頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣v型引擎壓縮采輸機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種天然氣采輸機，屬于石油天然氣采輸設備，尤其是涉及一種應用在頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣開采中的V型引擎壓縮采輸機。
【背景技術】
[0002]目前，隨著美國完成頁巖氣革命，世界能源格局發生了重大的轉變，我國也在天然氣開采尤其是頁巖氣開采方面下了大力氣，目前已經完成全國頁巖氣礦區的第一次招標，第二次招標正在進行中；頁巖氣是對國家能源結構和能源安全具有重大戰略作用的非常規天然氣資源，其開采對我國能源格局必然會產生深遠的影響。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，迫切需要對技術進行革新，以提升我國的能源開采水平。
[0003](I)頁巖氣的開米與存在的問題
[0004]頁巖氣是將地下疏松頁巖氣層進行人為壓裂后，釋放出來的天然氣，簡稱為頁巖氣。現行開采方法為: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，使其內儲的天然氣在壓裂支撐通道內，匯入石油導管后進入地面管網并外輸。頁巖是一種層狀的松脆沉積巖，其空隙內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稀薄的低壓頁巖氣經濟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<個別地區有例外 >，并攜帶大量的粉塵；其開采屬性和存在的問題是如何經濟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]低壓天然氣是常規天然氣井在開發后期的殘留天然氣，或者是三低(低滲透、低壓力、低氣量)性質的氣田天然氣，其井口壓力一般低于0.8MPa，單井氣量就幾千標方/天左右；其開采屬性和存在的問題是如何經濟有效地壓縮采輸出小流量的低壓天然氣，當達到一定采收率后就可封井和調出采輸設備到其他氣井。
[0009]鑒于以上頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣的開采屬性，壓縮采輸設備是低壓天然氣開采不可缺少的增壓采輸設備，而目前現有的分體式電驅(或燃驅)增壓機組和整體式二沖程增壓機組，都無法解決以下問題。
[0010](I)動力問題:采輸設備要不受工業動力電源的限制，自帶壓縮驅動動力；這是因為氣井的地理位置和經濟效率所決定，一般氣井多處于無工業動力電源的地帶，也會因采輸設備在氣井采完后的頻繁搬迀，而無法滿足的電網投資。
[0011](2)安全問題:氣井場站屬I級D組II區的防爆標準，其場站內的動力設備必須符合安全防爆的技術要求；而目前常用的燃驅發動機均不具備安全防爆功能，從而使故障率較高的燃驅分體式增壓開采機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組，一般來講都是低排量小負荷，其功率N = 20-120KW，排氣量Q = 0.2-3萬標方之間；采輸機組要具有變工況的能力，這是因為在頁巖氣、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，都將隨天然氣井能量衰減的變化而發生變化。
[0013](4)能效問題:根據國家環保政策的要求，能效低的采輸設備屬淘汰產品，如理論能效只有26% (實際平均能效不到18%)的二沖程整體式壓縮機；按能效考核委員會的相關規定，動力能效達到35%以上的發動機才能推廣應用，如實際能效> 35%的四沖程工業發動機和實際能效> 45%的渦扇發動機。
[0014](5)環保問題:隨著國家環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生大量污染排放的動力，將會被加速淘汰，而以電控精準燃燒做功的四沖程動力將會迅速推廣使用。
[0015](6)搬移問題:采輸設備在氣井采凈后需搬迀至新的井站投入新的生產運行，這就需要采輸設備要不斷地頻繁移動和搬迀至新的井站；而現有技術中的二沖程整體式壓縮機和燃驅分體式壓縮機都因體積大、功率大、不防爆和不能快速搬迀的原因，難以實現頁巖氣開采的集裝化、模塊化、標準化和系統化。
【發明內容】
