天然气井口的加热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种天然气井口的加热系统，包括：循环连接的冷凝器、工质压缩机和工质加热装置；冷凝器设置于高压气井口，高压天然气通过冷凝器被加热后输送至集输管网；高压气井口采出的部分高压天然气进入工质压缩机，将热泵工质升压，驱动热泵工质在所述冷凝器、工质压缩机及工质加热装置内循环。本发明专利技术的优点在于：利用高压天然气的压力驱动工质压缩机为高压气井口的高压天然气循环加热，能够节约能耗，并降低了污染程度。

Heating system of natural gas wellhead

The invention discloses a heating system for natural gas wellhead, which comprises a circulating condenser, a refrigerant compressor and a refrigerant heating device; a condenser is arranged at a high-pressure gas wellhead, and the high-pressure natural gas is heated through the condenser and transported to a gathering and transportation pipeline network; and part of the high-pressure natural gas produced at the high-pressure gas wellhead enters the working medium compression. The machine boosts the working medium of the heat pump and drives the working medium of the heat pump to circulate in the condenser, the working medium compressor and the working medium heating device. The invention has the advantages that the working medium compressor driven by the pressure of the high-pressure natural gas is used as the high-pressure natural gas circulating heating of the high-pressure gas wellhead, which can save energy consumption and reduce the pollution degree.

【技术实现步骤摘要】
天然气井口的加热系统
本专利技术涉及天然气加热领域，更具体地，涉及一种天然气井口的加热系统。
技术介绍
储藏在地层中的天然气压力较高，一般在10MPa以上，在被开采到地面以后，需要节流降压后进入集输管网。高压天然气在节流过程中，由于“焦耳-汤姆逊”效应产生降温。为防止降温后的天然气与水产生水合物堵塞管网，目前天然气集输工艺均在节流前采用燃气加热炉将天然气加热到60-70℃后再进行节流。这个过程不仅需要消耗大量的天然气进行加热，而且高压天然气的节流过程也造成高品质的压力能损失。CN104088605A提出一种利用天然气压力能通过膨胀机发电带动热泵系统为井口天然气加热的系统。天然气从气井收集后，天然气气井与分离器通过调压阀连接，分离器设有节流阀，通过节流阀可排出分离器分离出的油水混合物；分离器与膨胀机相连，膨胀机遇空气预热器相连，空气预热器与再热器相连；膨胀机发电机组将高压天然气的压力能转化成电能，驱动热泵机组运转，通过热泵机组加热天然气，替代传统的加热炉。该专利技术使高压天然气通过膨胀机发电，用发的电驱动热泵的压缩机，能量转化的形式较多，造成系统的能量效率较低。因此，有必要开发一种防止天然气在节流和气动工质压缩机膨胀后降温造成管道冻堵，并且能够节约能耗、减少污染的气井压力能驱动热泵加热天然气的系统。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术提出了一种天然气井口的加热系统，其通过高压气井口的高压天然气驱动工质压缩机内的热泵工质，进而达到加热高压气井口的高压天然气的目的，并能够防止高压天然气在节流和工质压缩机膨胀后降温造成的管道冻堵。本专利技术提出了一种天然气井口的加热系统，所述加热系统包括：循环连接的冷凝器、工质压缩机和工质加热装置；所述冷凝器设置于高压气井口，高压天然气通过所述冷凝器被加热后输送至集输管网；所述高压气井口采出的部分高压天然气进入所述工质压缩机，将热泵工质升压，驱动所述热泵工质在所述冷凝器、所述工质压缩机及所述工质加热装置内循环。优选地，驱动所述热泵工质后的所述高压天然气输送至所述集输管网。优选地，所述冷凝器和所述集输管网之间的天然气管路上设有节流阀，将加热后的高压天然气进行节流降压后输送至所述集输管网。优选地，所述工质压缩机与所述冷凝器之间的天然气管路上设有流量调节阀和过滤器，用于控制进入所述工质压缩机的高压天然气的压力和流量。优选地，在所述工质加热装置及所述冷凝器之间的热泵工质管路上设有热泵节流阀，用于控制所述热泵工质的压力和流量。优选地，所述热泵节流阀是毛细管节流、热力膨胀阀节流或电子膨胀阀节流。优选地，所述工质加热装置是空气蒸发器或地埋管蒸发器。优选地，所述工质压缩机是氟利昂制冷压缩机或氮制冷压缩机。优选地，所述工质压缩机包括：第一驱动装置；第二驱动装置，与所述第一驱动装置并联；控制器，所述控制器分别与所述第一驱动装置和所述第二驱动装置连接，用于控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置。优选地，所述第一驱动装置包括：阀门组的阀门V1-1至V1-8和第一气缸室至第四气缸室，其中第一阀门组的阀门V1-1和V1-3与所述第一气缸室相连，第二阀门组的阀门V1-5和V1-7与所述第二气缸室相连，第三阀门组的阀门V1-6和V1-8与所述第三气缸室相连，第四阀门组的阀门V1-2和V1-4与所述第四组气缸室相连；当所述阀门V1-1和V1-4关闭时，所述阀门V1-2和V1-3打开，当所述阀门V1-5和V1-8打开时，所述阀门V1-6和V1-7关闭；所述第一阀门组的阀门V1-1和V1-3及第四阀门组的阀门V1-2和V1-4用于所述热泵工质的流通和截止，所述第二阀门组的阀门V1-5和V1-7及第三阀门组的阀门V1-6和V1-8用于所述高压天然气的流通和截止。本专利技术的一种天然气井口的加热系统，其优点在于：利用高压天然气的压力驱动工质压缩机为高压气井口的高压天然气循环加热，能够节约能耗，并降低了污染程度。本专利技术的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的一种天然气井口的加热系统的结构示意图。图2示出了根据本专利技术的一种工质压缩机的工作原理的示意图。附图标记说明：1、高压气井；2、节流阀；3、流量调节阀；4、过滤器；5、工质压缩机；6、空气蒸发器；7、热泵节流阀；8、冷凝器；9、U型管地埋管蒸发器；10、集输管网；11、控制器；12、第一驱动装置；13、第二驱动装置；51、第一气缸室；52、第二气缸室；53、第三气缸室；54、第四气缸室。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。根据本专利技术的一种天然气井口的加热系统，包括：循环连接的冷凝器、工质压缩机和工质加热装置；冷凝器设置于高压气井口，高压天然气通过冷凝器被加热后输送至集输管网；高压气井口采出的部分高压天然气进入工质压缩机，将热泵工质升压，驱动热泵工质在冷凝器、工质压缩机及工质加热装置内循环。高压气井口采出的高压天然气经过冷凝器后一部分高压天然气进入工质压缩机内驱动工质压缩机内的热泵工质升压，另一部分高压天然气直接输送至集输管网，驱动热泵工质升压后的高压天然气降压后自行排出工质压缩机，输送至集输管网。作为优选方案，工质压缩机与冷凝器之间的天然气管路上设有流量调节阀和过滤器，可以控制进入工质压缩机的高压天然气的压力和流量，进一步地控制工质压缩机内排出的热泵工质的压力和流量，并可以调控冷凝器中对高压天然气井口的高压天然气的加热量，以避免加热后的高压天然气节流后形成水合物堵塞集输管网。升压后的热泵工质进入冷凝器，对高压气井口的高压天然气进行加热，被加热后的高压天然气经过冷凝器输送至集输管网，以供外部使用。作为优选方案，冷凝器和集输管网之间的天然气管路上设有节流阀，将加热后的高压天然气进行节流降压后输送至集输管网，以满足现实中的使用要求。对高压天然气加热后的热泵工质，由于与高压天然气进行了热交换，降温后的热泵工质进入工质加热装置吸热，吸热后的热泵工质重新返回工质压缩机反复循环利用，降低了高压天然气的加热能耗。作为优选方案，工质加热装置及冷凝器之间的热泵工质管路上设有热泵节流阀，用于控制返回工质压缩机的热泵工质的压力和流量。其中，热泵节流阀可以是毛细管节流、热力膨胀阀节流或电子膨胀阀节流，工质加热装置可以是空气蒸发器或地埋管蒸发器。作为优选方案，工质压缩机可以是氟利昂制冷压缩机或氮制冷压缩机。本专利技术采用的工质压缩机，包括：第一驱动装置；第二驱动装置，与第一驱动装置并联；控制器，控制器分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气井口的加热系统，其特征在于，包括：循环连接的冷凝器、工质压缩机和工质加热装置；所述冷凝器设置于高压气井口，高压天然气通过所述冷凝器被加热后输送至集输管网；所述高压气井口采出的部分高压天然气进入所述工质压缩机，将热泵工质升压，驱动所述热泵工质在所述冷凝器、所述工质压缩机及所述工质加热装置内循环。

