專利名稱：全罩型撬裝膜分離制氮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種全罩型撬裝膜分離制氮裝置，用于實(shí)施氮?dú)忏@井時(shí)采用 膜分離技術(shù)產(chǎn)生氮?dú)?，屬于氣體鉆井裝備的制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油天然氣鉆井中，常規(guī)的鉆井都要采取液體鉆井泥漿做 為鉆井介質(zhì)注入地下做為沖擊地層、冷卻鉆頭和將鉆屑帶出地面的介質(zhì)，但是 這種常規(guī)的鉆井液技術(shù)鉆井的速度較慢，特別是在較堅(jiān)硬的地層中實(shí)施鉆井更 慢，嚴(yán)重的影響了我國油氣的開發(fā)速度，為了提高石油天然氣勘探開發(fā)的速度， 目前在國內(nèi)和國外都大量使用了氣體鉆井技術(shù)，使用氣體鉆井是將氣體做為鉆 井的介質(zhì)，在非儲(chǔ)層采用空氣鉆井，有天然氣的儲(chǔ)層采用氮?dú)忏@井，特殊地質(zhì) 條件下全井均采用氮?dú)忏@井，由機(jī)械設(shè)備將氣體加壓后通過鉆桿注入地下，達(dá) 到?jīng)_擊地層，冷卻鉆頭，并達(dá)到將鉆屑從地下帶出地面的目的，使用氣體鉆井 時(shí)，鉆井速度可以成倍的提高，在相同的地層層位情況下，是使用泥漿做為鉆 井介質(zhì)的幾倍到十幾倍，因此使用氣體鉆井對提高鉆井速度具有明顯的優(yōu)勢， 與常規(guī)鉆井液鉆井技術(shù)相比，氣體鉆井技術(shù)既能提高產(chǎn)量，又能提高鉆井效率、 降低勘探開發(fā)成本，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分明顯，所以，氮?dú)庵苽湓O(shè)備在 氣體鉆井中就成為了主要設(shè)備，但是，目前國內(nèi)尚無所需要的鉆井用氮?dú)庵苽?裝置，國外具有生產(chǎn)其他工業(yè)用途的氮?dú)獍l(fā)生器，也有井場上使用的氮?dú)獍l(fā)生 裝置，但是其缺點(diǎn)是雖然世界很多國家已經(jīng)生產(chǎn)出了膜制氮機(jī)械，但現(xiàn)有技 術(shù)設(shè)備在設(shè)計(jì)思路及裝置配備上都有較大的局限性，不能滿足使用的要求，主 要問題是適應(yīng)野外作業(yè)能力差，特別是在高溫條件下，氮?dú)獾募兌群彤a(chǎn)氮量明 顯下降；而且現(xiàn)有技術(shù)沒有對原料氣、油和塵埃實(shí)施在線監(jiān)測，因此這些雜質(zhì) 直接影響到裝置的可靠性和壽命，另外，現(xiàn)有技術(shù)對電源的波動(dòng)十分敏感，不能保證裝置恒定的工作溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，利用膜分離和溫度、空 氣純度自動(dòng)控制技術(shù)的方法，提供一種能滿足鉆井需要并能提供多種氣量的全 罩型撬裝膜分離制氮裝置。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置和制氮 裝置三個(gè)部份，其特征是所述壓縮空氣冷卻裝置包括進(jìn)氣口、后冷卻器、空氣緩沖灌，后冷卻器前 端經(jīng)進(jìn)氣口與空壓機(jī)連接，后端相連空氣緩沖灌的前端；過濾裝置包括過濾器和電加熱器，過濾器的前端連接空氣緩沖灌，后端與 電加熱器連接，電加熱器的后端連接膜管組的前端；制氮裝置包括膜管組、氮?dú)饩彌_灌和出氣口，膜管組的后端連接氮?dú)饩彌_ 灌的前端，氮?dú)饩彌_灌另一端與出氣口連接，在膜管組與撬座之間設(shè)置有緩沖 墊；在所述進(jìn)氣口與后冷卻器之間連接有前端溫度測控器及空壓保護(hù)閥，在 后冷卻器與空氣緩沖灌之間設(shè)置有中間溫度測控器;所述過濾器后端與電加熱器之間設(shè)置有灰塵檢測儀和油氣檢測儀；在所述電加熱器的前后分別設(shè)置有加熱器進(jìn)口溫度測控器和加熱器出口 溫度測控器，在電加熱器與膜管組之間設(shè)置有氣動(dòng)球闊；在所述電加熱器中，空氣被加熱到5CTC 55"C后經(jīng)過溫控儀進(jìn)入膜管組 進(jìn)行分離產(chǎn)生氮?dú)?