一种往复式油气混输装置

技术领域

本发明涉及油气输送设备技术领域，尤其涉及一种往复式油气混输装置。

背景技术

国内外的油气输送设备一般都采用单、双螺杆泵，液外泵、离心泵、螺旋轴流泵、旋涡泵、往复泵等。在国内陆上、海上油田，油气混输工艺都也在试验应用的初级阶段，由于油气混输涉及因素较多，如不同工况，气液比、进、出口压力差及输送的方式都是决定设备能否正常运行的关键因素，因而如何实现油气的有效混输，也被定为世界难题。

目前在不同工况条件下采用各种设备进行油气混输，实际上都是输送油介质为主，隔着少量气，一旦出现气阻就会失效。这种情况下，通常需要通过放气、及放空措施才能恢复设备运行。然而，大量的天然气资源在采油工艺中流失，特别是套管气、伴生气回收率极低，而且，由于井口受气阻影响回压很高，阻止原油产量，通常油田均采用在井口按置三相分滤器，通过油、气分离后进行分输到目的地，这样工艺会增加大量的地面成本，对分散井位只能采取放空措施实现原油产量。

另一方面，因油气混输工况是各油气田现场固有的，不能随意进行更改。目前大都油气田现有的油气输送工艺中都以油气从井口管线输到一个缓冲罐中(体积通常大于30M3)，再从缓冲罐中对油气分离进入到分离器中，分离后油由泵输送，气由压缩机输送，其中，缓冲罐是各油井把油气输入缓冲罐中进行分离的一种工艺罐，通用缓冲罐的底部把油水混合液集中由泵外输。缓冲罐的顶部的气由压缩机或管道外输，这种模式为气液分输。通过这种为分输工艺把缓冲罐内的液位降下，井口回压降下，来提高油井的产量。缓冲罐上设置可放气的装置，当罐内气压上升形成气阻无法由输送设备外输时，为了不影响产量，只好把气烧掉(天灯)或放在大气中。目前油气田输油气的工艺都是以这种形式为主。在空气环境中释放天然气无疑不符合环保要求。现有的各油气田多年应用油气混输设备的实际情况都不理想。

因而，如何提供一种有效降低井口回压，实现油气的正常外输的混输设备，进而提高油井产量，成为了本技术领域人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能有效降低井口回压，实现油气的正常外输，进而提高油井产量的往复式油气混输装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种往复式油气混输装置，包括：

往复泵，包括液力端，液力端具有吸液腔及排液腔；

缓冲罐，包括第一进口、第一出口以及第一气液混输器，所述第一进口与外部输送管线连接，所述第一气液混输器包括第一气液混输管、第一气管以及第一液管，所述第一气液混输管设于所述的第一出口位置，第一气液混输管具有伸入到所述缓冲罐的内腔中的第一端和外露出缓冲罐之外的第二端，第一气管和第一液管均连接在所述第一气液混输管的第一端处，并与所述第一气液混输管相连通，所述第一气液混输管基本呈水平设置，第一气管向上延伸设置，所述第一液管向下延伸设置，所述第一气液混输管能绕自身轴线转动，从而将所述的第一气管的进口以及第一液管的进口调节至不同的高度位置；

过滤装置，包括具有气液混合腔的外壳、过滤网以及第二气液混输器，所述过滤网设于所述气液混合腔中，并将该气液混合腔分为第一腔室和第二腔室，所述外壳上具有与第一腔室连通的第二进口以及与第二腔室相通的第二出口，所述第二进口与所述第一气液混输管的第二端连通，第二气液混输器设于所述的第二出口位置，包括第二气液混输管、第二气管和第二液管，该第二气液混输管具有伸入到第二腔室中的内端和外露出所述外壳之外的外端，所述第二气液混输管的外端与所述往复泵的吸液腔相连通，所述第二气管和第二液管均连接在所述第二气液混输管的内端处，并与所述第二气液混输管相连通，所述第二气液混输管基本呈水平设置，第二气管向上延伸设置，所述第二液管向下延伸设置，所述第二气液混输管能绕自身轴线转动，从而将所述的第二气管的进口以及第二液管的进口调节至不同的高度位置。

