專利名稱：：用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)及膜分離制氮方法用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)及膜分離制氮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
.-本發(fā)明涉及一種制氮系統(tǒng)及制氮方法，尤其涉及一種適用于野外作業(yè)的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)及膜分離制氮方法，屬于工業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：氮?dú)馐且环N惰性氣體，可廣泛應(yīng)用于各種以隔氧為主要目的的工業(yè)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程，由于空氣中含有約百分之八十的氮?dú)猓?，氮?dú)獗阌诒徊杉?，隨之也出現(xiàn)了各種各樣的氮?dú)庵圃煜到y(tǒng)。目前，氮?dú)庖苍缂罕粡V泛應(yīng)用于油氣井的開(kāi)采、完井及修井，但在油田鉆井中的應(yīng)用卻處于初級(jí)階段。事實(shí)證明，氮?dú)庥糜谟吞镢@井效果非常好，主要是由于缺乏適合野外作業(yè)和適應(yīng)惡劣環(huán)境的制氮設(shè)備?，F(xiàn)有的鉆井制氮設(shè)備一般是碳分子篩變壓吸附制氮裝置，這種裝置包括空氣冷卻器、空氣過(guò)濾器組、氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)，其中氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)以壓縮空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，采用變壓吸附流程(簡(jiǎn)稱P.S.A)，在常溫低壓下，利用空氣中的氧和氮在碳分子篩中的擴(kuò)散速率不同，把氧和氮加以分離，從而得到氮?dú)?。這種裝置的缺點(diǎn)在于在生產(chǎn)過(guò)程中包含純化(除氧)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程需要加入氫氣并用蒸氣提供適合的溫度，達(dá)到氫氧反應(yīng)以除氧的目的，所以需要的設(shè)備較多，整體體積大，安裝和移動(dòng)都不方便，而且受外界因素的影響較大，氮?dú)獾募兌炔灰卓刂?。另外也有用均質(zhì)膜制氮設(shè)備的，這種設(shè)備同樣包括空氣冷卻器、空氣過(guò)濾器組、氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)，但氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)是利用空氣中各組份在膜管中流動(dòng)速度的差異而將氮?dú)夥蛛x出來(lái)，這種方式受外界因素影響較小，氮?dú)饧兌容^高，是一種比較好的制氮裝置，但目前市場(chǎng)上的均質(zhì)膜制氮設(shè)備有以下缺陷整個(gè)裝置沒(méi)有形成一個(gè)有效的固化產(chǎn)品，而是采用現(xiàn)場(chǎng)組裝的方式完成，所以體積較大，移動(dòng)不方便，而且質(zhì)量控制有一定難度；另外均質(zhì)膜的耐高溫性能較差，而野外作業(yè)時(shí)有時(shí)空氣溫度很高，經(jīng)過(guò)冷卻器后溫度依然很高(或因停電冷卻器不工作)，會(huì)對(duì)均質(zhì)膜膜管造成一定的損害(此時(shí)若停氣則可能引起卡鉆等事故)，從而縮短設(shè)備的壽命，所以這種設(shè)備不太適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于解決上述問(wèn)題而提供一種適用于野外作業(yè)的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)及膜分離制氮方法。本發(fā)明通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明中的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)包括空氣預(yù)處理系統(tǒng)、氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)和氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)，在氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下，壓縮空氣經(jīng)空氣預(yù)處理系統(tǒng)、氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)輸出，所有設(shè)備均置于箱式撬體內(nèi)；所述空氣預(yù)處理系統(tǒng)由壓縮空氣進(jìn)氣管、空氣冷卻器、空氣過(guò)濾器組和空氣加熱器依次通過(guò)氣管連接而成；所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)由復(fù)合膜管組件和氮?dú)廨敵龉芫€系統(tǒng)組成;所述氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)由可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)和工藝控制執(zhí)行電器系統(tǒng)組成。把所有設(shè)備均固定安裝于箱式撬體內(nèi)，不但能有效縮小體積，而且各部件之間連接穩(wěn)固，能穩(wěn)定地控制設(shè)備性能和氮?dú)饧兌?