用于氮气驱的高纯制氮系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于氮气驱的高纯制氮系统及方法，该用于氮气驱的高纯制氮系统包括：预处理部，预处理部包括依次通过管道连接的空压机、空气缓冲罐、过滤器、除油器及冷凝器；提纯部，提纯部包括依次通过管道连接的膜分离制氮系统、氮气缓冲罐、变压吸附制氮系统，膜分离制氮系统通过管道连通于冷凝器；存储部，存储部包括成品氮气储罐及氮气增压机，成品氮气储罐连通于变压吸附制氮系统，氮气增压机连通于成品氮气储罐。该用于氮气驱的高纯制氮系统能够获得高纯度，并且能够适应注氮驱油流动作业要求的氮气。

High Purity Nitrogen Production System and Method for Nitrogen Flooding

【技术实现步骤摘要】
用于氮气驱的高纯制氮系统及方法
本专利技术属于油气采收领域，更具体地，涉及一种用于氮气驱的高纯制氮系统及方法。
技术介绍
近年来，氮气驱已经成为提高油气采收率常用并且有效的一种方法，现场应用越来越广泛。制氮工艺主要有三种，深冷空分、膜分离和变压吸附(PSA)。深冷制氮氮气纯度可达99.99％,但是一次投资高,设备占地面积大,产品储运困难，因此目前现场应用较多的主要为膜分离制氮和PSA制氮。膜分离制氮流程简单、操作方便、占地面积小、可移动性强，但是受膜性质影响，如要获得高纯度氮气，成本过高。变压吸附寿命长可获得纯度较高的氮气，但是撬装设备体积大，不适合频繁移动。根据目前氮气驱现场应用经验，低纯度的氮气由于含有大量氧气，容易造成腐蚀结垢严重，导致注气井修井，因此希望能够获得高纯度的氮气。同时，由于油气藏开发的各个时期各区块、各层系、各井组的情况不同，需要采用不同的注氮工艺技术，因此常需要注氮设备具备流动作业的要求，而现有的制氮技术都无法较好的同时满足以上两点要求。因此，有必要研发一种能够获得高纯度，并且能够适应注氮驱油流动作业要求氮气的用于氮气驱的高纯制氮系统及方法
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于氮气驱的高纯制氮系统及方法，该用于氮气驱的高纯制氮系统能够获得高纯度，并且能够适应注氮驱油流动作业要求的氮气。为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面提供一种用于氮气驱的高纯制氮系统，该用于氮气驱的高纯制氮系统包括：预处理部，所述预处理部包括依次通过管道连接的空压机、空气缓冲罐、过滤器、除油器及冷凝器；提纯部，所述提纯部包括依次通过管道连接的膜分离制氮系统、氮气缓冲罐、变压吸附制氮系统，所述膜分离制氮系统通过管道连通于所述冷凝器；存储部，所述存储部包括成品氮气储罐及氮气增压机，所述成品氮气储罐连通于所述变压吸附制氮系统，所述氮气增压机连通于所述成品氮气储罐。优选地，所述预处理部还包括流量计及加热器，所述流量计及所述加热器设置在所述膜分离制氮系统与所述冷凝器连接的管道上。优选地，所述变压吸附制氮系统包括：至少两台并连设置的变压吸附制器及与至少一台变压吸附制器串联设置的备用变压吸附制器。优选地，还包括旁通管道，所述氮气缓冲罐通过管道分别连通于所述至少两台变压吸附制器的入气口，至少两台变压吸附制器的排氮口通过主管道连通于成品氮气储罐，所述至少两台变压吸附制器的排氮口通过所述旁通管道连通于所述备用变压吸附制器的入气口，所述备用变压吸附制器的排氮口连通于所述成品氮气储罐。优选地，还包括氧分仪、氧分仪变送器、主管道电磁控制阀及旁通电磁控制阀，氧分仪、氧分仪变送器及主管道电磁控制阀设置在所述主管道上，所述旁通电磁控制阀设置在所述旁通管道上，所述氧分仪及所述氧分仪变送器通信连接于所述电磁控制阀及所述旁通电磁控制阀。优选地，还包括变压吸附处理管道，所述膜分离处理管道连通于所述变压吸附制氮系统。根据本专利技术的另一方面提供了一种用于氮气驱的高纯制氮方法，该用于氮气驱的高纯制氮方法包括：空气经由预处理部去除杂质及油滴后进入提纯部；所述提纯部通过所述膜分离制氮系统及所述变压吸附制氮系统对氮气进行提纯，获取提纯后氮气；所述成品氮气储罐对所述纯后氮气进行存储，通过所述氮气增压机实现氮气输出。优选地，所述空气经由预处理部去除杂质及油滴后进入提纯部包括：空气经由空压机压缩后进入空气缓冲罐缓冲；经由过滤器滤除杂质；经由除油器除去空气中的油滴；经由冷凝器降温除水，而后通过所述电加热器加热进入所述提纯部进行氮气提纯。优选地，还包括对所述氧分仪、氧分仪变送器设定检测阈值，所述氧分仪、氧分仪变送器检测所述至少两台变压吸附制器的排氮口排出的氮气纯度，当氮气纯度低于所述检测阈值时，所述氧分仪及氧分仪变送器关闭所述主管道电磁控制阀，开启所述旁通电磁控制阀，氮气经由旁通管道进入所述备用变压吸附制器进行提纯，获取成品氮气，而后输出至所述成品氮气储罐。优选地，所述空气经由所述变压吸附处理管道进入所述变压吸附制氮系统进行氮气提纯，获取成品氮气后输送至所述存储部。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术通过预处理部的设置滤除空气中的杂质及油滴而后进入提纯部，有利于提纯氮气，使用于氮气驱的高纯制氮系统使用寿命更长。2)本专利技术的提纯部通过膜分离制氮系统对氮气进行初步提纯，通过变压吸附制氮系统对氮气进行再次提纯，提高氮气的纯度，氮气纯度能够达到99％以上，同时使系统结构简单，便于注氮现场移动使用。本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，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方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的用于氮气驱的高纯制氮系统的示意性结构图。附图标记说明1、空压机；2、空气缓冲罐；3、过滤器；4、除油器；5、冷凝器；6、流量计；7、电加热器；8、膜分离制氮系统；9、氮气缓冲罐；10a、变压吸附制器；10b、变压吸附制氮器；11、备用变压吸附制氮器；12、成品氮气储罐；13氮气增压机；14、氧分仪；15、氧分仪变送器。具体实施方式下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，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方式所限制。相反，提供这些实施方式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。实施方式1根据本专利技术的一方面提供了一种用于氮气驱的高纯制氮系统，该用于氮气驱的高纯制氮系统包括：预处理部，预处理部包括依次通过管道连接的空压机、空气缓冲罐、过滤器、除油器及冷凝器；提纯部，提纯部包括依次通过管道连接的膜分离制氮系统、氮气缓冲罐、变压吸附制氮系统，膜分离制氮系统通过管道连通于冷凝器；存储部，存储部包括成品氮气储罐及氮气增压机，成品氮气储罐连通于变压吸附制氮系统，氮气增压机连通于成品氮气储罐。本专利技术通过预处理部的设置滤除空气中的杂质及油滴而后进入提纯部，有利于提纯氮气，使用于氮气驱的高纯制氮系统使用寿命更长。提纯部通过膜分离制氮系统对氮气进行初步提纯，通过变压吸附制氮系统对氮气进行再次提纯，提高氮气的纯度，氮气纯度能够达到99％以上，同时使系统结构简单，便于注氮现场移动使用。下面详细说明根据本专利技术的用于氮气驱的高纯制氮系统的具体结构。该用于氮气驱的高纯制氮系统包括：预处理部，预处理部包括依次通过管道连接的空压机、空气缓冲罐、过滤器、除油器及冷凝器。在一个示例中，预处理部还包括流量计及加热器，流量计及加热器设置在膜分离制氮系统与冷凝器连接的管道上。具体地，气经空压机压缩后，进入缓冲罐，经过调压阀调压后，经过过滤器过滤杂质后，除油器去除油滴，进入冷凝器降温除水，再经过流量计计量流量、通过加热器加热后完成空气的预处理之后进入提纯部。提纯部，提纯部包括依次通过管道连接的膜分离制氮系统、氮气缓冲罐、变压吸附制氮系统，膜分离制氮系统通过管道连通于冷凝器。具体地，经预处理后的空气进入膜分离制氮系统，分离出纯度约为95％的氮气，而后进入变压吸附制氮系统进一步提纯，获取纯度99％以上的氮气。在一个示例中，变压吸附制氮系统包括：至少两台并连设置的变压吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氮气驱的高纯制氮系统，其特征在于，该用于氮气驱的高纯制氮系统包括：预处理部，所述预处理部包括依次通过管道连接的空压机、空气缓冲罐、过滤器、除油器及冷凝器；提纯部，所述提纯部包括依次通过管道连接的膜分离制氮系统、氮气缓冲罐、变压吸附制氮系统，所述膜分离制氮系统通过管道连通于所述冷凝器；存储部，所述存储部包括成品氮气储罐及氮气增压机，所述成品氮气储罐连通于所述变压吸附制氮系统，所述氮气增压机连通于所述成品氮气储罐。