为了方便安置第一气液混输器，所述缓冲罐的第一出口位于缓冲罐的中部位置，该第一出口中安置有腰型法兰，所述第一气液混输管密封配合在该腰型法兰上。

为了减少往复泵输出的气液混合流体的脉动，达到稳压减震、平衡输送的目的，还包括气液交换稳压器，与所述往复泵的排液腔相连通，包括汇液管以及与该汇液管相连通的两个分液管，两个分液管与对应连接在所述往复泵上的两个出液管线连通，该两个分液管通过至少一组连接管与所述汇液管连接，作为一组的两个连接管与汇液管的结合位置相对该汇液管对称设置，以使得经由该两个连接管进入到汇液管中流体的流向相反。上述结构设置，是将往复泵的排出液经上述两个分液管输送到汇液管，其中，两个分液管中流体经两个连接管进入到汇液管内时会相碰而减去了相应的脉动，气液混合流体汇随着气、液比重的差异各自从上到下、从下到上进行不断地交换到找位置，最终随着流速蹿齐排出进入输出管线，此时，油气基本失去脉动波形，随着气在管腔内的压缩，会与油逐步贴紧消除了断塞流现象，达到油气分输与混输的目的。

为了对气液交换稳压器的分液管以及汇液管进行合理布置，减少占用空间，两个所述分液管以及所述汇液管并排设置，并通过连接架进行固定。

作为改进，所述的连接管有至少两组，各组分液管之间相互并联设置。

在通过往复泵进行油气混输时，油气混合流体进入到往复泵的吸液腔中后，气相组分容易从活塞杆外周的润滑油填料密封部分泄露出去，为了解决该问题，还包括活塞杆密封防气泄漏回收装置，其包括：回收罐，该回收罐通过第一回气管线与往复泵的润滑油填料密封部分相连通，以使从往复泵的润滑油填料密封部分泄漏的气体进入到该回收罐中，所述回收罐还通过第二回气管线与对应连接在往复泵的吸液腔位置的进液管线相连通，从而使储存在该回收罐中的气体在往复泵运行过程中吸入到往复泵的吸液腔中。

为了方便对过滤网的截留的过滤杂质进行清理，所述过滤装置的外壳包括上部敞口的外壳本体以及盖合在上述敞口处的盖体，所述过滤网为能从外壳的气液混合腔中经由所述的敞口取出的可提式滤网。

作为改进，还包括散热底座，所述往复泵以及过滤装置均安置在该散热底座上，该散热底座上具有用于对往复泵的泵体进行降温的循环水冷却系统。在输送油气混合流体时，尤其是在输送高含气介质的混合流体时，气体压缩产生的热量主要集中在往复泵的液力端中，通过上述散热底座内的冷却水对往复泵的泵体的发热腔及气液交换稳压器进行循环热交换，达到降温的目的。

作为改进，所述循环水冷却系统包括循环水泵、热交换罐以及冷却水循环管线，所述循环水泵设于所述的冷却水循环管线上，所述冷却水循环管线经由所述往复泵液力端的泵体的发热腔而与所述的热交换罐连通。

为了提高底座的散热效率，所述散热底座的底部具有能与外部搁置区域贴合接触的散热平面，所述散热底座的四周设有散热片。

与现有技术相比，本发明的优点：在油气混合流体吸入到往复泵之前的缓冲罐以及过滤装置中均设置了气液混输器，即设于缓冲罐中的第一气液混输器以及设于过滤装置中的第二混输器，其中，油气混合流体进入到缓冲罐中时，可以通过第一气液混输器的第一气液混输管的转动调节设定进气、进液管道的输送位置，达到初步混输的目的，而后，进入到过滤装置的气液混合腔中后，在经该过滤装置进行过滤的同时，又能通过第二气液混输器的第二气液混输管的转动调节设定进气、进液管道的输送位置，达到再次混输的目的，从而有效地使气液(油气)进入往复式油气混输泵的吸入腔，达到油气混输的效果。该往复式油气混输装置相比现有技术的常规的气液分输及混输设备，能有效降低井口回压，实现油气的正常外输，从而进一步提高油井产量。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图；

