本发明涉及页岩气开采的领域，具体涉及井口增压往复式天然气压缩机组。
背景技术：
往复式天然气压缩机是用来压缩气体借以提高气体压力的机械，主要用于试采气回收、井口气收集处理、气举采气采油、增压输送等领域。目前涪陵及南川地区正在进行大规模的页岩气开采，气井多建于山地地区，不同气井之间距离跨度大，运输安装及运行维护工作量大，并且不同地区井口之间气量、压力存在较大差异，并且为保护山区环境对环保和噪声的要求非常高，因此对增压设备提出了非常高的要求。
中国专利“cn202187887u”提供了一种井口天然气压缩系统，涉及了井口天然气的简单压缩过滤，但是在井口实地开采天然气时需要确保安全，对管线布置以及设备安装均需着重考虑，设备的维护检修更是定期安全的进行，天然气的开采压缩存在较大的噪音，还需对其进行降噪处理。
中国专利“cn201953354u”提供了一种移动式井口气收集系统，涉及了井口天然气开采的过滤压缩分离，但是任存在天然气开采安全问题，无法做到天然气井口开采无人值守，整体设备安全性能不够，极易引起安全隐患。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供井口增压往复式天然气压缩机组，解决了页岩气开采集输需要投入大量人力、物力、满足环保要求，实现无人值守的需求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括撬装式的降噪房，降噪房内设有压缩分离冷却组件，压缩分离冷却组件串联在开采管线与储存管线之间，压缩分离冷却组件中的进气管线与开采管线连通，排气管线与储存管线连通，进气管线与排气管线连通的管线上设有依次连通的一级分离器、一级压缩气缸、二级空冷器、二级分离器、二级压缩气缸、二级空冷器以及三级分离器；
还设有plc控制柜与配电箱，plc控制柜用于采集压缩分离冷却组件运行过程中各部件的压力、温度、分离器液位、天然气浓度的指标，用于故障报警、停机、在线监控以及远程操作，配电箱为压缩分离冷却组件中各电器件供电。
优选方案中，还设有压缩机，压缩机通过驱动机驱动以使一级压缩气缸与二级压缩气缸进行压缩，驱动机可根据进气压力监控连锁进行变频调速，实现井口气量和压力波动的自动识别和运行，保证井口气量大及时输送，井口气量小不停机运行。
优选方案中，一级压缩气缸一端设有与之连通的一级进气缓冲罐，另一端设有与之连通的一级排气缓冲罐，一级进气缓冲罐端部与一级分离器连通，一级排气缓冲罐端部与一级空冷器连通。
优选方案中，一级压缩气缸为两组，两组一级压缩气缸设有单独的一级进气缓冲罐与一级排气缓冲罐，两组一级压缩气缸中的一级进气缓冲罐与一级分离器连通，一级排气缓冲罐与一级空冷器连通。
优选方案中，二级压缩气缸一端设有与之连通的二级进气缓冲罐，另一端设有与之连通的二级排气缓冲罐，二级进气缓冲罐端部与二级分离器连通，二级排气缓冲罐与二级空冷器连通。
优选方案中，还设有排污管线，排污管线通过阀门控制组件与一级分离器、二级分离器、三级分离器的排污口连通，一级分离器、二级分离器、三级分离器采用旋流分离加丝网除沫器双重过滤结构，除去井口产生的大量泡沫及水等杂质，采用差压式液位变送器连锁控制阀实现泡沫、水、油污等杂质的自动排污。
优选方案中，还设有放空管线，放空管线通过阀门控制组件与进气管线、一级压缩气缸与一级空冷器连通的管线、二级压缩气缸与二级空冷器连通的管线连通，从而便于机组停机维护检修对管道内气体进行泄放。
优选方案中，进气管线、一级压缩气缸与一级空冷器连通的管线以及二级压缩气缸与二级空冷器连通的管线上均设有安全阀，安全阀的进出口处安装截断阀。
优选方案中，排气管线与进气管线之间设有直连管线，直连管线上设有阀门控制组件，进气管线通入的气体压力大于管网压力后直接从排气管线处排出。
优选方案中，降噪房安装在底座上，房体上安装有进风消音器、排风消音器、声光报警器，内部设置有天然气浓度报警器、摄像头、照明、吊装小车，其中吊装小车采用桁架结构，可以在两个方向上运动，实现机组内部检修设备的吊装。
本发明提供了井口增压往复式天然气压缩机组，优点：
1、本发明通过设计撬装式的降噪房、适应井口气质的分离器、适应压力及流量波动的往复式压缩机主机、工艺气管路、润滑油系统、放空系统、隔声房、plc控制系统、声光报警系统，实现机组快移快装，不同井口的气量调配，机组的无人值守；
2、压缩机主机采用完全对称平衡结构，各级进气气阀设置卸荷器实现不同级数气缸压缩单双作用切换，以满足机组适应井口压力、气量变化的需求；
