电能驱动的全自动天然气调温调压方法及装置与流程

本发明涉及天然气集输方法及装置，是一种电能驱动的全自动天然气调温调压方法及装置。

背景技术：

1、在天然气开发过程中，各油田常采用传统燃气水套炉和手动节流阀对天然气进行温度压力调节。该装置通过消耗化石燃料和手动节流阀对天然气进行温度压力调节，不能有效满足双碳背景下减少化石燃料需求的形势和实现无人值守的功能。

2、本发明采用全自动控制策略，依靠电能驱动实现天然气的调温调压。其原理是通过电加热和电动节流阀降压，利用电气仪表采集数据上传至控制中心（控制器）实现对各种运行参数的调节控制，使装置最终输出天然气达到预期的温度和压力。该方法和装置不仅减少了油田开发过程中的碳排放，同时解决了无人值守的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电能驱动的全自动天然气调温调压方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有天然气集输过程中，需要利用燃烧器燃烧化石燃料传热给采出天然气，由此造成化石燃料消耗和碳排放的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种电能驱动的全自动天然气调温调压方法，包括从井口采气树来的天然气经过一级以上电加热和节流降压，在所述天然气经过每级电加热的换热盘管和节流阀时，监测天然气加热前后的温度和压力，通过所述温度和压力的监测值，控制电加热器的工作状态以及调节天然气的压力，以满足加热后的天然气达到外输天然气的温度和压力要求。

3、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种实施技术方案之一所述电能驱动的全自动天然气调温调压方法的装置，包括换热媒质腔体，在换热媒质腔体内设置有电加热器和一组以上换热盘管，在换热媒质腔体上固定连通有一级节流入口管和一级节流出口管；当换热盘管为一组时，一级节流入口管的出口侧与换热盘管的入口侧连通，换热盘管的出口侧与一级节流出口管的入口侧连通，一级节流出口管的出口侧与天然气出口管进口侧连通；当换热盘管为两组以上时，沿着流体的流动方向，两组以上换热盘管通过节流管汇相互串联，一级节流入口管的出口侧与第一组换热盘管的入口侧连通，第一组换热盘管的出口侧与一级节流出口管的入口侧连通，最后一组换热盘管的出口侧与最后一级节流出口管的入口侧连通，最后一级节流出口管出口侧与天然气出口管进口侧连通，在天然气出口管上连通有放空管线，与每一组换热盘管出口侧连通的节流管汇上均固定安装有对应的电动节流阀，与每一组换热盘管进口侧、出口侧连通的节流管汇上均固定安装有温度监测仪表和压力监测仪表，在换热媒质腔体的下部连通有排污管线。

4、下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

5、上述还包括电控装置，电控装置包括控制器，控制器与电加热器的控制端、电动节流阀、温度监测仪表和压力监测仪表电连接。

6、上述换热盘管可采用两组，在一级节流出口管的出口侧与第二组换热盘管的入口侧之间连通有二级节流入口管，在一级节流出口管的出口侧与二级节流入口管的的入口侧串接有一级电动节流阀，在第二组换热盘管的出口侧与天然气出口管之间连通有二级节流出口管，二级节流出口管的出口侧与天然气出口管入口侧之间串接有二级电动节流阀；在一级节流入口管、一级节流出口管、二级节流入口管、二级节流出口管和天然气出口管上均固定安装有温度监测仪表和压力监测仪表，温度监测仪表的温度变送器和压力监测仪表的压力变送器与电控装置的控制器电连接。

7、上述换热媒质腔体上固定安装有液位监控仪表，液位监控仪表和控制器电连接。

8、上述放空管线入口侧的天然气出口管上连通有安全排放管线，在安全排放管线上沿流体流动方向固定安装有平板闸阀、安全阀和平板闸阀，在放空管线上沿流体流动方向固定安装有平板闸阀和截止阀；在排污管线上固定安装有截止阀。