；空氣預(yù)處理系統(tǒng)可以將壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)清除干凈，并使空氣達(dá)到適應(yīng)于復(fù)合膜的最佳分離溫度，以提高氮?dú)獾漠a(chǎn)量和純度；氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)中的復(fù)合膜管組件具有工作溫度范圍大、耐水性強(qiáng)、耐油性強(qiáng)、抗污染性強(qiáng)、可維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)在市場(chǎng)上的均質(zhì)膜管組件所不具備的；可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)即PLC控制器，是一種通用的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以對(duì)氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)中的溫度、壓力、氮?dú)饧兌鹊茸兞堪丛O(shè)計(jì)的預(yù)定值進(jìn)行自動(dòng)控制。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，復(fù)合膜管在IO(TC的水中浸泡24小時(shí)后仍然完好無(wú)損，復(fù)合膜與均質(zhì)膜的性能對(duì)比見(jiàn)下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由上表可以看出，用復(fù)合膜制氮系統(tǒng)比用均質(zhì)膜制氮系統(tǒng)要穩(wěn)定、可靠得多，而且適應(yīng)能力也強(qiáng)得多，壽命也會(huì)長(zhǎng)得多。在實(shí)際工作過(guò)程中，壓縮空氣從本發(fā)明中的膜分離制氮系統(tǒng)的壓縮空氣進(jìn)氣管進(jìn)入，然后通過(guò)空氣冷卻器(一般采用風(fēng)冷方式)進(jìn)行冷卻脫水后進(jìn)入空氣過(guò)濾器組，空氣過(guò)濾器組會(huì)將壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)清除干凈，這有利于保護(hù)復(fù)合膜管，干凈的壓縮空氣經(jīng)過(guò)空氣加熱器加熱到一定溫度(一般以50攝氏度為最佳)后被送進(jìn)氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)，氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)由復(fù)合膜管組件和氮?dú)廨敵龉芫€系統(tǒng)構(gòu)成，復(fù)合膜管組件是一個(gè)圓筒狀的中空復(fù)合膜束，每束包含了上百萬(wàn)稂中空纖維，以提供最大限度的分離面積，每根纖維直徑約幾十微米，就象人的頭發(fā)絲一樣細(xì)，壓縮空氣由纖維束的一端進(jìn)入，氣體分子在壓力作用下，首先在復(fù)合膜的高壓側(cè)接觸，然后是吸附、溶解、擴(kuò)散、脫溶、逸出，每種氣體的滲透速率不同，氧、二氧化碳、水蒸氣等的滲透速率快，由高壓內(nèi)側(cè)纖維壁向低壓外側(cè)滲出，由復(fù)合膜管組件一側(cè)的開(kāi)口排到外界空氣中；滲透速率小的"氣"——氮?dú)獗桓患诟邏簝?nèi)側(cè)，由復(fù)合膜管組件的另一端排出至氮?dú)鈨?chǔ)氣罐，從而實(shí)現(xiàn)了氧一氮分離，得到氮?dú)狻Ｗ鳛楸景l(fā)明中的膜分離制氮系統(tǒng)的最佳結(jié)構(gòu)，所述空氣過(guò)濾器組為-粗濾空氣過(guò)濾器、中濾空氣過(guò)濾器、細(xì)濾空氣過(guò)濾器與超細(xì)濾空氣過(guò)濾器按順序串行相連。這四級(jí)過(guò)濾器能徹底除去壓縮空氣中的灰塵和雜質(zhì)，而且過(guò)濾器不易堵塞，可減少清洗次數(shù)。在所述箱式撬體內(nèi)安裝有對(duì)空氣加熱器進(jìn)行溫度控制的溫度控制器。與常用溫度控制方式一樣，溫度控制器的感應(yīng)端安裝于空氣加熱器的氣體出口端，溫度控制器的控制端與空氣加熱器的繼電器開(kāi)關(guān)連接，當(dāng)空氣加熱器的氣體出口端的空氣溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，空氣加熱器工作；當(dāng)空氣加熱器的氣體出口端的空氣溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，空氣加熱器停止工作。這樣空氣加熱器的氣體出口端的空氣溫度就能保持比較穩(wěn)定,有利于氮?dú)夥蛛x。在所述箱式撬體內(nèi)安裝有空氣壓力安全控制器，空氣壓力安全控制器的壓力檢測(cè)器安裝于空氣過(guò)濾器組與空氣加熱器之間的氣管上，空氣壓力安全控制器的控制端與空氣加熱器連接。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)而無(wú)空氣進(jìn)入，或有空氣進(jìn)入但壓力小于某一設(shè)定值時(shí)，空氣加熱器能在空氣壓力安全控制器的作用下自動(dòng)關(guān)閉，從而保護(hù)膜組及空氣加熱器，使膜管穩(wěn)定、安全工作而不受損害。在所述壓縮空氣進(jìn)氣管和氮?dú)獬鰵夤苤g安裝有直通氣管,在直通氣管上安裝有手動(dòng)閥門。直通氣管便于在井場(chǎng)需要時(shí)方便地使用壓縮空氣。在不合格氮?dú)馀艢夤苌习惭b有泄壓閥。系統(tǒng)停機(jī)后，管道和空器內(nèi)仍有高壓氣體，不符合井場(chǎng)安全規(guī)范，為了便于安全地實(shí)施外圍管道拆除搬遷作業(yè)，可以使用泄壓閥讓系統(tǒng)內(nèi)部的壓力得到泄放。