專利名稱：減少天然氣水化物的新型節(jié)流降壓閥的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然氣生產(chǎn)中，井口輸往集氣站的設(shè)備，特別是減少天然氣水化物的
新型節(jié)流降壓閥的設(shè)計方法，用于天然氣田天然氣集輸站場對井口高壓天然氣的節(jié)流降 壓。
背景技術(shù)：
在天然氣生產(chǎn)中，井口輸往集氣站的天然氣為高壓含凝結(jié)水天然氣，壓力一般在 20 23MPa左右。在天然氣集氣站，要對井口輸送來的天然氣節(jié)流降壓到下游工藝設(shè)備能 承受的壓力后才進(jìn)行下游工藝處理(如分離、計量、脫水處理等)，如長慶油田將節(jié)流降壓 后的壓力控制在6. 4MPa。 由于高壓天然氣在節(jié)流降壓過程中，會產(chǎn)生溫度下降，壓力下降越大、溫度下降也 越大，若集氣站直接對井口輸送來的天然氣進(jìn)行節(jié)流降壓，天然氣與所含凝結(jié)水在該溫降 條件下在節(jié)流閥中和下游管路中形成水化物(即可燃冰)，水化物的積累造成下游管路堵 塞，直到生產(chǎn)過程無法進(jìn)行。 為避免水化物的形成，氣田集氣站在對高壓天然氣節(jié)流前先進(jìn)行加熱，將其加熱 到6(TC左右后再進(jìn)行節(jié)流降壓，節(jié)流降壓后的壓力控制在6. 4MPa(如長慶油田)，節(jié)流后的 溫度一般在25 20。C左右。 氣田集氣站一般用水套爐對天然氣進(jìn)行加熱，水套爐是集氣站的主要設(shè)備，也是 最大的耗能設(shè)備，對一個每天處理量50X 104Nm3的集氣站，一般配2臺400KW的水套爐，燃 料是天然氣。水套爐燃燒天然氣對爐體內(nèi)的水加熱，將水的溫度加熱到8(TC左右，天然氣流 經(jīng)浸入在爐體熱水中的盤管后被加熱。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能破壞天然氣與水的水化物形成條件，大大降低天然氣
生產(chǎn)過程中節(jié)流前的加熱溫度的減少天然氣水化物的新型節(jié)流降壓閥的設(shè)計方法。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，減少天然氣水化物的新型節(jié)流降壓閥的設(shè)計方法，
包括上閥體、下閥體、閥桿、閥蓋和針錐形的閥芯，上閥體為三通結(jié)構(gòu)，上閥體的上下貫通；
其特征是上閥體的上通端通過螺紋與閥蓋螺紋連接，閥桿外套螺紋件通過固定螺栓和墊
片與閥蓋連接，閥蓋和閥桿外套螺紋件內(nèi)帶螺紋，閥桿中段的外螺紋與閥蓋和閥桿外套螺
紋件的內(nèi)帶螺紋連接；閥桿的上端通過手輪固定螺栓將手輪進(jìn)行固定，閥桿的下端為針錐
形的閥芯；上閥體的下通端通過上下閥體連接螺栓組件連接下閥體，上閥體的下通端和下
閥體的上端內(nèi)腔接合處共同形成一個可放置和固定環(huán)形釹鐵硼永磁鋼的環(huán)形槽，環(huán)形釹鐵
硼永磁鋼放置在環(huán)形槽內(nèi)，上閥體的下通端通過上下閥體連接螺栓組件連接下閥體時，使
環(huán)形釹鐵硼永磁鋼得到固定。 所述上閥體的下通端通過上下閥體連接螺栓組件連接下閥體時，環(huán)形釹鐵硼永磁 鋼使上閥體的下通端和下閥體上端之間形成間隙，有利于環(huán)形釹鐵硼永磁鋼的磁力線通過
