[发明专利]一种基于涡流管效应的气田井口节流降压装置及方法

说明书

本发明属于气田井口节流降压工艺领域，设计利用涡流管内部径向静温压力梯度以及热端管轴向静温逐渐升高的独特流场构造。一种基于涡流管效应的气田井口节流降压装置，包括集成柜、与集成柜入口端连接的进气管线、与集成柜出口端连接的集液管线及集气管线；还包括涡流管；所述集成柜内部设有一次节流降压装置，所述一次节流降压装置包括并联设置的若干涡流管；进气管线分别通过变径管与涡流管的入口端连接；本发明利用涡流管为核心部件开发出的井口节流降压工艺能有效避免井下节流器易失效、难打捞，井口加热能耗高，无人值守风险较大等一系列技术难点，能够显著提高社会经济效益，起到节约能耗的作用，推动气田地面集输技术向前发展。

技术领域

本发明属于气田井口节流降压工艺领域，设计利用涡流管内部径向静温压力梯度以及热端管轴向静温逐渐升高的独特流场构造。

背景技术

天然气田井下节流工艺是近几年来为了经济有效开发而推广的新工艺，延长石油延气2-延128井区、延145井区都采用了该工艺，它不仅能够有效利用地层能量复温，实现了井筒节流降压，还能够明显简化集气站工艺降低地面建设投资。但是对于含硫气田，由于硫化氢的腐蚀性，井下节流器的可靠性稳定性难于保证，且维修维护打捞会困难，造成一定的安全风险。

所以含硫气田，一般不采用井下节流，通常采用地面节流工艺。但传统的地面节流集输工艺，由于需要加热节流，工艺普遍较为复杂投资也较高。

综上所述，如果能探索发明一套结构简单、不需要加热的新型高效节能的气田井口节流装置，实现气井井口节流降压且不会发生水合物冻堵，那么对于气田地面集输工艺技术推进具有十分重要的意义和价值。

涡流管是一种结构简单的能量分离装置，由喷嘴、涡流室、分离孔板和冷热两端管所组成，如图1所示，工作时压缩气体在喷嘴内膨胀，然后以很高的速度沿切线方向进入涡流管。气流在涡流管内高速旋转时，经过涡流变换后分离成温度不相等的两部分气流，径向与轴向均产生明显的压力梯度，根据应用实例的需要，可以调节冷热流比例，从而得到最佳制冷效应或制热效应。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种利用涡流管内部径向静温压力梯度以及热端管轴向静温逐渐升高的独特流场构造，在不进行井口加热且不产生水合物的前提下实现气田井口节流降压的装置。

本发明的技术方案在于：

一种基于涡流管效应的气田井口节流降压装置，包括集成柜、与集成柜入口端连接的进气管线、与集成柜出口端连接的集液管线及集气管线；

还包括涡流管，所述涡流管包括涡流室及分别位于涡流室两端且与涡流室连通的冷端管及热端管；所述冷端管及热端管的出口端均连接有扩张管，分别为冷端扩张管及热端扩张管；涡流室的入口端连接有一变径管；冷端管与涡流管的连接处环绕设有一与冷端管连通的管壳换热器；热端扩张管还通过伴热管线与管壳换热器连接；

所述集成柜内部设有一次节流降压装置，所述一次节流降压装置包括并联设置的若干涡流管；进气管线分别通过变径管与涡流管的入口端连接，且沿进气管线的进气方向上变径管的直径呈缩小趋势；

还包括位于集成柜外部的的一次汇合系统，所述一次汇合系统包括依次连接的第一换热器、第一稳压器及第一气液分离器；热端扩张管均连接至第一稳压器，冷端扩张管均连接至第一换热器；所述第一气液分离器的出气端与集气管线连接，出液端与集液管线连接。

还包括位于集成柜内的二次节流降压装置及位于集成柜外部的后的二次汇合系统；所述二次节流降压装置包括有与一次节流降压装置中数目相同、结构相同的涡流管；二次汇合系统包括依次连接的第二换热器、第二稳压器及第二气液分离器；其中，第一气液分离器的出气端通过变径管与二次节流降压装置中的涡流管的入口端连接；同样地，在二次节流降压装置中，热端扩张管均连接至第二稳压器，冷端扩张管均连接至第二换热器；所述第二气液分离器的出气端与集气管线连接，第一气液分离器的出液端及第二气液分离器的出液端均与集液管线连接。