CN101234266B - 处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从气/液/固三相流体分离气体的应用，针对目前对高效低成本回收气液固混合相中的气体的需求，提出多种处理液在石油工程的气/液/固三相流体中分离气体中的应用，该处理液可以是水溶液、油、油溶液、水包油或油包水乳状液，使气液固混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液。使用本发明提供的应用，可以有效地回收气/液/固三相流体中的气体，解决了目前气体钻井等石油工程施工中大量含杂质气体的排放或燃烧造成环境污染和气体资源浪费的问题，分离速度快，气体纯净度高，损失率小，处理工艺简单，成本低，气体处理效率高，处理后的气体经干燥后可重复利用等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，更具体地说，本发明涉及处理液在石油工程中从钻井井筒中出来的气/液/固三相流体中分离气体的应用。
背景技术
氮气、天然气、二氧化碳气等气体作为循环流体，在气体钻井、完井及气举采油等增产措施中应用，是近几年国内外被普遍重视的一项新技术。应用于气体钻井时，可携带钻屑、液体等，提高钻井速度，有利于发现和保护油气层。但是这些气体生产成本高，目前气体钻井施工中，气体还不能循环利用，而是将气体放掉或燃烧掉，不仅造成环境污染，而且导致气体资源的浪费，使生产运行成本高，极大的制约该项技术的应用。
目前对气/液/固三相流体的分离，一般采用重力式分离、旋风分离、扩散式分离以及高压螺道分离等。气体钻井中，在钻头切削和高速气流冲击下，地层矿物被高度分散，纳米、微米级固相颗粒大量存在，而气流量很大，用上述分离方法很难将微小固体和微小的液滴除掉，气体净化困难，处理效率低、成本高，不利于气体的重复利用。若是将气体放掉或燃烧掉，不仅造成环境污染，而且导致气体资源的浪费，提高生产运行费用。
目前，在分离气/液/固三相流体的方法中，还未见采用处理液通过吸附、絮凝、沉降来迅速分离气流量很大的气/液/固三相流体中的液、固相的方法。采用处理液的方法来迅速分离净化气/液/固三相流体中氮气、天然气等气体，处理再生、循环使用，对石油工程施工有十分重要的意义。
发明内容
本发明针对目前对高效低成本回收气液固混合相中的气体的需求，提出多种处理液在石油工程的气/液/固三相流体中分离气体中的应用。
水溶液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述水溶液处理液是下述水溶液中的一种：
(1)含有一种或多种可溶性无机盐或可溶性有机盐的水溶液，所述盐的总重量百分比含量为0.1％～10％；
(2)含有一种或多种可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性聚合物的总重量百分比含量为0.05％～0.1％；
(3)含有可溶性无机盐和可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性无机盐和可溶性聚合物的重量百分比含量分别为0.1％～10％和0.05％～0.1％，
所述水溶液处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
在水溶液处理液中，所述可溶性无机盐优选为铝盐、铁盐、钙盐、镁盐、钾盐、聚合铝和聚合铁，所述可溶性有机盐优选为有机铝盐、有机钙盐和有机钾盐，所述水溶性聚合物优选为聚季胺盐、阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺和它们的衍生物。例如：0.5％的氯化铝的水溶液或1％的氯化钙的水溶液，盐的总含量不能太少，太少无效，太多浪费；例如0.1％的聚丙烯酰胺的水溶液或0.05％的聚乙二醇的水溶液。
所述铝盐例如为硫酸铝或聚合氯化铝等，所述钙盐例如为氧化钙、硝酸钙等，所述镁盐例如为硫酸镁、氯化镁、硝酸镁等，所述钾盐例如为硫酸钾、磷酸钾、氯化钾等，所述有机铝盐例如为烷基氯化铝(R2AlCl及RAlCl2)等。
油处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述油处理液是柴油、原油、矿物油的一种，所述油处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
油溶液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述油溶液处理液是含有一种或多种油溶性聚合物的油溶液，所述油溶性聚合物的总重量百分比含量为0.05％～0.1％，所述油溶液处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
在油溶液处理液中，所述油溶性聚合物优选是丙烯酸酯类聚合物。例如0.08％的聚丙烯酸酯的油溶液。
水包油乳液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述处理液是由含有一种或多种表面活性剂的水相和与水不相溶的油相组成的水包油乳液，所述水包油乳液处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
在水包油乳液处理液中，所述表面活性剂优选为离子表面活性剂或非离子表面活性剂或它们的混合物，例如石油磺酸盐、烷基磺酸盐、斯盘类、吐温类等，所述与水不相溶的油优选为柴油、原油或矿物油。使用不同的油或不同的表面活性剂会使油水的比例不同，因此这里不强调各组分之间的含量关系，只要求它是水包油乳液就可以。
油包水乳液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述油包水乳液处理液是由含有一种或多种表面活性剂的油相和与油不相溶的水相组成的油包水乳液，所述油包水乳液处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
在油包水乳液处理液中，所述表面活性剂优选为斯盘类、吐温类和聚醚类表面活性剂，所述油优选为柴油、原油或矿物油。使用不同的油或不同的表面活性剂会使油水的比例不同，因此这里不强调各组分之间的含量关系，只要求它是水包油乳液就可以。
斯盘类表面活性剂例如为斯盘80、斯盘60，吐温类表面活性剂例如为吐温80、吐温80，聚醚类表面活性剂例如为聚醚L72。
对使用本发明的处理液回收的循环气体没有特别的限定，只要是用在石油钻井、完井作业、试油、试气、增产措施及气举采油、注气采油等石油工程中的气体都可以，例如为氮气、空气、天然气、二氧化碳气或采油机尾气。
从气液固三相混流中分离出的气体可以进行干燥，送入干燥装置干燥，干燥后的气体再循环使用。
分离出气体后，液体和固体留在处理液中，这样的混合液可以进行液固分离，分离出其中的固体，液体再循环使用。
使用过的处理液经处理和补充有效成分后又可重复使用。
使用本发明提供的处理液在石油工程的回收气体中的应用，可以有效去除气流量大的气/液/固三相流体中的液相、固相，使分离后的气体能够循环使用。解决了目前气体钻井等石油工程施工中大量含杂质气体的排放或燃烧造成环境污染和气体资源浪费的问题。本发明提出的应用能够处理气流量很大的气/液/固三相流体，具有气、液、固分离速度快，气体纯净度高，损失率小，处理工艺简单，成本低，气体处理效率高，处理后的气体经干燥后可重复利用等特点。