【技术特征摘要】
1.一种天然气井口的加热系统，其特征在于，包括：循环连接的冷凝器、工质压缩机和工质加热装置；所述冷凝器设置于高压气井口，高压天然气通过所述冷凝器被加热后输送至集输管网；所述高压气井口采出的部分高压天然气进入所述工质压缩机，将热泵工质升压，驱动所述热泵工质在所述冷凝器、所述工质压缩机及所述工质加热装置内循环。2.根据权利要求1所述的天然气井口的加热系统，其中，驱动所述热泵工质后的所述高压天然气输送至所述集输管网。3.根据权利要求1所述的天然气井口的加热系统，其中，所述冷凝器和所述集输管网之间的天然气管路上设有节流阀，将加热后的高压天然气进行节流降压后输送至所述集输管网。4.根据权利要求1所述的天然气井口的加热系统，其中，所述工质压缩机与所述冷凝器之间的天然气管路上设有流量调节阀和过滤器，用于控制进入所述工质压缩机的高压天然气的压力和流量。5.根据权利要求1所述的天然气井口的加热系统，其中，在所述工质加热装置及所述冷凝器之间的热泵工质管路上设有热泵节流阀，用于控制所述热泵工质的压力和流量。6.根据权利要求5所述的天然气井口的加热系统，其中，所述热泵节流阀是毛细管节流、热力膨胀阀节流或电子膨胀阀节流。7.根据权利要求1所述的天然气井口的加热系统，其中，所述工质加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇，黄辉，李伟，郑友林，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11