页岩气V型引擎压缩采输机及系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种页岩气V型引擎压缩采输机及系统，包括动力部分和压缩部分，所述动力部分包括进气门，排气门，火花塞，排气管，动力活塞，动力连杆；所述压缩部分包括压缩缸头组件，压缩活塞，压缩连杆，所述动力连杆和压缩连杆分别连接到曲轴上，所述动力部分与所述压缩部分呈V字形对称布置。本实用新型专利技术的页岩气V型引擎压缩采输机及系统解决了页岩气、煤层气、低压天然气的开采技术难题，并能有效地降低其开采成本和提高其经济效益；本实用新型专利技术是涉及页岩气开采领域能否解决技术和成本的关键性装备，以及能否可大幅度提高气体的采集量和采收率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于石油天然气采输设备领域，尤其是涉及一种页岩气V型引擎压缩米输机及系统。
技术介绍
目前，随着美国完成页岩气革命，世界能源格局发生了重大的转变，我国也在天然气开采尤其是页岩气开采方面下了大力气，目前已经完成全国页岩气矿区的第一次招标，第二次招标正在进行中；页岩气是对国家能源结构和能源安全具有重大战略作用的非常规天然气资源，其开采对我国能源格局必然会产生深远的影响。然而，目前的我国页岩气、煤层气、低压天然气的开采都存在不同程度的问题，迫切需要对技术进行革新，以提升我国的能源开采水平。(I)页岩气的开采与存在的问题页岩气是将地下疏松页岩气层进行人为压裂后，释放出来的天然气，简称为页岩气。现行开采方法为:从地面垂直下钻至页岩层(中国页岩层深约2000—2600米，北美深约1600—2000米)，再水平多条横钻1000米，之后分段桥塞压裂页岩气层，使其内储的天然气在压裂支撑通道内，汇入石油导管后进入地面管网并外输。页岩是一种层状的松脆沉积岩，其空隙内游离或吸附有天然气；其开采属性和存在的主要问题是如何把滞留在页岩层内稀薄的低压页岩气经济有效地压缩采输出来。(2)煤层气的开采与存在的问题煤层气是存储在地下煤矿内的瓦斯气(其主要成份也是天然气组分)，其钻探开采方法为:从地面钻至煤层后即可开采(低渗透煤层也需固井压裂后才能开采)。因煤层气与煤矿相伴，其开采初期的井口压力普遍低于0.5MPa<个别地区有例外 >，并携带大量的粉尘；其开采属性和存在的问题是如何经济有效地干法或湿法除尘后，压缩采输出低压小流量的煤层气。(3)低压天然气的开采与存在的问题低压天然气是常规天然气井在开发后期的残留天然气，或者是三低(低渗透、低压力、低气量)性质的气田天然气，其井口压力一般低于0.8MPa，单井气量就几千标方/天左右；其开采属性和存在的问题是如何经济有效地压缩采输出小流量的低压天然气，当达到一定采收率后就可封井和调出采输设备到其他气井。鉴于以上页岩气、煤层气、低压天然气的开采属性，压缩采输设备是低压天然气开采不可缺少的增压采输设备，而目前现有的分体式电驱(或燃驱)增压机组和整体式二冲程增压机组，都无法解决以下问题。(I)动力问题:采输设备要不受工业动力电源的限制，自带压缩驱动动力；这是因为气井的地理位置和经济效率所决定，一般气井多处于无工业动力电源的地带，也会因采输设备在气井采完后的频繁搬迁，而无法满足的电网投资。(2)安全问题:气井场站属I级D组II区的防爆标准，其场站内的动力设备必须符合安全防爆的技术要求；而目前常用的燃驱发动机均不具备安全防爆功能，从而使故障率较高的燃驱分体式增压开采机组不具有安全可靠性。(3)工况问题:页岩气、煤层气、低压天然气的采输机组，一般来讲都是低排量小负荷，其功率N=20— 120KW，排气量Q=0.2—3万标方之间；采输机组要具有变工况的能力，这是因为在页岩气、煤层气、低压天然气的开采过程中，其井口压力、气量和采输功率等参数，都将随天然气井能量衰减的变化而发生变化。(4)能效问题:根据国家环保政策的要求，能效低的采输设备属淘汰产品，如理论能效只有26% (实际平均能效不到18%)的二冲程整体式压缩机；按能效考核委员会的相关规定，动力能效达到35%以上的发动机才能推广应用，如实际能效>35%的四冲程工业发动机和实际能效>45%的涡扇发动机。(5)环保问题:随着国家环保政策的不断完善和更新，动力尾气排放的要求将越来越高，这就注定了二冲程这样燃烧不完全而产生大量污染排放的动力，将会被加速淘汰，而以电控精准燃烧做功的四冲程动力将会迅速推广使用。(6)搬移问题:采输设备在气井采净后需搬迁至新的井站投入新的生产运行，这就需要采输设备要不断地频繁移动和搬迁至新的井站；而现有技术中的二冲程整体式压缩机和燃驱分体式压缩机都因体积大、功率大、不防爆和不能快速搬迁的原因，难以实现页岩气开采的集装化、模块化、标准化和系统化。
