頁巖氣v型引擎壓縮采輸機(jī)及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油天然氣采輸設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種頁巖氣V型引擎壓縮米輸機(jī)及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著美國完成頁巖氣革命，世界能源格局發(fā)生了重大的轉(zhuǎn)變，我國也在天然氣開采尤其是頁巖氣開采方面下了大力氣，目前已經(jīng)完成全國頁巖氣礦區(qū)的第一次招標(biāo)，第二次招標(biāo)正在進(jìn)行中；頁巖氣是對國家能源結(jié)構(gòu)和能源安全具有重大戰(zhàn)略作用的非常規(guī)天然氣資源，其開采對我國能源格局必然會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。然而，目前的我國頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣的開采都存在不同程度的問題，迫切需要對技術(shù)進(jìn)行革新，以提升我國的能源開采水平。
[0003](I)頁巖氣的開采與存在的問題
[0004]頁巖氣是將地下疏松頁巖氣層進(jìn)行人為壓裂后，釋放出來的天然氣，簡稱為頁巖氣?，F(xiàn)行開采方法為:從地面垂直下鉆至頁巖層(中國頁巖層深約2000—2600米，北美深約1600—2000米)，再水平多條橫鉆1000米，之后分段橋塞壓裂頁巖氣層，使其內(nèi)儲的天然氣在壓裂支撐通道內(nèi)，匯入石油導(dǎo)管后進(jìn)入地面管網(wǎng)并外輸。頁巖是一種層狀的松脆沉積巖，其空隙內(nèi)游離或吸附有天然氣；其開采屬性和存在的主要問題是如何把滯留在頁巖層內(nèi)稀薄的低壓頁巖氣經(jīng)濟(jì)有效地壓縮采輸出來。
[0005](2)煤層氣的開采與存在的問題
[0006]煤層氣是存儲在地下煤礦內(nèi)的瓦斯氣(其主要成份也是天然氣組分)，其鉆探開采方法為:從地面鉆至煤層后即可開采(低滲透煤層也需固井壓裂后才能開采)。因煤層氣與煤礦相伴，其開采初期的井口壓力普遍低于0.5MPa<個(gè)別地區(qū)有例外 >，并攜帶大量的粉塵；其開采屬性和存在的問題是如何經(jīng)濟(jì)有效地干法或濕法除塵后，壓縮采輸出低壓小流量的煤層氣。
[0007](3)低壓天然氣的開采與存在的問題
[0008]低壓天然氣是常規(guī)天然氣井在開發(fā)后期的殘留天然氣，或者是三低(低滲透、低壓力、低氣量)性質(zhì)的氣田天然氣，其井口壓力一般低于0.8MPa，單井氣量就幾千標(biāo)方/天左右；其開采屬性和存在的問題是如何經(jīng)濟(jì)有效地壓縮采輸出小流量的低壓天然氣，當(dāng)達(dá)到一定采收率后就可封井和調(diào)出采輸設(shè)備到其他氣井。
[0009]鑒于以上頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣的開采屬性，壓縮采輸設(shè)備是低壓天然氣開采不可缺少的增壓采輸設(shè)備，而目前現(xiàn)有的分體式電驅(qū)(或燃驅(qū))增壓機(jī)組和整體式二沖程增壓機(jī)組，都無法解決以下問題。
[0010](I)動力問題:采輸設(shè)備要不受工業(yè)動力電源的限制，自帶壓縮驅(qū)動動力；這是因?yàn)闅饩牡乩砦恢煤徒?jīng)濟(jì)效率所決定，一般氣井多處于無工業(yè)動力電源的地帶，也會因采輸設(shè)備在氣井采完后的頻繁搬遷，而無法滿足的電網(wǎng)投資。
