一种天然气开采数智化井场的制作方法

本技术涉及天然气开采井场的，特别是指一种天然气开采数智化井场。

背景技术：

1、天然气开采井井口产出物含固、液、气三相，其中固相产出物主要包括砂粒、煤粉等，这些固相产出物如果不在井场原位分离，进入管网，可能出现以下问题：①随着管线外输压力降低，在管道拐弯、升降等位置，将出现固相物沉降，堵塞管道；②固相物随管网进入气站，损毁气站设备，带来较大的经济损失和安全隐患。

2、随着油气田开发，偏远散井的数量不断被发现、开发。偏远散井的特点是：位于远离主要油田或基础设施的孤立油（气）井，油（气）井通常开采量较小。偏远散井交通不方便，在偏远散井的油（气）井开采过程中，固相物容易进入管网，一旦固相物塞管道或者固相物随管网进入气站，就会损毁气站设备，而偏远散井的气站设备管理和维护成本极高，进而导致偏远散井天然气开采的成本被极大提高。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种天然气开采数智化井场，解决了现有的偏远散井天然气开采时固相物容易进入管网，导致偏远散井天然气开采的成本被极大提高的技术问题。

2、本实用新型的技术方案是这样实现的：一种天然气开采数智化井场，包括节流加热分离计量橇组件、闪蒸分离橇组件和可通过无线网络向调控中心发送实时数据的远程终端装置，所述节流加热分离计量橇组件和闪蒸分离橇组件连通，所述节流加热分离计量橇组件的入口处连接有与采气井口连通的井口组合装置橇组件，所述节流加热分离计量橇组件、闪蒸分离橇组件和井口组合装置橇组件上分别均设有plc控制系统；节流加热分离计量橇组件、闪蒸分离橇组件和井口组合装置橇组件的plc控制系统分别与远程终端装置连接；所述井口组合装置橇组件包括与采气井口连通的管道，所述管道与节流加热分离计量橇组件连接，所述管道上设有捕屑器。本技术在进入节流加热分离计量橇组件的管道上设置捕屑器，利用捕屑器对进入管网的固相物进行过滤，避免了固相物塞管道或者固相物随管网进入气站的情况，极大的减少了偏远散井的气站的设备管理和维护的次数，进而导致偏远散井天然气开采的成本被进一步降低，解决了现有的偏远散井天然气开采时固相物容易进入管网，导致偏远散井天然气开采的成本被极大提高的技术问题。

3、其中，可通过无线网络向调控中心发送实时数据的远程终端装置，简称rtu，rtu通过无线网络向调控中心发送实时数据。由调度控制中心对采油井场进行监视和控制，实行统一调度管理。

4、优选的，所述捕屑器为单筒捕屑器。因为单筒捕屑器的优点主要包括以下几个方面：高效过滤：单筒捕屑器通过内置滤筒拦截流体中的碎屑、岩屑和射孔残渣等固相物质，确保流体中的杂质被有效过滤，从而防止地面流程的堵塞以及节流阀磨损过大，延长设备寿命。结构简单：单筒捕屑器由本体、滤筒和相应的阀门与变径法兰等构成，结构简单，操作方便。在正常测试作业中，流体主要通过主管线通道流动；当发现井筒内有固相物质时，只需改变流程，通过捕屑器中的滤筒进行过滤。维护方便：当捕屑器中的固相物质接近装满时，需要进行清理和冲洗。操作步骤包括关闭相关阀门、缓慢泄压、用水泵冲洗直至流出液体清澈，然后重新启动设备。适用范围广：单筒捕屑器广泛应用于各种需要固体和流体分离的场合，特别是在油气开采、化工、冶金等领域，能够有效防止固相物质进入后续流程，避免设备堵塞和磨损。

