一种油井伴生气与原油储罐挥发气回收环保增效装置的制作方法

1.本实用新型涉及油气回收设备技术领域，具体涉及一种油井伴生气与原油储罐挥发气回收环保增效装置。


背景技术：

2.在油田生产过程中，联合站与接转站、输油站原油储罐内的原油富含大量挥发气。该挥发气成分复杂，除含有大量甲烷、乙烷、丙烷、丁烷外，还含有硫化氢，在油田应用注高压氮气及二氧化碳气体驱油工艺后，还富含氮气及二氧化碳温室气体，如果不进行回收，这些气体将通过储罐呼吸阀直接排向大气，严重污染环境。
3.在使用原油脱水工艺的开采区块联合站，原油脱水后温度高达50-65℃，挥发气挥发量成倍增加。这些挥发气不断从储罐中析出并挥发至大气中，宝贵的天然气资源被浪费的同时，也对大气环境造成了严重污染。
4.在油田生产过程中，采油井井筒内的原油富含大量天然气。该气体成分复杂，除含有大量甲烷、乙烷、丙烷、丁烷外，还含有硫化氢，在油田应用注高压氮气及二氧化碳气体驱油工艺后，还富含氮气及二氧化碳温室气体。这些天然气不断从原油中析出并积聚在井筒内，压力不断升高。当天然气压力大于输油管道回压时，这些天然气将进入输油管道随油井采出液被输送到油田的接转站或联合站进行进一步处理。对于管道回压高的偏远井，天然气压力小于输油管道回压，这些天然气将无法送出，继续积聚在井筒内且压力不断增加，将大大压缩井筒内原油的液面高度。原油液面高度下降后，将带来两个显著问题：a抽油泵充满度降低，采出油产量降低；b地层压力受到井筒天然气压力压迫，地层原油产出减少。
5.为了解决上述两个问题，各油田在压缩机方面主要采取了以下措施：
6.1、使用活塞式压缩机抽取、增压输送天然气，该方案缺陷是：
7.易损件多：进排气阀、活塞环、支撑环、节流环、刮油环组、油封、气阀及垫圈、填料等需要定期更换,达到大修周期后还需大修曲轴、更换连杆瓦、曲轴瓦等；
8.保养耗材多：气滤、油滤、润滑油等投入费用较高；
9.维保工作量大费用高：维保费时费力，人工成本高；
10.存在水击现象：井口天然气温度在45-55℃，富含饱和水及轻烃类物质，由井口进入压缩机前产生大量冷凝水及轻质油，随天然气进入压缩机，导致压缩机发生液击现象，无法正常运行；
11.活塞机压缩效率低，能耗高：相比螺杆压缩机能耗高15-20%。
12.以上问题导致压缩机无法长期稳定运行，大量的维保费用持续投入，无法带来经济效益。
13.2、使用喷油双螺杆压缩机抽取、增压输送天然气，缺点如下：
14.双金属螺杆压缩，始终存在着火点这一致命缺陷，爆燃和爆炸风险高；该类型压缩机为双金属螺杆压缩，发生机械故障或螺杆磨损后金属螺杆易打火，火花从压缩机压缩室进入油气分离痛，极易将油气精分滤芯和润滑油点燃爆炸。
15.天然气、润滑油及轻质油共桶，爆燃和爆炸风险高；井口天然气含烃类物质组分较高，冷凝及压缩后液化的轻质油会随天然气一同进入油气分离桶，导致润滑油会被很快稀释，粘度降低，失去润滑作用；润滑油变质后，螺杆结焦积碳加剧，极易咬死，产生火花与静电，点燃润滑油及燃点较低的纸质油气分离器滤芯，导致爆燃爆炸。
16.螺杆受硫化氢及二氧化碳腐蚀，寿命有限；油井天然气富含硫化氢，硫化氢及二氧化碳遇水后产生腐蚀性极强的亚硫酸，使20cr或40cr合金材质的双金属螺杆很快失效。
17.冷凝水导致润滑油迅速乳化失效；井口天然气温度在45-55℃，富含饱和水，由井口进入压缩机前产生大量冷凝水，随天然气进入压缩机，导致压缩机润滑油短期失效，螺杆缺乏良好润滑，结焦积碳加剧，极易咬死，产生火花与静电，点燃润滑油及燃点较低的纸质油气分离器滤芯，导致爆燃爆炸。
18.压缩温度高，爆炸风险高；该类型压缩机压缩温度高于100℃，出口气体温度高于80℃，且夏季易高温停机，不适合用于野外工况天然气压缩。
19.维修保养耗材多、价格高；需定期更换油气桶精密滤芯、气滤、油滤、油分、润滑油等投入费用较高；后期配件：断油阀、温控阀、加卸荷阀等更换费用高。
20.综合以上，现有回收装置存在以下问题：伴生气和挥发气内富含饱和水，当水随天然气进入活塞式压缩机，会导致活塞式压缩机发生液击现象，使其无法正常运行；当水随天然气进入喷油双螺杆压缩机，会导致双螺杆压缩机润滑油短期失效，螺杆缺乏良好润滑，结焦积碳加剧，极易咬死，产生火花与静电会导致爆燃爆炸。因此，急需开发一种新型的油气回收设备。


