CN104373083A - 一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明具体提供了一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置，丛式气井分别通过进橇装设备接口，依次与开关井调节阀、紧急截断阀、两相流量计、单井关断阀通过管线串联后与天然气汇管连接构成天然气管道，天然气管道将丛式气井的天然气管道汇集后分两路，一路与压差密闭发电装置、下游接口依次通过管线串联连接，一路与流量控制阀、总关断阀、下游接口依次通过管线串联连接。本发明提供的这种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置，具有可远程开、关气井、可利用天然气压力能发电、简易两相计量，并具有安装简单、施工周期短、便于维护的优点，能够提高井场的快速建产和管理效率。

Description

一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置

技术领域

本发明涉及一种用于丛式井场的具有远程开关井、简易两相计量、自供电***，以及超欠压保护为一体的橇装式天然气集输装置，具体地说是一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置。

背景技术

随着苏里格气田气井数量的逐年攀升，但“增产不增人”，需要不断提高井场快速建产和“智能化”管理水平。目前苏里格气田井场地面建设工程现场施工受气候和设备限制，施工周期长、组织协调难度大、占地面积大；气井在日常生产运行时，远程开井作业需要到每口气井井口操作，开井时间比较长，现场操作人员相对缺乏，尤其是间歇生产井逐年增加，在一定程度增加气井生产运行管理难度和现场工作强度；井场采用太阳能、风能供电***，供电的可持续性和稳定性受到阴雨天气、冬季低温环境影响。要提高井场“智能化”管理水平，必须有可持续、稳定的电力供应才能够保证。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术缺点，并提高井场快速建产和提高管理效率，提供一种可远程开、关气井、可利用天然气压力能发电、简易两相计量，具有安装简单、施工周期短、便于维护的可移动橇装式丛式井场一体化集成装置。

 本发明的技术方案是：一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置，它包括进橇装设备接口、开关井调节阀、紧急截断阀、两相流量计、单井关断阀、流量控制阀、压差密闭发电装置、总关断阀、橇装设备至下游管线接口、天然气汇管；与丛式气井相接的进橇装设备接口通过管线依次与开关井调节阀、紧急截断阀、两相流量计、单井关断阀串联后与天然气汇管连接构成天然气管道，天然气管道将丛式气井的天然气管道汇集后分两路，一路与压差密闭发电装置、下游接口依次通过管线串联连接，一路与流量控制阀、总关断阀、下游接口依次通过管线串联连接。

上述开关井调节阀为24V直流电动调节阀。

上述紧急截断阀选用型号为：YKQ80-250。

将上述紧急截断阀设置在上游高压***和下游中低压***的连接分界点处。

所述压差密闭发电装置由球阀和发电装置组成，所述发电装置串接于两个球阀之间；发电装置的型号选用星旋式AT16-75型发电盒子。

上述两相流量计为孔板差压式流量计。

上述丛式气井由2～9口天然气气井组成。

本发明的有益效果：本发明提供的这种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置，具有可远程开、关气井、可利用天然气压力能发电、简易两相计量，并具有安装简单、施工周期短、便于维护的优点，能够提高井场的快速建产和管理效率。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

