一种煤层气井口撬装模块化组合装置

1.本发明涉及天然气采集技术，具体是一种煤层气井口撬装模块化组合装置。


背景技术：

2.气井口撬装用于陆上凝析气田的天然气处理站、集气站、单井试采现场；同样适用于海洋凝析气田井口平台气井产出天然气、凝析油以及油气混合物的沉降分离,并实现分离后油气的仪表连续计量。
3.现有的煤层气井口分离撬体积较大，管路繁多，一般是设计完成后，由生产厂家加工出各个部件，再运输至现场进行组装固定，这样施工时间长，而且在组装过程中易出现零件遗失、产品品质下降等难以预料的风险。
4.此外，煤层气井口分离撬在试采期以及试采后的稳定期后，其需要连接不同功能的管路，如测量管路、井口切断管路等，这些管路也需要现场安装，而且安装不同的管路还需要拆除原有的一些管路，这样不仅存在较大的物资浪费，也严重影响井场正常运行。


技术实现要素：

5.针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种煤层气井口撬装模块化组合装置，其通过模块化的设计，将煤层气井口撬装分为三个可以相互连接的撬块，三个撬块可以预选加工完成，便于运输和现场安装，且三个撬块的功能划分合理，每个撬块具有多种适应性功能，可以根据现场工作需要在各个功能之间进行选择切换，因而，产品具有广泛的适应性；此外，模块化的设计便于保证加工质量，产品可重复利用，具有较高的性价比。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种煤层气井口撬装模块化组合装置，包括井场分离撬块、五通管汇撬块和井口切断截流计量一体化撬块；所述的五通管汇撬块和井口切断截流计量一体化撬块均设置在井场分离撬块的一侧并与井场分离撬块可拆卸的固连，所述五通管汇撬块和井口切断截流计量一体化撬块可拆卸的固连；所述的井场分离撬块包括底撬a和固定设置在底撬a上的卧式双筒分离器，所述的卧式双筒分离器包括上部的分离罐和下部的积液罐，分离罐与积液罐通过连接管连通，在分离罐与积液罐上均连接有液位计；所述底撬a上还固定设有连接卧式双筒分离器的进口管路、出气管路、排液管路、安全泄放管路、排污管路和用气管路；所述的井口切断截流计量一体化撬块包括底撬b和固定设置在底撬b上的多功能管路；所述的五通管汇撬块包括底撬c和固定设置在底撬c上的五通管路，所述五通管路包括进口管a、进口管b、出口管a、出口管b、进口管c、四通接头（307）、三通接头和连接管c；所述的进口管a一端连接备用集气管路，另一端连接四通接头的第一端口，所述进口管b一端连接四通接头的第三端口，进口管b另一端连接井场分离撬块上的进口管路；所述的出口管a一端连接外部输气管路，另一端连接三通接头的第一接口，所述出
口管b连接三通接头的第三接口，出口管b另一端连接井场分离撬块上的出气管路；所述的进口管c一端连接四通接头的第二端口，另一端连接井口切断截流计量一体化撬块的多功能管路，多功能管路的另一端连接井口集气管路；所述的连接管c一端连接四通接头的第四端口，另一端连接三通接头的第二接口；所述的进口管a、进口管b、出口管b和连接管c均设有闸阀；所述的多功能管路上设有紧急切断阀；所述的底撬a、底撬b、底撬c的侧部均设有连接板并通过连接板固连；所述的底撬b上安装有智能控制柜。
7.所述的多功能管路包括输出管路a、输出管路b、常规测量管路、换向转接管路和智能测量切断管路，所述的输出管路a、输出管路b的输出端均通过第二连接管连接进口管c，输出管路a、输出管路b的输入端均与常规测量管路的输出端连接，常规测量管路输入端连接换向转接管路的输出端，换向转接管路输入端连接智能测量切断管路的输出端；所述智能测量切断管路的输入端连接井口集气管路；所述的换向转接管路包括并联的两个支路，每个支路中部均设有用于连接外部管路的可封堵接口，每个支路的两端分别设有平板闸阀。
8.所述的输出管路a上设有流量计，在流量计的两侧分别设有闸阀；所述的输出管路b上也设有闸阀；所述的常规测量管路上设有第一温度变送器和第一压力表。