技术实现要素：

21.本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种油井伴生气与原油储罐挥发气回收环保增效装置，属于油气回收设备领域。
22.本实用新型的技术方案是：一种油井伴生气与原油储罐挥发气回收环保增效装置，包括单螺杆水润滑压缩机、三相分离桶和储水桶，所述单螺杆水润滑压缩机的进口管线上依次设有进气过滤器、第一换热器和进气压力变送器，其出口与三相分离桶的压缩机进口连通；所述三相分离桶的顶部设有出气管线，底部设有排污口，侧部设有排油管，其通过循环冷却管线与压缩机连通，通过排水管线和补水管线与储水桶连通；所述出气管线上依次设有最小压力阀和单向阀，所述循环冷却管线上依次设有第二换热器和过滤器，所述排水管线上设有冷凝水回用过滤器，所述储水桶上还设有外来水源接入口；
23.优选的，所述单螺杆水润滑压缩机主螺杆为金属材质、两侧星轮为非金属耐磨材质。
24.优选的，所述进气过滤器滤芯的材质为高分子材料或不锈钢。
25.优选的，所述出气管线上设有供气压力变送器。
26.优选的，所述进口管线的进口端与出气管线的末端之间设有单向稳压阀。
27.优选的，所述第一换热器和第二换热器为风冷散热器或螺杆冷水机水冷换热。
28.优选的，还包括撬装房体，所述压缩机、三相分离桶、储水桶及其附件安装在撬装房体内，所述撬装房体上设有防爆排风扇、可燃气及硫化氢探测报警器和防爆电暖气。
29.本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：
30.本实用新型运行稳定性好，运行费用极大降低，相比现有技术的优点如下：
31.（1）本实用新型采用单螺杆水润滑压缩机，水润滑压缩温度低，无液击现象，水和烃类物质不影响装置正常工作，也克服了喷油双螺杆压缩机夏季易高温停机的问题，适用于野外工况天然气压缩。同时本实用新型设计了天然气冷凝水回收、处理、回用装置，解决了野外采油井井口无压缩机润滑水源的问题。即通过循环冷却管线可利用天然气冷凝水对单螺杆水润滑压缩机进行润滑及冷却，多余的冷凝水可进入储水桶储存用以补充循环水消耗，使装置可应用于无润滑水源的野外采油井井口。
32.（2）本实用新型压缩机回转件为金属螺杆加非金属材质星轮设计，无着火点，无爆燃爆炸风险。
33.（3）本实用新型装置主机及附属管路为不锈钢制造，抗硫化氢及二氧化碳腐蚀；进气过滤器滤芯的材质为高分子材料或不锈钢，解决常规压缩机滤芯遇水失效的问题。
附图说明
34.图1为本实用新型的流程示意图。
35.图中：1、压缩机，2、三相分离桶，3、储水桶，4、进口管线，5、进气过滤器，6、第一换热器，7、进气压力变送器，8、出气管线，9、排污口，10、排油管，11、循环冷却管线，12、排水管线，13、补水管线，14、最小压力阀，15、第二换热器，16、过滤器，17、冷凝水回用过滤器，18、外来水源接入口，19、供气压力变送器，20、单向稳压阀。
具体实施方式
36.下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
37.实施例一
38.参照图1所示，一种油井伴生气与原油储罐挥发气回收环保增效装置，包括压缩机1、三相分离桶2和储水桶3，压缩机1的进口管线4上依次设有进气过滤器5、第一换热器6和进气压力变送器7，其出口与三相分离桶2的压缩机进口连通；三相分离桶2的顶部设有出气管线8，底部设有排污口9，侧部设有排油管10，其通过循环冷却管线11与压缩机1连通，通过排水管线12和补水管线13与储水桶3连通；出气管线8上依次设有最小压力阀14和单向阀，循环冷却管线11上依次设有第二换热器15和过滤器16，排水管线12上设有冷凝水回用过滤器17，储水桶3上还设有外来水源接入口18；