9、上述换热媒质腔体顶部固定连通有膨胀罐，在膨胀罐上设置有竖直补液口和通气口，通气口内设置有丝网除沫器；或者，在换热媒质腔体顶部固定连通有水封罐，水封罐包括连接组件、外筒、内筒、支架、集液锥和外罩筒，连接组件为上下贯通的管件，内筒为上下贯通的筒体，连接组件上部、内筒、外筒的通径依序逐渐增大，外筒底部设置有与连接组件上部外径对应的中心孔，连接组件的上部通过中心孔固定连接在外筒内，在外筒上部外侧通过支架固定安装有外罩筒，内筒的顶部固定在外罩筒顶部内侧，内筒的底部与外筒底部设置有间距，连接组件上部穿过中心孔并向上伸入内筒下部内，在内筒顶部设置有集液锥，在内筒下方的外筒侧壁设置有水平补液口。

10、上述还包括底座、平台和斜梯，换热媒质腔体固定在底座上，平台固定在换热媒质腔体顶部，斜梯固定在换热媒质腔体后方的底座上，斜梯上部与平台衔接；换热媒质腔体的换热媒质采用水、乙二醇载冷剂或者导热油。

11、本发明装置采用一体化设计，将电加热器、换热媒质腔体（加热炉本体）、换热盘管、节流管汇、电控装置以及各种阀门集中安装在一个底座上，集成化高，功能多，占地面积小以及现场施工量小；本发明利用电加热方式替代原有传统消耗化石燃料加热的方式，减少了装置运行过程中碳排放增加了系统传热效率，同时通过利用电动调节阀替代手动调节阀实现了装置自动化运行和无人值守。

技术特征：

1.一种电能驱动的全自动天然气调温调压方法，其特征在于包括从井口采气树来的天然气经过一级以上电加热和节流降压，在所述天然气经过每级电加热的换热盘管和节流阀时，监测天然气加热前后的温度和压力，通过所述温度和压力的监测值，控制电加热器的工作状态以及调节天然气的压力，以满足加热后的天然气达到外输天然气的温度和压力要求。

2.一种实施权利要求1所述的电能驱动的全自动天然气调温调压方法的装置，其特征在于包括换热媒质腔体，在换热媒质腔体内设置有电加热器和一组以上换热盘管，在换热媒质腔体上固定连通有一级节流入口管和一级节流出口管；当换热盘管为一组时，一级节流入口管的出口侧与换热盘管的入口侧连通，换热盘管的出口侧与一级节流出口管的入口侧连通，一级节流出口管的出口侧与天然气出口管进口侧连通；当换热盘管为两组以上时，沿着流体的流动方向，两组以上换热盘管通过节流管汇相互串联，一级节流入口管的出口侧与第一组换热盘管的入口侧连通，第一组换热盘管的出口侧与一级节流出口管的入口侧连通，最后一组换热盘管的出口侧与最后一级节流出口管的入口侧连通，最后一级节流出口管出口侧与天然气出口管进口侧连通，在天然气出口管上连通有放空管线，与每一组换热盘管出口侧连通的节流管汇上均固定安装有对应的电动节流阀，与每一组换热盘管进口侧、出口侧连通的节流管汇上均固定安装有温度监测仪表和压力监测仪表，在换热媒质腔体的下部连通有排污管线。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于还包括电控装置，电控装置包括控制器，控制器与电加热器的控制端、电动节流阀、温度监测仪表和压力监测仪表电连接。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于换热盘管采用两组，在一级节流出口管的出口侧与第二组换热盘管的入口侧之间连通有二级节流入口管，在一级节流出口管的出口侧与二级节流入口管的的入口侧串接有一级电动节流阀，在第二组换热盘管的出口侧与天然气出口管之间连通有二级节流出口管，二级节流出口管的出口侧与天然气出口管入口侧之间串接有二级电动节流阀；在一级节流入口管、一级节流出口管、二级节流入口管、二级节流出口管和天然气出口管上均固定安装有温度监测仪表和压力监测仪表，温度监测仪表的温度变送器和压力监测仪表的压力变送器与电控装置的控制器电连接。