3、页岩气开采过程中会采用泡沫排水工艺，为保证机组无故障运行，分离器采用旋流加丝网除沫器双重过滤，差压式液位变送器连锁电动阀排放气体携带的泡沫、水、油污等杂质；
4、机组设置plc控制系统，监控机组压力、温度、液位、天然气浓度、设备振动值、机组内部摄像头，可实现故障报警、停机、在线监控，机组设置进气压力监控，并能够自动连锁主电机进行变频电机调速，实现井口气量和压力波动的自动识别，保证井口气量大及时输送，井口气量小不停机运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明整体流程图；
图2是本发明整体安装结构正视图；
图3是本发明整体安装结构俯视图；
图4是本发明整体控制流程图；
图中：排气管线1；排污管线2；进气管线3；放空管线4；一级分离器5；一级进气缓冲罐6；一级压缩气缸7；一级排气缓冲罐8；一级空冷器9；二级分离器10；二级进气缓冲罐11；二级压缩气缸12；二级排气缓冲罐13；二级空冷器14；三级分离器15；冷却器总成16；驱动机17；压缩机18；plc控制柜19；配电箱20；降噪房21；吊装小车22；进风管道23；出风管道24；氮气进口25；氮气出口26。
具体实施方式
实施例1
如图1~4所示，井口增压往复式天然气压缩机组，包括撬装式的降噪房21，降噪房21内设有压缩分离冷却组件，压缩分离冷却组件串联在开采管线与储存管线之间，压缩分离冷却组件中的进气管线3与开采管线连通，排气管线1与储存管线连通，进气管线3与排气管线1连通的管线上设有依次连通的一级分离器5、一级压缩气缸7、二级空冷器14、二级分离器10、二级压缩气缸12、二级空冷器14以及三级分离器15；
还设有plc控制柜19与配电箱20，plc控制柜19用于采集压缩分离冷却组件运行过程中各部件的压力、温度、分离器液位、天然气浓度的指标，用于故障报警、停机、在线监控以及远程操作，配电箱20为压缩分离冷却组件中各电器件供电。由此结构，页岩气开采通入到进气管线3内，进入到一系列对气体的分离压缩后完成对页岩气的开采处理并输送，经过压缩机18压缩的高压、高温气体经一级空冷器9与二级空冷器14，一级空冷器9与二级空冷器14冷却器总成16，冷却器总成16可以为空冷器或水冷器，冷却后的气体进入下一级压缩或外输，冷却器总成16安装有振动监测，监测设备运行情况，plc控制柜19采集机组运行过程中的进气压力、进气温度、各级排气压力、排气温度、出口管线温度、出口管线压力、分离器液位、天然气浓度、设备振动值信号，实现故障报警、停机、在线监控及远程操作，保证整体设备的正常运行。
优选方案中，还设有压缩机18，压缩机18通过驱动机17驱动以使一级压缩气缸7与二级压缩气缸12进行压缩，驱动机17可根据进气压力监控连锁进行变频调速，实现井口气量和压力波动的自动识别和运行，保证井口气量大及时输送，井口气量小不停机运行。由此结构，驱动机17根据页岩气开采需求，采用变频电机或工频电机，根据进气压力监控连锁主电机进行电机变频调速，实现井口气量和压力波动的自动识别和运行，保证井口气量大及时输送，井口气量小不停机运行。压缩机18结构采用对称平衡性结构，一级压缩气缸7和二级压缩气缸12分别布置于主机两侧，机组经过压缩机18性能计算软件核算，布置方式不限于同一压缩级数布置于主机一侧，各级进气气阀设置卸荷器实现不同级数气缸压缩单双作用切换，以满足机组适应井口压力、气量变化的需求，卸荷器的型式为气动式，气源取自出口分离器顶部洁净气源，也可采用小型空压机。
优选方案中，一级压缩气缸7一端设有与之连通的一级进气缓冲罐6，另一端设有与之连通的一级排气缓冲罐8，一级进气缓冲罐6端部与一级分离器5连通，一级排气缓冲罐8端部与一级空冷器9连通。由此结构，一级排气缓冲罐8与一级进气缓冲罐6为气体进行存储，确保压缩气体的输送。
优选方案中，一级压缩气缸7为两组，两组一级压缩气缸7设有单独的一级进气缓冲罐6与一级排气缓冲罐8，两组一级压缩气缸7中的一级进气缓冲罐6与一级分离器5连通，一级排气缓冲罐8与一级空冷器9连通。由此结构，一级压缩气缸7为两个，即可对刚开采的气体进行快速的压缩，从而能够加快采集效率，根据需求进行控制转换，启用一个一级压缩气缸7或启用两个，以此适用各种工况。
优选方案中，二级压缩气缸12一端设有与之连通的二级进气缓冲罐11，另一端设有与之连通的二级排气缓冲罐13，二级进气缓冲罐11端部与二级分离器10连通，二级排气缓冲罐13与二级空冷器14连通。由此结构，二级进气缓冲罐11与二级排气缓冲罐13为气体进行储存，确保二级压缩气缸12正常对气体的压缩。