在所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)和氮?dú)鈨?chǔ)氣罐之間安裝有氮?dú)饧兌瓤刂葡到y(tǒng)。氮?dú)饧兌瓤刂葡到y(tǒng)的基本原理是通過(guò)產(chǎn)品氣采樣檢測(cè)支路，由氧檢電池在線隨機(jī)檢測(cè)氣體含氧量并通過(guò)氧分析儀顯示當(dāng)時(shí)氣體含氧量(即反饋產(chǎn)品氣純度)，通過(guò)調(diào)節(jié)純度控制閥使得膜組獲得合理的壓力差而調(diào)節(jié)氣體的純度。在所述壓縮空氣進(jìn)氣管和氮?dú)獬鰵夤艿亩丝诰惭b有由仁快速接頭,仁快速接頭通過(guò)加固裝置與箱式撬體連接。這種結(jié)構(gòu)可以緩沖現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)的強(qiáng)大沖撞力，防止損壞接頭和管道焊縫。本發(fā)明中的膜分離制氮方法，用可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)中各變量進(jìn)行控制，其控制參數(shù)為所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體溫度《65。C，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體壓力〈2.41Mpa;可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法為所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體溫度〉65。C時(shí)，可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷空氣加熱器的電源，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體壓力》2.41Mpa時(shí)，可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)打開(kāi)泄壓閥減壓，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的出氣端的氣體氧含量為0.01_5%通過(guò)氮?dú)饧兌瓤刂葡到y(tǒng)控制為，其原理為通過(guò)產(chǎn)品氣采樣檢測(cè)支路，由氧檢電池在線隨機(jī)檢測(cè)氣體含氧量并通過(guò)氧分析儀顯示當(dāng)時(shí)氣體含氧量，通過(guò)可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)純度控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得膜組獲得合理的壓力差而調(diào)節(jié)氣體的^含量，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的出氣端的產(chǎn)氮量為1800m3/h~~5400m3/h;通過(guò)可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)不合格氮?dú)夥趴臻y來(lái)控制。本發(fā)明的有益效果在于由上可知，本發(fā)明中的用于鉆井工藝的新型膜分離制氮系統(tǒng)具有耐高溫高壓、抗污、安全、可維護(hù)、高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)任何地區(qū)野外全天候石油、天燃?xì)忏@井可變工況。圖1是本發(fā)明中的鉆井用氮?dú)庵圃煜到y(tǒng)去掉外殼頂部后的俯視結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明中的氮?dú)庵圃炝鞒虉D。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述如圖1所示，本發(fā)明中的用于鉆井工藝的新型膜分離制氮系統(tǒng)包括包括空氣預(yù)處理系統(tǒng)、氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)和氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)，在氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下，壓縮空氣經(jīng)空氣預(yù)處理系統(tǒng)、氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)輸出，所有設(shè)備均置于箱式撬體3內(nèi)；所述空氣預(yù)處理系統(tǒng)由壓縮空氣進(jìn)氣管7、空氣冷卻器8、空氣過(guò)濾器組11和空氣加熱器5依次通過(guò)氣管連接而成；所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)由復(fù)合膜管組件19和氮?dú)廨敵龉芫€系統(tǒng)組成；所述氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)由可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)15和工藝控制執(zhí)行電器系統(tǒng)組成。把所有設(shè)備均固定安裝于箱式撬體3內(nèi)，不但能有效縮小體積，而且各部件之間連接穩(wěn)固，能穩(wěn)定地控制設(shè)備性能和氮?dú)饧兌?