9.所述的智能测量切断管路包括测试管，测试管一端连接井口集气管路，另一端通过井口紧急切断阀连接换向转接管路的输入端，在测试管上设有第二温度变送器、温度计、第二压力变送器和第二压力表；所述的第二温度变送器、第二压力变送器分别通过ad转换模块连接设置在智能控制柜内的控制系统，控制系统通过输入/输出模块连接井口紧急切断阀并控制井口紧急切断阀。
10.所述的进口管路一端连接在分离罐的上部，另一端连接五通管汇撬块上的出口管b；所述的出气管路一端连接在分离罐的上部，另一端连接五通管汇撬块上的进口管b。
11.所述的排液管路包括排液总管a、手动控制管、自动控制管和排液总管b，所述的排液总管a其输入端连接在积液罐的下部，输出端分别连接手动控制管和自动控制管的输入端，手动控制管和自动控制管的输出端均与排液总管b的输入端连接，排液总管b的输出端设有连接外部管路的接口；所述的手动控制管从输入端到输出端依次设有闸阀和截止阀；所述的自动控制管从输入端到输出端设有依次串接的闸阀、电动球阀和截止阀。
12.所述的用气管路包括主管路a、主管路b、自控管路、手控管路和减压管，主管路a的输入端连接在分离罐的上部，输出端分别连接自控管路和手控管路的输入端，自控管路和手控管路的输出端均连接在主管路b的输入端，所述主管路b上设有连接外部用气管路的接口；所述的自控管路从输入端到输出端依次设有过滤器、闸阀、电磁阀、减压阀和第一球阀；
所述的手控管路从输入端到输出端依次设有闸阀、减压阀和第二球阀；所述的减压管一端通过第三球阀连接主管路b的输入端，另一端设有用于连接安全泄放管路的接口a，在第三球阀与接口a之间设有安全阀b；所述的安全泄放管路包括泄压总管、第一泄压管、第二泄压管、排放管和排放总管，所述的泄压总管输入端连接在分离罐上部，输出端分别连接第一泄压管和排放管的输入端，所述第一泄压管和排放管的输出端均连接排放总管，所述第二泄压管的输出端与排放总管连接，输入端连接用气管路的接口a；所述的第一泄压管两端分别设有闸阀，在第一泄压管的中部连接有安全阀a；所述的排放管从输入端到输出端依次设有闸阀和截止阀。
13.所述的排液管路一端连接在积液罐的下部，另一端设有连接外部排液管道的接口。
14.本发明的有益效果：本发明将煤层气井口撬装分为三个可以相互连接的撬块，三个撬块可以预选加工完成，便于运输和现场安装，且三个撬块的功能划分合理，每个板块具有多种适应性功能，可以根据现场工作需要在各个功能之间进行选择切换，因而，产品具有广泛的适应性；此外，模块化的设计便于保证加工质量，产品可重复利用，具有较高的性价比。
附图说明
15.图1为本发明的整体结构及管路示意图。
16.图2为分离罐和积液罐的位置关系示意图。
17.图3为井场分离撬块的立体结构示意图。
18.图4为五通管汇撬块的立体结构示意图。
19.图5为井口切断截流计量一体化撬块的立体结构示意图。
20.图6为安全泄放管路的立体结构示意图。
21.图7为用气管路的立体结构示意图。
22.图中：7、过滤器，8、电磁阀，11、电动球阀，12、安全阀b，21、可封堵接口,22、流量计，23、第二压力表，24、第二温度变送器，25、温度计，26、第二压力变送器，31、接口a，32、安全阀a，55、智能控制柜；101、底撬a，102、分离罐，103、积液罐，104、液位计；201、底撬b，202、输入管路a，203、输入管路b，204、常规测量管路，205、换向转接管路，206、智能测量切断管路；260、测试管，231、第一压力表，241、第一温度变送器，262、井口紧急切断阀；301、底撬c,302、进口管a，303、进口管b，304、出口管a，305、出口管b，306、进口管c，307、四通接头，308、三通接头，309、连接管c；331、排液总管a，332、手动控制管，333、自动控制管，334、排液总管b；341、主管路a，342、主管路b，343、自控管路，344、手控管路，345、减压管；350、泄压总管，351、第一泄压管，352、第二泄压管，353、排放管，354、排放总管；360、排液管路，370、进口管路，380、出气管路。
具体实施方式
