[發明專利]一種超臨界二氧化碳壓縮系統的分級調壓系統及其方法

有效

• 申請號: 201910278830.3
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN110094188B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 劉勇;秦飛虎;何偉;楊金;徐向陽;吳比;王鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團濟柴動力有限公司
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B34/06;E21B47/06
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 馬林中

本發明公開了一種超臨界二氧化碳壓縮系統的分級調壓系統及其方法，屬于氣體壓縮技術領域，解決了現有超臨界二氧化碳壓縮系統在輸氣時無法安全靈活調壓的問題；包括設置在末級壓縮系統的出氣口與其上一級壓縮系統的進氣口之間的末級旁通閥和中間每級壓縮系統的進氣口與其上一級壓縮系統的進氣口之間的分級旁通閥；本發明的方法采用氣體從末級向初級依次排壓，氣體從高溫狀態降壓后溫度降低為常溫狀態，但是不會低于露點，因此沒有液化的風險，避免了壓縮機運行過程中旁通調節管路產生阻塞的問題，方便臨界二氧化碳壓縮系統在排氣過程中靈活泄壓調壓。

技術領域

本發明涉及氣體壓縮領域，更具體的是涉及一種超臨界二氧化碳壓縮系統的分級調壓系統及其方法。

背景技術

二氧化碳氣驅強化采油技術，即利用CO₂在油和水中均具有較高溶解度的特點，將CO₂注入到油層中，以增大原油的體積，降低原油的粘度，并且降低油水間的界面張力，從而有效提升原油采收率，并將CO₂永久封存地下，是真正的節能減排又高效的生產技術，這項技術不僅能滿足油田開發的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環境。該技術不僅適用于常規油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。二氧化碳驅油一般可提高原油采收率7％～15％，延長油井生產壽命15～20年。

超臨界CO₂注氣壓縮系統就是CO₂氣驅采油的核心設備，它將CO2氣體壓縮至高壓，然后注入地下，提高采油率。CO₂通常狀況下是一種無色、無臭、無味無毒的氣體，能溶于水，在25℃溶解度為0.144g/100g水，密度約為空氣的1.5倍。含飽和水的二氧化碳在一定溫度，壓力下產生液態水，CO₂溶于水加速腐蝕，會產生碳酸，對碳鋼金屬產生強烈的腐蝕性。對于100％純二氧化碳，當壓力高于臨界壓力(7.38MPa)且溫度高于臨界溫度(31.4℃)時，CO₂處于氣相和液相之間的超臨界狀態，超臨界二氧化碳的密度非常大，接近液體的密度，但是擴散系數接近氣體；當壓力高于臨界壓力(7.38MPa)，溫度低于臨界溫度(31.4℃)時，CO₂處于密相液體狀態，密相液體狀態二氧化碳的腐蝕性非常強，正常使用中，往復活塞式壓縮機只允許超臨界狀態的二氧化碳進入，假如液相介質進入壓縮機，壓縮機存在很大的腐蝕風險，且出現頂缸等異?，F象。

現有的氣體壓縮系統應用到超臨界二氧化碳壓縮中時存在以下問題：氣體經過旁通調節閥降壓時會導致氣體溫度急劇下降而引起相變，因此正常運行時旁通調節閥不能開啟，導致機組無法正常調節排氣量；現有的超臨界CO₂壓縮機組卸載時，由于氣體經過卸壓閥時導致氣體溫度急劇下降而引起相變形成干冰而阻塞，因此正常停機前不再進行卸載，而是在壓縮機滿負荷運行下，直接停止主電機，因此電流的巨大變化對電網產生巨大的沖擊，且對往復壓縮機主機的受力部件受到很大的沖擊，活塞桿容易發生斷裂。

發明內容

本發明的目的在于：為了解決現有技術中超臨界二氧化碳壓縮系統在輸氣過程中不便調節排氣壓力的問題，本發明提供一種運用于超臨界二氧化碳多級壓縮系統上的可以正常平穩調壓，避免超臨界二氧化碳出現相變而形成干冰的分級調壓系統及其調壓方法。

本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：一種超臨界二氧化碳壓縮系統的分級調壓系統，包括連通在多級超臨界二氧化碳壓縮系統的末級壓縮系統的出氣口的末級旁通閥，末級旁通閥的進氣口與末級壓縮系統的出氣口對接連通，末級旁通閥的出氣口與末級壓縮系統的上一級壓縮系統的進氣口連通，超臨界二氧化碳壓縮系統除末級壓縮系統和初級壓縮系統外的其他每級壓縮系統的進氣口與其上一級壓縮系統的進氣口之間均通過回流管道連通有一個分級旁通閥。

進一步地，所述末級壓縮系統的出氣口與初級壓縮系統的進氣口之間還通過回流管道連通有旁通開關閥，所述旁通開關閥的出氣口與初級壓縮系統的進氣口對接連通。

進一步地，所述末級旁通閥和多個分級旁通閥均為氣動閥。