；空氣預(yù)處理系統(tǒng)可以將壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)清除干凈，并使空氣達(dá)到適應(yīng)于復(fù)合膜的最佳分離溫度，以提高氮?dú)獾漠a(chǎn)量和純度；氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)中的復(fù)合膜管組件具有工作溫度范圍大、耐水性強(qiáng)、耐油性強(qiáng)、抗污染性強(qiáng)、可維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)在市場(chǎng)上的均質(zhì)膜管組件所不具備的；可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)15即PLC控制器，是一種通用的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以對(duì)氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)中的溫度、壓力、氮?dú)饧兌鹊茸兞堪丛O(shè)計(jì)的預(yù)定值進(jìn)行自動(dòng)控制。如圖1所示，空氣過(guò)濾器組11為粗濾空氣過(guò)濾器9、中濾空氣過(guò)濾器10、細(xì)濾空氣過(guò)濾器12與超細(xì)濾空氣過(guò)濾器13按順序串行相連。這四級(jí)過(guò)濾器能徹底除去壓縮空氣中的灰塵和雜質(zhì)，而且過(guò)濾器不易堵塞，可減少清洗次數(shù)。在箱式撬體3內(nèi)安裝有對(duì)空氣加熱器5進(jìn)行溫度控制的溫度控制器16。與常用溫度控制方式一樣，溫度控制器16的感應(yīng)端安裝于空氣加熱器5的氣體出口端，溫度控制器16的控制端與空氣加熱器5的繼電器開(kāi)關(guān)連接，當(dāng)空氣加熱器5的氣體出口端的空氣溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，空氣加熱器5工作；當(dāng)空氣加熱器5的氣體出口端的空氣溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，空氣加熱器5停止工作。這樣空氣加熱器5的氣體出口端的空氣溫度就能保持比較穩(wěn)定，有利于氮?dú)夥蛛x。在箱式撬體3內(nèi)安裝有空氣壓力安全控制器4，空氣壓力安全控制器4的壓力檢測(cè)器2安裝于空氣過(guò)濾器組11與空氣加熱器5之間的氣管上，空氣壓力安全控制器4的控制端與空氣加熱器5連接。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)而無(wú)空氣進(jìn)入，或有空氣進(jìn)入但壓力小于某一設(shè)定值時(shí)，空氣加熱器5能在空氣壓力安全控制器4的作用下自動(dòng)關(guān)閉，從而保護(hù)膜組及空氣加熱器5，使膜管穩(wěn)定、安全工作而不受損害。在壓縮空氣進(jìn)氣管7和氮?dú)獬鰵夤?1之間安裝有直通氣管6，在直通氣管6上安裝有手動(dòng)閥門18。直通氣管6便于在井場(chǎng)需要時(shí)方便地使用壓縮空氣。在不合格氮?dú)馀艢夤?7上安裝有泄壓閥14。系統(tǒng)停機(jī)后，管道和空器內(nèi)仍有高壓氣體，不符合井場(chǎng)安全規(guī)范，為了便于安全地實(shí)施外圍管道拆除搬遷作業(yè)，可以使用泄壓閥14讓系統(tǒng)內(nèi)部的壓力得到泄放。在氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)和氮?dú)鈨?chǔ)氣罐20之間安裝有氮?dú)饧兌瓤刂葡到y(tǒng)22。.氮?dú)饧兌瓤刂葡到y(tǒng)22的基本原理是通過(guò)產(chǎn)品氣采樣檢測(cè)支路，由氧檢電池在線隨機(jī)檢測(cè)氣體含氧量并通過(guò)氧分析儀顯示當(dāng)時(shí)氣體含氧量(即反饋產(chǎn)品氣純度)，通過(guò)調(diào)節(jié)純度控制閥使得膜組獲得合理的壓力差而調(diào)節(jié)氣體的純度。在壓縮空氣進(jìn)氣管7和氮?dú)獬鰵夤?1的端口均安裝有由仁快速接頭1，仁快速接頭1通過(guò)加固裝置與箱式撬體3連接。這種結(jié)構(gòu)可以緩沖現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)的強(qiáng)大沖撞力，防止損壞接頭和管道焊縫。在實(shí)際工作過(guò)程中，壓縮空氣從本發(fā)明中的膜分離制氮系統(tǒng)的壓縮空氣進(jìn)氣管進(jìn)入，然后通過(guò)空氣冷卻器8(—般采用風(fēng)冷方式)進(jìn)行冷卻脫水后進(jìn)入空氣過(guò)濾器組11，空氣過(guò)濾器組11會(huì)將壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)清除干凈，這有利于保護(hù)復(fù)合膜管，干凈的壓縮空氣經(jīng)過(guò)空氣加熱器加熱到一定溫度(一般以50攝氏度為最佳)后被送進(jìn)氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)19，氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)由復(fù)合膜管組件19和氮?dú)廨敵龉芫€系統(tǒng)構(gòu)成，復(fù)合膜管組件19是一個(gè)圓筒狀的中空復(fù)合膜束，每束包含了上百萬(wàn)根中空纖維，以提供最大限度的分離面積，每根纖維直徑約幾十微米，就象人的頭發(fā)絲一樣細(xì)，壓縮空氣由纖維束的一端進(jìn)入，氣體分子在壓力作用下，首先在復(fù)合膜的高壓側(cè)接觸，然后是吸附、溶解、擴(kuò)散、脫溶、逸出，每種氣體的滲透速率不同，氧、二氧化碳、水蒸氣等的滲透速率快，由高壓內(nèi)側(cè)纖維壁向低壓外側(cè)滲出，由復(fù)合膜管組件19一側(cè)的開(kāi)口排到外界空氣中；滲透速率小的"氣"——氮?dú)獗桓患诟邏簝?nèi)側(cè)，由復(fù)合膜管組件19的另一端排出至氮?dú)鈨?chǔ)氣罐，從而實(shí)現(xiàn)了氧一氮分離，得到氮?dú)?。