液态二氧化碳压注系统进液管线排气装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种液态二氧化碳压注系统，尤其涉及一种液态二氧化碳压注系统进液管线排气装置，属于二氧化碳压注技术领域。


背景技术：

2.油水井注二氧化碳施工是油田开发、评价和增产的重要技术措施。低渗透油田注二氧化碳补充地层能量，二氧化碳溶于原油中，原油体积膨胀，黏度降低，流动性增强；溶于水后略呈酸性，与地层基质发生反应，提高地层渗透率，从而降低注汽压力，提高供液能力。二氧化碳注入到生产井井底后，关井一段时间，让二氧化碳渗入到油层中去，然后开井生产。
3.油田注二氧化碳一般采用柱塞式高压泵将液态二氧化碳注入到井筒内，经井下管柱进入目标层段，驱动剩余原油向开采井运移。
4.常见的注二氧化碳地面系统主要由二氧化碳储罐、管线、屏蔽泵（在此系统中一般为一种增压泵，位于高压泵前端）、高压泵、加热系统等组成。由于液态二氧化碳的汽化温度较低，容易在管道中少部分气化形成二氧化碳气体，再不经过压缩、冷却的工艺措施下，二氧化碳气体难以重新液化。因此，随着运行时间推移，管道中的二氧化碳气体不断积累，造成泵吸入受到影响，现象主要有泵效降低，甚至泵不上液。
5.为了解决以上问题，目前主要的措施为在高压泵前端增加较大排量的屏蔽泵，对高压泵前端进行增压，防止高压泵吸入阀组强自吸作用下使二氧化碳脱气；其次，适当加大进入高压泵（或屏蔽泵）的进液管线管径，缩短长度，减少弯折，主要目的是减少管道的沿程阻力；其三，对泵的进液管线设置逆向坡度，使部分脱出的二氧化碳气体回流至二氧化碳储罐中，若泵进口至二氧化碳罐的整个进液流程不能做到连续由低到高的坡向，则难以发挥效果。
6.以上措施受到二氧化碳地面系统总体设计的影响，不能做到百分之百实施，且即使实施也只能减少汽蚀发生的频次，难以完全避免高压泵汽蚀的发生。一旦发生汽蚀，将导致的泵不上液等泵效严重下降现象，避免因为泵供液不畅导致设备加速磨损，一旦设备磨损则要进行注入系统停机检修，检修时需要排放流程中的液体、气态二氧化碳，造成资源浪费，增加窒息风险。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种液态二氧化碳压注系统进液管线排气装置，安装在高压泵的进液端，通过定期操作，可以消除二氧化碳气化对泵的影响。
8.为解决以上技术问题，本实用新型的一种液态二氧化碳压注系统进液管线排气装置，包括二氧化碳储罐，所述二氧化碳储罐的出口安装有储罐出液阀，所述储罐出液阀的出口通过气液分离装置及泵入口阀与高压泵的入口相连，所述高压泵的出口与二氧化碳压注
管路相连；所述气液分离装置包括沿液流方向依次相连的渐扩管、大直径主管和渐缩管，所述渐扩管和渐缩管的底部与大直径主管的底部平齐；所述大直径主管的顶部连接有多根上升管，末端上升管的顶部连接有集气室，头端上升管与中部上升管的顶部分别与斜管的底部相连，所述斜管的末端高于头端且与末端上升管的侧壁相连；所述集气室的下部设有上大下小的下锥腔，所述集气室的顶部设有上小下大的上锥腔，所述下锥腔的下端口与所述末端上升管的顶部相连，所述上锥腔的上端口通过排气阀与二氧化碳排放管相连。
