一種移動式油田制氮液化裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及到一種移動式油田制氮液化裝置，該裝置包括生產高壓氮氣單元和制備液氮單元，本發明利用高壓氮氣進行直接膨脹制冷和利用部分循環冷劑氮氣介質作為冷劑間接制冷實現氮氣液化，節約能源。并實現裝置緊湊、調節方便、工作連續、安全可靠、現場移動便捷的功能。
【專利說明】一種移動式油田制氮液化裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制氮裝置，尤其涉及一種移動式油田制氮液化裝置。
【背景技術】
[0002]我國部分油田屬“三低”儲層，須采取相應的增產改造措施。目前，高壓氮氣已被廣泛用于油田的鉆井、采油、完井保護、吹掃置換等施工中；近期“全程式伴注液氮加砂壓裂”、“前置液氮壓裂”等技術成為油田采油生產新興的熱門技術，液氮成為一種油田生產的必備原料。
[0003]目前，油田鉆井使用的大多數都是單一的生產高壓氮氣的撬裝車載氮氣設備，不具備同時兼有生產高壓氮氣和液氮的功能。或者是液氮儲罐加液氮泵車，但需要將液氮運輸到鉆井現場，且有不能實現連續生產，使用不便等缺點。
【發明內容】
[0004]本發明主要解決上述技術問題，提供一種為降低能耗、同時生產高壓氮氣和制備液氮功能的移動式油田制氮液化裝置。
[0005]本發明主要是通過以下技術方案實現的:
一種移動式油田制氮液化裝置，包括生產高壓氮氣單元和制備液氮單元，其特征在于，所述生產高壓氮氣單元由進氣過濾器、空氣壓縮機、冷卻器、預處理裝置、中控纖維膜組、氮氣增壓機以及高壓氮氣閥門組成，所述制備液氮單元由所述生產高壓氮氣單元、氮氣液化管道閥門、氮氣增壓膨脹機、循環制冷劑(氮氣)增壓膨脹機、冷箱、液氮存儲罐、液氮注入泵組成。
[0006]使用空氣壓縮機將進氣過濾器處理的空氣壓縮增壓到2.4MPa，經冷卻器冷卻除水、再經過濾器等預處理裝置過濾凈化，進入中空纖維膜實現氮氣分離，分離后的氮氣進入氮氣增壓機，被壓縮到35MPa，成為高壓氮氣，轉換高壓氮氣閥門，即可實現所述裝置35MPa高壓氮氣輸出功能。
[0007]關閉高壓氮氣閥門，打開氮氣液化管道閥門，啟動氮氣增壓膨脹機、循環制冷劑(氮氣)增壓膨脹機、冷箱、液氮存儲罐。氮氣增壓機出口設有的兩條管道以及高壓氮氣閥門，氮氣液化管道閥門，實現所述裝置生產高壓氮氣和制備液氮兩種功能的切換使用。高壓氮氣進入氮氣增壓膨脹機，利用高壓氮氣的自身壓力在膨脹機中進行直接絕熱膨脹制冷，再利用少量循環冷劑氮氣作為冷劑間接制冷實現介質氮氣的液化。即循環冷劑氮氣經過壓縮，膨脹制冷后進入冷箱來與介質氮氣進行熱量交換，實現介質氮氣的液化。液化的氮氣進入氮氣儲罐，并可通過液氮注入泵實現所述裝置的在油田鉆井與采油使用中液氮注入功倉泛。
[0008]所述裝置的生產液氮的方式是利用設備自身生產高壓氮氣的優勢，對高壓氮氣進行直接膨脹制冷，即利用高壓氮氣自身的能量進行氮氣制冷，減少外部能源消耗。同時再利用少部分循環冷劑氮氣介質作為冷劑增壓膨脹產生冷量，通過冷箱間接冷卻介質氮氣，實現介質氮氣液化。
[0009]所述裝置中冷卻介質與循環冷劑均選用氮氣，在設備裝置運轉過程中，可以方便使用液化后的氮氣作為冷劑的補充，減少了冷劑添加裝備，簡化了裝置設備數量，同時也減少了冷劑運輸成本。所述裝置中冷卻介質與循環冷劑均選用氮氣，利用了氮氣在臨界壓力以下液化溫度與其壓力的關系，有效地控制并利用冷劑氮氣壓力、溫度及制冷量，使氮氣介質在一定壓力下液化。