圖2是本發(fā)明中的氮?dú)庵圃炝鞒虉D。如圖2所示，外界空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)組23壓縮后依次經(jīng)過(guò)以下部件壓縮空氣進(jìn)氣管7、空氣控制閥24、溫度計(jì)25、空氣冷卻器8、空氣過(guò)濾器組ll、壓力表26、空氣壓力安全控制器4、空氣加熱器5(空氣加熱器5外接溫度控制器16)、溫度計(jì)29、空氣氣動(dòng)閥30、復(fù)合膜管組件19，經(jīng)過(guò)復(fù)合膜管組件19后的氣體為含少量氧氣的氮?dú)?，這種氮?dú)庠僖来谓?jīng)過(guò)氧氣含量傳感器31、溫度傳感器32、壓力表33、流量計(jì)34、流量調(diào)節(jié)閥35、背壓閥36,然后分離為主、從兩個(gè)支路，主支路是氮?dú)廨敋忾y37、氮?dú)鈨?chǔ)氣罐20、氮?dú)廨敵鲩y41、氮?dú)獬鰵夤?，從支路是泄壓閥14、不合格氮?dú)夥趴臻y40、不合格氮?dú)馀艢夤?17)，一般情況通過(guò)主支路，需要減壓或排放不合格氮?dú)鈺r(shí)通過(guò)從支路；另外，在壓縮空氣進(jìn)氣管7和氮?dú)獬鰵夤?1之間安裝有直通氣管6，在直通氣管6上安裝有手動(dòng)閥門18。結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明中的膜分離制氮方法，用可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)15對(duì)氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)中各變量進(jìn)行控制，其控制參數(shù)為所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體溫度即溫度計(jì)29所顯示的溫度《65'C,所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體壓力即壓力表26所顯示的壓力〈2.41Mpa;可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)15的控制方法為所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體溫度即溫度計(jì)29所顯示的溫度〉65i:時(shí)，可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)15會(huì)自動(dòng)切斷空氣加熱器5的電源，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體壓力即壓力表26所顯示的壓力^2.41Mpa時(shí)，可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)15會(huì)打開(kāi)泄壓閥14減壓，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的出氣端的氣體氧含量為0.01-5%通過(guò)氮?dú)饧兌瓤刂葡到y(tǒng)控制，其原理為通過(guò)產(chǎn)品氣采樣檢測(cè)支路，由氧檢電池在線隨機(jī)檢測(cè)氣體含氧量并通過(guò)氧分析儀顯示當(dāng)時(shí)氣體含氧量，通過(guò)可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)15對(duì)純度控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得膜組獲得合理的壓力差而調(diào)節(jié)氣體的氧含量，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的出氣端的產(chǎn)氮量為1800m3/h-5400m3/h;通過(guò)可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)15調(diào)節(jié)不合格氮?dú)夥趴臻y40來(lái)控制。權(quán)利要求1、一種用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)，包括空氣預(yù)處理系統(tǒng)、氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)和氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)，在氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下，壓縮空氣經(jīng)空氣預(yù)處理系統(tǒng)、氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)輸出，其特征在于所有設(shè)備均置于箱式撬體(3)內(nèi)；所述空氣預(yù)處理系統(tǒng)由壓縮空氣進(jìn)氣管(7)、空氣冷卻器(8)、空氣過(guò)濾器組(11)和空氣加熱器(5)依次通過(guò)氣管連接而成；所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)由復(fù)合膜管組件(19)和氮?dú)廨敵龉芫€系統(tǒng)組成；所述氮?dú)忏@井工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)由可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)(15)和工藝控制執(zhí)行電器系統(tǒng)組成。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)，其特征在于在所述壓縮空氣進(jìn)氣管(7)和氮?dú)獬鰵夤?21)之間安裝有直通氣管(6)，在直通氣管(6)上安裝有手動(dòng)閥門(18)。