9.作为本实用新型的改进，所述末端上升管的中段连接有回流口，所述高压泵的出口还通过回流阀及回流管与所述回流口相连。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述上锥腔的上端口与排气阀之间连接有液位计管。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述集气室的内腔设有空心的圆锥形浮子，所述圆锥形浮子包括中间大两端细且连为一体的两个正锥体，所述圆锥形浮子的下锥体外壁与所述集气室的下锥腔内壁相吻合，所述圆锥形浮子的中部与集气室的内壁间隙配合。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述圆锥形浮子的顶部连接有向上延伸的浮管，所述浮管的上端封闭且插入所述液位计管的内腔。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述浮管的上端设有正多面凸台，各凸台面上分别固定有强磁铁，所述液位计管的外壁安装有磁性翻板液位计。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述浮管沿轴线贯穿圆锥形浮子，且浮管的下端开口，所述浮管位于圆锥形浮子的上方设有多个排气孔。
15.相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：1、可以在线收集二氧化碳压注泵（柱塞泵或屏蔽泵）前端管线中逐步形成的液态二氧化碳脱出气；
16.2、能够显示收集的气态二氧化碳的量；
17.3、能够通过开启回流在不停机的状态下排空气态二氧化碳；
18.4、能够有效避免因为气蚀导致的泵不上液等泵效严重下降现象发生，避免因为屏蔽泵供液不畅导致的设备加速磨损，或高压泵因供液不畅造成的阀组磨损等设备故障的产生，大大降低劳动强度；避免因以上故障造成的系统停运，提高注入的连续性；避免因系统停运操作造成的二氧化碳排放损失；避免增加维修操作造成的生产风险等。
附图说明
19.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。
20.图1为本实用新型液态二氧化碳压注系统进液管线排气装置的流程图；
21.图2为本实用新型中排气装置的主视图；
22.图3为图2的左视图；
23.图4为图3中沿a-a的剖视图；
24.图5为图2的立体图；
25.图6为本实用新型中圆锥形浮子及浮管的放大图；
26.图7为图6中沿b-b的剖视图；
27.图8为图6的立体图。
28.图中：1.大直径主管；2.上升管；3.斜管；4.集气室；5.回流口；6.圆锥形浮子；7.浮管；7a.排气孔；8.强磁铁；9.磁性翻板液位计；t1.二氧化碳储罐；v1.储罐出液阀；v2.泵入口阀；v3.排气阀；v4.回流阀；b1.高压泵；g1.二氧化碳压注管路；g2.二氧化碳排放管。
具体实施方式
29.在本实用新型的以下描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指装置必须具有特定的方位。
30.如图1至图8所示，本实用新型的液态二氧化碳压注系统进液管线排气装置包括二氧化碳储罐t1、气液分离装置和排气装置，二氧化碳储罐t1的出口安装有储罐出液阀v1，储罐出液阀v1的出口通过气液分离装置及泵入口阀v2与高压泵b1的入口相连，高压泵b1的出口与二氧化碳压注管路g1相连。二氧化碳储罐t1的内腔为2mpa压力(表压)，经储罐出液阀v1后，进入气液分离装置，排除气化的二氧化碳后，液体二氧化碳经泵入口阀v2进入高压泵b1，由高压泵b1经二氧化碳压注管注入井下。
31.气液分离装置包括沿液流方向依次相连的渐扩管、大直径主管1和渐缩管，渐扩管和渐缩管与大直径主管1偏心连接，且渐扩管和渐缩管的底部与大直径主管1的底部平齐；利于液态二氧化碳沿主管的中下部分空间流动，气态二氧化碳上浮至大直径主管1的上部滞留。
32.大直径主管1的顶部连接有多根上升管2，根据流量大小及大直径主管1的长度通常在、中部及末端各连接相应的上升管2。头端为介质流入的一端，末端为介质流出的一端。末端上升管的顶部连接有集气室4，头端上升管与中部上升管的顶部分别与斜管3的底部相连，斜管3的末端高于头端且与末端上升管的侧壁相连。