39.压缩机1为单螺杆水润滑压缩机，其主螺杆为金属材质，两侧星轮为非金属高强度耐磨损材质，任何工况下都不会产生火花，彻底解决着火点问题。
40.更为详细的，为了解决常规压缩机1滤芯遇水失效的问题，进气过滤器5滤芯的材质为高分子材料或不锈钢。
41.根据机组功率的不同，第一换热器6和第二换热器15可选为风冷散热器或螺杆冷水机水冷换热。
42.本装置整体采用防爆与保温设计、撬装型式，包括撬装房体，压缩机1、三相分离桶2、储水桶3及其附件安装在撬装房体内，撬装房体上设有防爆排风扇、可燃气及硫化氢探测报警器和防爆电暖气，防爆排风扇可根据设定温度自动启停机，以降低撬内温度；防爆电暖气可根据设定温度自动启停，以防冬季循环水冻堵；可燃气及硫化氢探测报警器在所测气
体浓度超限时实现报警与压缩机1停机。
43.本实施例用于原油储罐挥发气的回收，工作过程如下：
44.挥发气自储罐挥发气汇管阀门经高压软管连接进入该装置的进口管线4，经进气过滤器5过滤和第一换热器6降温后进入压缩机1主机，经主机压缩后，气、水、轻质油共同进入三相分离桶2，当三相分离桶2内压力达到最小压力阀14开启压力后天然气经最小压力阀14、单向阀输出至井场输油管道；一部分冷却水经第二换热器15散热、过滤器16过滤后流回压缩机1主机内部继续循环，另一部分经冷凝水回用过滤器17过滤处理掉杂质和氯镁离子后进入储水桶3储存用以补充循环水消耗；高于液位的水以及部分轻质油经排油管10排至排污罐。装置采用进口压力控制方式，当进气压力变送器7检测到进口压力高于设定值时，控制器控制压缩机1开机，当进气压力变送器7检测到进口压力低于设定值时，控制器控制压缩机1关机，实现无人值守自动运行；装置通过通讯模块，将运行、故障及报警信息传至站控室，便于设备管理人员掌握装置运行情况。
45.本实施例的储水桶3也可以通过外来水源接入口18外接自来水源供应压缩机1冷却水。
46.本装置压缩机1回转件为金属螺杆加非金属材质星轮设计，无着火点，无爆燃爆炸风险；压缩机1为水润滑，压缩温度低，无液击现象，水和烃类物质不影响装置正常工作。
47.实施例二
48.本实施例用于油井伴生气的回收，其在实施例一的基础上增设了单向稳压阀20，具体为：
49.在本实施例中，进口管线4的进口端与出气管线8的末端之间设有单向稳压阀20；当压缩机1因故障停机时，井内气体可经单向稳压阀20进入出气管线8。
50.在野外，本实施例的储水桶3无外来水源可用；第一换热器6把进口高温高含水天然气中的部分饱和水降温冷凝成液态水，进入压缩机1，随后进入三相分离桶2，三相分离桶2对天然气冷凝水进行回收、处理，通过循环冷却管线11进入压缩机1回用，解决了野外采油井井口无压缩机1润滑水源的问题。
51.实施例三
52.作为本实用新型的一项优选实施例，本实施例在实施例二的基础上增设了供气压力变送器19，具体为：
53.在本实施例中，出气管线8上设有供气压力变送器19；当供气压力变送器19检测到出口压力高于设定压力时，控制器控制压缩机1停机；供气压力变送器19具有压缩机1出口高压保护功能，可防止出口压力过高，造成事故。
54.通过选型配套不同功率的压缩机1及进口减压阀等附属设备，本装置可以应用于单井，也可以应用于台式井组及井工厂的油井伴生气回收。
55.本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。