图2为本发明实施例的俯视图；

图3为本发明实施例的右视图；

图4为本发明实施例的过滤装置的结构示意图；

图5为本发明实施例的气液交换稳压器的结构示意图；

图6为图5中A-A处的剖视图；

图7为本发明实施例的缓冲罐与过滤装置连接装配的结构示意图；

图8为本发明实施例的活塞杆密封防气泄漏回收装置的结构示意图；

图9为本发明实施例的散热底座的结构示意图；

图10为本发明实施例的散热底座的俯视状态结构示意图；

图11为本发明实施例的往复泵的液力端的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参见图1-图11，一种往复式油气混输装置包括往复泵10、缓冲罐20、过滤装置30、气液交换稳压器40、活塞杆密封防气泄漏回收装置50以及散热底座60。往复泵10、过滤装置30、气液交换稳压器40、活塞杆密封防气泄漏回收装置50均设于上述的散热底座60上。

参见图11，本实施例的往复泵10可以为单作用，也可以为双作用泵体17结构。往复泵10包括液力端及动力端。其液力端可以为立式液力端、卧式液力端，对应布置为卧式和立式的阀组，具体可根据不同的气液工况选择不同结构的液力端。液力端的泵体17中具有吸液腔18及排液腔19。液力端的活塞杆16与往复泵10的活塞通道的内壁之间设置有密封填料15，该密封填料15中可通入润滑油进行减摩润滑。在往复泵10的泵体17的排液腔19可布置左右管线合汇进入上述的气液交换稳压器40，以减少气液的脉动带来的振动，气液交换稳压器40的结构详见下文。

参见图1-图3，散热底座60为用于安置上述往复泵10、过滤装置30、气液交换稳压器40、活塞杆密封防气泄漏回收装置50的一个基础平台。散热底座60的上平面设有安置往复泵10的平面脚板，可用螺栓把往泵与散热底座60固定。在散热底座60的后边平面上设有导轨可安装用于与往复泵10的动力端连接的电机13、传送皮带14等传动机构。散热底座60的侧边上安装上述过滤装置30。散热底座60的底平面是一个凹凸的散热平面，可以与基础混泥土贴合接触，直接进行散热，起到了良好散热效果。此外，散热底座60的四周围设有散热片65，增加了与空气接触的表面积，增加了对流散热效率。散热底座60的内腔中还设置纵横的筋板增加散热底座60的强度和刚性。

结合图9以及图10，散热底座60具有内部空腔，可用于设置循环水冷却系统61以及气液交换稳压器40。循环水冷却系统61包括循环水泵62、热交换罐以及冷却水循环管线64。具体地，可在散热底座60的上平面后部电机导轨边设置上述循环水泵62，用来对散热底座60内的冷却水进行循环，对往复泵10的液力端发热部位进行水冷热交换，以带走气压缩过程产生的热量。在输送油气混合流体时，尤其是在输送高含气介质的混合流体时，气体压缩产生的热量主要集中在往复泵10的液力端中，通过上述散热底座60内的冷却水对往复泵10的泵体17的发热腔(未示出)及气液交换稳压器40进行循环热交换，达到降温的目的。具体地，循环水泵62设于冷却水循环管线64上，冷却水循环管线64经由往复泵10液力端的泵体17的发热腔而与热交换罐连通。热交换罐用来储存冷却水，以与带走往复泵10的泵体17的发热腔产生热量的热水进行共混后实现降温。

在输送油气混合流体时，由于气体压缩产生的热量主要集中在往复泵10的液力端中，因而与往复泵10的液力端连接的气液交换稳压器40的温度也相应较高，为此，散热底座60中的循环水冷却系统61还可以用于对气液交换稳压器40进行散热降温，具体在下文中说明。

现有技术中的缓冲罐是由各油井把油气输入到缓冲罐中进行气液分离的一种工艺罐，通常缓冲罐的底部把油水混合流体集中由泵外输，缓冲罐的顶部把气由压缩机或管道外输，这种模式为气液分输。而本实施例中的缓冲罐20的气与油均进入一根管线进行输送，即为气液同输，而现有技术中，由于缓冲罐20中的油、气压力是相等的，在进行油气同输工艺中现场很难达到输送要求，因为油气压力相等二者同时进入泵的入口是困难的，也是难以达到的，实际同输中气进不到泵的入口被油阻止。