33.由于气态二氧化碳的密度远小于液态二氧化碳，当二氧化碳流体在大直径主管1中流动时，携带的气态二氧化碳在浮力作用下，经过三根上升管2向集气室4聚集。将三根上升管分别设置在主管的头、中、末端，可以提高气态二氧化碳收集的程度。根据现场实际效果，可以在大直径主管1的中段多设几根上升管，或者只在头端和尾端设置上升管。除最后一根上升管外，其余上升管中的气态二氧化碳先汇入斜管3，再汇入集气室4的入口处。斜管3与水平管相比，可以提高进入斜管3的气态二氧化碳的运移速度。
34.集气室4的下部设有上大下小的下锥腔，集气室4的顶部设有上小下大的上锥腔，下锥腔的下端口与末端上升管的顶部相连，上锥腔的上端口通过排气阀v3与二氧化碳排放管g2相连。
35.随着集气室4中聚集的二氧化碳气体越来越多，当充满集气室4及斜管3、上升管2后，气液分离装置无法收集更多的二氧化碳气体，后续产生的二氧化碳气体将随液态二氧化碳输送至高压泵b1内，在泵腔室内聚集，产生汽蚀影响。因此需要对收集的气量进行计量，提醒操作人员及时打开排气阀v3，通过二氧化碳排放管g2将气态二氧化碳排出。
36.上锥腔的上端口与排气阀v3之间连接有液位计管，液位计管的外壁安装有磁性翻板液位计9。
37.集气室4的内腔设有空心的圆锥形浮子6，圆锥形浮子6包括中间大两端细且连为一体的两个正锥体，圆锥形浮子6的下锥体外壁与集气室4的下锥腔内壁相吻合，圆锥形浮
子6的中部与集气室4的内壁间隙配合，使圆锥形浮子6在集气室4中可以自由地上下浮动，水平的移动受到极大限制，不影响液位计正常功能发挥。
38.圆锥形浮子6的顶部连接有向上延伸的浮管7，浮管7的外径小于液位计管的内径，浮管7的上端封闭且插入液位计管的内腔，且跟随圆锥形浮子6上下浮动。
39.浮管7的上端设有正多面凸台，各凸台面上分别固定有强磁铁8，液位计管采用非磁性不锈钢材料，磁力线穿透液位计管壁，使翻板产生动作，从而指示液位。
40.浮管7沿轴线贯穿圆锥形浮子6，且浮管7的下端开口，浮管7位于圆锥形浮子的上方设有多个排气孔7a。
41.二氧化碳气体能通过浮管7及排气孔7a顺利通过圆锥形浮子，当圆锥形浮子落入集气室4的底部时，浮子的下锥面贴合在集气室4的下锥腔，由于温度上升等原因可能使集气室4内的压力上升，而使圆锥形浮子与下锥腔贴合紧密，若不开排气孔，则二氧化碳气体难以进入集气室4。
42.另一方面，打开排气阀v3排气时，集气室4中的压力下降，操作不当会导致液态二氧化碳大量气化形成二氧化碳气体，若无排气孔平衡浮子上下的压力，可能造成气体携带圆锥形浮子高速向上冲击，造成损坏。本装置在浮管7上设计了排气孔7a，避免以上冲击损坏发生。根据以上原理，磁性翻板液位计9的的标尺应为从上至下显示液位。
43.末端上升管的中段连接有回流口5，高压泵b1的出口还通过回流阀v4及回流管与回流口5相连。开始排放前，回流接通，使高压泵b1出口的部分液体回流至装置内，再经过主管出口的管线进入高压泵b1。
44.缓慢开启排气阀v3排气，二氧化碳气体经过二氧化碳排放管g2排出，通过观察磁性翻板液位计9进行排放操作，当液位计显示排空完成时，关闭排气阀v3。
45.开启回流可以补充泵前端的压力，防止排空阀开启后压力损失过大，大量二氧化碳气体源源不断形成，使排空效率下降。及时开启回流，依然缓慢操作排气阀v3，禁止猛开猛放，观察液位变化掌握最佳排放开度，并在排放将净时及时关闭排气阀v3。本文中的高压泵也可以为高压泵前的屏蔽泵。
46.以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。