[发明专利]高压气井天然气直充式灌装设备

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于油气田高压气井压缩天然气(CNG)生产储运的技术设备，属压缩天然气储运技术类。

背景技术：

在油气田开采过程中有时会遇到少量压力高达20-30MPa的高压气井。为了回收高压气井的天然气，通常采用水套炉加热经节流后输入外输管网。但在某些边缘单井，为了减少投资风险，如采用直接充灌高压钢瓶外运，则存在高压气向空瓶充注过程中因大压比节流造成阀嘴和管路冻结、堵塞的问题。采用水套炉加热方式则存在着设备庞大、不能灵活搬迁、能耗较大等问题，而且在冬天充满压比过大时(空瓶充灌初始阶段)依然可能发生冻堵事故；此外，充灌过程中随着钢瓶压力逐步升高，单位时间充灌量相应递减，因此，造成充灌时间较长。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种既能防止充灌初期发生冻堵又能保证流量相对均衡、缩短充灌时间的高压气井天然气直充式灌装设备。

本发明的技术方案如下：本发明所采用的直充式灌装设备和工艺流程由进口截止阀、气液分离器、过滤器、截止阀、节流阀、第一控制阀、第二控制阀、节流加热器、出口截止阀、CNG罐装车组成，其连接、组装关系如下：气液分离器通过管线与高压气井相连接，管线上设有进口截止阀，气液分离器通过管线、阀门与过滤器相连接；过滤器通过管线与节流加热器相连接，管线上设有截止阀，截止阀出口分三路分别与第一控制阀、第二控制阀和节流阀相连，第一控制阀和节流阀出口汇合后再与节流加热器中的内层盘管入口相连接，第一控制阀出口与节流加热器中的外层盘管入口相连接；内层盘管出口与外层盘管出口汇合后再与出口截止阀相连，截止阀出口与罐装车相连接。使用时，将该装置通过管线与高压天然气井井口阀门相连接，并将其中的进口截止阀、截止阀和出口截止阀置于开启状态。当井口高压气经进口截止阀直接向CNG罐装车的钢瓶组开始输气时，先打开节流阀，第一、第二控制阀暂不开启，高压气井出口的天然气经过气液分离器和过滤器净化后，通过节流阀流向节流加热器；待钢瓶组压力升至3-4MPa后，打开第一控制阀待钢瓶充压至10-12MPa后，再打开第二控制阀，直至CNG罐装车充满。在此过程中，由于节流加热器的内层盘管是按照喉部临界流量密度和临界音速设计，采用两节或多节变管径盘管进行加热，高压气体在盘管中边节流边加温，确保流体不发生冻结。在CNG钢瓶组压力升高至10-12MPa后，外层盘管开始工作，以满足设备单位时间处理量的要求。

本发明采用的设备和工艺流程简单直接，能够在高压、密闭条件下实现连续生产，设备和运行成本较低，利用它可以防止充灌高压天然气初期发生冻堵，并可缩短充灌时间。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程示意图。图2为节流加热器8的结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示，本发明的工艺流程由进口截止阀1、气液分离器2、过滤器3、截止阀4、节流阀5、第一控制阀6、第二控制阀7、节流加热器8、出口截止阀9、CNG罐装车10组成。其中，节流加热器8(见图2)由壳体11、外层盘管12、内层盘管13、外筒体14、内筒体15组成，内层盘管13环向紧贴缠绕在两端用钢板密封的内筒体15上并与其作适当固定，外层盘管12环向紧贴缠绕在外筒体14上，并作适当固定，外筒体14和筒体15分别与壳体相固定，其中，内层盘管1 3采用两节或多节不同管径高压不锈钢管焊接而成，气体出口端(较大直径端)盘管直径根据设备设计处理气量按出口端面压力3MPa、温度70℃条件下的喉部临界流量密度和临界音速计算确定，盘管长度根据气体从常温加热至80℃的传热面积计算确定，较小直径端与较大直径端截面积之比按等于或接近临界压比计算确定。高压天然气穿越盘管时，受喉部临界流量密度和临界音速的限定和管道沿程阻力，气体在盘管中边节流边加温，确保其不发生冻结。外层盘管12采用等直径高压不锈钢管，天然气穿越盘管终了被加温至70-80℃，确保高压气井出口与CNG罐装车10之间不发生冻堵。节流加热器8用的循环热水进水温度为80-90℃，待CNG钢瓶压力达到14-15MPa后可以停止加热。