全罩型撬裝膜分離制氮裝置的製作方法

2023-07-26 11:32:06

專利名稱：全罩型撬裝膜分離制氮裝置的製作方法
技術領域：
一種全罩型撬裝膜分離制氮裝置，用於實施氮氣鑽井時採用 膜分離技術產生氮氣，屬於氣體鑽井裝備的製造技術領域。
背景技術：
在石油天然氣鑽井中，常規的鑽井都要採取液體鑽井泥漿做 為鑽井介質注入地下做為衝擊地層、冷卻鑽頭和將鑽屑帶出地面的介質，但是 這種常規的鑽井液技術鑽井的速度較慢，特別是在較堅硬的地層中實施鑽井更 慢，嚴重的影響了我國油氣的開發速度，為了提高石油天然氣勘探開發的速度， 目前在國內和國外都大量使用了氣體鑽井技術，使用氣體鑽井是將氣體做為鑽 井的介質，在非儲層採用空氣鑽井，有天然氣的儲層採用氮氣鑽井，特殊地質 條件下全井均採用氮氣鑽井，由機械設備將氣體加壓後通過鑽杆注入地下，達 到衝擊地層，冷卻鑽頭，並達到將鑽屑從地下帶出地面的目的，使用氣體鑽井 時，鑽井速度可以成倍的提高，在相同的地層層位情況下，是使用泥漿做為鑽 井介質的幾倍到十幾倍，因此使用氣體鑽井對提高鑽井速度具有明顯的優勢， 與常規鑽井液鑽井技術相比，氣體鑽井技術既能提高產量，又能提高鑽井效率、 降低勘探開發成本，其經濟效益和社會效益十分明顯，所以，氮氣製備設備在 氣體鑽井中就成為了主要設備，但是，目前國內尚無所需要的鑽井用氮氣製備 裝置，國外具有生產其他工業用途的氮氣發生器，也有井場上使用的氮氣發生 裝置，但是其缺點是雖然世界很多國家已經生產出了膜制氮機械，但現有技 術設備在設計思路及裝置配備上都有較大的局限性，不能滿足使用的要求，主 要問題是適應野外作業能力差，特別是在高溫條件下，氮氣的純度和產氮量明 顯下降；而且現有技術沒有對原料氣、油和塵埃實施在線監測，因此這些雜質 直接影響到裝置的可靠性和壽命，另外，現有技術對電源的波動十分敏感，不能保證裝置恆定的工作溫度。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的缺陷，利用膜分離和溫度、空 氣純度自動控制技術的方法，提供一種能滿足鑽井需要並能提供多種氣量的全 罩型撬裝膜分離制氮裝置。本發明是這樣實現的本發明包括壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置和制氮 裝置三個部份，其特徵是所述壓縮空氣冷卻裝置包括進氣口、後冷卻器、空氣緩衝灌，後冷卻器前 端經進氣口與空壓機連接，後端相連空氣緩衝灌的前端；過濾裝置包括過濾器和電加熱器，過濾器的前端連接空氣緩衝灌，後端與 電加熱器連接，電加熱器的後端連接膜管組的前端；制氮裝置包括膜管組、氮氣緩衝灌和出氣口，膜管組的後端連接氮氣緩衝 灌的前端，氮氣緩衝灌另一端與出氣口連接，在膜管組與撬座之間設置有緩衝 墊；在所述進氣口與後冷卻器之間連接有前端溫度測控器及空壓保護閥，在 後冷卻器與空氣緩衝灌之間設置有中間溫度測控器;所述過濾器後端與電加熱器之間設置有灰塵檢測儀和油氣檢測儀；在所述電加熱器的前後分別設置有加熱器進口溫度測控器和加熱器出口 溫度測控器，在電加熱器與膜管組之間設置有氣動球闊；在所述電加熱器中，空氣被加熱到5CTC 55"C後經過溫控儀進入膜管組 進行分離產生氮氣；在所述後冷卻器與進氣口之間設置有進氣口三通管和閥門，在氮氣緩衝灌 與出氣口之間設置有出氣口三通管和閥門，在出氣口三通管與進氣口三通管之間設置有連接管和閥門；在所述膜管組的後端與氮氣緩衝灌的前端依次連接有單向閥、背壓閥、氮 氣流量計、純度控制閥和放空閥；所述壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置、制氮裝置是設置在一個帶有外罩的撬 座上的，在外罩上設置有排氣窗和門，在外罩四個頂角處有角界，外罩通過連接板與撬座相連；本發明的運行是由設置在撬座上的電源箱提供電源，控制開關設置在防爆 控制櫃中，觸摸操作屏是設置在一個操作櫃中的，在設置觸摸操作屏的操作櫃 2中還設置有氧分析儀；本發明的優點和有益效果是本發明能將由空氣壓縮機加壓後的空氣，經 膜管組分離，製造出純度達95%以上的氮氣，設置在膜管兩端連接管上的手 動球閥可以調節氮氣的需求量，設置的溫度測控器可以自動控制輸入空氣的溫 度，因此具有能耗低、壓力損失小的特點。