技术实现思路
为了解决目前的技术缺陷，本技术提供了一种页岩气V型引擎压缩采输机及系统。该设备具有降压吸入和增压排出的功能，可以将大量低压气体从地下矿层中开采出来，有利于大幅度提高气体的采集量和采收率。该设备为一种用于地下气体采集和外输的米输机，这些气体可以包括页岩气、煤层气、低压天然气。具体而言，本技术提供了一种页岩气V型引擎压缩采输机，包括动力部分和压缩部分，其特征在于:所述动力部分包括进气门，排气门，火花塞，排气管，动力活塞，动力连杆；所述压缩部分包括压缩缸头组件，压缩活塞，压缩连杆，所述动力连杆和压缩连杆分别连接到曲轴上，所述动力部分与所述压缩部分呈V字形对称布置。特别的，所述压缩缸头组件包括压缩缸头、气阀组件、气阀罩和气阀盖；压缩缸头上开有多个个阀孔，所述气阀组件包括气阀垫，进排一体板式同心阀，以及气阀上垫，将所述气阀组件装入每个缸头阀孔中，所述气阀罩设置在气阀上垫上，阀盖垫圈设置在所述气阀罩上，阀盖设置在阀盖垫圈上，螺栓将上述气阀组件、阀罩和、阀盖垫圈、阀盖紧固在所述缸头上；气阀盖上设置有气阀进气口，同时在压缩缸头的侧面开有排气口，排气口处配置有排气口法兰和排气口法兰垫，采用螺栓和平垫圈将所述排气口法兰和排气口法兰垫固定到排气口上。进一步的，所述进排一体同心气阀由气阀阀座、内环进气阀片、外环排气阀片、气阀限制器和气阀螺柱，以及气阀弹簧和弹簧定位套所构成；内环进气阀片、外环排气阀片通过阀片定位销配置在阀座上，外环排气阀片(237)与气阀限制器(231)之间配置有气阀弹簧和弹簧定位套，气阀螺柱的第一端固定到气阀阀座上，另一端通过螺母将气阀限制器固定在内环进气阀片、外环排气阀片的上，当机组的压缩活塞下行时，所述内环进气阀片打开，气体进入压缩缸，而此时的外环排气阀片闭合；当压缩活塞上行时，所述内环进气阀片关闭，当缸内气压上升到一定压力时，夕卜环排气阀片打开，气体被排出压缩缸。特别的，所述内环进气阀片对应的内环进气口位于所述气阀罩的内部，用于压缩气体的进入，所述外环排气阀片对应的外环排气口位于所述气阀罩的外部，用于压缩气体的排出，所述气阀罩与设置于所述缸头内部的高压通道连通，所述多个阀孔之间分别通过所述高压通道相互连通的，且所述高压通道与设置在所述缸头上的排气口相连通。进一步的，还包括整体式上缸盖，所述上缸盖与缸头密封地固定，且上缸盖和压缩缸头之间配置有气阀垫圈，所述上缸盖与缸头之间具有间隙，上缸盖上具有开口，进气口法兰通过螺栓固定在所述开口上，进气通过所述开口进入到所述间隙中，并进一步进入到气阀组件中。进一步的，所述多个阀孔的每一个都独立配置有压缩气体排气口，该压缩气体排气口与外环排气阀片的排气口连通，这样每个阀孔独立地进行进气和排气工作。另外，本技术还提供了一种页岩气V型引擎压缩采输机系统，包括上述方案所述的V型引擎压缩采输机，其还包括进气分离器、燃气除液稳压罐、空冷器、膨胀水箱、消音器和集装箱体，压缩机底座，以及阀门、管线和仪控；其中，进气分离器对所进气体进行重力分离，燃气除液稳压罐对动力燃料进行除液稳压，V型引擎压缩采输机对气体进行降压吸入和增压排出，空冷器对压缩气体和循环冷却水进行空冷，集装箱体降噪隔音和成撬集成。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩气V型引擎压缩采输机，包括动力部分和压缩部分，其特征在于：所述动力部分包括进气门，排气门，火花塞，排气管，动力活塞，动力连杆；所述压缩部分包括压缩缸头组件，压缩活塞，压缩连杆，所述动力连杆和压缩连杆分别连接到曲轴上，所述动力部分与所述压缩部分呈V字形对称布置，其中，动力部分的直列四缸发动机的点火顺序为A1、A4、A3、A2，即点火正时盘不变，压缩部分的并列四缸压缩机的压缩顺序为B4、B1、B3、B2。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪薇，刘晓明，
申请(专利权)人：成都汉普耐特油气设备有限公司，刘雪薇，
类型：新型
国别省市：四川;51