5、优选的，所述管道上设有第一节流阀，所述第一节流阀与井口组合装置橇组件的plc控制系统连接。第一节流阀的设置是为了控制管道的开启和关闭，进而控制天然气开采井井口产出物是否沿管道流入的情况。其中优选的所述第一节流阀为电子控制阀，第一节流阀与plc控制系统连接，当plc控制系统分析出压力数值超过设置阈值时，plc控制系统控制第一节流阀关闭。

6、优选的，所述管道上设有地面安全阀和高压数据头，地面安全阀和高压数据头与井口组合装置橇组件的plc控制系统连接；沿天然气开采井井口产出物流入的方向上依次设置地面安全阀、捕屑器、高压数据头和第一节流阀。地面安全阀的设置是为了在火灾、压力异常等情况下，实现紧急快速关闭，应急情况下用来快速切断天然气开采井井口产出物，防止天然气开采井井口产出物的泄漏和保护下游设备的安全。其中地面安全阀与井口组合装置橇组件的plc控制系统连接，进而通过井口组合装置橇组件的plc控制系统和调控中心远程关断地面安全阀，地面安全阀及井口组合装置橇组件的plc控制系统具有应急关断、井口压力异常关断功能，能对天然气开采井井口产出物进行紧急切断。高压数据头的设置是为了采集管道内的压力数值，并将高压数据头采集的压力数值传递至井口组合装置橇组件的plc控制系统。

7、其中沿天然气开采井井口产出物流入的方向上依次设置地面安全阀、捕屑器、高压数据头和第一节流阀，这样设置使得天然气开采井井口产出物先经过地面安全阀、捕屑器、高压数据头和第一节流阀，这样设置一方面保证地面安全阀在应急情况下第一时间快速切断天然气开采井井口产出物，更有利于防止天然气开采井井口产出物的泄漏和保护下游设备的安全。另一方面保证天然气开采井井口产出物被捕屑器尽早过滤。

8、优选的，所述管道的进口和出口处均设有第一压力变送器和第一温度变送器，管道进口的第一压力变送器和第一温度变送器位于地面安全阀的入口处，管道出口的第一压力变送器和第一温度变送器位于第一节流阀的出口处，所述管道进口和出口的第一压力变送器和第一温度变送器均分别与井口组合装置橇组件的plc控制系统连接。即在井口组合装置橇组件的进口处、地面安全阀前端设置一组第一压力变送器和第一温度变送器，井口组合装置橇组件的出口处设置另一组第一压力变送器和第一温度变送器，地面安全阀前端的第一压力变送器和第一温度变送器，主要检测井口出来的含水天然气的压力和温度，井口组合装置橇组件出口处的第一压力变送器和第一温度变送器，主要检测除了井口组合装置橇组件内天然气的压力和温度；当压力超过设定值时，信号传送给井口组合装置橇组件的plc控制系统，井口组合装置橇组件的plc控制系统发出信号指令，关闭地面安全阀；井口组合装置橇组件的出口处的第一压力变送器，主要检测除了井口组合装置橇组件内的天然气压力，当压力低于设定值时，有可能是下游的管段发生泄漏，信号传送给井口组合装置橇组件的plc控制系统，井口组合装置橇组件的plc控制系统发出信号指令，关闭地面安全阀。

9、优选的，所述节流加热分离计量橇组件包括水套炉，所述水套炉与管道连接，所述水套炉的出口连接有分离器；所述节流加热分离计量橇组件的plc控制系统分别与水套炉和分离器连接。水套炉具有加热温度自动控制功能。水套炉与节流加热分离计量橇组件的plc控制系统连接，水套炉安全防护功能完善，具有温度、火焰、燃气供应的连锁控制功能，水套加热炉各仪表数据接口完善，温度、压力、火焰状态等参数可通过节流加热分离计量橇组件的plc控制系统进行查看，利用是水套炉对天然气开采井井口产出物进行加热降粘。分离器至水套炉通过相应的管线进行连接。其中本技术的分离器是为了实现油、气、水的初步分离。