附图标记说明：1、进橇装设备接口；2、开关井调节阀；3、紧急截断阀；4、两相流量计；5、单井关断阀；6、流量控制阀；7、压差密闭发电装置；8、总关断阀；9、橇装设备至下游管线接口； 10、天然气汇管；11、球阀；12、发电装置；13、蓄电池。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示的一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置，它包括进橇装设备接口1、开关井调节阀2、紧急截断阀3、两相流量计4、单井关断阀5、流量控制阀6、压差密闭发电装置7、总关断阀8、橇装设备至下游管线接口9、天然气汇管10；采气树来气，先经过天然气进橇装设备接口1进入丛式井场橇装装置，天然气进橇装设备接口1可同时接入1~9口采气树来气；丛式气井分别通过进橇装设备接口1，依次与开关井调节阀2、紧急截断阀3、两相流量计4、单井关断阀5通过管线串联后与天然气汇管10连接构成天然气管道，天然气管道将丛式气井的天然气管道汇集后分两路，一路与压差密闭发电装置7、下游接口9依次通过管线串联连接，一路与流量控制阀6、总关断阀8、下游接口9依次通过管线串联连接。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述开关调节阀2为24V直流电动调节阀，具有远程开关和阀门开度监测控制功能，远程开井时，根据井口运行参数，对开关调节阀2开度随时进行调节，最终实现远程智能开关井功能。远程关井有两种状况，一是压力异常时，通过开关调节阀（高压）、紧急截断阀（中压）自动关断气源，二是***下达关井时，考虑气流高速冲击的影响，先关闭开关调节阀，再关闭紧急截断阀，确保地面集输管道***运行压力不超过管道设计压力，提高气井安全生产系数。远程开井，即考虑高压气井开井节流降压过程及气流高速冲击的影响，先开启紧急截断阀，通过监测开关调节阀前后压差比、管线***压力、以及井口流量大小，及时根据井口各项运行参数对开关调节阀的开度进行实时调节，从而确保开井过程中采气管线不超过，井口截断阀不起跳，而且避免因节流降压过程形成水合物堵塞。开关调节阀即电动井口针阀为现有技术产品，其保留了原针阀的功能，增加了电动控制功能和阀门开度监测控制功能，在开关井调节阀主要用于主控***下达开关井指令后，完成智能调节开井及关井任务。该阀设有两道密封，一道软密封，一道硬密封，软密封阀座采用增强四氟乙烯材料；硬密封由针阀芯与阀座组成，针阀芯和阀座均焊有一层硬质合金层。为减小开启力矩，在上端设计有一个密封平衡腔室，保证了开启关闭阀门时的低力矩，降低电动头的扭矩。开关调节阀特点：1特种抗冲刷合金材料及节流头结构特殊设计保证调节阀使用寿命。2压力自平衡的设计结构降低了开关转矩，将耗电量降至最低。3调节阀采用软硬双重密封结构及软密封防冲刷结构，从而保证调节阀的完全密封。4电动执行装置具有超久压电动关闭功能。开关调节阀2与紧急截断阀3具有远程关闭功能且联动。当压力超压或欠压时（当P >N或P <M）时，开关调节阀2、紧急截断阀3同时自动关闭，N、M值可根据需求设定；

当开关调节阀2或紧急截断阀3其中任一个阀关闭，另一阀自动关闭；当***下达关井指令时，先关闭开关调节阀2，当开关调节阀2阀位状态显示关闭后再关闭紧急截断阀3。

紧急截断阀也为现有技术产品，本实施例选用的型号为YKQ80-250，其主要由阀主体、压力检测装置、蓄能机构、驱动机构及控制电路组成。本紧急截断阀功能满足超压、欠压自动截断，而一旦截断，则不能自动复位，只有故障解除后、且阀门采集到控制压力处于正常状态的信号时，方可通过现场手动或远程控制将截断阀打开，且该阀也可远程控制关闭；阀主体在设计时参照低转矩球阀的结构原理，结合进口及出口单合双密封设计保证主阀的气密性及工作寿命，单向双密封的设计实现了介质由左至右的截至密封；压力检测与传递装置管路充有油液，用膜盒或隔离活塞将导压管路中的油液与主管线中的含水天然气隔离，可以避免因结冰或机械杂质堵塞导压管路，确保压力信号准确无误的传输，使整个***始终处于安全运行状态；阀驱动机构采用齿轮传动方式，通过直流伺服电机作为动力源，将电机提供的功率传递到阀主体的阀芯，驱动阀芯旋转，开启和关闭阀门，同时通过采用压缩弹簧的方式，储蓄能量作为阀主体的动力源，驱动阀芯旋转，开启和关闭阀门。所述紧急截断阀具有定压关井功能，即在井下节流器失效或下游管线损坏等引起地面中低压管线超、欠压情况下，紧急截断、关闭气源，从而保护井场一体化集成装置，因此井场地面流程以紧急截断阀为分界点，紧急截断阀上游为高压***，紧急截断阀下游为中低压***。