3間隙形成上下磁力線回路。 所述下閥體帶內(nèi)螺紋，下閥體的內(nèi)螺紋與閥座與下閥體安裝螺紋螺紋連接，閥座 與下閥體安裝螺紋下端口呈外六方結(jié)構(gòu)，閥座與下閥體安裝螺紋上端伸進(jìn)環(huán)形釹鐵硼永磁 鋼內(nèi)，閥桿通過手輪轉(zhuǎn)動上下移動時，閥桿下端的針錐形的閥芯伸到閥座與下閥體安裝螺 紋內(nèi)的閥座閥口處。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在節(jié)流閥的閥座閥口處繞針錐形閥芯安裝環(huán)形釹鐵硼永磁鋼，
當(dāng)扳動旋轉(zhuǎn)手輪左右轉(zhuǎn)動時，針錐形閥芯能在閥座閥口內(nèi)伸進(jìn)或抽出，從而調(diào)節(jié)對流體的
節(jié)流間隙、控制流量和調(diào)節(jié)節(jié)流前后的壓差。環(huán)形釹鐵硼永磁鋼的磁力線通過閥座閥口處
的金屬體和針錐形的閥芯、上閥體鑄鋼件構(gòu)成磁場回路，使之在針錐形的閥芯與閥座閥口
間的節(jié)流間隙間產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，當(dāng)天然氣垂直流經(jīng)該磁場時，會產(chǎn)生兩種效果 1)天然氣中含有的凝結(jié)水被磁化，磁化后水由原來的大分子團(tuán)變成小分子團(tuán)，在
水的分子團(tuán)結(jié)構(gòu)層面上一定程度地破壞了天然氣與水的水化物形成條件。
2)正常運(yùn)行時節(jié)流間隙內(nèi)的氣流速度特別高，當(dāng)天然氣攜帶凝結(jié)水高速與磁場
方向垂直流過該具有強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的節(jié)流間隙時，由于水分子中有大量的無機(jī)酸鹽離子存
在，使之在節(jié)流間隙內(nèi)產(chǎn)生環(huán)形電流，該電流是一種渦流電流，能使流經(jīng)節(jié)流閥的天然氣中
水分子溫度升高，從溫度層面上降低了天然氣水化物的形成條件。
下面結(jié)合實(shí)施施例附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的A-A方向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、下閥體；2、進(jìn)口端法蘭；3、閥座閥口 ；4、外六方；5、環(huán)形釹鐵硼永磁鋼； 6、閥座與下閥體安裝螺紋；7、密封墊片；8、閥芯；9、上閥體；10、上下閥體連接螺栓組件； 11、節(jié)流后出口法蘭；12、動密封填料；13、閥蓋；14、閥桿外套螺紋件；15、固定螺栓；16、墊 片；17、閥桿；18、手輪；19、手輪固定螺栓。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，包括上閥體9、下閥體1、閥桿17、閥蓋13和閥芯8，上閥體9為三通 結(jié)構(gòu)，上閥體9的上下貫通。 上閥體9的上通端通過螺紋與閥蓋13螺紋連接，閥桿外套螺紋件14通過固定螺 栓15和墊片16與閥蓋13連接，閥蓋13和閥桿外套螺紋件14內(nèi)帶螺紋，閥桿17中段的外 螺紋與閥蓋13和閥桿外套螺紋件14的內(nèi)帶螺紋連接；閥桿17的上端通過手輪固定螺栓19 將手輪18進(jìn)行固定，閥桿17的下端為針錐形的閥芯8。 上閥體9的下通端通過上下閥體連接螺栓組件10連接下閥體1，之間有密封墊片 7進(jìn)行密封，上閥體9的下通端和下閥體1的上端內(nèi)腔接合處共同形成一個可放置和固定 環(huán)形釹鐵硼永磁鋼5的環(huán)形槽，環(huán)形釹鐵硼永磁鋼5放置在環(huán)形槽內(nèi)，上閥體9的下通端通過上下閥體連接螺栓組件10連接下閥體1時，使環(huán)形釹鐵硼永磁鋼5得到固定。