油氣井自動排氣閥與氣體凈化裝置的設(shè)計與分析

2015-01-29 張建斌合肥通用機械研究院

　　分析了石油開采過程中油氣井下原油中分離氣體的過程及其對大氣環(huán)境的影響。介紹了油氣井自動排氣閥與氣體凈化裝置的結(jié)構(gòu)特點、工作原理和使用性能。

1、概述

　　在石油開采過程中，從油氣井下原油中分離出來的氣體會直接影響抽油泵的泵效，使抽油機的產(chǎn)液量隨井口氣體回壓升高而降低，抽油機的耗電量隨井口氣體回壓升高而上升，導(dǎo)致油氣井的產(chǎn)油量低、能耗高。目前，傳統(tǒng)解決抽油機井口氣體回壓的方法是通過人工打開井口預(yù)置的角閥，將井下的高壓氣體直接排放到大氣中。這種排放方法不能及時卸壓，不僅使產(chǎn)油效率低下，且由于排出氣體中的硫化氫導(dǎo)致大氣環(huán)境的嚴重污染。針對抽油機井氣體回壓不能自動卸壓及排放氣體污染環(huán)境的問題，提供一種油氣井自動排氣閥與氣體凈化裝置。

2、油氣井自動排氣閥與氣體凈化裝置的結(jié)構(gòu)特點

　　油氣井自動排氣閥與氣體凈化裝置( 圖1) 由閥體、閥蓋、閥芯、頂桿、彈簧、壓蓋、螺栓、外襯套管、排氣管及溶劑箱等組成。閥體的下部設(shè)有進氣通道，進氣通道的上部為閥腔，閥腔的一側(cè)設(shè)有出氣通道，進、出氣通道呈角形相通。閥蓋通過螺栓緊固于閥體上部。排氣管通過螺栓連接在閥體一側(cè)的出氣通道上。壓蓋通過外螺紋旋擰在閥蓋上部的內(nèi)螺紋中。閥芯外徑間隙配合在閥體中的閥腔內(nèi)徑內(nèi)。

油氣井自動排氣閥與氣體凈化裝置

圖1 油氣井自動排氣閥與氣體凈化裝置

　�、匍y體下部的進氣通道上設(shè)有壓力表。

　�、陂y體下部進氣通道的上端與閥芯的下端分別設(shè)有密封平面，且兩密封平面相平行。

　　③閥蓋與閥芯之間設(shè)有頂桿，頂桿的外部套有彈簧。彈簧的一端抵靠閥蓋下平面，另一端抵靠頂桿下端臺階的上平面。頂桿的下端通過彈簧力頂緊閥芯，使閥芯下端的平面與閥體下部進氣通道上端的密封平面實現(xiàn)密封。

　�、荛y體進氣通道、閥腔、出氣通道及排氣管的外部均設(shè)有外襯套管，形成外襯套管與閥體進氣通道、閥腔、出氣通道及排氣管之間的暖氣流通空間。

　�、蓍y體進氣通道、閥腔、出氣通道與排氣管外部的外襯套管上均設(shè)有暖氣進口法蘭與出口法蘭。

　　⑥排氣管的出口置于溶液箱內(nèi)，溶液箱內(nèi)置有氫氧化鈉溶劑。

　　在閥體的進氣通道上設(shè)置壓力表，并通過旋擰壓蓋調(diào)整彈簧的設(shè)定預(yù)壓。

3、油氣井自動排氣閥與氣體凈化裝置的工作原理

　　工作時，閥體下部的進口通道與抽油管相連接。調(diào)整壓蓋彈簧并通過壓力表設(shè)定預(yù)壓，當井下的氣體回壓大于設(shè)定預(yù)壓時，氣體回壓頂起彈簧，使閥芯的密封平面與閥體進氣通道上端的密封平面脫開，井下的高壓氣體從進口通道進入閥腔、出口通道進入排氣管，并通過排氣管的排放出口將高壓氣體排放在溶液箱內(nèi)，從而實現(xiàn)自動卸壓。由于排放出的氣體中含有大量的硫化氫，溶液箱中盛有氫氧化鈉溶劑，故排放出的硫化氫氣體在溶液箱中得到酸、堿中和。當溶液箱中的氣體壓力達到設(shè)定值時，排氣閥自動打開，實現(xiàn)氣體的自動排放，且排放出的氣體不污染環(huán)境。為防止高壓氣體進入進口通道、閥腔、出口通道和排氣管時發(fā)生凍結(jié)而堵塞通道，通過進口法蘭將蒸汽源源不斷地流過外襯套管與閥體進氣通道、閥腔、出氣通道、排氣管之間的暖氣流通空間，并從出口法蘭流出，始終保持高壓氣體排放的一路暢通，使閥的使用穩(wěn)定性得到了可靠的保證。