[0011](2)安全問題:氣井場站屬I級D組II區(qū)的防爆標(biāo)準(zhǔn)，其場站內(nèi)的動力設(shè)備必須符合安全防爆的技術(shù)要求；而目前常用的燃驅(qū)發(fā)動機(jī)均不具備安全防爆功能，從而使故障率較高的燃驅(qū)分體式增壓開采機(jī)組不具有安全可靠性。
[0012](3)工況問題:頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣的采輸機(jī)組，一般來講都是低排量小負(fù)荷，其功率N=20— 120KW，排氣量Q=0.2—3萬標(biāo)方之間；采輸機(jī)組要具有變工況的能力，這是因?yàn)樵陧搸r氣、煤層氣、低壓天然氣的開采過程中，其井口壓力、氣量和采輸功率等參數(shù)，都將隨天然氣井能量衰減的變化而發(fā)生變化。
[0013](4)能效問題:根據(jù)國家環(huán)保政策的要求，能效低的采輸設(shè)備屬淘汰產(chǎn)品，如理論能效只有26% (實(shí)際平均能效不到18%)的二沖程整體式壓縮機(jī)；按能效考核委員會的相關(guān)規(guī)定，動力能效達(dá)到35%以上的發(fā)動機(jī)才能推廣應(yīng)用，如實(shí)際能效>35%的四沖程工業(yè)發(fā)動機(jī)和實(shí)際能效>45%的渦扇發(fā)動機(jī)。
[0014](5)環(huán)保問題:隨著國家環(huán)保政策的不斷完善和更新，動力尾氣排放的要求將越來越高，這就注定了二沖程這樣燃燒不完全而產(chǎn)生大量污染排放的動力，將會被加速淘汰，而以電控精準(zhǔn)燃燒做功的四沖程動力將會迅速推廣使用。
[0015](6)搬移問題:采輸設(shè)備在氣井采凈后需搬遷至新的井站投入新的生產(chǎn)運(yùn)行，這就需要采輸設(shè)備要不斷地頻繁移動和搬遷至新的井站；而現(xiàn)有技術(shù)中的二沖程整體式壓縮機(jī)和燃驅(qū)分體式壓縮機(jī)都因體積大、功率大、不防爆和不能快速搬遷的原因，難以實(shí)現(xiàn)頁巖氣開采的集裝化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]為了解決目前的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供了一種頁巖氣V型引擎壓縮采輸機(jī)及系統(tǒng)。該設(shè)備具有降壓吸入和增壓排出的功能，可以將大量低壓氣體從地下礦層中開采出來，有利于大幅度提高氣體的采集量和采收率。該設(shè)備為一種用于地下氣體采集和外輸?shù)拿纵敊C(jī)，這些氣體可以包括頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣。
[0017]具體而言，本實(shí)用新型提供了一種頁巖氣V型引擎壓縮采輸機(jī)，包括動力部分和壓縮部分，其特征在于:所述動力部分包括進(jìn)氣門，排氣門，火花塞，排氣管，動力活塞，動力連桿；所述壓縮部分包括壓縮缸頭組件，壓縮活塞，壓縮連桿，所述動力連桿和壓縮連桿分別連接到曲軸上，所述動力部分與所述壓縮部分呈V字形對稱布置。
[0018]特別的，所述壓縮缸頭組件包括壓縮缸頭、氣閥組件、氣閥罩和氣閥蓋；壓縮缸頭上開有多個(gè)個(gè)閥孔，所述氣閥組件包括氣閥墊，進(jìn)排一體板式同心閥，以及氣閥上墊，將所述氣閥組件裝入每個(gè)缸頭閥孔中，所述氣閥罩設(shè)置在氣閥上墊上，閥蓋墊圈設(shè)置在所述氣閥罩上，閥蓋設(shè)置在閥蓋墊圈上，螺栓將上述氣閥組件、閥罩和、閥蓋墊圈、閥蓋緊固在所述缸頭上；氣閥蓋上設(shè)置有氣閥進(jìn)氣口，同時(shí)在壓縮缸頭的側(cè)面開有排氣口，排氣口處配置有排氣口法蘭和排氣口法蘭墊，采用螺栓和平墊圈將所述排氣口法蘭和排氣口法蘭墊固定到排氣口上。