上閥體9 的下通端通過上下閥體連接螺栓組件10連接下閥體1時，環(huán)形釹鐵硼永磁鋼5使上閥體9 的下通端和下閥體1上端之間形成間隙，有利于環(huán)形釹鐵硼永磁鋼5的磁力線通過間隙形 成上下磁力線回路。 下閥體1帶內(nèi)螺紋，下端是進(jìn)口端法蘭2，下閥體1的內(nèi)螺紋與閥座與下閥體安裝 螺紋6螺紋連接，閥座與下閥體安裝螺紋6下端口呈外六方結(jié)構(gòu)，閥座與下閥體安裝螺紋6 上端伸進(jìn)環(huán)形釹鐵硼永磁鋼5內(nèi)，閥桿17通過手輪18轉(zhuǎn)動上下移動時，閥桿17下端的針 錐形的閥芯8伸到閥座與下閥體安裝螺紋6內(nèi)的閥座閥口 3處。 由此，本發(fā)明的節(jié)流閥閥體形成，節(jié)流閥通過下閥體1的下端進(jìn)入加熱后的高壓 天然氣，從上閥體9上下通垂直的節(jié)流后出口法蘭11輸出節(jié)流降壓后的天然氣。
本發(fā)明在節(jié)流閥的閥座閥口 3處繞針錐形的節(jié)流閥閥芯8安裝環(huán)形釹鐵硼永磁鋼 5，當(dāng)扳動旋轉(zhuǎn)手輪18左右轉(zhuǎn)動時，針錐形閥芯8能在閥座閥口 3內(nèi)伸進(jìn)或抽出，從而調(diào)節(jié) 對流體的節(jié)流間隙、控制流量和調(diào)節(jié)節(jié)流前后的壓差。環(huán)形釹鐵硼永磁鋼5的磁力線通過 閥座閥口 3處的金屬體和閥芯8、上閥體鑄鋼件構(gòu)成磁場回路，使之在節(jié)流閥的閥芯8與閥 座閥口 3間的節(jié)流間隙間很強(qiáng)的磁場B，見圖1的A-A視2。標(biāo)號B為節(jié)流間隙，也表 示節(jié)流間隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 由于釹鐵硼永磁鋼5機(jī)械強(qiáng)度小，所以在閥的結(jié)構(gòu)上采用上下閥體分離法蘭連接 方式，使釹鐵硼環(huán)形永磁鋼5上不承受局部機(jī)械壓力，保證了其在高壓下不致破碎。
采用外六方4旋入式閥座結(jié)構(gòu)，閥體可采用普通鑄鋼，只有旋入式閥座采用高強(qiáng) 導(dǎo)磁不銹鋼材，使閥成本降低。 此外，在閥桿17中段凸型閥蓋13的凸起端下部繞閥桿17有動密封填料12。
本發(fā)明的工作原理過程是 扳動旋轉(zhuǎn)手輪18使針錐形的閥芯8在閥座閥口 3內(nèi)伸進(jìn)或抽出，形成節(jié)流間隙B， 見圖2所示，釹鐵硼環(huán)形永磁鋼5的磁場在節(jié)流閥的閥芯8與閥座閥口 3間的節(jié)流間隙間 產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場B，當(dāng)天然氣垂直流經(jīng)該磁場時，會產(chǎn)生兩種效果 1)天然氣中含有的凝結(jié)水被磁化，磁化后水由原來的大分子團(tuán)變成小分子團(tuán)，在
水的分子團(tuán)結(jié)構(gòu)層面上一定程度地破壞了天然氣與水的水化物形成條件。 2)正常運(yùn)行時節(jié)流間隙內(nèi)的氣流速度特別高，當(dāng)天然氣攜帶凝結(jié)水高速與磁場
方向垂直流過該具有強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的節(jié)流間隙時，由于水分子中有大量的無機(jī)酸鹽離子存
在，使之在節(jié)流間隙內(nèi)產(chǎn)生環(huán)形電流，該電流是一種渦流電流，能使流經(jīng)節(jié)流閥的天然氣中
