行抽吸回收的动力，就能够完成油井套管中伴生气的压缩回收，大幅降低油井套管中伴生气的回收成本。

附图说明

图1为本申请抽油机处于下行程时的工作状态示意图；

图2为本申请抽油机处于上行程时的工作状态示意图；

图3a至3e为三角转子压缩机的工作过程示意图。

附图标记中，1-抽油机，10-三角转子压缩机，11-缸体，12-三角转子，111-进气口，112-进液口，113-排出口；20-油井套管，21-低压气出口；30-油井油管，31-高压油出口；40-单向阀，41-第一球阀，42-第二球阀，43-第三球阀，44-第四球阀，45-闸阀；51-第一支管，52-第二支管；60-外输管路。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

本申请提供一种油田伴生气回收装置，包括三角转子压缩机10，所述三角转子压缩机10的缸体11上开设有进气口111、进液口112和排出口113，所述缸体11内设置的三角转子12正向旋转且反向锁止，所述三角转子12与缸体11配合形成独立的第一、二、三腔室，所述进气口111与油井套管20的低压气出口21连通，油井油管30的高压油出口31与主管连通，所述主管上的第一、二支管51、52分别与所述进液口12与排出口113连通，所述第一、二支管51、52之间的主管的导通方向为由高压油出口31向外输管路60导通；

与所述油井油管30相连的抽油机1处于下行程中，所述三角转子压缩机10对油井套管20中低压伴生气进行抽吸压缩并与高压油出口31的高压油混合形成混合介质，所述混合介质由所述排出口113输送至油井油管30内；

所述抽油机1处于上行程中，所述油井油管30中采出的油液以及积存在油井油管30内的混合介质自高压油出口31向外输管路60输送，完成所述油井套管20中低压伴生气的压缩回收。

参见图1和2所示，图中空心箭头表示油井套管20中待回收的低压伴生气，实心箭头表示回流的高压油，双尾空心箭头表示混合介质。

本申请中所述第一、二支管51、52之间的主管的导通方向为由高压油出口41向外输管路60导通，也就是主管中介质能够由高压油出口41向外输管路60输送，主管中介质由外向高压油出口31方向是截止的。

当抽油机1工作状态处于下行程时，进气口111处的气压为p1，主管中介质由外向高压油出口41流动方向是截止的，主管的回流高压油将直接流向进液口112，所述进液口112处的压力维持p2，此时，所述进液口112处的压力p2远大于排出口113的压力p3，由于进液口112处与排出口113处形成的压力差，并且所述缸体11内设置的三角转子12正向旋转且反向锁止，这样进液口112处的高压将驱动三角转子12沿着缸室体积增大的方向旋转，以实现所述三角转子12的正向旋转，油井套管20中的低压伴生气通过进气口111被抽吸至三角转子12与缸体11配合形成的腔室中。

下面结合图3a至3e对三角转子压缩机的工作过程作详细说明。

图3a中油井套管20中的低压伴生气由进气口111进入第一腔室a中，油井油管30中的高压油由进液口112进入第二腔室b，排出口113与第三腔室c连通，第二腔室b中的高压与第三腔室c中的低压形成压力差。

图3b中所述第二腔室b中的高压将驱动三角转子12沿着第二腔室b体积增大的方向旋转，由于三角转子12正向旋转且反向锁止，所述三角转子12将正向旋转抽吸低压伴生气，三角转子12旋转使得第一腔室a形成封闭的腔室。

图3c中外输管路60的高压油回流至第一腔室a并与低压伴生气混合形成混合介质。

图3d中三角转子12正向旋转，第一腔室a的体积减小，第一腔室a中的混合介质被压缩。

图3e中第一腔室a中的混合介质被增压后排出至输送至油井油管30中，上述过程是三角转子压缩机10的一个工作循环。

其中，油气的混合介质经排出口113输送至油井油管30中，油气混合介质将在油井油管30内积存，抽油机1处于上行程中，所述三角转子压缩机10的三角转子12将进气口111、进液口112和排出口113两两隔离，进液口112处的油压与排出口113的压力几乎等值，也就是进液口112处与排出口113处的压力差无法驱使三角转子12转动，三角转子压缩机10停止运转，所述抽油机1采出的油液以及积存在油井油管30内的混合介质自高压油出口31向外输管路60输送，即高压油以及积存在油井油管30内的混合介质向下游输送以对低压伴生气进行收集，完成所述油井套管20中低压伴生气的压缩回收。

上述技术方案中，抽油机1工作状态处于下行程时，利用进液口112处与排出口113处的压力差，实现上述三角转子压缩机10的三角转子12无动力运转，以对油井套管20中的低压伴生气进行抽吸回收，无需额外提供对低压伴生气进行抽吸回收的动力，完成油井套管20中低压伴生气的压缩回收。

所述主管上位于第一、二支管51、52之间的管体上设置有单向阀40，所述单向阀40的导通方向为由高压油出口31向外输管路60导通。

通过在第一、二支管51、52之间的主管管体上设置单向阀40，实现主管的导通方向由高压油出口31向外输管路60导通，单向阀40的设置，在抽油机下行程中，防止高压油向高压油出口31回流，使得高压油能够向缸体11上的进油口121输送，所述单向阀40能够稳定可靠地实现介质的单向导通且反向截止，并且单向阀40布设维护十分便捷。