优选方案中，还设有排污管线2，排污管线2通过阀门控制组件与一级分离器5、二级分离器10、三级分离器15的排污口连通，一级分离器5、二级分离器10、三级分离器15采用旋流分离加丝网除沫器双重过滤结构，除去井口产生的大量泡沫及水等杂质，采用差压式液位变送器连锁控制阀实现泡沫、水、油污等杂质的自动排污。由此结构，页岩气开采过程中会采用泡沫排水工艺，管网中会产生大量的泡沫携带油水等杂质进入压缩机18，为保证机组无故障运行，分离器采用旋流分离加丝网除沫器双重过滤，差压式液位变送器连锁电动阀排放气体携带的泡沫、水、油污等杂质，一级分离器5可过滤掉初始页岩气中的杂质，二级分离器10与三级分离器15可过滤掉气体经过一级空冷器9和二级空冷器14后冷却降温后产生的水分，保证了开采气体的干燥。
优选方案中，还设有放空管线4，放空管线4通过阀门控制组件与进气管线3、一级压缩气缸7与一级空冷器9连通的管线、二级压缩气缸12与二级空冷器14连通的管线连通，从而便于机组停机维护检修对管道内气体进行泄放。由此结构，放空管线4设置手动阀门放空并联自动阀门放空两路放空系统，以此应对紧急状况，在压力异常或管线破坏等紧急情况下，可通过放空管线4对采集的气体进行快速的转移，保证安全，还可便于机组停机维护检修对管道内气体进行泄放。
优选方案中，进气管线3、一级压缩气缸7与一级空冷器9连通的管线以及二级压缩气缸12与二级空冷器14连通的管线上均设有安全阀，安全阀的进出口处安装截断阀。由此结构，进气管线3、各级经气缸压缩后的气体管路上均安装有安全阀，安全阀进出口设置截断阀门，机组停机后关闭进出口截断阀，拆卸安全阀进行校验后回装，保证整体管线运行安全，检修更为方便快捷。
优选方案中，排气管线1与进气管线3之间设有直连管线，直连管线上设有阀门控制组件，进气管线3通入的气体压力大于管网压力后直接从排气管线1处排出。由此结构，直连管线上设置单向阀加球阀串联管路，井口气体压力大于输气管网背压时，进气管线3来气可以不经过压缩机18压缩直接排放至排气管线1进行输送。
优选方案中，降噪房21安装在底座上，房体上安装有进风消音器、排风消音器、声光报警器，内部设置有天然气浓度报警器、摄像头、照明、吊装小车22，其中吊装小车22采用桁架结构，可以在两个方向上运动，实现机组内部检修设备的吊装。由此结构，可对降噪房21内的压缩分离冷却组件运行情况进行实时监测，便于实现远程无人控制，吊装小车22可便于对压缩分离冷却组件内设备的吊装，便于维护检修设备。
优选方案中，如图4中，在进气管线3与排气管线1中控制阀组一侧设有氮气进口25和氮气出口26，可从氮气进口25通入氮气，氮气填充至压缩分离冷却组件中管道设备中，从而将压缩分离冷却组件中残留的天然气从氮气进口25处一起排出，便于压缩分离冷却组件整体的维护安装。
优选方案中，如图2中，在降噪房21两侧分别安装有进风管道23与出风管道24，保证了降噪房21内的空气流通，避免天然气开采泄漏后浓度超标造成安全隐患，保证了降噪房21内设备的正常运行。
实施例2
结合实施例1进一步说明，如图1~4所示，本发明通过设计撬装式的降噪房21、适应井口气质的分离器、适应压力及流量波动的往复式压缩机主机、工艺气管路、润滑油系统、放空系统、隔声房、plc控制系统、声光报警系统，实现机组快移快装，不同井口的气量调配，机组的无人值守。该发明的技术方案以四缸二级活塞式压缩设计为例，往复式压缩机主机采用完全对称平衡结构，各级进气气阀设置卸荷器实现不同级数气缸压缩单双作用切换，以满足机组适应井口压力、气量变化的需求。机组采用撬装式的降噪房21，隔声罩安装于底座上，采用软垫接触密封，整机噪声值满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（gb12348）要求3级标准。页岩气开采过程中会采用泡沫排水工艺，为保证机组无故障运行，分离器采用旋流加丝网除沫器双重过滤，差压式液位变送器连锁电动阀排放气体携带的泡沫、水、油污等杂质。机组设置plc控制系统，监控机组压力、温度、液位、天然气浓度、设备振动值、机组内部摄像头，可实现故障报警、停机、在线监控。机组设置进气压力监控，并能够自动连锁主电机进行变频电机调速，实现井口气量和压力波动的自动识别，保证井口气量大及时输送，井口气量小不停机运行。设备为标准化的结构配置，可以实现气阀、填料、活塞杆等零部件的通用性和互换性，降低用户运行维护和采购成本。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