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)，其特征在于在不合格氮?dú)馀艢夤?17)上安裝有泄壓閥(14)。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)，其特征在于在所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)和氮?dú)鈨?chǔ)氣罐(20)之間安裝有氮?dú)饧兌瓤刂葡到y(tǒng)(22)。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)，其特征在于在所述壓縮空氣進(jìn)氣管(7)和氮?dú)獬鰵夤?21)的端口均安裝有由仁快速接頭(1)，仁快速接頭(1)通過(guò)加固裝置與箱式撬體(3)連接。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)所用的膜分離制氮方法，其特征在于用可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)(15)對(duì)氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)中各變量進(jìn)行控制，其控制參數(shù)為所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體溫度《65。C，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體壓力〈2.41Mpa;可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)(15)的控制方法為所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體溫度〉65"C時(shí)，可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)(15)會(huì)自動(dòng)切斷空氣加熱器(5)的電源，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的入氣端的氣體壓力》2.41Mpa時(shí)，可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)(15)會(huì)打開(kāi)泄壓閥減壓，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的出氣端的氣體氧含量為0.01-5%通過(guò)氮?dú)饧兌瓤刂葡到y(tǒng)(22)控制，其原理為通過(guò)產(chǎn)品氣采樣檢測(cè)支路，由氧檢電池在線隨機(jī)檢測(cè)氣體含氧量并通過(guò)氧分析儀顯示當(dāng)時(shí)氣體含氧量，通過(guò)可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)(15)對(duì)純度控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得膜組獲得合理的壓力差而調(diào)節(jié)氣體的氧含量，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的出氣端的產(chǎn)氮量通過(guò)可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)(15)調(diào)節(jié)不合格氮?dú)夥趴臻y來(lái)控制。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)所用的膜分離制氮方法，其特征在于可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)(15)對(duì)氮?dú)夥蛛x系統(tǒng)中各變量控制的參數(shù)為所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的出氣端的氣體氧含量為0.01-5%，所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)的出氣端的產(chǎn)氮量為1800m3/h—5400m3/h。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種用于氣體鉆井工藝的復(fù)合膜分離制氮系統(tǒng)。本發(fā)明中的膜分離制氮系統(tǒng)包括空氣預(yù)處理、氮?dú)饽し蛛x、和鉆井工藝自控三部分，設(shè)備置于一箱式撬體內(nèi)。所述空氣預(yù)處理系統(tǒng)由空氣冷卻器、過(guò)濾器組和加熱器依次連接；所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)由復(fù)合膜管組件組成；所述鉆井工藝自控系統(tǒng)由可編程自控系統(tǒng)組成，內(nèi)含的氣體鉆井工藝程序軟件，將所述氮?dú)饽し蛛x系統(tǒng)入氣端的氣體主要參數(shù)控制為溫度≤65℃，壓力＜2.41MPa，出氣端氧含量為0.01-5％，產(chǎn)氮量為1800-5400m³/h。本發(fā)明中的產(chǎn)品具有耐水、耐高溫高壓、抗污、安全、可維護(hù)、高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)任何地區(qū)野外全天候石油、天燃?xì)忏@井可變工況。文檔編號(hào)C01B21/04GK101100292SQ20071004934公開(kāi)日2008年1月9日申請(qǐng)日期2007年6月20日優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日發(fā)明者星張申請(qǐng)人:星張