当然，也可以设置在第一、二支管51、52之间布设球阀，在抽油机1上行程中，打开球阀，使得高压油能够正常由高压油出口31向外输管路60输送，在抽油机1下行程中，关闭球阀，使得高压油能够向缸体11上的进油口121输送，上述球阀可以替换为电磁阀，实现主管的自动导通与截止。

所述主管上有与单向阀40并联的闸阀45。

所述单向阀40与闸阀45并联的管路上分别设置有第一、二球阀41、42。

所述进气口111与油井套管20的低压气出口21连通的管路上设置有第三球阀44，所述第二支管52上设置有第四球阀44。

当三角转子压缩机10需要更换或养护的情况下，也就是要停止三角转子压缩机10的运作，为了避免影响抽油机1对油液的正常采集并输送，通过将第一、二、三球阀41、42、43关闭，并将闸阀45打开，这样避免影响油液的正常采集，能够保证采集的油液能够经高压油出口31和闸阀45向外输管路60正常输送。

所述进气口111和排出口113邻近布置且位于缸体11的一侧，所述进液口112位于缸体11的另一侧。

所述三角转子12中部设置内齿圈，所述缸体11内布置有传动轴，所述传动轴一端位于缸体11的腔室内且该端端部设置有齿轮，所述传动轴另一端与动力单元相连，所述传动轴一端的齿轮与三角转子12的内齿圈啮合传动。

上述动力单元可以为电机、汽油机或柴油机动力源，为了避免进液口112处和排出口113处的压力差较小，而无法确保低压伴生气稳定回收的情况，本申请通过设置动力单元来驱使传动轴转动，传动轴驱使三角转子12旋转，以此使得油井套管20中低压伴生气能够稳定回收，并提高油井套管20中低压伴生气的回收效率。

所述主管一端管口与油井油管30的高压油出口31相连、另一端管口与外输管路连通，所述单向阀40的导通方向为由高压油出口31向外输管路60导通。

主管的另一端管口与外输管路60连通，也就是主管另一端管口与下游集气站的输送管路连通，这样油气混输至集气站实现油井套管20中低压伴生气的回收。

本申请还提供了一种油田伴生气回收方法，用于油田伴生气回收装置，所述油田伴生气回收装置包括三角转子压缩机10，所述三角转子压缩机10的缸体11上开设有进气口111、进液口112和排出口113，所述缸体11内设置的三角转子12正向旋转且反向锁止，所述三角转子12与缸体11配合形成独立的第一、二、三腔室，所述进气口111与油井套管20的低压气出口21连通，油井油管30的高压油出口31与主管连通，所述主管上的第一、二支管51、52分别与所述进液口112与排出口113连通，所述第一、二支管51、52之间的主管的导通方向为由高压油出口31向外输管路60导通；

在与所述油井油管30相连的抽油机1处于下行程中，包括下述步骤：

步骤s1：油井套管20中的低压伴生气通过三角转子压缩机10的进气口111进入第一腔室，外输管路的高压油回流至三角转子压缩机10的进液口112以进入第二腔室，所述三角转子压缩机10的进液口112处的高压与排出口113处的低压形成的压力差驱使三角转子压缩机10的三角转子12旋转；

步骤s2：所述三角转子压缩机10的三角转子12旋转使得第一腔室与进液口112连通，高压油进入第一腔室中与低压伴生气混合形成混合介质；

步骤s3：所述三角转子压缩机10的三角转子12旋转压缩第一腔室中的混合介质；

步骤s4：所述三角转子压缩机10的三角转子12旋转使得第一腔室与排出口113连通，所述混合介质由所述排出口113输送至油井油管30内；

所述抽油机1处于上行程中，所述三角转子压缩机10的三角转子12将进气口111、进液口112和排出口113两两隔离，进液口112处的油压与排出口131的压力相等，三角转子压缩机10停止运转，所述抽油机1采出的油液以及积存在油井油管30内的混合介质自高压油出口31向外输管路60输送，完成所述油井套管20中低压伴生气的压缩回收。

所述主管上位于第一、二支管51、52之间的管体上设置有单向阀40，所述单向阀40的导通方向为由高压油出口31向外输管路60导通；

所述步骤s1还包括：所述单向阀40限制外输管路的高压油向油井油管30回流。

所述抽油机1采出的油液以及积存在油井油管30内的混合介质自高压油出口31向外输管路60输送，包括：

所述抽油机1采出的油液以及积存在油井油管30内的混合介质自高压油出口31经单向阀40向外输管路60输送。

本申请利用进液口112处与排出口113处的压力差，实现三角转子压缩机10的三角转子12无动力运转，以对油井套管20中的低压伴生气进行抽吸回收，无需额外提供对低压伴生气进行抽吸回收的动力，就能够完成油井套管中天然气的压缩回收，大幅降低油井套管中伴生气的回收成本。

上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。