CN102424766B - 一种气井细粉砂地面分离排砂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气井对天然气进行分离和排砂的细粉砂地面分离排砂装置。它能解决含细粉砂天然气难以分离，导致集输设备磨损、冲蚀、堵塞等问题。其技术方案是：聚凝剂池用管道连接离心泵，沉降池内安装有过滤器用管道连接离心泵，沉降池左边为沉降液入口，连接积液罐底部；离心泵出口用管道连接分离器上部配置喷嘴管线上；分离器外部为金属壳体，内腔下端为沉降区，沉降区上方为湍动球组，内腔上方设置两组喷嘴，喷嘴上方安装有捕雾器；分离器右侧设置有液位报警器，下端设置有原料气入口，顶端为净化气出口，底端为含砂沉积液出口，下部设置有反冲洗液入口。本装置细粉砂分离效率高、能耗小，既能用于湿天然气又能用于干气地面分离处理。

Description

一种气井细粉砂地面分离排砂装置

技术领域

本发明涉及一种用于天然气气井对含细粉砂天然气进行地面分离和平衡排砂的细粉砂地面分离排砂装置。

技术背景

我国部分疏松砂岩气藏属于第四系粉砂岩和泥质粉砂岩，具有欠压实、成岩性差、胶结疏松、高粘土、高泥质、高矿化度、敏感性强及出砂严重等特点，大部分生产井只能靠控制压差生产，极大地限制了气井产能的发挥，目前常规防砂技术基本无效或效果很差，防砂难度极大，严重制约了气田的高效开发，此外，由于气田地层胶结疏松，固井第二界面胶结质量差、容易造成管外水窜，气田气水比逐年上升，出水加剧了出砂。为了保证气井具有良好的经济开采价值，国内类似气藏开发的通常做法是控制采气生产制度与防砂相结合的工艺措施，使这类气藏在地层适当出砂的情况下井筒携砂开采。但目前常规的分离装置均无法实现细粉砂的较好分离，特别是砂粒直径小于0.07mm的情况，随着时间增长，地层带出井筒的细粉砂一方面导致管线堵塞，另一方面引起阀门、仪表等设备等的磨损，特别是后期增压开采和增压输送过程中对压缩机组造成极大的危害，严重影响机组寿命，给站场设备和人员的安全带来严重威胁。因此迫切需要一种针对含砂天然气细粉砂的地面分离排砂装置，解决目前疏松砂岩气藏开发中地面细粉砂的分离和排砂问题。

发明内容

本发明的目的是：为了解决含砂天然气中细粉砂难以分离导致集输系统设备组件的磨损，管线、仪表及其它元器件冲蚀、堵塞等系列安全隐患的难题，特提供一种气井细粉砂地面分离排砂装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种气井细粉砂地面分离排砂装置，是由聚凝剂池、沉降池、过滤器、积液罐、分离器、离心泵和阀门组成。其结构特征是：聚凝剂池内装有液态聚凝剂，聚凝剂池的顶部用管道连接第二阀门，再连接离心泵；沉降池内部上方安装有过滤器，过滤器用管道连接第一阀门，再连接离心泵；沉降池上部左侧用管道连接第三阀门，再连接积液罐底部，积液罐底部另有管道连接第四阀门与第三阀门并联作为排污通道；离心泵出口用管道连接第八阀门，再连接分离器上部配置喷嘴的管线上；分离器外部为金属壳体，分离器内腔下端为沉降区，沉降区上方为直径为1cm的湍动球组成的湍球紊流区，分离器内腔的中上方横截面处均布设置两组喷嘴，喷嘴上方安装有捕雾器；分离器中部右侧设置有液位报警器，分离器的下端左侧设置有原料气入口，原料气入口管道上安装有原料气进气阀；分离器的顶端为净化气出口，进化气出口管道一支连接第六阀门，再连接积液罐上端，另一支连接第七阀门及放空管道，再一支连接净化气出口阀并连接集输管线；分离器底端为含砂沉积液出口，用管道连接第五阀门，再连接积液罐上部，积液罐顶部用管道连接积液罐放空阀门，再连接在放空管道上；分离器下部右侧设置有反冲洗液入口，并用管道连接第九阀门，再连接在离心泵的出口管道上。

