CN1102426C - 一种现场快速制取惰性气体的方法 - Google Patents
一种现场快速制取惰性气体的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1102426C CN1102426C CN00113183A CN00113183A CN1102426C CN 1102426 C CN1102426 C CN 1102426C CN 00113183 A CN00113183 A CN 00113183A CN 00113183 A CN00113183 A CN 00113183A CN 1102426 C CN1102426 C CN 1102426C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- diesel engine
- oxygen concentration
- tail gas
- natural gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
本发明提出将柴油机的尾气含氧浓度降低,使其低于引起石油、天然气井下失火的含氧浓度,以成为惰性气体供石油、天然气及煤层气开发使用。其具体方法可以是:通过对柴油机的负荷调节,使其在较高负荷工作;或对进气***稍加改造以改变进气量;或在尾气冷却、除水、除尘之前对尾气进行第二次燃烧。本发明简单易行,设备投资少,成本低,易搬迁,特别适宜于石油、天然气及煤层气开发使用,亦可用于其它需要使用惰性气体的行业。
Description
本发明涉及惰性气体的制取方法,尤其是石油、天然气开采行业及煤层气开采行业中所使用的惰性气体的制取方法。
在石油、天然气钻井过程中,通常采用泥浆冷却钻头、冲洗井底。泥浆的压力一般高于地层压力,因而相应产生的缺点是泥浆易污染油层,且较高的井底压力影响了钻速的提高。在20世纪50年代,出现了欠平衡钻井,包括空气钻井、雾化钻井、充气液钻井和泡沫钻井等,其压力低于地层压力,使井底压力降低,有利于钻速的提高,并减少对油层的污染;但其存在的主要问题之一是,空气中的氧可能引起油、气井下的失火和爆燃,因而必须采用惰性气体入井。国外在欠平衡钻井中采用的惰性气体通常是氮气,后来为了降低成本,有的采用氮气中加入空气作为惰性气体使用。通常制取氮气的方法有空气分离制氮技术、采用吸附剂的变压吸附制氮技术、液态氮技术以及采用分子筛的膜分离技术等,用上述技术制取氮所使用的设备复杂、投资大、成本高,且气源量有时满足不了钻井的需求。除此之外,也有人用锅炉燃烧所产生的烟道气制取含氧浓度较低的惰性气体,但其设备庞大,投资费用高,不利于移动,对石油、天然气及煤气开采行业亦不大适用。由于上述原因,欠平衡钻井技术在国外尚未大规模采用,在我国也仅少数油田在试用。生产适合井下使用的惰性气体的技术关键是减少气体中的含氧浓度,使其能避免井下失火;同时要降低惰性气体的制取成本;其所使用的设备要适合钻井作业经常移动、搬迁的特点。
本发明的目的在于,提出一种能够利用现场已有设备、便于搬迁、成本低、制取速度快、气源量充足的惰性气体制取方法,以满足石油、天然气、煤气开采行业的需要。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:将现场使用的柴油机的尾气中的含氧浓度降低,使其低于引起石油、天然气井下失火的含氧浓度,以成为惰性气体供石油、天然气及煤层气开发使用。
降低柴油机尾气的含氧浓度的方法可以是:
1.调节柴油机的负荷,使其保持较高负荷工作,从而使尾气中的含氧浓度低于引起石油、天然气井下失火的含氧浓度。
2.降低柴油机的进气增压比或增设进气阻力,以降低柴油机的进气量,从而改变柴油机的燃烧情况,使柴油机尾气的含氧浓度低于引起石油、天然气井下失火的含氧浓度。
3.在尾气冷却、除水、除尘之前,设置燃烧器对尾气进行第二次燃烧,使燃烧后的尾气的含氧浓度低于引起石油、天然气井下失火的含氧浓度。
本发明的优点是:
(1)惰性气体来自现场柴油机的尾气,不增加设备投资,仅通过负荷匹配或简易的调整改造,即可使其尾气中的含氧浓度达到防止井下失火含氧浓度的要求,大大降低了成本。
(2)本发明简单易行,气源、气量能满足石油、天然气、煤层气的开发要求,且设备易于搬迁,适合石油、天然气、煤层气开发特征。
(3)利用本发明的技术方案所产生的惰性气体,以氮气、二氧化碳为主要成分,仅有少量剩余氧气,其防火效果比单纯用氮气加入空气作为惰性气体的防火效果好。
附图说明如下:
图1是本发明实施例1的工艺流程示意图;
图2是本发明实施例2去掉增压器(6)的工艺流程示意图;
图3是本发明实施例2增设进气阻流阀(7)的工艺流程示意图;
图4是本发明实施例3的工艺流程示意图。
下面结合附图说明本发明的实施例:
实施例1:以一台Z12V190B型柴油机为例。参看图1,气体经增压器(6)进入柴油机(1),调节负荷(5),使柴油机在较高负荷下工作,所得尾气进入冷却、除水、除尘器(2)进行冷却、除水、除尘后输送到空气压缩机(3),使其达到使用所需压力,再送入现场使用。含氧浓度监测器(4)对尾气的含氧浓度进行监测,以便及时调节负荷(5),使尾气的含氧浓度达到要求。
由有关柴油机的知识可知,当柴油机功率增加,若转速不变,进气量不变,则其燃油量增加,尾气中的含氧浓度降低。其具体数值可通过以下方法计算:
将柴油机带足负荷,例如以此柴油机带现场的发电机、水刹车等作为负荷,此时:
(1)柴油机理论进气量V0(i)可用以下经验公式计算: 式中n(i)——柴油机转速 (转/分);
71.45——Z12V190B型柴油机气缸排量 (升/分);
——1.75为Z12V190B型柴油机所用的GJ20型涡
轮增压器的增压比,指数
是考虑增压器工
作为1.25的多变过程。
(2)理论燃烧所需空气量Vf(K,I,J) 式中 Ne(i,j)——n(i)转速下的第j种功率数 (kw),
(同一转速下不同负荷时的功率与油耗不同)
mf(i,j)——n(i)转速下,Ne(i,j)功率下的燃油消耗率
