專利名稱：試采石油時(shí)回收混合輕烴的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油開采的附屬裝備，確切地說，涉及一種用于高壓油氣井在試采作業(yè)過程中回收混合輕烴的裝置。
在油田的鉆探和試采過程中，通常是以取得地質(zhì)油層資料和開發(fā)數(shù)據(jù)為目的的，對隨著試采而噴發(fā)出來的高壓油氣，目前至多只回收其中的原油而已，而對其中蘊(yùn)含著豐富石油化工原料┉輕烴的高壓氣體，由于氣體處理裝置非常復(fù)雜，尤其在高壓條件下，設(shè)備的工作條件非常苛刻，其制造精度和要求都很高，建造一個(gè)高壓的氣體處理工廠的投資是十分可觀的。因此，在試采過程中一般不可能建立正規(guī)的氣體處理裝置，對輕烴是不加回收的。這樣，大量的寶貴資源┉混合輕烴就白白浪費(fèi)了，而且，這種浪費(fèi)還對自然環(huán)境造成污染等不良影響。
本實(shí)用新型的目的是提供一種在現(xiàn)場試采作業(yè)條件下，利用現(xiàn)場可以得到的器材，再輔以機(jī)電一體化的控制裝置，在對高壓油氣井進(jìn)行試采作業(yè)以取得合乎工程地質(zhì)質(zhì)量需求的數(shù)據(jù)資料的同時(shí)，能夠回收混合輕烴的裝置。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成參見


圖1，它包括有三個(gè)組成部分1是裝有PCS工業(yè)過程控制工作站的可移動式控制車，該車上還裝有計(jì)算機(jī)的其他外圍必要設(shè)備打印機(jī)、通信接口裝置等；2是由標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面箱21和裝在三相分離器組3相應(yīng)部位的多個(gè)壓力、溫度、流量傳感器〈圖中分別示為P1、P2、P3，T1、T2……T6，L1、L2、L3〉與其插在介面箱里的適配模塊組成的現(xiàn)場敏感采集裝置，介面箱21通過電纜與控制車1相連通；3是用兩種以上不同直徑的石油專用管材組成的三相分離器組；該三相分離器組分為兩級，第一級(3－1)是用兩段相互連通的10″～14″石油鋼套管構(gòu)成的高壓原油分離器，其進(jìn)口接來自井口的高壓油氣混合物，其位于套管下側(cè)的出口排出原油與水(經(jīng)由閥V1)，位于套管上側(cè)的出口則經(jīng)過一個(gè)受控閥組(由閥門V5、V6、V7、V8及V9組成)接入分離器的第二級(3－2)一用兩組8″～12″及5″～8″兩種不同直徑的鋼套管分別同軸嵌套，并且同一直徑套管相互分別連通構(gòu)成的高壓換熱分離器，兩套管組(3－2)中都裝有保持同軸的隔架，其中位于外圍的粗直徑套管(3－2A)為換熱器熱邊，位于其下側(cè)的出口分別排出水和輕油(經(jīng)由閥V2)與混合輕烴(經(jīng)由閥V4)；位于中心的細(xì)直徑套管(3－2B)為換熱器冷邊，其出口處排出已凈化的天然氣(經(jīng)由閥V3)。三相分離器組的工作狀態(tài)，通過安裝在其各個(gè)不同相應(yīng)部位的壓力、溫度、流量等敏感器采集檢測后，再經(jīng)介面箱21中適配模塊的轉(zhuǎn)換，被送入控制車1中的PCS工業(yè)過程控制工作站〈也可以使用性能類似的其他過程控制設(shè)備或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)〉。由于PCS機(jī)中裝有可以實(shí)時(shí)處理過程控制的專家系統(tǒng)軟件包(PARAGON 500)，只要把分離器組各個(gè)部位的實(shí)時(shí)敏感數(shù)據(jù)送入其中，主管試采作業(yè)的采油總工程師就可以十分方便地將該過程的控制策略編制得盡可能完善，以便獲得足以令人滿意的試采工程數(shù)據(jù)和取得較高的混合輕烴回收率。這些都是利用當(dāng)代高科技的計(jì)算機(jī)及微電子硬件資源和精心設(shè)計(jì)的軟件包，對試采作業(yè)的高壓油氣混合物的工程熱物理狀態(tài)進(jìn)行最佳流程的實(shí)時(shí)測控而獲得的，而分離器組所使用的器材又都是試采現(xiàn)場可以就地取材獲得的，并用之替代高壓氣體處理工廠的昂貴裝置?？傊?，本實(shí)用新型是利用試采石油現(xiàn)場的石油專用管材和標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)電一體化過程控制設(shè)備及隨機(jī)動態(tài)監(jiān)控技術(shù)，現(xiàn)場臨時(shí)組成的一套用于在高壓油氣井現(xiàn)場試采并回收資源的機(jī)電一體化裝置。在試采之后，或許本實(shí)用新型裝置要被正式的氣體處理工廠所取代，屆時(shí)石油專用管材可以回收重復(fù)利用，而可移動式控制車及介面箱等外圍設(shè)備又極其通用性，所以，本實(shí)用新型的裝備投資可以大大節(jié)省。
