[发明专利]具有高梯度磁分离器的清管器收球装置及粉末分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气管道领域，尤其是一种用于对天然气管道内黑色粉末进行分离的具有高梯度磁分离器的清管器收球装置及粉末分离方法。

背景技术

天然气管道内存在腐蚀性粉尘(粉末)、焊瘤及施工导致的铁屑和污物等，对管道进行清管可将硫化铁等腐蚀颗粒清扫至收球筒内被清除。《国外油田工程》2002年第2期，刘丹翻译Richard Baldwin论文《天然气管线内黑色粉末的特性及处理方法》提出黑色粉尘(粉末)(Black Powder)概念。粉末主要是由管道的腐蚀、弯头冲蚀而产生的颗粒，包括铁的硫化物和氧化物，另有钢刷清管器的断铁丝和铁屑。

黑色粉末是硫化铁和氧化铁的统称，产生于套管、生产井和长输气管线等，主要因含硫气体、水和微生物作用产生硫化铁及腐蚀性硫化铁被氧化或直接由钢管氧化。产生硫化铁等黑色粉末的原因主要有：①富含硫的天然气，②富气输送导致的积液和试压后干燥不彻底，③管道轧制和焊接时有轧制屑、微小裂纹和气孔缺陷等。因聚氨酯和钢刷清管器作业等因素，将使硫化铁剥离管壁进入天然气内而影响天然气气质。

长输气管道内粉末的主要危害有：

a)因粉末通常聚集在点蚀严重的管壁粗糙面，将干扰智能清管器对缺陷的检测精度；

b)粉末将磨损、破坏清管器的聚氨酯部件和天然气管道内涂层；也会使智能清管器有较高的摩阻，使其速度不均，易导致检测数据丢失和失效；

c)大量粉末沉降、淤积后易导致管输效率下降，导致清管器卡死；

d)管输天然气质量会受到污物污染，管道运营商可能面临用户起诉；

e)颗粒和液滴能使涡轮叶片、过滤器、流量计等工艺设备堵塞或磨损。

为保障管道清洁和流量稳定，需利用皮碗或钢刷式清管器、磁力清管器、凝胶和化学清洗，将粉末等污物清扫至收球筒并经净化站分离设备等，常见的分离设备有旋风分离器、循环分离器、过滤分离器、多管干式除尘器等。但粉末等污物也可能进入压气站导致二次污染，致流量计和压缩机叶片磨损等。

现有天然气管道的分离设备，主要存在以下问题：

1)旋风分离器用于流速快、压力高的天然气管道，对小粒径粉末的分离效果较差，因旋风分离器的分离机理是利用颗粒在高速旋转下的离心力作用，受其限制而对小于5μm的粉尘颗粒分离效率不高；

2)天然气长输管道目前已有的分离设备，当清管作业时对粉末的分离效率较低，会造成仪表受损、天然气二次污染等；

3)因输气管线气量波动范围大、压力高，目前对天然气管线中高压旋风分离器、过滤器尚无完整可靠的性能计算方法和评价标准，导致分离和过滤设备的选用有一定盲目性，也会影响阀门、仪表、压气站配件的安全。

有鉴于上述公知技术存在的缺陷，提出本发明的具有高梯度分离器的清管器收球装置及粉末分离方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种清管器收球装置，尤其是一种适用于对天然气管道内黑色粉末进行分离的具有高梯度磁分离器的清管器收球装置及粉末分离方法。本发明是通过在清管器收球装置上设置具有高梯度磁场的分离器，分离清管作业时天然气内的固体杂质，利用高梯度磁分离技术大大降低清管作业后压气站内粉末浓度，尤其是小粒径的粉末或杂质，以保障天然气气质和管道运营安全性。

为此，本发明提出一种具有高梯度磁分离器的清管器收球装置，该装置具有依次设置在输气管道上的清管器收球筒和高梯度磁分离器，其中，所述收球筒与生产阀前端的输气主管道相连接，一引流管的一端与所述收球筒相连接，另一端连接在所述生产阀的后端；至少一个高梯度磁分离器设置在所述引流管内。

如上所述的具有高梯度磁分离器的清管器收球装置，其中，所述高梯度磁分离器包括由非导磁材料制成的密封壳体，其内依次间隔设有永磁体和陶瓷磁极。

如上所述的具有高梯度磁分离器的清管器收球装置，其中，所述永磁体的磁性与陶瓷磁极的磁性相比，为强磁体，而所述陶瓷磁极为弱磁体。

如上所述的具有高梯度磁分离器的清管器收球装置，其中，所述壳体的一端设有安装座，通过所述安装座，将所述高梯度磁分离器能拆卸地固定在所述引流管内，且所述安装座上设有多个气体通道。

如上所述的具有高梯度磁分离器的清管器收球装置，其中，多个连接杆的一端与所述安装座固定连接，另一端与所述壳体的另一端固定连接，以提高高梯度磁分离器的结构强度。

如上所述的具有高梯度磁分离器的清管器收球装置，其中，所述引流管上设有控制流量的引流阀，至少一个所述高梯度磁分离器串设在所述引流阀的前端、后端或分设有其前、后两端。