(g/kw,h)
此项由该柴油机性能曲线查取。
14.3——1公斤0#柴油完全燃烧时理论所需空气质量;
(3)尾气含空气量VO2(K,I,J):
VO2(K,I,J)=V0(i)-Vf(K,I,J) (Nm3/min)
(4)尾气量Vf2(K,I,J):
Vf2(K,I,J)=V02(K,I,J)+Vf(K,I,J)×1.05
=Vo(i)+Vf(K,I,J)×0.05 (Nm3/min)
式中:Vf(K,I,J)×0.05为理论耗空气量燃烧后的摩尔数增加部份。
(5)尾气含氧浓度
(K,I,J):
(6)除水后的含氧浓度,
(K,I,J):
式中:0.12是用燃烧理论计算的燃烧产物含水蒸汽浓度。
按上述理论计算,Z12V190B型柴油机在1000~1300转/分的常用转速下,当负荷大于720kW时,尾气冷却后的含氧浓度满足防火要求。
实施例2:仍以Z12V190B型柴油机为例。通过实施例1所述理论计算可知,随着转速的提高,柴油机的尾气量增加。该柴油机在常用转速1000~1300转/分下产生的尾气量约为70NM3/min左右,大于现场需要的尾气量(现场需用尾气量约为30~40Nm3/min),而燃烧时,空气过量系数较大,尾气含氧浓度较高。据此,可采用降低供气量的方法来降低尾气的含氧浓度,具体方法是去掉该柴油机增压器或增加进气阻力,以降低柴油机的进气量。
(1)参看图2,将柴油机的增压器(6)去掉,气体在一个大气压下进入柴油机(1),所得尾气经冷却,除水、除尘器(2)冷却,除水、除尘后到达空压机(3),使其达到现场所需压力后送至现场使用。含氧浓度监测器(4)对尾气的含氧浓度进行监测以便及时调节负荷,使含氧浓度达到要求。
根据有关涡轮增压器的资料介绍,在进气压力降低的情况下,对燃油耗量、进气量、燃烧值校正后进行尾气含氧浓度计算可知:去掉该柴油机增压器后,在常用转速1000~1300转/分时,柴油机输出功率为330~450kW的情况下,油消耗为253~290g/kw,h,尾气量为35~40Nm3/min,尾气含氧浓度达到防止井下失火要求。
(2)参看图3,保留增压器(6),仅在进气管道上增加一个进气阻流阀(7),通过调节进气阻流阀(7)的开度,降低进气量,调节负荷,同样可达到上述效果。
实施例3:通过对Z12V190B型柴油机的分析计算可知,该柴油机的尾气中,最高约有18%左右的氧未燃烧,因此,可在尾气冷却,除水、除尘之前增设一个补燃器,将尾气进一步燃烧,使其中的含氧浓度降低,达到防止井下失火的要求。
参看图4,空气经增压器(6)进入柴油机(1),所产生的尾气送入补燃器(8)燃烧后进入冷却,除水、除尘器(2),然后进入空压机(3)压缩至现场所需压力后输至现场使用。含氧浓度监测器(4)对尾气的含氧浓度进行监测,以便调节燃料(9)的燃料量,使燃烧后的尾气符合要求。
由燃烧学的知识可知,每一公斤柴油完全燃烧所需理论空气量为14NM3左右,折算为柴油机尾气可燃烧处理量为:14×0.21÷0.1=29.4NM3。故可在尾气进入冷却、除水、除尘器(2)之前,设置一个喷油量为2kg/min的补燃器(8)进行补燃,即可保证尾气的含氧浓度达到防止井下失火的要求。
若现场气源方便,也可使用天然气进行补燃。同样,由燃烧学的知识可知,每1NM3天然气完全燃烧所需理论空气量为9.5NM3,折算为柴油机尾气可燃烧处理量为9.5×0.21÷0.1=19NM3。故可在尾气进入冷却、除水、除尘器(2)之前,设置一个燃气量为2.5NM3/min的补燃器(8)进行补燃,即可保证尾气的含氧浓度达到防止井下失火要求。
Claims (1)
1.一种现场快速制取惰性气体的方法,将柴油机尾气中的含氧浓度降低,使其成为惰性气体供石油、天然气及煤层气开发使用,其特征在于,降低柴油机尾气含氧浓度的方法包括:
(1)调节柴油机的负荷,使其保持较高负荷工作,从而使尾气中的含氧浓度低于引起石油、天然气井下失火的含氧浓度;
(2)降低柴油机的进气增压比或增设进气阻力,以降低柴油机的进气量,从而改变柴油机的燃烧情况,使柴油机尾气的含氧浓度低于引起石油、天然气井下失火的含氧浓度;
(3)在尾气冷却、除水、除尘之前,设置燃烧器对尾气进行第二次燃烧,使燃烧后的尾气的含氧浓度低于引起石油、天然气井下失火的含氧浓度。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN00113183A CN1102426C (zh) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 一种现场快速制取惰性气体的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN00113183A CN1102426C (zh) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 一种现场快速制取惰性气体的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1305866A CN1305866A (zh) | 2001-08-01 |
CN1102426C true CN1102426C (zh) | 2003-03-05 |
Family
ID=4582992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN00113183A Expired - Fee Related CN1102426C (zh) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 一种现场快速制取惰性气体的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1102426C (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101968227A (zh) * | 2010-08-25 | 2011-02-09 | 无锡华中科技有限公司 | 再生料尾气二次燃烧*** |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS622977B2 (zh) * | 1979-04-17 | 1987-01-22 | Yoshiaki Tamamoto | |