以下結(jié)合附圖2進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的工作機(jī)理3－1是用于分離出在井口直接獲得的高壓油氣混合物中的液相介質(zhì)(原油、水和凝析經(jīng)質(zhì)油)的大口徑鋼套管，可在現(xiàn)場用10″～14″套管組成。3－2是用于冷凝和分離混合輕烴的復(fù)合套管組，其中3－2A是用現(xiàn)場的8″～12″套管組成的外圍管組，用于分離、回收輕烴。3－2B是用現(xiàn)場的5″～8″管組成的中心管組，用作工質(zhì)膨脹致冷后的中壓氣體和原始高壓氣體的換熱器。來自高壓油井的三相(油、氣、水)混合流進(jìn)入3－1的10″～14″套管后就進(jìn)行重力分離，對于通常的油、氣井，用10米長度的套管就可以將三相混合流的原始狀態(tài)逐漸分離并使原油、水等液相物積聚在套管下部，經(jīng)閥V1排出裝置。分離后的氣流由該套管的頂部排入3－2A的8″～12″套管中降溫，在降溫過程中，輕烴和水根據(jù)其各自的冷凝點(diǎn)溫度不同而先后冷凝，并靠重力法在兩層套管的環(huán)開形空間中被分離出來，積聚在環(huán)形空間下部經(jīng)閥V2、V4排出裝置。最終分離出來的高壓氣體(10MPa～25PMa)經(jīng)數(shù)控節(jié)流閥V9節(jié)流膨脹，壓力、溫度都下降，根據(jù)約翰－湯姆遜效應(yīng)，膨脹后的氣流進(jìn)入5″～8″套管(3－2B)，該套管與上述3－2A管形成一個(gè)同軸雙筒體結(jié)構(gòu)的換熱器，中心部位形成換熱器的冷邊，環(huán)形空間部位形成換熱器的熱邊。高壓氣體在環(huán)形空間被逐漸冷卻到2℃左右，此時(shí)，其中蘊(yùn)含的輕烴大部分被液化而冷聚到環(huán)形空間的底側(cè)，經(jīng)閥V2、V4流出裝置回收。被冷卻輕烴的高壓氣體從熱邊上側(cè)出口流出后，經(jīng)數(shù)控節(jié)流閥V9節(jié)流致冷，流入5″～8″的冷邊套管，成為換熱器的致冷工作介質(zhì)，給本裝置提供液化輕烴所需的冷量。通常在選定分離器的套管規(guī)格后，再根據(jù)實(shí)際處理能力，按照斯托克兩相分離沉降基本公式和工程熱物理的熱力學(xué)公式來計(jì)算換熱量。并以此求得油、氣在套管中所需停留時(shí)間和換熱面積，和確定所選用的套管長度?？梢杂蓡胃坠苓B接起來達(dá)到設(shè)計(jì)總長度，也可以將換熱器作成兩排，以便使裝置結(jié)構(gòu)緊湊，流程能夠相應(yīng)集中和易于操作管理。
為防止換熱器冷邊外壁被凍堵，通過V5、V8和V6、V7四個(gè)閥門的交替切換來將熱邊出口和進(jìn)口的位置定期交換，這樣可以把冷邊進(jìn)口的凍堵層溶化掉。而所有這些閥門都由裝在控制車內(nèi)的工業(yè)過程控制計(jì)算機(jī)根據(jù)PARAGON500軟件包規(guī)定的控制程序自動執(zhí)行操作指令，使整個(gè)裝置能進(jìn)入最佳工況運(yùn)行。而不必由傳統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)械設(shè)備去執(zhí)行?？傊緦?shí)用新型的控制裝置同時(shí)還可用于試采的數(shù)據(jù)采集和處理，本實(shí)用新型只是又賦予其進(jìn)行氣體換熱處理以便回收其中混合輕烴的新功能。就控制裝置而言，它不僅是機(jī)電一體化設(shè)備，還是工程上的試采石油和氣體處理的控制一體化裝置。本實(shí)用新型的油、氣、水三相分離器組才是回收混合輕烴的專用機(jī)械裝置。
權(quán)利要求1.一種試采石油時(shí)回收混合輕烴的裝置，其特征在于它包括有三個(gè)組成部分1)裝有PCS工業(yè)過程控制工作站的可移動式控制車-控制中心；2)由標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面箱和裝在三相分離器組的多個(gè)壓力、溫度、流量傳感器與其插在介面箱里的適配模塊組成的敏感采集裝置，介面箱通過電纜與控制中心相連通；3)用兩種以上不同直徑的石油專用管材組成的三相分離器組；該分離器分為兩級，第一級是用兩個(gè)相互連通的10″～14″石油鋼套管構(gòu)成的高壓原油分離器，其進(jìn)口接來自井口的高壓油氣混合物，位于套管下側(cè)的出口排出原油與水，位于套管上側(cè)的出口則經(jīng)過一個(gè)受控閥組接入分離器第二級-用兩組8″～12″及5″～8″兩種不同直徑的鋼套管分別同軸嵌套并且同一直徑套管相互分別連接通構(gòu)成的高壓換熱分離器，兩套管組中都裝有保持同軸的隔架，其中位于外圍的粗直徑套管為換熱器熱邊，位于其下側(cè)的出口分別排出水和輕油(V2)與混合輕烴(V4)，位于中心的細(xì)直徑套管為換熱器冷邊，其出口處排出已凈化的天然氣(V3)。
專利摘要一種用于高壓油氣井在試采作業(yè)時(shí)回收混合輕烴的裝置，是由裝有PCS工業(yè)過程控制工作站的控制車、接口介面箱及各種傳感器組成的敏感采集裝置以及用試采現(xiàn)場的石油專用管材構(gòu)成的三相分離器組三部分組成的，能在現(xiàn)場試采作業(yè)時(shí)，在取得合格的工程地質(zhì)數(shù)據(jù)資料的同時(shí)，把目前往往白白浪費(fèi)的重要石化原料——混合輕烴回收利用。裝置結(jié)構(gòu)簡便。充分利用工質(zhì)本身蘊(yùn)含的能量，投資少，效益高，是油田生產(chǎn)綜合利用的新型裝備。
文檔編號E21B43/00GK2111362SQ9220281
公開日1992年7月29日 申請日期1992年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月22日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