沉降池为含砂沉积液的沉积区，沉降池分为左、右两部分，中间由隔板隔开形成连通器的结构；沉降池左边上方为沉降液入口，直接连接在积液罐的底端；沉降池右边上方设置有过滤器，过滤器用管道直接连接在离心泵的入口。

当含砂天然气为含水湿气时，经过滤器过滤后的洗砂液在离心泵的作用下通过管线进入分离器内部，洗砂液在喷嘴的作用下在分离器内部均匀周向喷洒；当含砂天然气为不含水的干气时，聚凝剂在离心泵在作用下通过管线进入分离器内部，聚凝剂在喷嘴的作用下在分离器内部均匀周向喷洒。含砂天然气通过原料气入口呈淹没射流状分散喷射进入分离器内部后，以大气泡形式与分离器内部的液相接触并向上流动，在通过喷嘴喷洒出的液相以及湍动球的作用下，天然气中的细粉砂被充分润湿并逐渐聚集、沉降在液相介质中，并最终依靠重力沉降在分离器的底部，经分离后的天然气在捕雾器的作用下脱去携带的液相物质由分离器顶部的净化气出口排出并进入集输管线。当分离器内部的液位达到设定为高度时，液位报警器发出排液警报，打开分离器与积液罐之间的第五阀门，含砂沉积液进入积液罐。当积液罐中的积液达到积液罐高度的3/4时，排出积液罐内的积液进入沉降池或含砂聚凝剂处理中心。

本发明的有益效果在于：（1）能够满足气井细粉砂地面分离的要求，为含砂气井的经济开采提供保障；（2）细粉砂分离效率高、能耗小，产量波动对细粉砂分离效果影响小；（3）能够方便与现有天然气集输流程相联接，安装操作方便；（4）既能用于湿天然气又能用于干气的细粉砂地面分离处理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明一种气井细粉砂地面分离排砂装置的结构示意图。

图中：1、第一阀门；2、第二阀门；3、聚凝剂池；4、沉降池；5、过滤器；6、第三阀门；7、第四阀门；8、第五阀门；9、第六阀门；10、第七阀门；11、净化气出口阀；12、反冲洗液入口；13、含砂沉积液出口；14、原料气入口；15、原料气进气阀；16、湍动球；17、壳体；18、喷嘴；19、捕雾器；20、净化气出口；21、分离器；22、第八阀门；23、液位报警器；24、第九阀门；25、积液罐；26、离心泵；27、积液罐放空阀门。

具体实施方式

根据附图所示，一种气井细粉砂地面分离排砂装置的聚凝剂池3内装有聚凝剂；细粉砂地面分离排砂装置的沉降池4为含砂沉积液的沉积区，沉降池4分为左右两部分，中间由隔板隔开形成连通器的结构，沉降池4左边为沉积液入口，沉降池4内部右边上方设置有过滤器5，含砂沉积液在重力沉降以及过滤器5的作用下作为洗砂液循环利用；细粉砂分离装置的分离器21内部下端为沉降区，沉降区上方为直径为1cm的湍动球16组成的湍球紊流区，分离器21内部的中上方横截面处均布设置两组喷嘴18，分离器21内部上方设置有捕雾器19，分离器21右侧设置有液位报警器23，分离器21的下端左侧为原料气入口14，分离器21的顶端为净化气出口20，分离器底部为含砂沉积液出口13，分离器21下端周向设置有反冲洗液入口12。当含砂天然气为含水湿气时，经过滤器5过滤后的洗砂液在离心泵26的作用下通过管线进入分离器21内部，洗砂液在喷嘴18的作用下在分离器21内部均匀周向喷洒；当含砂天然气为不含水的干气时，聚凝剂在离心泵26的作用下通过管线进入分离器21内部，聚凝剂在喷嘴18的作用下在分离器21内部均匀周向喷洒；含砂天然气通过原料气入口14呈淹没射流状分散喷射进入分离器21内部后，以大气泡形式与分离器21内部的液相接触并向上流动，在通过喷嘴18喷洒出的液相以及湍动球16的作用下，天然气中的细粉砂被充分润湿并逐渐聚集、沉降在液相介质中，并最终依靠重力沉降在分离器21的底部，经分离后的天然气在捕雾器19的作用下脱去携带的液相物质由分离器21顶部的净化气出口20排出并进入集输管线。当分离器21内部的液位达到设定为高度时，液位报警器23发出排液警报，打开分离器21与积液罐25之间的第五阀门8，含砂沉积液进入积液罐25。当积液罐25中的积液达到积液罐25高度的3/4时，排出积液罐25内的积液进入沉降池4或含砂聚凝剂处理中心。