EP0947685A2 (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compression ignition type engine |
-
2000
- 2000-09-14 CN CN00113183A patent/CN1102426C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS622977B2 (zh) * | 1979-04-17 | 1987-01-22 | Yoshiaki Tamamoto | |
EP0947685A2 (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compression ignition type engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1305866A (zh) | 2001-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1051354C (zh) | 减少生产的含甲烷气体中惰性解析甲烷气体量的方法 | |
CN1051355C (zh) | 回收煤层甲烷的方法 | |
US20050268781A1 (en) | Method and system for processing natural gas using a rotary screw compressor | |
EP1970428B1 (en) | Method for removing carbon dioxide from synthesis gas | |
CN101037937A (zh) | 用于碳氢化合物回收的二氧化碳富集烟气注入 | |
US20150143954A1 (en) | System and method for selectively removing metals from industrial waste | |
MX2013003206A (es) | Metodo para usar dioxido de carbono en la recuperacion de depositos de formaciones. | |
CN1932237A (zh) | 用于重油开采的烟气注入 | |
CN1633326A (zh) | 含氢和硫化氢的气体混合物的处理方法 | |
Clancy et al. | Analysis of nitrogen-injection projects to develop screening guides and offshore design criteria | |
CN111649539A (zh) | 富含二氧化碳油气井天然气脱碳并回收二氧化碳和液化装置及其工艺 | |
CN1102426C (zh) | 一种现场快速制取惰性气体的方法 | |
US9393516B2 (en) | System and method for producing carbon dioxide | |
WO2011026587A1 (de) | Verfahren und vorrichtungzur behandlung eines kohlendioxihaltigen gasstroms, wobei die energie des vent-gases (arbeit und kälte durch expansion) verwendet wird | |
CN109267953B (zh) | 分级回收废弃油基钻井液中泥浆与基础油的方法和装置 | |
CN101122222A (zh) | 井下水平孔混合气体驱替煤层气开采***及其方法 | |
CN1405129A (zh) | 从乙炔混合气中脱除c3+以上烃类杂质并回收乙炔的方法 | |
US6893615B1 (en) | Method and system for providing substantially water-free exhaust gas | |
CN104548879A (zh) | 一种炼油厂酸性水罐排放气治理方法和装置 | |
CN116618079A (zh) | 基于油基岩屑资源化利用的碳基复合材料及其合成方法和其净化废水的应用 | |
Hawkins et al. | What to do about coal | |
Chakma | Acid gas re-injection—A practical way to eliminate CO2 emissions from gas processing plants | |
US20130025276A1 (en) | Method and device for producing a carbon dioxide-rich gas mixture, method and device for improved oil recovery and corresponding use of a gas engine | |
CN210343320U (zh) | 一种多相压缩实现套管气混输回收的装置 | |
US7964148B1 (en) | System for providing compressed substantially oxygen-free exhaust gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20030305 Termination date: 20091014 |