；在所述后冷卻器與進(jìn)氣口之間設(shè)置有進(jìn)氣口三通管和閥門，在氮?dú)饩彌_灌 與出氣口之間設(shè)置有出氣口三通管和閥門，在出氣口三通管與進(jìn)氣口三通管之間設(shè)置有連接管和閥門；在所述膜管組的后端與氮?dú)饩彌_灌的前端依次連接有單向閥、背壓閥、氮 氣流量計(jì)、純度控制閥和放空閥；所述壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置、制氮裝置是設(shè)置在一個(gè)帶有外罩的撬 座上的，在外罩上設(shè)置有排氣窗和門，在外罩四個(gè)頂角處有角界，外罩通過連接板與撬座相連；本發(fā)明的運(yùn)行是由設(shè)置在撬座上的電源箱提供電源，控制開關(guān)設(shè)置在防爆 控制柜中，觸摸操作屏是設(shè)置在一個(gè)操作柜中的，在設(shè)置觸摸操作屏的操作柜 2中還設(shè)置有氧分析儀；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是本發(fā)明能將由空氣壓縮機(jī)加壓后的空氣，經(jīng) 膜管組分離，制造出純度達(dá)95%以上的氮?dú)?，設(shè)置在膜管兩端連接管上的手 動(dòng)球閥可以調(diào)節(jié)氮?dú)獾男枨罅?，設(shè)置的溫度測控器可以自動(dòng)控制輸入空氣的溫 度，因此具有能耗低、壓力損失小的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明機(jī)組無外罩布局連接示意圖。 圖2是本發(fā)朋外罩結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明沒有安裝膜管組時(shí)進(jìn)、出氣口的放大連接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明本發(fā)明包括壓縮空氣 冷卻裝置、過濾裝置和制氮裝置三個(gè)部份，本發(fā)明是設(shè)置在一個(gè)帶有外罩27的撬座15上的，在外罩27上設(shè)置有排氣窗28和門29，在外罩27四個(gè)頂角 處有角界26，外罩27通過連接板30與撬座15相連；壓縮空氣冷卻裝置包括進(jìn)氣口 25、后冷卻器14、空氣緩沖灌12，后冷卻器14前端經(jīng)進(jìn)氣口25與空壓機(jī)連接，后端連接空氣緩沖灌12的前端；在進(jìn)氣口 25與后冷卻器14之間連接有前端溫度測控器16及空壓保護(hù)閥13，后冷 卻器14與空氣緩沖灌12之間設(shè)置有中間溫度測控器1，在后冷卻器14與進(jìn) 氣口 25之間設(shè)置有進(jìn)氣口三通管和闊門；過濾裝置包括過濾器17和電加熱器21，過濾器17的前端連接空氣緩沖 灌12，后端與電加熱器21連接，電加熱器21的后端連接膜管組10的前端； 過濾器17后端與電加熱器21之間設(shè)置有灰塵檢測儀18、油氣檢測儀19，在 電加熱器的前后分別設(shè)置有加熱器進(jìn)口溫度測控器20和加熱器出口溫度測控 器22，在電加熱器21與膜管組10之間設(shè)置有氣動(dòng)球閥23;制氮裝置包括膜管組10、氮?dú)饩彌_灌3和出氣口 11，膜管組10的后端連 接氮?dú)饩彌_灌3的前端，氮?dú)饩彌_灌3另一端與出氣口 ll連接；為了減少機(jī) 組運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)，在莫管組10與撬座15之間設(shè)置有緩沖墊24;在氮?dú)饩彌_ 灌3與出氣口 11之間設(shè)置有出氣口三通管32和閥門31，在出氣口三通管32 與進(jìn)氣口三通管之間設(shè)置有連接管和閥門；本發(fā)明的運(yùn)行是由設(shè)置在撬座上的電源箱7提供電源，控制開關(guān)設(shè)置在防 爆控制柜中，觸摸操作屏是設(shè)置在一個(gè)操作柜2中的，在設(shè)置觸摸操作屏的操 作柜2中還設(shè)置有氧分析儀；電源箱7的電纜線與加熱器連接，對裝置的加熱 器進(jìn)行溫度恒定控制，保證進(jìn)入膜管組的壓縮空氣溫度的恒定；觸摸操作屏對 裝置實(shí)施操作并顯示運(yùn)行參數(shù)，氧分析儀是對分離前和分離后氣體的氧氣量進(jìn) 行測量； '外部壓縮空氣由進(jìn)氣口經(jīng)前端溫度測控器16和空壓保護(hù)閥13進(jìn)入后冷 卻器14被冷卻，再經(jīng)后冷卻器14與空氣緩沖灌12之間的中間溫度測控器1進(jìn)入空氣緩沖灌12;空氣經(jīng)緩沖后進(jìn)入過濾器17，空氣在過濾器17中被過濾； 潔凈后的空氣經(jīng)灰塵檢測儀18、油氣檢測儀19、加熱器進(jìn)口溫度測控器20進(jìn)入電加熱器；在電加熱器中，空氣被加熱到5(TC后經(jīng)過加熱器出口溫度測 控器22進(jìn)入膜管組進(jìn)行分離產(chǎn)生氮?dú)猓凰玫獨(dú)饨?jīng)單向閥9、背壓閥8、氮?dú)?