[0019]進(jìn)一步的，所述進(jìn)排一體同心氣閥由氣閥閥座、內(nèi)環(huán)進(jìn)氣閥片、外環(huán)排氣閥片、氣閥限制器和氣閥螺柱，以及氣閥彈簧和彈簧定位套所構(gòu)成；內(nèi)環(huán)進(jìn)氣閥片、外環(huán)排氣閥片通過閥片定位銷配置在閥座上，外環(huán)排氣閥片(237)與氣閥限制器(231)之間配置有氣閥彈簧和彈簧定位套，氣閥螺柱的第一端固定到氣閥閥座上，另一端通過螺母將氣閥限制器固定在內(nèi)環(huán)進(jìn)氣閥片、外環(huán)排氣閥片的上，當(dāng)機(jī)組的壓縮活塞下行時(shí)，所述內(nèi)環(huán)進(jìn)氣閥片打開，氣體進(jìn)入壓縮缸，而此時(shí)的外環(huán)排氣閥片閉合；當(dāng)壓縮活塞上行時(shí)，所述內(nèi)環(huán)進(jìn)氣閥片關(guān)閉，當(dāng)缸內(nèi)氣壓上升到一定壓力時(shí)，夕卜環(huán)排氣閥片打開，氣體被排出壓縮缸。
[0020]特別的，所述內(nèi)環(huán)進(jìn)氣閥片對應(yīng)的內(nèi)環(huán)進(jìn)氣口位于所述氣閥罩的內(nèi)部，用于壓縮氣體的進(jìn)入，所述外環(huán)排氣閥片對應(yīng)的外環(huán)排氣口位于所述氣閥罩的外部，用于壓縮氣體的排出，所述氣閥罩與設(shè)置于所述缸頭內(nèi)部的高壓通道連通，所述多個(gè)閥孔之間分別通過所述高壓通道相互連通的，且所述高壓通道與設(shè)置在所述缸頭上的排氣口相連通。
[0021]進(jìn)一步的，還包括整體式上缸蓋，所述上缸蓋與缸頭密封地固定，且上缸蓋和壓縮缸頭之間配置有氣閥墊圈，所述上缸蓋與缸頭之間具有間隙，上缸蓋上具有開口，進(jìn)氣口法蘭通過螺栓固定在所述開口上，進(jìn)氣通過所述開口進(jìn)入到所述間隙中，并進(jìn)一步進(jìn)入到氣閥組件中。
[0022]進(jìn)一步的，所述多個(gè)閥孔的每一個(gè)都獨(dú)立配置有壓縮氣體排氣口，該壓縮氣體排氣口與外環(huán)排氣閥片的排氣口連通，這樣每個(gè)閥孔獨(dú)立地進(jìn)行進(jìn)氣和排氣工作。
[0023]另外，本實(shí)用新型還提供了一種頁巖氣V型引擎壓縮采輸機(jī)系統(tǒng)，包括上述方案所述的V型引擎壓縮采輸機(jī)，其還包括進(jìn)氣分離器、燃?xì)獬悍€(wěn)壓罐、空冷器、膨脹水箱、消音器和集裝箱體，壓縮機(jī)底座，以及閥門、管線和儀控；其中，進(jìn)氣分離器對所進(jìn)氣體進(jìn)行重力分離，燃?xì)獬悍€(wěn)壓罐對動力燃料進(jìn)行除液穩(wěn)壓，V型引擎壓縮采輸機(jī)對氣體進(jìn)行降壓吸入和增壓排出，空冷器對壓縮氣體和循環(huán)冷卻水進(jìn)行空冷，集裝箱體降噪隔音和成撬集成。
[0024]本實(shí)用新型特別針對現(xiàn)有增壓開采設(shè)備難以適用的現(xiàn)狀，在工業(yè)V型發(fā)動機(jī)引擎的基礎(chǔ)上，將其改造成為自帶燃?xì)鈩恿Φ臍怏w壓縮采輸機(jī)械設(shè)備，并輔以其它相關(guān)的附屬設(shè)施，使之成為具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、自動化和集裝化功能的成套機(jī)組，以解決和滿足頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣的低壓小氣量和移動小功率的米輸要求。
[0025]本實(shí)用