[发明专利]一种湿气压力能膨胀回收脱水工艺

说明书

本发明公开了一种湿气压力缩能膨胀回收脱水工艺；所述输气管即为工艺气管道，所述膨胀机组串联于工艺气管道上；所述液路管即为工作介质液压管，所述膨胀机组串联于液压管上；所述热载体介质接管包括一套热载体介质接管，所述膨胀机组并联于热载体介质接管上；该系统能够良好利用高压比膨胀过程中压缩热余热能量的释放并加以合理利用，不但实现低压流体的膨胀输送，在提高压比的基础上大大提升系统综合效益，还可以回收过程中产生的余热，利用热泵制冷机及分布式低温分离脱水方案部分取代建设集中脱水站的传统脱水工艺，同时优化气田集输管网压力级制和布局，达到延长气田内部管网及其相关设施的全寿命周期，大大降低各类气田开发过程中膨胀、脱水工艺系统的建造成本和运行、维护费用，缩短工期。

技术领域

本发明涉及化石能源开采技术领域，也可应用于石油、石化、空分行业的工艺气低温脱水、低温换热、余能回收、净化加工、开发储运等工业生产过程相关技术领域，特别是涉及一种湿气压力能膨胀回收脱水工艺。

背景技术

上述工业过程中均涉及需要处理大量的气态工作介质，其中绝大多数均在现代社会生产生活中扮演着十分重要的角色。天然气作为现有生产生活中重要的能源来源，比如在我国方兴未艾的页岩气以及其它非常规气藏，同石油一样埋藏在地下封闭的地质构造之中，其开采开发是人类对天然气进行合理利用的基础。通常在其开采过程中，由于密度及粘度小，膨胀系数大，开采时出气压力极高，多数情况下为数十兆帕，有时甚至高达80MPa，在其外输过程中，经节流降压后温度下降，可能会与伴生的水汽形成固体水合物，造成管道冻堵。为使开采出来的天然气体能够进行集输并且不会发生管线内结冰冻堵，流程一开始就需要设置防冻堵工艺装置(如：加热炉、注醇工艺装置或者管道伴热带) 和节流降压装置，以便通过加热炉等设备对采出气补充热量预热到一定温度，然后才节流降压至适当的外输压力，以保障降压后管输介质的温度能保持在外输压力条件下的水合物形成温度以上，防止输送过程出现水合物引起的冻堵，平稳生产。

一般在井口天然气节流降压的过程中，节流前后产生较大的压差，现有技术中，以上压差没有得到利用，同时，还必须配设加热炉等防冻堵措施，造成了能源的双重浪费。另外需要消耗大量的能源才能脱除采出气中那部分带来多种不利因素的气态水以便从根本上减少湿气中的水分，湿气必须进行脱水工艺处理，达到国家规定的露点指标，确保露点在合理的水平，按传统的脱水工艺，一般需集中建造规模较大的脱水站（厂），占用相当多的土地。

发明内容

针对上述现象，分析归纳梳理出下述几个问题：1、在高压湿气节流降压的环节，节流前后产生较大的压差，现有技术该压差（压力能）没有得到合理有效利用；2、额外消耗资源进行加热防止水合物冻堵；3、集中增压不可避免造成湿气集输；4、集中脱水不可避免造成湿气增压；5、现有技术膨胀机组自身固有设计属性所限，以接近绝热膨胀模式工作，温降过大导致其适应性和适用面不能完全满足各类复杂工况下的工艺要求；6、为使采出气水露点达标须配建大规模高耗能的集中脱水站（厂），设计负荷往往难以避免欠载和过载。针对上述种种不合理导致各种不协调不适应的技术问题，本发明开发的一种湿气压力能膨胀回收脱水工艺能够良好利用高压湿气开采过程中自身具备的较高压力能，较为彻底的解决掉上述6大问题。该工艺特别适合用于相邻的高低两种压力的湿气气源集输工况，以利用高压流体输出的能量满足低压流体的增压输送和两者的露点降，从总体上达到降本增效。

本发明提供的一种湿气压力能膨胀回收脱水工艺通过以下技术要点来解决问题：湿气压力能膨胀回收脱水工艺，包括膨胀机组单元（由两个并联的交替连续工作的单体组成模块）、膨胀机组机械能输出到输出端（液压马达）后再经变速齿轮箱输出机械能驱动输出端负荷；输气管；液压管；换热管；液压马达；所述输气管即工艺气管道，所述膨胀机组串联于工艺气管道上；所述液压管是膨胀机组串联于其上的传动液压管；所述换热管是膨胀机组并联其上的吸热换热管；所述液压马达是传动液压管输出机械能的压力能回收输出端。