圖1是本發明機組無外罩布局連接示意圖。 圖2是本發朋外罩結構示意圖。圖3是本發明沒有安裝膜管組時進、出氣口的放大連接示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明本發明包括壓縮空氣 冷卻裝置、過濾裝置和制氮裝置三個部份，本發明是設置在一個帶有外罩27的撬座15上的，在外罩27上設置有排氣窗28和門29，在外罩27四個頂角 處有角界26，外罩27通過連接板30與撬座15相連；壓縮空氣冷卻裝置包括進氣口 25、後冷卻器14、空氣緩衝灌12，後冷卻器14前端經進氣口25與空壓機連接，後端連接空氣緩衝灌12的前端；在進氣口 25與後冷卻器14之間連接有前端溫度測控器16及空壓保護閥13，後冷 卻器14與空氣緩衝灌12之間設置有中間溫度測控器1，在後冷卻器14與進 氣口 25之間設置有進氣口三通管和闊門；過濾裝置包括過濾器17和電加熱器21，過濾器17的前端連接空氣緩衝 灌12，後端與電加熱器21連接，電加熱器21的後端連接膜管組10的前端； 過濾器17後端與電加熱器21之間設置有灰塵檢測儀18、油氣檢測儀19，在 電加熱器的前後分別設置有加熱器進口溫度測控器20和加熱器出口溫度測控 器22，在電加熱器21與膜管組10之間設置有氣動球閥23;制氮裝置包括膜管組10、氮氣緩衝灌3和出氣口 11，膜管組10的後端連 接氮氣緩衝灌3的前端，氮氣緩衝灌3另一端與出氣口 ll連接；為了減少機 組運行時的震動，在莫管組10與撬座15之間設置有緩衝墊24;在氮氣緩衝 灌3與出氣口 11之間設置有出氣口三通管32和閥門31，在出氣口三通管32 與進氣口三通管之間設置有連接管和閥門；本發明的運行是由設置在撬座上的電源箱7提供電源，控制開關設置在防 爆控制櫃中，觸摸操作屏是設置在一個操作櫃2中的，在設置觸摸操作屏的操 作櫃2中還設置有氧分析儀；電源箱7的電纜線與加熱器連接，對裝置的加熱 器進行溫度恆定控制，保證進入膜管組的壓縮空氣溫度的恆定；觸摸操作屏對 裝置實施操作並顯示運行參數，氧分析儀是對分離前和分離後氣體的氧氣量進 行測量； '外部壓縮空氣由進氣口經前端溫度測控器16和空壓保護閥13進入後冷 卻器14被冷卻，再經後冷卻器14與空氣緩衝灌12之間的中間溫度測控器1進入空氣緩衝灌12;空氣經緩衝後進入過濾器17，空氣在過濾器17中被過濾； 潔淨後的空氣經灰塵檢測儀18、油氣檢測儀19、加熱器進口溫度測控器20進入電加熱器；在電加熱器中，空氣被加熱到5(TC後經過加熱器出口溫度測 控器22進入膜管組進行分離產生氮氣；所得氮氣經單向閥9、背壓閥8、氮氣 流量計6、純度控制閥5、放空閥4進入氮氣緩衝灌3，然後由出氣口送出到 井下實施鑽井或者做其他用途；為了控制氮氣的流向和計量，在所述膜管組的後端與氮氣緩衝灌3的前端 依次連接有單向閥9、背壓閥8、氮氣流量計6、純度控制閥5和放空閥4;所述後冷卻器的開關由溫度測控器自動控制，當溫度低於5(TC時，後冷 卻器關閉，高於55'C時，後冷卻器打開；為了適應不同氣體鑽井的需要，在所述進氣口 25和出氣口 11之間設有一 根連通管35，連接管35通過三通32和36連接，在連接管35中間設置有閥 門34實施氣體轉換的控制；當需要用空氣鑽井時，關閉閥門31和33，開啟 閥門34，由壓縮機輸來的壓縮空氣經過進氣口 25、連接管35和出氣口 11直 接被打入井下實施鑽井，當需要用氮氣鑽井時，關閉閥門34，開啟閥門33和 31，壓縮空氣經過進氣口 25被輸入本裝置的制氮機構，然後經過出氣口 11 供應鑽井用的氮氣；所述灰塵檢測器和油氣檢測器用來檢測過濾器中流出空氣的潔淨度，如參 數超標，提示應該更換過濾器濾芯。
