[發明專利]具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置及粉末分離方法

無效

• 申請號: 201110009261.6
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN102179386A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 張仕民;譚桂斌;劉書海;何魯桂
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B08B9/027
• 分類號: B08B9/027;B08B13/00;B03C1/025
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 董惠石

技術領域

本發明涉及天然氣管道領域，尤其是一種用于對天然氣管道內黑色粉末進行分離的具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置及粉末分離方法。

背景技術

天然氣管道內存在腐蝕性粉塵(粉末)、焊瘤及施工導致的鐵屑和污物等，對管道進行清管可將硫化鐵等腐蝕顆粒清掃至收球筒內被清除。《國外油田工程》2002年第2期，劉丹翻譯Richard?Baldwin論文《天然氣管線內黑色粉末的特性及處理方法》提出黑色粉塵(粉末)(Black?Powder)概念。粉末主要是由管道的腐蝕、彎頭沖蝕而產生的顆粒，包括鐵的硫化物和氧化物，另有鋼刷清管器的斷鐵絲和鐵屑。

黑色粉末是硫化鐵和氧化鐵的統稱，產生于套管、生產井和長輸氣管線等，主要因含硫氣體、水和微生物作用產生硫化鐵及腐蝕性硫化鐵被氧化或直接由鋼管氧化。產生硫化鐵等黑色粉末的原因主要有：①富含硫的天然氣，②富氣輸送導致的積液和試壓后干燥不徹底，③管道軋制和焊接時有軋制屑、微小裂紋和氣孔缺陷等。因聚氨酯和鋼刷清管器作業等因素，將使硫化鐵剝離管壁進入天然氣內而影響天然氣氣質。

長輸氣管道內粉末的主要危害有：

a)因粉末通常聚集在點蝕嚴重的管壁粗糙面，將干擾智能清管器對缺陷的檢測精度；

b)粉末將磨損、破壞清管器的聚氨酯部件和天然氣管道內涂層；也會使智能清管器有較高的摩阻，使其速度不均，易導致檢測數據丟失和失效；

c)大量粉末沉降、淤積后易導致管輸效率下降，導致清管器卡死；

d)管輸天然氣質量會受到污物污染，管道運營商可能面臨用戶起訴；

e)顆粒和液滴能使渦輪葉片、過濾器、流量計等工藝設備堵塞或磨損。

為保障管道清潔和流量穩定，需利用皮碗或鋼刷式清管器、磁力清管器、凝膠和化學清洗，將粉末等污物清掃至收球筒并經凈化站分離設備等，常見的分離設備有旋風分離器、循環分離器、過濾分離器、多管干式除塵器等。但粉末等污物也可能進入壓氣站導致二次污染，致流量計和壓縮機葉片磨損等。

現有天然氣管道的分離設備，主要存在以下問題：

1)旋風分離器用于流速快、壓力高的天然氣管道，對小粒徑粉末的分離效果較差，因旋風分離器的分離機理是利用顆粒在高速旋轉下的離心力作用，受其限制而對小于5μm的粉塵顆粒分離效率不高；

2)天然氣長輸管道目前已有的分離設備，當清管作業時對粉末的分離效率較低，會造成儀表受損、天然氣二次污染等；

3)因輸氣管線氣量波動范圍大、壓力高，目前對天然氣管線中高壓旋風分離器、過濾器尚無完整可靠的性能計算方法和評價標準，導致分離和過濾設備的選用有一定盲目性，也會影響閥門、儀表、壓氣站配件的安全。

有鑒于上述公知技術存在的缺陷，提出本發明的具有高梯度分離器的清管器收球裝置及粉末分離方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種清管器收球裝置，尤其是一種適用于對天然氣管道內黑色粉末進行分離的具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置及粉末分離方法。本發明是通過在清管器收球裝置上設置具有高梯度磁場的分離器，分離清管作業時天然氣內的固體雜質，利用高梯度磁分離技術大大降低清管作業后壓氣站內粉末濃度，尤其是小粒徑的粉末或雜質，以保障天然氣氣質和管道運營安全性。

為此，本發明提出一種具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置，該裝置具有依次設置在輸氣管道上的清管器收球筒和高梯度磁分離器，其中，所述收球筒與生產閥前端的輸氣主管道相連接，一引流管的一端與所述收球筒相連接，另一端連接在所述生產閥的后端；至少一個高梯度磁分離器設置在所述引流管內。

如上所述的具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置，其中，所述高梯度磁分離器包括由非導磁材料制成的密封殼體，其內依次間隔設有永磁體和陶瓷磁極。

如上所述的具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置，其中，所述永磁體的磁性與陶瓷磁極的磁性相比，為強磁體，而所述陶瓷磁極為弱磁體。

如上所述的具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置，其中，所述殼體的一端設有安裝座，通過所述安裝座，將所述高梯度磁分離器能拆卸地固定在所述引流管內，且所述安裝座上設有多個氣體通道。

如上所述的具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置，其中，多個連接桿的一端與所述安裝座固定連接，另一端與所述殼體的另一端固定連接，以提高高梯度磁分離器的結構強度。

如上所述的具有高梯度磁分離器的清管器收球裝置，其中，所述引流管上設有控制流量的引流閥，至少一個所述高梯度磁分離器串設在所述引流閥的前端、后端或分設有其前、后兩端。