10、优选的，所述水套炉内设有燃烧器，所述水套炉的内盘管进口和出口均设置第二压力变送器和第二温度变送器；水套炉上设有液位变送器；所述第二压力变送器、第二温度变送器、液位变送器和燃烧器均分别与节流加热分离计量橇组件的plc控制系统连接。水套炉上的第二压力变送器、第二温度变送器和液位变送器等仪表都和燃烧器连锁，即燃烧器启动运行时，以大火进行燃烧，当盘管出口的温度达到设定值时，盘管出口的第二温度变送器给节流加热分离计量橇组件的plc控制系统发出信号，节流加热分离计量橇组件的plc控制系统连锁控制燃烧器转换成小火燃烧或者燃烧器停止运行；当水套炉内的液位低时，液位变送器给节流加热分离计量橇组件的plc控制系统发出信号，节流加热分离计量橇组件的plc控制系统连锁控制燃烧器停止运行。其中本技术水套炉当中的燃烧器为天然气燃烧器，使得本技术的燃烧器可利用分离器分离计量后的天然气作为燃料。

11、其中水套炉的炉头处设置密闭操作间，燃烧器为全自动燃烧器，全自动燃烧器及点火燃烧等所用的部件都放置在操作间内；操作间内安装可燃气体报警器和防爆风机，当操作间内有气体泄漏时，可燃气体报警器将数据传递给节流加热分离计量橇组件的plc控制系统，节流加热分离计量橇组件的plc控制系统控制燃烧器停止工作，同时节流加热分离计量橇组件的plc控制系统连锁控制防爆风机启动，对操作间内进行强制空气置换，保证燃烧器运行安全。

12、优选的，所述分离器上设有第三压力变送器和能够检测高液位和低液位的第一远传液位计，所述分离器上设有两路排污水管路，一路排污水管路为手动排液管路、另一路排污水管路为自动排液管路，自动排液管路上设有第一电动调节阀，所述第一远传液位计、第三压力变送器和第一电动调节阀分别与节流加热分离计量橇组件的plc控制系统连接。分离器的设置是为了实现气液分离，根据分离器内储存的液体高度，控制污水管路上的第一电动调节阀的开启和关闭，其中手动排液管路为手动开启和关闭，进而利用手动排液管路向外输出污水，第一远传液位计设置高液位报警（lit）和低液位控制（lls），其中正常情况下手动排液管路是开启状态，污水通过手动排液管路向外输出污水，当液位超出设定高度时，数据传输到节流加热分离计量橇组件的plc控制系统，节流加热分离计量橇组件的plc控制系统控制自动排液管路上的第一电动调节阀开启排放液体，此时分离器上的两路排污水管路均开启进行外输污水，当液位超出正常设定值时，节流加热分离计量橇组件的plc控制系统控制自动排液管路上的第一电动调节阀关闭排放液体，此时仅利用手动排液管路进行排出污水。

13、其中水套炉和分离器上均分别连接有安全阀放空管线，安全阀放空管线的设置是为了确保水套炉和分离器在超压情况下能够及时释放压力，防止水套炉和分离器因压力过高而损坏，保证水套炉和分离器的安全性能和使用寿命。水套炉与分离器之间的连接均可通过现有连接方式进行对应的连通。当水套炉上的安全阀放空管线的排放量满足不了排放要求、水套炉内压力超高时，水套炉上的第二压力变送器发出信号给节流加热分离计量橇组件的plc控制系统，节流加热分离计量橇组件的plc控制系统给远程终端装置传递信号，进而远程终端装置控制地面安全阀关闭，以保证水套炉的运行安全。当分离器上的安全阀放空管线的排放量满足不了排放要求、分离器内压力超高时，分离器上的第三压力变送器发出信号给节流加热分离计量橇组件的plc控制系统，节流加热分离计量橇组件的plc控制系统给远程终端装置传递信号，进而远程终端装置控制地面安全阀关闭，以保证分离器的运行安全。