具体实施方式
下面以实施例的方式进一步解释本发明，但是本发明决不局限于这些实施例。
实施例1
在985kg水中加入5kg氯化铝和10kg氯化钙，搅拌溶解，得到本发明的用于石油工程的分离净化气/液/固三相流体中气体的处理液，然后该处理液应用于钻井井筒返出的气液固三相流体的气体分离中。气体可以是任意气体，本实施例中为氮气。
使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：40m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：10m/s，环空出口的混合相温度：120℃，处理液温度：50℃。
实施例2
在999.2kg水中加入0.8kg聚丙烯酰胺，搅拌溶解，得到本发明的用于石油工程的分离净化气/液/固三相流体中气体的处理液。然后该处理液应用于钻井井筒返出的气液固三相流体的气体分离中。气体可以是任意气体，本实施例中为空气。
使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：50m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：15m/s，环空出口的混合相温度：100℃，处理液温度：40℃。
实施例3
在994.2kg水中加入5kg氯化铝和0.8kg聚丙烯酰胺，搅拌溶解，得到本发明的用于石油工程的分离净化气/液/固三相流体中气体的处理液。然后该处理液应用于钻井井筒返出的气液固三相流体的气体分离中。气体可以是任意气体，本实施例中为二氧化碳气体。
使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：30m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3m/s，环空出口的混合相温度：80℃，处理液温度：40℃。
实施例4
在850kg水中加入130kg矿物油和9.3kg斯盘80和10.7kg吐温80，搅拌，得到本发明的用于石油工程的分离净化气/液/固三相流体中气体的处理液。然后该处理液应用于钻井井筒返出的气液固三相流体的气体分离中。气体可以是任意气体，本实施例中为氮气。
使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：30m/s，环空出口的混合相温度：150℃，处理液温度：70℃。
实施例5
在850kg矿物油中加入135kg水和15kg聚醚L72，搅拌，得到本发明的用于石油工程的分离净化气/液/固三相流体中气体的处理液。然后该处理液应用于钻井井筒返出的气液固三相流体的气体分离中。气体可以是任意气体，本实施例中为氮气。
使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：5m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3m/s，环空出口的混合相温度：60℃，处理液温度：30℃。
Claims (9)
1.水溶液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述水溶液处理液是下述水溶液中的一种：
(1)含有一种或多种可溶性无机盐或可溶性有机盐的水溶液，所述盐的总重量百分比含量为0.1％～10％；
(2)含有一种或多种可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性聚合物的总重量百分比含量为0.05％～0.1％；
(3)含有可溶性无机盐和可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性无机盐和可溶性聚合物的重量百分比含量分别为0.1％～10％和0.05％～0.1％，
其特征在于，所述水溶液处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
2.如权利要求1所述的水溶液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，其特征在于，所述可溶性无机盐为铝盐、铁盐、钙盐、镁盐、钾盐、聚合铝和聚合铁，所述可溶性有机盐为有机铝盐、有机钙盐和有机钾盐，所述水溶性聚合物为聚季胺盐、阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺和它们的衍生物。
3.油处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述油处理液是柴油、原油、矿物油的一种，其特征在于，所述油处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
4.油溶液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述油溶液处理液是含有一种或多种油溶性聚合物的油溶液，所述油溶性聚合物的总重量百分比含量为0.05％～0.1％，其特征在于，所述油溶液处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
5.如权利要求4所述的油溶液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，其特征在于，所述油溶性聚合物是丙烯酸酯类聚合物。
6.水包油乳液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述处理液是由含有一种或多种表面活性剂的水相和与水不相溶的油相组成的水包油乳液，其特征在于，所述水包油乳液处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
7.如权利要求6所述的水包油乳液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，其特征在于，所述表面活性剂为离子表面活性剂或非离子表面活性剂或它们的混合物，所述与水不相溶的油为柴油、原油或矿物油。
8.油包水乳液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，所述油包水乳液处理液是由含有一种或多种表面活性剂的油相和与油不相溶的水相组成的油包水乳液，其特征在于，所述油包水乳液处理液应用在石油工程循环气体的再生中，使从石油钻井的井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温，混合相流量：0.2～80m3/秒·m3处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃。
9.如权利要求8所述的油包水乳液处理液在从气/液/固三相流体分离气体中的应用，其特征在于，所述表面活性剂为斯盘类、吐温类和聚醚类表面活性剂，所述油为柴油、原油或矿物油。
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