专利名称：一种天然气含水含尘检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油与天然气生产领域中的天然气含水含尘检测装置。
目前国内外对天然气的含尘检测基本上都是在厂内或实验装置上进行，其检测方法基本上都采用等速采样及相应的截流收集设备，国内尚未真正建立起工业生产检测装置。四川石油管理局天然气研究院采用滤膜称量法测定天然气中颗粒物含量。该测试方法由于滤膜的承压强度较低，若要在高压、含水状态下测试，当过滤膜部分拦截了固相介质之后，可能在膜上形成不均匀的压差，这时膜极易受到损坏，而且实际测试中难以发现破损情况；同时，测试过程中天然气中加入的缓蚀剂及天然气中含有的油污等均会粘附在滤膜上，干燥滤膜后称量得到的粉尘含量将会比实际天然气中所含的粉尘含量多，因此，该测试方法测试误差难以避免。同时，由于欲通过滤膜拦截粒径达3～5μm以上的颗粒，所选的滤膜孔径亦很小，含尘天然气通过滤膜时的阻力必然较大，考虑到滤膜的承压强度极低的缺陷，这种天然气粉尘含尘量检测方法仅能适用于低压、低流速天然气的测试，而很难适应矿场天然气的实际流动条件。
结合冶金生产和空气净化技术，粉尘浓度的测定方法主要有光测法、电测法、超声波测尘仪法等；粉尘分散度的检测方法主要有机械法(筛分法)、沉降法(沉积法、重量采样法、光电计法)、流体动力法(在竖直管中尘气分离法、在旋流式或旋风除尘器的离心设备中尘气分离法、在级联冲击器中的尘气分离法)、光学法(光学显微镜、电子显微镜、脉冲式法度计)、电导法等。这些方法均难以满足天然气高压、高流速、易燃易爆、不一定是干气的测试要求。
而测定天然气含水量主要有两类方法一类是用仪器测量，包括用冷却镜面凝析湿度计测定天然气水露点和用电解式水含量分析仪直接测定天然气中水含量；另一类是用化学方法测定，包括卡尔费休法、五氧化二磷吸收法和比色法。这些方法已被列入ISO、GB或SY标准，其主要优点是测试精度较高，四川石油管理局天然气研究院对卡尔费休库仑法进行了研究，天然气中水的测定范围为体积分数0～3500×10-6，测定的相对误差小于±5％，不同浓度范围的相对标准偏差分别为±1.5％和±2.0％，可见卡尔费休库仑法是一种灵敏度高，操作简便，分析速度快，具有较高准确度和精密度的水含量测定方法。然而这类方法的主要缺点在于检测气量小、仅适应于低含水天然气的含水测试，如卡尔费休法(滴定法和库仑法)仅适用于水含量在5～5000mg/m3的天然气测试，且不能用于天然气中含有同卡尔费休试剂反应的其他组分(如硫化氢、硫醇和含氮有机物等)的天然气水含量测定。
高压下天然气中水含量的测定方法是将一定体积的气体通过充填有颗粒状P2O5的吸收管，气体中水被P2O5吸收形成磷酸，吸收管增加的重量即为气体中所含水的量。该测试方法在气体流速为2～3m3/h，总的通过体积为1.5～3m3的条件下，方法不确定度预计为测定值的±5％(但不优于5mg/m3)，检测限预计为10mg/m3，同时，气体中所含的醇类、硫醇、硫化氢和乙二醇等会同P2O5反应，从而影响测试结果。色带长度检测管法(ASTMD4848-88)应用于含量在0.5mg/L以下的天然气中水蒸气的测定，但气体中如含有醇类化合物则会造成干扰。
天然气在实际生产过程中，需要测试的天然气含水量有时会很高，如为了评价气液分离器的分离效果，需要在单井对含水量高于10g/m3、压力高于5MPa条件下的天然气进行测试，在此条件下，以上测试方法均难以满足测试需要，必须寻求满足较高含水量和高压下的天然气含水量检测方法，并要求该方法具有较高测试精度。
一种天然气含水含尘检测装置，包括含水检测系统和含尘检测系统，所述含水检测系统由筛网式预除尘器、含水检测筒等组成，所述含尘检测系统由湍球水浴除尘器、分子筛脱水筒等组成，所述湍球水浴除尘器由湍动球、限位板、捕雾器组成，所述含水检测系统和含尘检测系统均有相应的压力计和天然气流量计，并与一天然气放空阀相连。
为实现“等速”测试要求，本实用新型的含水检测系统和含尘检测系统中分别有旁通阀和减压阀，以进行含水与含尘检测气流量的调节。
本实用新型内部采用高压不锈钢管连接，可保证在与实际管输天然气“等速、等压、等温”条件下进行测试，其最高测试压力可达到15MPa。天然气气量可通过流量计进行计量，天然气含尘测试气量可达1000m3，含水检测以分子筛不被饱和为原则控制测试气量，通过增大测试气量来提高测试精度。完成测试后的天然气可通过减压阀将压力降至常压后放空。
本实用新型含水检测筒中利用3A分子筛进行含水检测，由于3A分子筛只能吸附直径小于3.2～3.3即3×10-10m的分子如H2O、NH3等，对于C2H6、H2S等大分子则排除，因而最大限度地保证了测试结果的精确性。为防止天然气中的粗粉尘进入含水检测筒，设置了筛网式预除尘器。