14、其中分离器的污水管路和天然气管路上分别安装流量计，可以记录产出、外输的天然气和污水的瞬时流量、累计流量。优选的分离器的天然气管路上设置有自力式压力调节阀，通过天然气管路上的自力式压力调节阀对天然气进过减压后，减压后的天然气作为燃料气输送给加热炉内的燃烧器进行燃烧。

15、优选的，所述闪蒸分离橇组件包括连接有储料罐的闪蒸器，所述闪蒸器与分离器的出口连接，所述闪蒸器与闪蒸分离橇组件的plc控制系统连接。闪蒸器的主要功能是接收分离器内分离出的污水再次分离出凝析油。来自分离器的污水进入闪蒸器闪蒸分离，经过闪蒸器内部装置的处理后，进行凝析油、污水的分离。通过闪蒸分离橇组件的plc控制系统控制闪蒸器的沉降分离工作，以保证保持闪蒸器的正常沉降分离工作。

16、优选的，所述闪蒸器的入口处设有自力式压力调节阀，所述闪蒸器的混合室和凝析油室分别设有能够检测高液位和低液位的第二远传液位计和第三远传液位计，所述凝析油室与储料罐之间的管路上设有第二电动调节阀，所述混合室上设有污水外输管道，污水外输管道上设有第三电动调节阀，所述自力式压力调节阀、第二远传液位计、第三远传液位计、第二电动调节阀和第三电动调节阀均分别与闪蒸分离橇组件的plc控制系统连接。来自分离器的污水进入闪蒸器后，经过闪蒸器内部装置的处理后，进行油、水分离；污水内含有的天然气不断聚集，当达到设定压力值时，经过天然气管路，在自力式压力调节阀的作用下（阀前调节，保证闪蒸器内的压力）排出，保持闪蒸器内压力稳定平衡；闪蒸器内污水经过沉降后再次分离，凝析油进入闪蒸器内的凝析油室，二次分离的污水位于闪蒸器内的混合室；闪蒸器的混合室和凝析油室分别安装第二远传液位计和第三远传液位计；第二远传液位计和第三远传液位计上均设置正常液位和高液位报警；当闪蒸器液位达到正常液位设定值时，第二远传液位计和第三远传液位计分别传递信号到闪蒸分离橇组件的plc控制系统，分别控制第二电动调节阀和第三电动调节阀开启，进行实现二次分离污水和凝析油的外输。

17、本实用新型的有益效果：

18、1.本技术在进入节流加热分离计量橇组件的管道上设置捕屑器，利用捕屑器对进入管网的固相物进行过滤，避免了固相物塞管道或者固相物随管网进入气站的情况，极大的减少了偏远散井的气站的设备管理和维护的次数，进而导致偏远散井天然气开采的成本被进一步降低。

19、2.本技术在节流加热分离计量橇组件、闪蒸分离橇组件和井口组合装置橇组件上分别均设有plc控制系统，节流加热分离计量橇组件、闪蒸分离橇组件和井口组合装置橇组件的plc控制系统分别与远程终端装置连接，由调度控制中心分别对采气井场上节流加热分离计量橇组件、闪蒸分离橇组件和井口组合装置橇组件进行监视和控制，实行统一调度管理。

20、3.本技术的水套炉和分离器上均分别连接有安全阀放空管线，安全阀放空管线的设置是为了确保水套炉和分离器在超压情况下能够及时释放压力，防止水套炉和分离器因压力过高而损坏，保证水套炉和分离器的安全性能和使用寿命，并且安全阀放空管线与节流加热分离计量橇组件的plc控制系统连接，通过节流加热分离计量橇组件的plc控制系统给远程终端装置传递信号，进而远程终端装置控制地面安全阀关闭，有效的保证水套炉和分离器的运行安全。