[實用新型]油田專用超高壓注氮裝備

有效

• 申請號: 201220450901.7
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN202866773U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 王玉軍;張興榮;孟巧玲;姜迎春;方少杰;董玉欣
• 申請（專利權）人: 山東恒業石油新技術應用有限公司
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;C01B21/04
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

本實用新型涉及石油專用機械設備設計與制造技術領域，具體為一種油田專用超高壓注氮裝備。?

背景技術

?目前油田常規使用的膜制氮注氮設備通常為使用螺桿空壓機得到低壓空氣，通過空氣處理系統和膜分離系統制備低壓氮氣，低壓氮氣經過往復式活塞增壓機壓縮增壓到所需壓力（一般為35MPa以下），但是無法滿足頁巖氣開發、酸化、壓裂等工藝50MPa以上的注氣壓力要求，必須研制新型的超高壓注氮氣設備才能滿足油田現場作業需要。?

實用新型內容

針對上述技術缺陷，本實用新型提供一種操作方便的油田專用超高壓注氮裝備，其能夠解決現有注氮設備氮氣壓力不足的缺陷。?

其技術方案是：包括依次連接的空氣壓縮系統、氮氣膜分離系統、氮氣增壓系統，其中氮氣增壓系統包括往復式活塞氮氣增壓機組和隔膜式氮氣增壓機組。即采用目前的常規氮氣增壓機（比如往復式活塞氮氣增壓機組）將低壓高純度氮氣增壓到30MPa（考慮連續運行時間較長，初級氮氣增壓機未滿負荷運行），然后采用隔膜壓縮機將30MPa氮氣進行二次增壓至70MPa，從而達到工藝要求。?

所述的隔膜式氮氣增壓機組包括驅動電機、隔膜壓縮機和高壓氮氣冷卻器；所述的空氣壓縮系統包括螺桿機組、壓縮空氣冷卻器以及壓縮空氣處理系統，所述的氮氣膜分離系統包括中空纖維膜組和高壓氮氣冷卻器。?

所述的注氮裝備分為多個撬體組成，并且采用上吊裝結構設計。并且為滿足海洋平臺吊裝要求，單撬重量≤9.5噸。?

所述的注氮裝備還包括控制系統，其采用中央集中監控和就地控制的DCS系統。比如上位機采用嵌入式工控機集中監控、下位機選用PLC可編程控制器進行就地控制，且二者之間采用DP通訊協議進行通訊；所述的控制系統還設有人機界面。?

采用本發明制造的油田專用超高壓（70MPa）注氮裝置可產生95%以上高純氮氣，工作壓力最高可達70MPa，氮氣產量在900?Nm3/h，單撬重量≤9.5噸，能夠滿足頁巖氣開發、酸化、壓裂等工藝50MPa以上的注氣壓力要求，是適應與陸地或者海洋等各種油田現場作業需要。?

附圖說明

圖1為實用新型的連接示意圖；?

圖2為空壓機撬的結構示意圖；

圖3為膜制氮撬的結構示意圖；

圖4為往復式活塞氮氣增壓機撬的結構示意圖；

圖5為隔膜式氮氣增壓機撬的結構示意圖；

其中，1、空壓機撬：1.1螺桿空壓機組；2、膜制氮撬：2.1壓縮空氣冷卻器，2.2壓縮空氣處理系統，2.3并聯中空纖維膜組；3、往復式活塞氮氣增壓機撬：3.1高壓氮氣冷卻器，3.2往復式活塞壓縮機，3.3柴油發動機；4、隔膜式氮氣增壓機撬：4.1啟動及控制系統，4.2防爆電機，4.3隔膜壓縮機，4.4隔膜壓縮機冷卻器。

具體實施方式

?參照附圖1-5對本實用新型做進一步描述：?

一種油田專用超高壓注氮裝備，由空壓機撬1、膜制氮撬2、往復式活塞氮氣增壓機撬3、隔膜式氮氣增壓機撬4以及控制系統5組成；其中空壓機撬1由螺桿空壓機組1.1制備低壓空氣；膜制氮撬2上設有互相連接的壓縮空氣冷卻器2.1、壓縮空氣處理系統2.2和并聯中空纖維膜組2.3，分別用于冷卻壓縮空氣、用于制備潔凈的空氣以及進行氧-氮分離制備高純氮氣；往復式活塞氮氣增壓機撬3上設有相互連接的高壓氮氣冷卻器3.1和往復式活塞壓縮機3.2，用于將氮氣冷卻并將低壓氮氣壓縮至30Mpa，往復式活塞壓縮機3.2通過柴油發動機3.3提供動力；隔膜式氮氣增壓機撬4上設有由啟動及控制系統4.1控制并通過防爆電機4.2驅動的隔膜壓縮機4.3，啟動后通過隔膜壓縮機4.3將30MPa高壓氮氣壓縮至70Mpa，然后通過隔膜壓縮機冷卻器4.4冷卻超高壓氮氣。

控制系統5采用中央集中監控和就地控制的DCS系統，下位機選用西門子PLC系列可編程控制器（主要是CPU315）對空壓機制氮系統、膜分離制氮系統、氮氣增壓系統進行就地控制，上位機采用嵌入式工控機（西門子MP277）?，負責對整套系統進行協調控制，主要完成整機聯動、上傳數據監測、參數報警記錄、參數動態曲線、數據存儲、技術資料查詢等工作，兩者之間采用DP通訊協議進行通訊。系統具有先進的人機界面，具有數據顯示和操作控制功能。??

本設備可產生95%以上高純氮氣，工作壓力最高可達70MPa，氮氣產量在900?Nm3/h，單撬重量≤9.5噸（滿足海洋平臺吊裝要求）；且滿足油氣田防火、防爆要求，具備防風沙及雨雪的設計條件，能夠在風沙及雨雪氣候條件下正常運行。整體設計尺寸滿足公路運輸要求。?