水分子溫度升高，從溫度層面上降低了天然氣水化物的形成條件。 綜合上述兩種效果，本發(fā)明能在一定程度上減少天然氣節(jié)流降壓時水化物的形 成，進(jìn)而降低了節(jié)流前閥前天然氣溫度，達(dá)到節(jié)約能源的目的，降低了天然氣生產(chǎn)過程中的 能耗成本。
權(quán)利要求
減少天然氣水化物的新型節(jié)流降壓閥的設(shè)計方法，包括上閥體(9)、下閥體(1)、閥桿(17)、閥蓋(13)和針錐形的閥芯(8)，上閥體(9)為三通結(jié)構(gòu)，上閥體(9)的上下貫通；其特征是上閥體(9)的上通端通過螺紋與閥蓋(13)螺紋連接，閥桿外套螺紋件(14)通過固定螺栓(15)和墊片(16)與閥蓋(13)連接，閥蓋(13)和閥桿外套螺紋件(14)內(nèi)帶螺紋，閥桿(17)中段的外螺紋與閥蓋(13)和閥桿外套螺紋件(14)的內(nèi)帶螺紋連接；閥桿(17)的上端通過手輪固定螺栓(19)將手輪(18)進(jìn)行固定，閥桿(17)的下端為針錐形的閥芯(8)；上閥體(9)的下通端通過上下閥體連接螺栓組件(10)連接下閥體(1)，上閥體(9)的下通端和下閥體(1)的上端內(nèi)腔接合處共同形成一個可放置和固定環(huán)形釹鐵硼永磁鋼(5)的環(huán)形槽，環(huán)形釹鐵硼永磁鋼(5)放置在環(huán)形槽內(nèi)，上閥體(9)的下通端通過上下閥體連接螺栓組件(10)連接下閥體(1)時，使環(huán)形釹鐵硼永磁鋼(5)得到固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少天然氣水化物的新型節(jié)流降壓閥的設(shè)計方法，其特征 是所述上閥體(9)的下通端通過上下閥體連接螺栓組件(10)連接下閥體(1)時，環(huán)形釹 鐵硼永磁鋼(5)使上閥體(9)的下通端和下閥體(1)上端之間形成間隙，有利于環(huán)形釹鐵 硼永磁鋼(5)的磁力線通過間隙形成上下磁力線回路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少天然氣水化物的新型節(jié)流降壓閥的設(shè)計方法，其特征 是所述下閥體(1)帶內(nèi)螺紋，下閥體(1)的內(nèi)螺紋與閥座與下閥體安裝螺紋(6)螺紋連 接，閥座與下閥體安裝螺紋(6)下端口呈外六方結(jié)構(gòu)，閥座與下閥體安裝螺紋(6)上端伸進(jìn) 環(huán)形釹鐵硼永磁鋼(5)內(nèi)，閥桿(17)通過手輪(18)轉(zhuǎn)動上下移動時，閥桿(17)下端的針 錐形的閥芯(8)伸到閥座與下閥體安裝螺紋(6)內(nèi)的閥座閥口 (3)處。
全文摘要
本發(fā)明屬于天然氣生產(chǎn)中，井口輸往集氣站的設(shè)備，特別是減少天然氣水化物的新型節(jié)流降壓閥的設(shè)計方法，其特征是上閥體的上通端通過螺紋與閥蓋螺紋連接；閥桿的上端通過手輪固定螺栓將手輪進(jìn)行固定，閥桿的下端為針錐形的閥芯；上閥體的下通端通過上下閥體連接螺栓組件連接下閥體，上閥體的下通端和下閥體的上端內(nèi)腔接合處共同形成一個可放置和固定環(huán)形釹鐵硼永磁鋼的環(huán)形槽，環(huán)形釹鐵硼永磁鋼放置在環(huán)形槽內(nèi)，上閥體的下通端通過上下閥體連接螺栓組件連接下閥體時，使環(huán)形釹鐵硼永磁鋼得到固定。它能夠破壞天然氣與水的水化物形成條件，大大降低天然氣生產(chǎn)過程中節(jié)流前的加熱溫度。
文檔編號F16K1/04GK101769384SQ201010300828
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者何宗平, 呼延念超, 常益民 申請人:西安長慶科技工程有限責(zé)任公司