權利要求
1、一種全罩型撬裝膜分離制氮裝置，包括壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置和制氮裝置三個部份，其特徵是所述壓縮空氣冷卻裝置包括進氣口、後冷卻器、空氣緩衝灌，後冷卻器前端經過進氣口與空壓機連接，後端相連空氣緩衝灌的前端；過濾裝置包括過濾器和電加熱器，過濾器的前端連接空氣緩衝灌，後端與電加熱器連接，電加熱器的後端連接膜管組的前端；制氮裝置包括膜管組、氮氣緩衝灌和出氣口，膜管組的後端連接氮氣緩衝灌的前端，氮氣緩衝灌另一端與出氣口連接。
2、 根據權利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特徵是在 所述進氣口與後冷卻器之間連接有前端溫度測控器及空壓保護閥，所述後冷 卻器與空氣緩衝灌之間也設置有中間溫度測控器。
3、 根據權利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特徵是所 述過濾器後端與電加熱器之間設置有灰塵檢測儀和油氣檢測儀。
4、 根fe權利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特徵是在 所述電加熱器的前後分別設置有加熱器進口溫度測控器和加熱器出口溫度 測控器，再電加熱器與膜管組之間設置有氣動球閥；
5、 根據權利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特徵是在 所述後冷卻器與進氣口之間設置有進氣口三通管和閥門，在所述氮氣緩衝灌 與出氣口之間設置有出氣口三通管和閥門，在出氣口三通管與進氣口三通管 之間設置有連接管和閥門。 .
6、 根據權利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特徵是:所 述壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置、制氮裝置是設置在一個帶有外罩的撬座上 的，在外罩上設置有排氣窗和門，外罩通過連接板與撬座相連。
全文摘要
一種全罩型撬裝膜分離制氮裝置，用於實施氮氣鑽井時採用膜分離技術生產氮氣，屬於氣體鑽井裝備的製造技術領域，包括壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置、制氮裝置和控制裝置四個部份，本發明設置在一個帶有機罩的撬座上，解決了現有技術在高溫條件下氮氣的純度和產氮量下降，由於沒有在線監測，直接影響到裝置的可靠性和壽命和不能保證裝置恆定的工作溫度的問題，本發明利用膜分離和溫度、空氣純度自動控制技術的方法，提供了一種能提供多種氣量的全罩型撬裝膜分離制氮裝置；本發明經膜管組分離，能製造出純度達95％以上的氮氣，具有根據需要調節氮氣生產量、自動控制輸入空氣的溫度、能耗低、壓力損失小的特點。
文檔編號E21B21/16GK101235705SQ200810044899
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月6日 優先權日2008年3月6日
發明者虎 劉, 軍 孟, 李德祿, 金 楊, 楊永革, 陳鳳新, 陳次昌, 黃小兵 申請人:四川石油管理局成都天然氣壓縮機廠