为此，本实施例中的缓冲罐20包括第一进口21、第一出口22以及第一气液混输器23，第一进口21与外部输送管线连接。第一气液混输器23包括第一气液混输管24、第一气管25以及第一液管26。第一气液混输管24设于第一出口22位置，第一气液混输管24具有伸入到缓冲罐20的内腔中的第一端和外露出缓冲罐20之外的第二端。第一气液混输管24基本呈水平设置，第一气管25连接在第一气液混输管24的第一端位置，并与第一气液混输管24相连通，且向上延伸设置，第一液管26也连接在第一气液混输管24的第一端位置，并与第一气液混输管24相连通，且向下延伸设置，从而使第一气液混输管24、第一气管25以及第一液管26组成的第一气液混输器23在整体上呈T型。第一气液混输管24能绕自身轴线转动，从而将第一气管25的进口以及第一液管26的进口调节至不同的高度位置。第一气液混输管24的第二端可通过管线与后续的过滤装置30的进口连通，详见图3及图7。

参见图7，缓冲罐20的第一出口22位于缓冲罐20的中部位置，该第一出口22中安置有腰型法兰27，第一气液混输管24密封配合在该腰型法兰27上，并能绕自身轴线进行转动调节。

继续参见图7，过滤装置30设于缓冲罐20的下游，而位于往复泵10的上游位置，用于对进入到往复泵10之前的气液混合流体进行过滤，除去杂质。具体地，过滤装置30安装在散热底座60上，并设置进口法兰与现场输送气液工艺管线连接，设置出口法兰与往复泵10的进口连接，并在对应的管线上设置闸阀28、三通、弯头、压力变送器等，以控制进气液的量及维修时关闭气液流向。

参见图4，过滤装置30包括具有气液混合腔34的外壳31、过滤网35以及第二气液混输器36。过滤网35设于气液混合腔34中，并将该气液混合腔34分为第一腔室341和第二腔室342。外壳31上具有与第一腔室341连通的第二进口32以及与第二腔室342相通的第二出口33，第二进口32与第一气液混输管24的第二端连通。第二气液混输器36包括第二气管37、第二液管38以及第二气液混输管39，第二气液混输管39密封配合在第二出口33位置处。具体地，该第二气液混输管39具有伸入到第二腔室342中的内端和外露出外壳31之外的外端，第二气液混输管39的外端与往复泵10的吸液腔18相连通，第二气液混输管39的内端连接有供外壳31内的气体进入第二气液混输管39内的第二气管37和供第二腔室342中的液体进入到第二气液混输管39内中的第二液管38。第二气液混输管39基本呈水平设置，第二气管37向上延伸设置，第二液管38向下延伸设置。第二气液混输管39、第二气管37以及第二液管38组成的第二气液混输器36在整体上呈T型。第二气液混输管39能绕自身轴线转动，从而将第二气管37的进口以及第二液管38的进口调节至不同的高度位置。

继续参见图4，为了方便对过滤网35的截留的过滤杂质进行清理，过滤装置30的外壳31包括上部敞口的外壳本体311以及盖合在上述敞口处的盖体311。过滤网35为能从外壳31的气液混合腔34中经由敞口取出的可提式滤网。

本实施例的过滤装置30具有两个作用，其一，过滤装置30内设有可提式过滤网35，对过滤网35的截留的过滤杂质进行清理；其二，设置的有第二气液混输器36能对油气在不同位置上进行混合，控制油气在不同液位时能混合后进入往复泵10的吸入腔中，以达到气液混输的目的。

在油气混合流体吸入到往复泵10之前的缓冲罐20以及过滤装置30中均设置了气液混输器，即设于缓冲罐20中的第一气液混输器23以及设于过滤装置30中的第二混输器，其中，油气混合流体进入到缓冲罐20中时，可通过第一气液混输器23的第一气液混输管24的转动调节设定进气、进液管道的输送位置，达到初步混输的目的，而后，进入到过滤装置30的气液混合腔34中后，在经该过滤装置30进行过滤的同时，又能通过第二气液混输器36的第二气液混输管39的转动调节设定进气、进液管道的输送位置，达到再次混输的目的，从而有效地使气液(油气)进入往复式油气混输泵的吸入腔，达到油气混输的效果。该往复式油气混输装置相比现有技术的常规的气液分输及混输设备，能有效降低井口回压，实现油气的正常外输，从而进一步提高油井产量。