1.井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：包括撬装式的降噪房（21），降噪房（21）内设有压缩分离冷却组件，压缩分离冷却组件串联在开采管线与储存管线之间，压缩分离冷却组件中的进气管线（3）与开采管线连通，排气管线（1）与储存管线连通，进气管线（3）与排气管线（1）连通的管线上设有依次连通的一级分离器（5）、一级压缩气缸（7）、二级空冷器（14）、二级分离器（10）、二级压缩气缸（12）、二级空冷器（14）以及三级分离器（15）；
还设有plc控制柜（19）与配电箱（20），plc控制柜（19）用于采集压缩分离冷却组件运行过程中各部件的压力、温度、分离器液位、天然气浓度的指标，用于故障报警、停机、在线监控以及远程操作，配电箱（20）为压缩分离冷却组件中各电器件供电。
2.根据权利要求1所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：还设有压缩机（18），压缩机（18）通过驱动机（17）驱动以使一级压缩气缸（7）与二级压缩气缸（12）进行压缩，驱动机（17）可根据进气压力监控连锁进行变频调速，实现井口气量和压力波动的自动识别和运行，保证井口气量大及时输送，井口气量小不停机运行。
3.根据权利要求2所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：一级压缩气缸（7）一端设有与之连通的一级进气缓冲罐（6），另一端设有与之连通的一级排气缓冲罐（8），一级进气缓冲罐（6）端部与一级分离器（5）连通，一级排气缓冲罐（8）端部与一级空冷器（9）连通。
4.根据权利要求3所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：一级压缩气缸（7）为两组，两组一级压缩气缸（7）设有单独的一级进气缓冲罐（6）与一级排气缓冲罐（8），两组一级压缩气缸（7）中的一级进气缓冲罐（6）与一级分离器（5）连通，一级排气缓冲罐（8）与一级空冷器（9）连通。
5.根据权利要求1所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：二级压缩气缸（12）一端设有与之连通的二级进气缓冲罐（11），另一端设有与之连通的二级排气缓冲罐（13），二级进气缓冲罐（11）端部与二级分离器（10）连通，二级排气缓冲罐（13）与二级空冷器（14）连通。
6.根据权利要求1所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：还设有排污管线（2），排污管线（2）通过阀门控制组件与一级分离器（5）、二级分离器（10）、三级分离器（15）的排污口连通，一级分离器（5）、二级分离器（10）、三级分离器（15）采用旋流分离加丝网除沫器双重过滤结构，除去井口产生的大量泡沫及水等杂质，采用差压式液位变送器连锁控制阀实现泡沫、水、油污等杂质的自动排污。
7.根据权利要求1所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：还设有放空管线（4），放空管线（4）通过阀门控制组件与进气管线（3）、一级压缩气缸（7）与一级空冷器（9）连通的管线、二级压缩气缸（12）与二级空冷器（14）连通的管线连通，从而便于机组停机维护检修对管道内气体进行泄放。
8.根据权利要求7所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：进气管线（3）、一级压缩气缸（7）与一级空冷器（9）连通的管线以及二级压缩气缸（12）与二级空冷器（14）连通的管线上均设有安全阀，安全阀的进出口处安装截断阀。
9.根据权利要求1所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：排气管线（1）与进气管线（3）之间设有直连管线，直连管线上设有阀门控制组件，进气管线（3）通入的气体压力大于管网压力后直接从排气管线（1）处排出。
10.根据权利要求1所述井口增压往复式天然气压缩机组，其特征是：降噪房（21）安装在底座上，房体上安装有进风消音器、排风消音器、声光报警器，内部设置有天然气浓度报警器、摄像头、照明、吊装小车（22），其中吊装小车（22）采用桁架结构，可以在两个方向上运动，实现机组内部检修设备的吊装。
技术总结