远程紧急截断装置3为分界点，上游为高压***，下游为中低压***。

压差密闭发电装置7是利用天然气压力能转换为电能，通过流量控制阀6的开度来调节,控制进入发电装置12的天然气气量,从而调整发电量，为采气井口设备提供持续的电源。所述的密闭压差发电装置由球阀11、发电装置12组成，发电装置12串接于两个球阀11之间，并将发电装置12与蓄电池13相连接，发电装置12利用天然气压力能进行发电，将马达和发电机固定到密闭容器中，容器进出口通过法兰与天然气连接、容器出口设泄流口，通过阀门控制天然气泄流量调整马达转速，即发电功率。不会消耗天然气化学能，对天然气采集及输送无任何影响，从而为丛式井场一体化集成装置提供电力动力保障。发电装置12发电对蓄电池13进线充电，保障井口发电装置停电后所需的后续用电，同时模块可在正常运行时直接对负载提供直流电源。发电装置12为现有技术产品，具体选用星旋式AT16-75型发电盒子。星旋式AT16-75型发电盒子是一个密闭的容器，将流体马达和发电机固定到容器中，容器进出口通过法兰与天然气管道连接，一端为进气口、另一端为排气口,接口DN50 PN63。其内置有气体发动机以及发电机模块。其内部有两路气流通道，分别为排气阀通道、泄洪阀通道；排气阀通道是在开启气体发动机时，管道气流流经气体发动机、排气阀、排气口的通道；泄洪阀通道是在关闭气体发动机时，管道气流流经泄洪阀、排气口的通道。管道气流流入压力能回收发电模块后，可通过气体发动机、排气调节阀至排气口流出，并带动发电机发出电能；也可通过泄洪调节阀直接从排气口流出，发电机停止发电；适当调节排气阀和泄洪阀可有效控制气体发动机转速，使发电机稳定发电。

所述两相流量计为孔板压差式流量计。通过检测孔板前后差压，结合物性参数，即可计算气体流量，实现了不分离状态产气量、产液量在线计量。从而准确掌握气井产水量资料，计算气井水气比，精细化、动态化制定排水采气措施。该流量计由一体化仪表、压力变送器、锥形孔板、计量直管段组成。两相流通过孔板时，在孔板两侧中存在着差压噪声，即差压脉动。这种噪声是两相流动的固有特性，与两相流的流量质量含气率密切相关。根据国内多年的理论和实验研究，并经过气－液两相流测量工程试验，应用一块节流孔板配以一体型天然气气液两相流量计本体、压力变送器，可以根据差压测量平均值及其方差，计算出凝析液天然气两种介质的流量。所述丛式井由2～9口天然气气井组成。

本发明采用工厂预制，在工厂预制完成后，运送至井场，通过进橇装设备接口1和采气树、橇装设备至下游管线接口9和采气管线连接后即可投入运行，本发明的丛式气井每口单井分别设开关井调节阀2、紧急截断阀3，远程开井时首先打开紧急截断阀3，根据井口各项运行参数，调节开关井调节阀2开度，从而确保开井过程中采气管线不超过，井口紧急截断阀3不起跳，而且避免因节流降压过程形成水合物堵塞。 当井口压力异常时，远程关井，同时关闭高、中压自动关断(开关井调节阀2、紧急截断阀3)；当***下达关井时，远程关井，先关闭开关井调节阀2，再关闭紧急截断阀3，确保地面集输管道***运行压力不超过管道设计压力，提高气井安全生产系数。因此，本发明具有可远程开、关气井、可利用天然气压力能发电、简易两相计量，并具有安装简单、施工周期短、便于维护的优点，能够提高井场的快速建产和管理效率。

本实施例没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置，它包括进橇装设备接口（1）、开关井调节阀（2）、紧急截断阀（3）、两相流量计（4）、单井关断阀（5）、流量控制阀（6）、压差密闭发电装置（7）、总关断阀（8）、橇装设备至下游管线接口（9）、天然气汇管（10），其特征是：与丛式气井相接的进橇装设备接口（1）通过管线依次与开关井调节阀（2）、紧急截断阀（3）、两相流量计（4）、单井关断阀（5）串联后与天然气汇管（10）连接构成天然气管道，天然气管道将丛式气井的天然气管道汇集后分两路，一路与压差密闭发电装置（7）、下游接口（9）依次通过管线串联连接，一路与流量控制阀（6）、总关断阀（8）、下游接口（9）依次通过管线串联连接。

2.根据权利要求1所述的一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置，其特征是：所述开关井调节阀（2）为24V直流电动调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种可移动橇装式丛式井场一体化集成装置，其特征是：所述紧急截断阀（3）选用的型号为：YKQ80-250。

4.根据权利要求1所述的一种可移动橇装式丛式井场装置，其特征是：将紧急截断阀（3）设置在上游高压***和下游中低压***的连接分界点处。

5.根据权利要求1所述的一种可移动橇装式丛式井场装置，其特征是：所述压差密闭发电装置（7）由两个球阀（11）和发电装置（12）组成，所述发电装置（12）串接于两个球阀（11）之间；发电装置（12）的型号选用星旋式AT16-75型发电盒子。

6.根据权利要求1所述的一种可移动橇装式丛式井场装置，其特征是：所述两相流量计（4）为孔板差压式流量计。

7.根据权利要求1所述的一种可移动橇装式丛式井场装置，其特征是：所述丛式气井由2～9口天然气气井组成。