流量計(jì)6、純度控制閥5、放空閥4進(jìn)入氮?dú)饩彌_灌3，然后由出氣口送出到 井下實(shí)施鉆井或者做其他用途；為了控制氮?dú)獾牧飨蚝陀?jì)量，在所述膜管組的后端與氮?dú)饩彌_灌3的前端 依次連接有單向閥9、背壓閥8、氮?dú)饬髁坑?jì)6、純度控制閥5和放空閥4;所述后冷卻器的開關(guān)由溫度測控器自動(dòng)控制，當(dāng)溫度低于5(TC時(shí)，后冷 卻器關(guān)閉，高于55'C時(shí)，后冷卻器打開；為了適應(yīng)不同氣體鉆井的需要，在所述進(jìn)氣口 25和出氣口 11之間設(shè)有一 根連通管35，連接管35通過三通32和36連接，在連接管35中間設(shè)置有閥 門34實(shí)施氣體轉(zhuǎn)換的控制；當(dāng)需要用空氣鉆井時(shí)，關(guān)閉閥門31和33，開啟 閥門34，由壓縮機(jī)輸來的壓縮空氣經(jīng)過進(jìn)氣口 25、連接管35和出氣口 11直 接被打入井下實(shí)施鉆井，當(dāng)需要用氮?dú)忏@井時(shí)，關(guān)閉閥門34，開啟閥門33和 31，壓縮空氣經(jīng)過進(jìn)氣口 25被輸入本裝置的制氮機(jī)構(gòu)，然后經(jīng)過出氣口 11 供應(yīng)鉆井用的氮?dú)?；所述灰塵檢測器和油氣檢測器用來檢測過濾器中流出空氣的潔凈度，如參 數(shù)超標(biāo)，提示應(yīng)該更換過濾器濾芯。
權(quán)利要求
1、一種全罩型撬裝膜分離制氮裝置，包括壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置和制氮裝置三個(gè)部份，其特征是所述壓縮空氣冷卻裝置包括進(jìn)氣口、后冷卻器、空氣緩沖灌，后冷卻器前端經(jīng)過進(jìn)氣口與空壓機(jī)連接，后端相連空氣緩沖灌的前端；過濾裝置包括過濾器和電加熱器，過濾器的前端連接空氣緩沖灌，后端與電加熱器連接，電加熱器的后端連接膜管組的前端；制氮裝置包括膜管組、氮?dú)饩彌_灌和出氣口，膜管組的后端連接氮?dú)饩彌_灌的前端，氮?dú)饩彌_灌另一端與出氣口連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特征是在 所述進(jìn)氣口與后冷卻器之間連接有前端溫度測控器及空壓保護(hù)閥，所述后冷 卻器與空氣緩沖灌之間也設(shè)置有中間溫度測控器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特征是所 述過濾器后端與電加熱器之間設(shè)置有灰塵檢測儀和油氣檢測儀。
4、 根fe權(quán)利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特征是在 所述電加熱器的前后分別設(shè)置有加熱器進(jìn)口溫度測控器和加熱器出口溫度 測控器，再電加熱器與膜管組之間設(shè)置有氣動(dòng)球閥；
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特征是在 所述后冷卻器與進(jìn)氣口之間設(shè)置有進(jìn)氣口三通管和閥門，在所述氮?dú)饩彌_灌 與出氣口之間設(shè)置有出氣口三通管和閥門，在出氣口三通管與進(jìn)氣口三通管 之間設(shè)置有連接管和閥門。 .
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全罩型撬裝膜分離制氮裝置，其特征是:所 述壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置、制氮裝置是設(shè)置在一個(gè)帶有外罩的撬座上 的，在外罩上設(shè)置有排氣窗和門，外罩通過連接板與撬座相連。
全文摘要
一種全罩型撬裝膜分離制氮裝置，用于實(shí)施氮?dú)忏@井時(shí)采用膜分離技術(shù)生產(chǎn)氮?dú)?，屬于氣體鉆井裝備的制造技術(shù)領(lǐng)域，包括壓縮空氣冷卻裝置、過濾裝置、制氮裝置和控制裝置四個(gè)部份，本發(fā)明設(shè)置在一個(gè)帶有機(jī)罩的撬座上，解決了現(xiàn)有技術(shù)在高溫條件下氮?dú)獾募兌群彤a(chǎn)氮量下降，由于沒有在線監(jiān)測，直接影響到裝置的可靠性和壽命和不能保證裝置恒定的工作溫度的問題，本發(fā)明利用膜分離和溫度、空氣純度自動(dòng)控制技術(shù)的方法，提供了一種能提供多種氣量的全罩型撬裝膜分離制氮裝置；本發(fā)明經(jīng)膜管組分離，能制造出純度達(dá)95％以上的氮?dú)?，具有根?jù)需要調(diào)節(jié)氮?dú)馍a(chǎn)量、自動(dòng)控制輸入空氣的溫度、能耗低、壓力損失小的特點(diǎn)。
文檔編號E21B21/16GK101235705SQ200810044899
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者虎 劉, 軍 孟, 李德祿, 金 楊, 楊永革, 陳鳳新, 陳次昌, 黃小兵 申請人:四川石油管理局成都天然氣壓縮機(jī)廠