油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置的設(shè)計(jì)與分析

2015-01-29 張建斌 合肥通用機(jī)械研究院

  分析了石油開(kāi)采過(guò)程中油氣井下原油中分離氣體的過(guò)程及其對(duì)大氣環(huán)境的影響。介紹了油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和使用性能。

1、概述

  在石油開(kāi)采過(guò)程中,從油氣井下原油中分離出來(lái)的氣體會(huì)直接影響抽油泵的泵效,使抽油機(jī)的產(chǎn)液量隨井口氣體回壓升高而降低,抽油機(jī)的耗電量隨井口氣體回壓升高而上升,導(dǎo)致油氣井的產(chǎn)油量低、能耗高。目前,傳統(tǒng)解決抽油機(jī)井口氣體回壓的方法是通過(guò)人工打開(kāi)井口預(yù)置的角閥,將井下的高壓氣體直接排放到大氣中。這種排放方法不能及時(shí)卸壓,不僅使產(chǎn)油效率低下,且由于排出氣體中的硫化氫導(dǎo)致大氣環(huán)境的嚴(yán)重污染。針對(duì)抽油機(jī)井氣體回壓不能自動(dòng)卸壓及排放氣體污染環(huán)境的問(wèn)題,提供一種油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置。

2、油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置( 圖1) 由閥體、閥蓋、閥芯、頂桿、彈簧、壓蓋、螺栓、外襯套管、排氣管及溶劑箱等組成。閥體的下部設(shè)有進(jìn)氣通道,進(jìn)氣通道的上部為閥腔,閥腔的一側(cè)設(shè)有出氣通道,進(jìn)、出氣通道呈角形相通。閥蓋通過(guò)螺栓緊固于閥體上部。排氣管通過(guò)螺栓連接在閥體一側(cè)的出氣通道上。壓蓋通過(guò)外螺紋旋擰在閥蓋上部的內(nèi)螺紋中。閥芯外徑間隙配合在閥體中的閥腔內(nèi)徑內(nèi)。

油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置

圖1 油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置

 、匍y體下部的進(jìn)氣通道上設(shè)有壓力表。

  ②閥體下部進(jìn)氣通道的上端與閥芯的下端分別設(shè)有密封平面,且兩密封平面相平行。

 、坶y蓋與閥芯之間設(shè)有頂桿,頂桿的外部套有彈簧。彈簧的一端抵靠閥蓋下平面,另一端抵靠頂桿下端臺(tái)階的上平面。頂桿的下端通過(guò)彈簧力頂緊閥芯,使閥芯下端的平面與閥體下部進(jìn)氣通道上端的密封平面實(shí)現(xiàn)密封。

 、荛y體進(jìn)氣通道、閥腔、出氣通道及排氣管的外部均設(shè)有外襯套管,形成外襯套管與閥體進(jìn)氣通道、閥腔、出氣通道及排氣管之間的暖氣流通空間。

  ⑤閥體進(jìn)氣通道、閥腔、出氣通道與排氣管外部的外襯套管上均設(shè)有暖氣進(jìn)口法蘭與出口法蘭。

 、夼艢夤艿某隹谥糜谌芤合鋬(nèi),溶液箱內(nèi)置有氫氧化鈉溶劑。

  在閥體的進(jìn)氣通道上設(shè)置壓力表,并通過(guò)旋擰壓蓋調(diào)整彈簧的設(shè)定預(yù)壓。

3、油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置的工作原理

  工作時(shí),閥體下部的進(jìn)口通道與抽油管相連接。調(diào)整壓蓋彈簧并通過(guò)壓力表設(shè)定預(yù)壓,當(dāng)井下的氣體回壓大于設(shè)定預(yù)壓時(shí),氣體回壓頂起彈簧,使閥芯的密封平面與閥體進(jìn)氣通道上端的密封平面脫開(kāi),井下的高壓氣體從進(jìn)口通道進(jìn)入閥腔、出口通道進(jìn)入排氣管,并通過(guò)排氣管的排放出口將高壓氣體排放在溶液箱內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸壓。由于排放出的氣體中含有大量的硫化氫,溶液箱中盛有氫氧化鈉溶劑,故排放出的硫化氫氣體在溶液箱中得到酸、堿中和。當(dāng)溶液箱中的氣體壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí),排氣閥自動(dòng)打開(kāi),實(shí)現(xiàn)氣體的自動(dòng)排放,且排放出的氣體不污染環(huán)境。為防止高壓氣體進(jìn)入進(jìn)口通道、閥腔、出口通道和排氣管時(shí)發(fā)生凍結(jié)而堵塞通道,通過(guò)進(jìn)口法蘭將蒸汽源源不斷地流過(guò)外襯套管與閥體進(jìn)氣通道、閥腔、出氣通道、排氣管之間的暖氣流通空間,并從出口法蘭流出,始終保持高壓氣體排放的一路暢通,使閥的使用穩(wěn)定性得到了可靠的保證。

4、結(jié)語(yǔ)

  油氣井自動(dòng)排氣閥與氣體凈化裝置具有自動(dòng)卸壓靈敏、穩(wěn)定性可靠、抽油泵的泵效好、油氣井采油率高、節(jié)能、降耗和環(huán)保等特點(diǎn)。