【技术特征摘要】
1.一种用于氮气驱的高纯制氮系统，其特征在于，该用于氮气驱的高纯制氮系统包括：预处理部，所述预处理部包括依次通过管道连接的空压机、空气缓冲罐、过滤器、除油器及冷凝器；提纯部，所述提纯部包括依次通过管道连接的膜分离制氮系统、氮气缓冲罐、变压吸附制氮系统，所述膜分离制氮系统通过管道连通于所述冷凝器；存储部，所述存储部包括成品氮气储罐及氮气增压机，所述成品氮气储罐连通于所述变压吸附制氮系统，所述氮气增压机连通于所述成品氮气储罐。2.根据权利要求1所述的用于氮气驱的高纯制氮系统，其特征在于，所述预处理部还包括流量计及加热器，所述流量计及所述加热器设置在所述膜分离制氮系统与所述冷凝器连接的管道上。3.根据权利要求1所述的用于氮气驱的高纯制氮系统，其特征在于，所述变压吸附制氮系统包括：至少两台并连设置的变压吸附制器及与至少一台变压吸附制器串联设置的备用变压吸附制器。4.根据权利要求3所述的用于氮气驱的高纯制氮系统，其特征在于，还包括旁通管道，所述氮气缓冲罐通过管道分别连通于所述至少两台变压吸附制器的入气口，至少两台变压吸附制器的排氮口通过主管道连通于成品氮气储罐，所述至少两台变压吸附制器的排氮口通过所述旁通管道连通于所述备用变压吸附制器的入气口，所述备用变压吸附制器的排氮口连通于所述成品氮气储罐。5.根据权利要求4所述的用于氮气驱的高纯制氮系统，其特征在于，还包括氧分仪、氧分仪变送器、主管道电磁控制阀及旁通电磁控制阀，氧分仪、氧分仪变送器及主管道电磁控制阀设置在所述主管道上，所述旁通电磁控制阀设置在所述旁通管道上，所述氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄业千，李伟，李长河，粟科华，陈燕，
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