[发明专利]用于页岩气的除水降温装置及其实现方法

说明书

用于页岩气的除水降温装置及其实现方法，涉及页岩气除水装置的技术领域。本发明从页岩中出来的高温高湿气体进入进气管，流速快速降低后进入夹层板片换热器进行热质交换，降温除水后的天然气通过收缩器加速排出，在夹层板片换热器中产生的冷凝水和减速分离水则通过排水阀在重力的作用下流入下面的蓄水箱。低温的冷冻水通过接水盘在重力的作用下流入夹层板片换热器，在重力作用下进入蓄水箱降温，蓄水箱内的冷冻水通过第一水泵打入接水盘。升温后的冷冻水通过第二水泵进入防爆式风冷冷水机组中，水温下降后，流回蓄水箱。本发明结构简单，实现了对页岩气除水降温效果好，除水降温效率高的目的。

技术领域

本发明涉及一种页岩气除水装置，尤其涉及一种基于减速冷凝的页岩气除水降温装置，属于石油、天然气开采的技术领域。

背景技术

页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20%～85%。页岩气开采技术，主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术、及最新的同步压裂技术。

页岩气开采过程中由于有大量水分的注入，因而从夹层中产生的页岩气中通常夹带这大量的水和水蒸汽，如果不降低页岩气中的含水量，将极大的影响页岩气的质量，同时页岩气中的水分过高在寒冷地区将产生局部冷冻从而影响输送管道的零部件的寿命。因此从夹层产生的页岩气必须采取相应措施对其进行降温除水，以确保对整个用气高效安全。

发明内容

本发明目的是提供一种结构简单，对页岩气除水降温效果好，除水降温效率高的用于页岩气的除水降温装置及其实现方法。

用于页岩气的除水降温装置，包括三个独立的系统：1、页岩气除水系统；2、冷冻水循环系统；3、冷冻水降温系统。

本发明的页岩气除水系统包括进气管、出气管，进气管的出气端通过扩张器与换热器的一端连接，换热器的另一端通过收缩器与出气管的进气端连接；换热器上设置排水阀；

冷冻水循环系统包括位于页岩气除水系统上方的接水盘、位于页岩气除水系统下方的蓄水箱，接水盘的底部设置若干个通孔；接水盘通过第一水泵与蓄水箱连接。

冷冻水降温系统包括冷水机组，冷水机组与蓄水箱之间设置用于形成循环水的两根水管，其中一根水管上布置第一水泵；冷水机组为防爆式风冷冷水机组。

进一步，本发明的换热器为夹层板片换热器。

进一步，本发明的夹层板片换热器包括若干个平行布置的长方体夹板，相邻两个夹板之间设置便于接水盘内的冷冻水流动的通道。

进一步，本发明换热器的外部铺设辐射涂层，如纳米陶瓷涂层。

进一步，本发明的换热器内部出口处设置蜂窝吸水装置，所述蜂窝吸水装置与排水阀相对应。

页岩气除水系统工作原理为：从页岩中出来的高温高湿气体进入进气管，然后通过扩张器，流速快速降低后进入换热器，此时夹带中天然气中的水分在重力的作用下汇集到换热器底部，同时由于换热器外部循环着低温冷冻水，通过低温冷冻水与高温高湿的天然气进行热质交换，天然气温度降低，天然气的含湿量降低。此时降温除水后的天然气通过收缩器加速，然后通过出气管排出进入天然气输送和储存系统；在换热器中产生的冷凝水和减速分离水则通过排水阀在重力的作用下流入下面的蓄水箱。

冷冻水循环系统工作原理为：低温的冷冻水通过接水盘在重力的作用下流入换热器，在换热器中，冷冻水系统天然气中的热量，水温升高，在重力作用下进入储水箱降温，降温后的冷冻水通过第一水泵将冷冻水打入接水盘。