23.下面将结合说明书附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.如图1-图7所示，一种煤层气井口撬装模块化组合装置，包括井场分离撬块、五通管汇撬块和井口切断截流计量一体化撬块；所述的五通管汇撬块和井口切断截流计量一体化撬块均设置在井场分离撬块的一侧并与井场分离撬块可拆卸的固连，所述五通管汇撬块和井口切断截流计量一体化撬块可拆卸的固连；所述的井场分离撬块包括底撬a101和固定设置在底撬a101上的卧式双筒分离器，所述的卧式双筒分离器包括上部的分离罐102和下部的积液罐103，分离罐102与积液罐103通过连接管连通，在分离罐102与积液罐103上均连接有液位计104；所述底撬a101上还固定设有连接卧式双筒分离器的进口管路370、出气管路380、排液管路、安全泄放管路、排污管路360和用气管路；所述的井口切断截流计量一体化撬块包括底撬b201和固定设置在底撬b201上的多功能管路；所述的五通管汇撬块包括底撬c301和固定设置在底撬c301上的五通管路，所述五通管路包括进口管a302、进口管b303、出口管a304、出口管b305、进口管c306、四通接头307、三通接头308和连接管c309；所述的进口管a302一端连接备用集气管路，另一端连接四通接头307的第一端口，所述进口管b303一端连接四通接头307的第三端口，进口管b303另一端连接井场分离撬块上的进口管路370；所述的出口管a304一端连接外部输气管路，另一端连接三通接头308的第一接口，所述出口管b305连接三通接头308的第三接口，出口管b305另一端连接井场分离撬块上的出气管路380；所述的进口管c306一端连接四通接头307的第二端口，另一端连接井口切断截流计量一体化撬块的多功能管路，多功能管路的另一端连接井口集气管路；所述的连接管c309一端连接四通接头307的第四端口，另一端连接三通接头308的第二接口；所述的进口管a302、进口管b303、出口管b305和连接管c309均设有闸阀；所述的多功能管路上设有紧急切断阀262；所述的底撬a101、底撬b201、底撬c301的侧部均设有连接板并通过连接板固连；所述的底撬b201上安装有智能控制柜55。
25.具体的，根据上述结构，本装置中的各板块可在生产厂家制作加工完成后，运输至现场组装，此时只需将底撬a101、底撬b201、底撬c301连接为一个整体，再将各部分管路对应的接口连接即可，整个过程能够保证质量，且便捷可靠。
26.具体的，井场分离撬块上的卧式双筒分离器属于现有技术，因此不再对其结构进行阐述，本发明的特点之一在于对连接卧式双筒分离器的管路进行了合理配置，管路功能齐备，适应性强；特点之二在于五通管汇撬块提供了不同的选择或者故障后冗余，例如，进
料来源可以是进口管c306连接的井口，也可以是进口管a302连接的其他来源，当井口故障时，分离器仍能继续工作，当分离器故障时，井口介质可通过出口管a304输送至其他分离设备，最大限度的保持生产设备正常使用；特点之三在于井口切断截流计量一体化撬块集成了切断、截流和计量等多种功能，管路数量少，体积小。
27.所述的多功能管路包括输出管路a202、输出管路b203、常规测量管路204、换向转接管路205和智能测量切断管路206，所述的输出管路a202、输出管路b203的输出端均通过第二连接管连接进口管c306，输出管路a202、输出管路b203的输入端均与常规测量管路204的输出端连接，常规测量管路204输入端连接换向转接管路205的输出端，换向转接管路205输入端连接智能测量切断管路206的输出端；所述智能测量切断管路206的输入端连接井口集气管路；所述的换向转接管路205包括并联的两个支路，每个支路中部均设有用于连接外部管路的可封堵接口21，每个支路的两端分别设有平板闸阀。
28.所述的输出管路a202上设有流量计22，在流量计22的两侧分别设有闸阀；所述的输出管路b203上也设有闸阀；所述的常规测量管路204上设有第一温度变送器241和第一压力表231。具体的，第一温度变送器241通过线缆与设置在智能控制柜55内的控制系统连接，为控制系统提供数据，由控制系统将数据显示在显示器上。