[0010]本發明的有益效果是:本發明既能提供壓力高達35MPA，流量高達1200 Nm3/h的氮氣，也能提供流量相等于1140 Nm3/h (氮氣)的液氮。同時具備液氮生產、存儲、注入功能，以及高壓氮氣輸出功能。且能實現裝置緊湊、調節方便、工作連續、安全可靠、現場移動便捷等功能。特別是采用壓力高、膨脹比高、處理量小的小型增壓膨脹機的設計，且能達到裝置的使用性能及外形緊湊、輕便及可整體運輸的功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明移動式油田制氮液化裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結合附圖對本發明的技術方案做進一步具體的說明:
如圖1所示，本發明一種移動式油田制氮液化裝置先啟動空氣螺桿壓縮機2，大氣中的空氣經空氣濾清器I進入空氣螺桿壓縮機2，將空氣壓縮增壓到2.4MPa，壓縮氣體先經鋁翅片風冷冷卻器3冷卻，進入汽水分離罐4除水、再經過濾器等預處理裝置5過濾凈化，使壓縮氣體的純凈度達到顆粒度含量小于0.01um、油霧含量小于0.01ppm的純凈度指標，然后進入中空纖維膜6實現氮-氧分離，分離后的氮氣進入氮氣活塞增壓機7，被壓縮到35MPa成為高壓氮氣，高壓氮氣閥門9開啟，液化管道閥門10關閉，實現裝置35MPa高壓氮氣輸出功能。
[0013]關閉高壓氮氣閥門9，開啟氮氣液化管道閥門10，啟動氮氣增壓膨脹機11、13、循環制冷劑(氮氣)增壓膨脹機20、22、冷箱15、液氮存儲罐17。高壓氮氣進入氮氣增壓膨脹機
11、13進行雙級增壓膨脹，利用高壓氮氣的自身壓力在膨脹機中進行直接絕熱膨脹制冷。同時再利用少量循環冷劑氮氣作為冷劑間接制冷實現介質氮氣的液化，即循環冷劑氮氣經過壓縮機20壓縮，經增壓膨脹機22膨脹制冷后進入冷箱15來與介質氮氣進行熱量交換，實現介質氮氣的液化。通過節流閥16來控制液化的氮氣進入氮氣儲罐17的流量,并可通過液氮注入泵19實現該裝置的在油田鉆井與采油使用中液氮注入功能。
[0014]整套設備能夠達到以下運行參數:
【權利要求】
1.一種移動式油田制氮液化裝置，包括生產高壓氮氣單元和制備液氮單元，其特征在于，所述生產高壓氮氣單元由進氣過濾器、空氣壓縮機、冷卻器、預處理裝置、中控纖維膜組、氮氣增壓機以及高壓氮氣閥門組成，所述制備液氮單元由所述生產高壓氮氣單元、氮氣液化管道閥門、氮氣增壓膨脹機、循環制冷劑(氮氣)增壓膨脹機、冷箱、液氮存儲罐、液氮注入泵組成，所述裝置中的冷卻介質與循環冷劑均為氮氣。
2.根據權利要求1所述的一種移動式油田制氮液化裝置，其特征在于，所述生產高壓氮氣單元和所述制備液氮單元由所述氮氣增壓機出口設有的兩條管道以及所述高壓氮氣閥門，所述氮氣液化管道閥門連接控制。
3.根據權利要求1所述的一種移動式油田制氮液化裝置，其特征在于，液氮由液氮注入泵注入。
【文檔編號】F25J3/04GK103486823SQ201310450606
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】張忠家, 陶曉芳, 孫艷 申請人:天津凱德實業有限公司