本实用新型的湍球水浴除尘器主要由湍动球、限位板和捕雾器组成，从湍球水浴除尘器下部进入的天然气，通过湍动球分散气流，使粉尘被充分润湿而被捕集，被捕集的粉尘利用孔径0.2μm的滤膜过滤、干燥。为防止天然气经过湍球水浴除尘器后因带水而在节流时产生冰堵，采用分子筛脱水筒进行脱水处理。
天然气含水量计算方法为fw=G2-G1V1]]>式中fw——天然气含水量，mg/m3；G1——测试前装填的干净分子筛的重量，mg；G2——测试结束时含水分子筛的重量，mg；V1——天然气含水检测气量，m3。
天然气含尘量计算方法为fd=G4-G3V2]]>
式中fd——天然气含尘量，mg/m3；G4——过滤、干燥后滤膜与粉尘的重量，mg；G3——过滤前干净滤膜的重量，mg；V2——天然气含尘检测气量，m3。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果(1)本实用新型既可同时对天然气进行含水含尘检测，又可单独进行含水或含尘检测；(2)安装简单，测试时只需将本实用新型与天然气输送管线直接连接即可；(3)操作方便，可实现天然气在检测装置与实际输送管线中“等速、等压、等温”条件下的同步测试；(4)天然气测试压力可从高压气井井口15MPa左右到接近终端用户的1MPa左右范围内进行；(5)满足含水量从单井10g/m3以上到脱水站后100mg/m3以下的测试范围，既可用于干气含水测试，亦可用于湿气含水测试，适用于天然气生产的全部流程；(6)利用本实用新型的测试结果还可对现有天然气分离除尘设备性能进行评价。
下面结合实施例进一步说明本实用新型。
参看

图1、图2，一种天然气含水含尘检测装置，包括含水检测系统和含尘检测系统，所述含水检测系统由筛网式预除尘器2、含水检测筒4等组成，所述含尘检测系统由湍球水浴除尘器10、分子筛脱水筒11等组成，所述湍球水浴除尘器由湍动球18、限位板19、捕雾器20组成，所述含水检测系统和含尘检测系统均有相应的压力计6、13和天然气流量计8、15，并与一天然气放空阀16相连。
为方便操作，所述含水检测系统和含尘检测系统中还分别安装有含水检测流程截止控制阀3和含尘检测流程截止控制阀9。
为实现“等速”测试要求，本实用新型的含水检测系统和含尘检测系统中分别还有旁通阀5、12和减压阀7、14，以进行含水与含尘检测气流量的调节。
天然气通过高压入口1进入本实用新型进行含水、含尘测试，完成测试后可通过减压阀7、14将压力降至常压后放空。
参看图2，本实用新型的湍球水浴除尘器10主要由湍动球18、限位板19和捕雾器20组成，天然气由进入口17进入除尘器后，被捕集的粉尘经滤膜过滤、干燥。
权利要求1 一种天然气含水含尘检测装置，包括含水检测系统和含尘检测系统，所述含水检测系统由筛网式预除尘器(2)、含水检测筒(4)等组成，所述含尘检测系统由湍球水浴除尘器(10)、分子筛脱水筒(11)等组成，所述湍球水浴除尘器(10)由湍动球(18)、限位板(19)、捕雾器(20)组成，所述含水检测系统和含尘检测系统均有相应的压力计(6)、(13)和天然气流量计(8)、(15)，并与一天然气放空阀(16)相连。
2 如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述含水检测系统和含尘检测系统中分别有含水检测流程截止控制阀(3)和含尘检测流程截止控制阀(9)。
3 如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述含水检测系统和含尘检测系统中分别有旁通阀(5)、(12)和减压阀(7)、(14)。
专利摘要本实用涉及石油与天然气生产领域中的天然气含水含尘检测装置，该装置包括含水检测系统和含尘检测系统，所述含水检测系统由筛网式预除尘器、含水检测筒等组成，所述含尘检测系统由湍球水浴除尘器、分子筛脱水筒等组成，所述湍球水浴除尘器由湍动球、限位板、捕雾器组成，所述含水检测系统和含尘检测系统均有相应的压力计和天然气流量计，并与一天然气放空阀相连。该装置操作方便，安装简单，能够保证在与天然气生产管线“等速、等压、等温”条件下，在生产现场方便地同时实现天然气含水量和含尘量的检测。
文档编号G01N5/02GK2549456SQ02275630
公开日2003年5月7日 申请日期2002年7月3日 优先权日2002年7月3日
发明者梁政, 王科荣, 杨志, 罗立然, 钟功祥, 徐立, 邓雄, 舒运德 申请人:西南石油学院, 中国石油西南油气田分公司重庆气矿