参见图5及图6，为了减少往复泵10输出的气液混合流体的脉动，达到稳压减震、平衡输送的目的，本实施例的气液交换稳压器40设于往复泵10的下游，具体与往复泵10的排液腔19相连通。气液交换稳压器40包括汇液管42以及与该汇液管42相连通的两个分液管41，两个分液管41与对应连接在所述往复泵10上的两个出液管线12连通，该两个分液管41通过至少一组连接管410与所述汇液管42连接，作为一组的两个连接管410与汇液管42的结合位置相对该汇液管42对称设置，以使得经由该两个连接管410进入到汇液管42中流体的流向相反。为了对气液交换稳压器40的分液管41以及汇液管42进行合理布置，减少占用空间，两个所述分液管41以及所述汇液管42并排设置，并通过连接架43进行固定。可以想到的是，本实施例中的气液交换稳压器40的分液管41可以有一组、两组或者两组以上，其中，各组分液管41之间采用相互并联设置，具体可以根据实际工况不同的气液流量，选择相应数量的多组连接管410，从而达到混合流体的稳压减震平衡输送目的。本实施例中示出了两个分液管41与汇液管42之间采用一组连接管410进行连接。

气液交换稳压器40是将往复泵10的排出液经上述两个分液管41输送到汇液管42，其中，两个分液管41中流体经两个连接管410进入到汇液管42内时会相碰而减去了相应的脉动，气液混合流体汇随着气、液比重的差异各自从上到下、从下到上进行不断地交换到找位置，最终随着流速蹿齐排出进入输出管线，此时，油气基本失去脉动波形，随着气在管腔内的压缩，会与油逐步贴紧消除了断塞流现象，达到油气分输与混输的目的。

参见图8，在通过往复泵10进行油气混输时，油气混合流体进入到往复泵10的吸液腔18中后，气相组分容易从活塞杆16外周的润滑油填料密封部分泄露出去，为了解决该问题，本实施例设置了上述活塞杆密封防气泄漏回收装置50。活塞杆密封防气泄漏回收装置50包括回收罐51、第一回气管线52以及第二回气管线53。其中，回收罐51通过第一回气管线52与往复泵10的润滑油填料密封部分相连通，以使从往复泵10的润滑油填料密封部分泄漏的气体进入到该回收罐51中。回收罐51还通过第二回气管线53与对应连接在往复泵10的吸液腔18位置的进液管线11相连通，从而使储存在该回收罐51中的气体在往复泵10运行过程中吸入到往复泵10的吸液腔18中。

结合图11，往复泵10的润滑油填料密封部分包括密封填料15、润滑油罐54以及补油管线55。密封填料15设于活塞杆16与往复泵10的活塞通道的内壁之间，具体地，密封填料15包括第一填料部分151、第二填料部分152以及油环153，油环153位于第一填料部分151与第二填料部分152之间，而将第一填料部分151与第二填料部分152间隔开。具体地，油环153上具有用于进油排气的油孔1530，润滑油罐54通过补油管线55与油环153的油孔1530连通。上述的第一回气管线52可以与补油管线55或润滑油罐54连通，具体地，第一回气管线52可以为金属软管或硬管，并连接在润滑油罐54的上部。为了方便气体顺利进入到回收罐51中，回收罐51的高度高于润滑油罐54的高度，具体地，回收罐51的安装总高度应当高出润滑油罐54的1/2以上。

本实施例的往复泵10具有多个泵腔，润滑油罐54通过多个补油管线55与各泵腔中的润滑油填料密封部分连通，第二回气管线53也对应有多个，与各泵腔的对应的进液管线11相连通。

在往复泵10的活塞杆16往复运行时，从往复泵10润滑油填料密封部分的油环153的油孔1530中泄漏的气体，会往上走，通过第一回气管线52直至进入到活塞杆密封防气泄漏回收装置50的回收罐51内，并且，由于回收罐51又通过第二回气管线53与往复泵10的进液管线11相连通，随着往复泵10的吸入功能的持续进行，泄漏的气会不断地吸入回收器内，继而又吸入到往复泵10的吸液腔18中，实现往复循环，达到活塞杆16密封不漏气的目的，改善了气液混输装置现场的工作环境。