5.根据权利要求2或3或4所述的装置，其特征在于换热媒质腔体上固定安装有液位监控仪表，液位监控仪表和控制器电连接。

6.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于放空管线入口侧的天然气出口管上连通有安全排放管线，在安全排放管线上沿流体流动方向固定安装有平板闸阀、安全阀和平板闸阀，在放空管线上沿流体流动方向固定安装有平板闸阀和截止阀；在排污管线上固定安装有截止阀。

7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于放空管线入口侧的天然气出口管上连通有安全排放管线，在安全排放管线上沿流体流动方向固定安装有平板闸阀、安全阀和平板闸阀，在放空管线上沿流体流动方向固定安装有平板闸阀和截止阀；在排污管线上固定安装有截止阀。

8.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于换热媒质腔体顶部固定连通有膨胀罐，在膨胀罐上设置有竖直补液口和通气口，通气口内设置有丝网除沫器；或者，在换热媒质腔体顶部固定连通有水封罐，水封罐包括连接组件、外筒、内筒、支架、集液锥和外罩筒，连接组件为上下贯通的管件，内筒为上下贯通的筒体，连接组件上部、内筒、外筒的通径依序逐渐增大，外筒底部设置有与连接组件上部外径对应的中心孔，连接组件的上部通过中心孔固定连接在外筒内，在外筒上部外侧通过支架固定安装有外罩筒，内筒的顶部固定在外罩筒顶部内侧，内筒的底部与外筒底部设置有间距，连接组件上部穿过中心孔并向上伸入内筒下部内，在内筒顶部设置有集液锥，在内筒下方的外筒侧壁设置有水平补液口。

9.根据权利要求4至7任意一项所述的装置，其特征在于换热媒质腔体顶部固定连通有膨胀罐，在膨胀罐上设置有竖直补液口和通气口，通气口内设置有丝网除沫器；或者，在换热媒质腔体顶部固定连通有水封罐，水封罐包括连接组件、外筒、内筒、支架、集液锥和外罩筒，连接组件为上下贯通的管件，内筒为上下贯通的筒体，连接组件上部、内筒、外筒的通径依序逐渐增大，外筒底部设置有与连接组件上部外径对应的中心孔，连接组件的上部通过中心孔固定连接在外筒内，在外筒上部外侧通过支架固定安装有外罩筒，内筒的顶部固定在外罩筒顶部内侧，内筒的底部与外筒底部设置有间距，连接组件上部穿过中心孔并向上伸入内筒下部内，在内筒顶部设置有集液锥，在内筒下方的外筒侧壁设置有水平补液口。

10.根据权利要求2至9任意一项所述的装置，其特征在于还包括底座、平台和斜梯，换热媒质腔体固定在底座上，平台固定在换热媒质腔体顶部，斜梯固定在换热媒质腔体后方的底座上，斜梯上部与平台衔接；或/和，换热媒质腔体的换热媒质采用水、乙二醇载冷剂或者导热油。

技术总结
本发明涉及天然气集输方法及装置技术领域，是一种电能驱动的全自动天然气调温调压方法及装置，前者包括包括从井口采气树来的天然气经过一级以上电加热和节流降压，在所述天然气经过每级电加热换热盘管和节流阀时，监测天然气加热前后的温度和压力，通过所述温度和压力的监测值，控制电加热器的工作状态以及调节天然气的压力，以满足加热后的天然气达到外输天然气的温度和压力要求。本发明利用电加热方式替代原有传统消耗化石燃料加热的方式，减少了装置运行过程中碳排放增加了系统传热效率，同时通过利用电动调节阀替代手动调节阀实现了装置自动化运行和无人值守；且本发明装置采用一体化设计，将电加热器、换热媒质腔体等集成一体。

技术研发人员：向新胜,肖浪,张晓彩,袁淑良,贡军民,林森明,申玉壮,程小梅,万喜军,周连庆,俞宏,常院青,刘帅,路亚莉,周群
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24