[0016]為了解決目前的技術缺陷，本發明提供了一種由V型引擎改造的壓縮機。該壓縮機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。該壓縮機為一種用于地下氣體采集和外輸的采輸機，這些氣體可以包括頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣。
[0017]具體而言，本發明提供了一種用于頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣開采中的V型引擎壓縮采輸機，包括動力部分和壓縮部分，所述動力部分包括進氣門，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個閥孔，所述氣閥組件包括氣閥墊，進排一體板式同心閥，以及氣閥上墊，將所述氣閥組件裝入每個缸頭閥孔中，所述氣閥罩設置在氣閥上墊上，閥蓋墊圈設置在所述氣閥罩上，閥蓋設置在閥蓋墊圈上，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；氣閥蓋上設置有氣閥進氣口，同時在壓縮缸頭的側面開有排氣口，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]進一步的，所述進排一體同心氣閥由氣閥閥座、內環進氣閥片、外環排氣閥片、氣閥限制器和氣閥螺柱，以及氣閥彈簧和彈簧定位套所構成；內環進氣閥片、外環排氣閥片通過閥片定位銷配置在閥座上，外環排氣閥片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環進氣閥片、外環排氣閥片的上，當機組的壓縮活塞下行時，所述內環進氣閥片打開，氣體進入壓縮缸，而此時的外環排氣閥片閉合；當壓縮活塞上行時，所述內環進氣閥片關閉，當缸內氣壓上升到一定壓力時，外環排氣閥片打開，氣體被排出壓縮缸。
[0020]特別的，所述內環進氣閥片對應的內環進氣口位于所述氣閥罩的內部，用于壓縮氣體的進入，所述外環排氣閥片對應的外環排氣口位于所述氣閥罩的外部，用于壓縮氣體的排出，所述氣閥罩與設置于所述缸頭內部的高壓通道連通，所述多個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置在所述缸頭上的排氣口相連通。
[0021]進一步的，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，進氣口法蘭通過螺栓固定在所述開口上，進氣通過所述開口進入到所述間隙中，并進一步進入到氣閥組件中。
[0022]進一步的，所述多個閥孔的每一個都獨立配置有壓縮氣體排氣口，該壓縮氣體排氣口與外環排氣閥片的排氣口連通，這樣每個閥孔獨立地進行進氣和排氣工作。
[0023]另外，本發明還提供了一種引擎壓縮采輸機系統，包括上述方案所述的用于頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣開采中的V型引擎壓縮采輸機，其還包括進氣分離器、燃氣除液穩壓罐、空冷器、膨脹水箱、消音器和集裝箱體，壓縮機底座，以及閥門、管線和儀控；其中，進氣分離器對所進氣體進行重力分離，燃氣除液穩壓罐對動力燃料進行除液穩壓，V型引擎壓縮采輸機對氣體進行降壓吸入和增壓排出，空冷器對壓縮氣體和循環冷卻水進行空冷，集裝箱體降噪隔音和成撬集成。
[0024]另外，本發明還提供了一種上述引擎壓縮采輸機系統的方法，包括如下步驟:
[0025]步驟1，將采集到的低壓頁巖氣首先通過閥管道進入重力式進氣分離器，在所述進氣分離器內的氣液分離是靠氣體上升和固液下降來達到分離；
[0026]步驟2，分離凈化后的頁巖氣直接進入所述V型引擎采輸機的壓縮端，進入壓縮缸內的低壓頁巖氣被活塞壓縮，其壓力升高后被排出；
[0027]步驟3，被排出后的高壓頁巖氣需進入所述空冷器的空冷器管束進行冷卻后外輸；
[0028]步驟4，將步驟3輸出的高壓頁巖氣輸送到燃氣除液穩壓罐進行除液和穩壓后提供給所述V型引擎采輸機的動力部分；將2.5-3.0Mpa的高壓頁巖氣經第一次調壓為0.SMpa后進入所述燃氣除液穩壓罐，除液穩壓后的燃氣經第二次調壓為lOKpa，再次穩壓后平穩進入動力引擎的混合器與新鮮空氣混合進缸燃燒做功；
[0029]步驟5，燃燒做功后的尾氣經夾套冷卻，在進入尾氣消音阻火器消音阻火后排出；
[0030]另外，進一步還提供一種構建上述方案中所述的的用于頁巖氣、煤層氣、低壓天然氣開采中的V型引擎壓縮采輸機的方法，包括如下步驟:
[0031]步驟1，將V型發動機的一側動力系統完整的保留，使之成為壓縮采輸機的動力端;
[0032]步驟2，將V型發動機的原有另一側動力系統進行如下改造后使之成為壓縮端:
[0033](I)去掉動力缸套以上的部件只保留缸套，活塞及環，以及與活塞相連的連桿、曲軸；
[0034](2)增加氣體