29.所述的智能测量切断管路206包括测试管260，测试管260一端连接井口集气管路，另一端通过井口紧急切断阀262连接换向转接管路205的输入端，在测试管261上设有第二温度变送器24、温度计25、第二压力变送器26和第二压力表23；所述的第二温度变送器24、第二压力变送器26分别通过ad转换模块连接设置在智能控制柜内的控制系统，控制系统通过输入/输出模块连接井口紧急切断阀262并控制井口紧急切断阀262。此部分结构中，井口紧急切断阀262的结构、安装以及控制属于现有技术，具体的，井口紧急切断阀262安装在井口集气总管道上，其处于常开状态，控制系统通过线缆与井口紧急切断阀262连接，并根据第二温度变送器24、第二压力变送器26采集到的信息控制其动作，为生产过程提供安全保障；另外，控制系统的具体构成和控制原理也属于公知技术，此处不再赘述。
30.通常情况下，常规测量管路204与智能测量管路206的区别在于：常规测量管路所获得的数据仅用于显示及报警，不参与井口紧急切断阀262的控制，常规测量管路适用于产气条件稳定的气井，这种气井生产过程中压降变化慢，不需频繁操作井口紧急切断阀262；而智能测量管路206所获得的数据是为井口紧急切断阀262的控制提供判据，其适用于产气条件不稳定的低产气井，这种气井的压降变化快，需频繁操作井口紧急切断阀262。本发明中，与井口集气管路连接的是智能测量管路206，其适应性更强；而常规测量管路204设置在换向转接管路205之后，当换向转接管路接入有外部管路，仍可保证对输送至五通管汇撬块的介质进行适时检测。
31.具体的，多功能管路提供了多种功能，可以根据生产需要启闭不同的阀门，选择对应的功能模式；换向转接管路205在多个部位提供了连接外接机构的接口，便于扩展连接更多的功能机构。
32.所述的进口管路370一端连接在分离罐102的上部，另一端连接五通管汇撬块上的
进口管b303；所述的出气管路380一端连接在分离罐102的上部，另一端连接五通管汇撬块上的出口管b305。
33.所述的排液管路包括排液总管a331、手动控制管332、自动控制管333和排液总管b334，所述的排液总管a331其输入端连接在积液罐103的下部，输出端分别连接手动控制管332和自动控制管333的输入端，手动控制管332和自动控制管333的输出端均与排液总管b334的输入端连接，排液总管b334的输出端设有连接外部管路的接口；所述的手动控制管332从输入端到输出端依次设有闸阀和截止阀；所述的自动控制管333从输入端到输出端设有依次串接的闸阀、电动球阀11和截止阀。具体的，当手动控制管332两端的阀门关闭，自动控制管333工作，自动控制管上的电动球阀由控制系统控制。
34.所述的用气管路包括主管路a341、主管路b342、自控管路343、手控管路344和减压管345，主管路a341的输入端连接在分离罐102的上部，输出端分别连接自控管路343和手控管路344的输入端，自控管路343和手控管路344的输出端均连接在主管路b342的输入端，所述主管路b342上设有连接外部用气管路的接口；所述的自控管路343从输入端到输出端依次设有过滤器7、闸阀、电磁阀8、减压阀和第一球阀；所述的手控管路344从输入端到输出端依次设有闸阀、减压阀和第二球阀；所述的减压管345一端通过第三球阀连接主管路b的输入端，另一端设有用于连接安全泄放管路的接口a31，在第三球阀与接口a31之间设有安全阀b12；所述的安全泄放管路包括泄压总管350、第一泄压管351、第二泄压管352、排放管353和排放总管354，所述的泄压总管350输入端连接在分离罐102上部，输出端分别连接第一泄压管351和排放管353的输入端，所述第一泄压管351和排放管353的输出端均连接排放总管354，所述第二泄压管352的输出端与排放总管354连接，输入端连接用气管路的接口a31；所述的第一泄压管351两端分别设有闸阀，在第一泄压管351的中部连接有安全阀a32；所述的排放管353从输入端到输出端依次设有闸阀和截止阀。具体的，第一泄压管351可直接进行放空排放，当第一泄压管351故障，可开启第二泄压管352至安全阀b12的通路，从安全阀b12排放。
35.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。
36.本发明未详述部分为现有技术。