一种气井细粉砂地面分离排砂装置的使用方法和工作原理（参见图1）：

（1）细粉砂的正常分离过程：关闭第五阀门8、第六阀门9以及第七阀门10，打开第一阀门1或者第二阀门2，启动离心泵26，向分离器21内部喷洒循环液或者聚凝剂，打开净化气出口阀11以及原料气进气阀15，开始含砂天然气细粉砂的分离过程；

（2）分离器21排含砂沉积液过程：当分离器21内的沉积液达到设定位置，液位报警器23发出报警，关闭原料气进气阀15、第七阀门10、第八阀门22以及第六阀门9，打开第五阀门8以及第九阀门24，将积液罐放空阀门27打开一定的开度泄压，分离器21内的含砂沉积液进入积液罐25，于此同时通过离心泵26的作用下对分离器21底部含砂沉积液进行反冲洗，开始分离器21排含砂沉积液的过程；

（3）积液罐25排含砂沉积液过程：当积液罐25内部的液位达到其高度的3/4时，关闭第五阀门8、第六阀门9以及积液罐放空阀门27，当原料气为干气时打开第四阀门7并关闭第三阀门6，积液罐25内的沉积液为聚凝剂，积液罐25内的含砂沉积液被排出罐外进入含砂聚凝剂处理中心；当原料气为湿气时打开第三阀门6并关闭第四阀门7，积液罐25内的沉积液为循环液，积液罐25内的含砂沉积液被排出罐外进入沉降池4。

Claims (1)

1.一种气井细粉砂地面分离排砂装置，是由聚凝剂池、沉降池、过滤器、积液罐、分离器、离心泵和阀门组成，其特征是：聚凝剂池（3）内装有液态聚凝剂，池顶部用管道连接第二阀门（2），再连接离心泵（26）；沉降池（4）内部上方安装有过滤器（5），过滤器（5）用管道连接第一阀门（1），再连接离心泵（26）；沉降池（4）上部左侧用管道连接第三阀门（6），再连接积液罐（25）底部，积液罐（25）底部另有管道连接第四阀门（7）与第三阀门（6）并联作为排污通道；离心泵（26）出口用管道连接第八阀门（22），再连接分离器（21）上部配置喷嘴（18）的管线上；分离器（21）外部为金属壳体（17），分离器（21）内腔下端为沉降区，沉降区上方为直径为1cm的湍动球（16）组成的湍球紊流区，分离器（21）内腔的中上方横截面处均布设置两组喷嘴（18），喷嘴（18）上方安装有捕雾器（19）；分离器（21）右侧设置有液位报警器（23），分离器（21）的下端左侧设置有原料气入口（14），原料气入口管道上安装有原料气进气阀（15）；分离器（21）的顶端为净化气出口（20），净化气出口管道一支连接第六阀门（9），再连接积液罐（25）上端，另一支连接第七阀门（10）及放空管道，再一支连接净化气出口阀（11）并连接集输管线；分离器（21）底端为含砂沉积液出口（13），用管道连接第五阀门（8），再连接积液罐（25）上部，积液罐（25）顶部用管道连接积液罐放空阀门（27），再连接在放空管道上；分离器（21）下部右侧设置有反冲洗液入口（12），用管道连接第九阀门（24），再连接在离心泵（26）的出口管道上；沉降池（4）为含砂沉积液的沉积区，沉降池（4）分为左、右两部分，中间由隔板隔开形成连通器的结构；沉降池（4）左边上方为沉降液入口，直接连接在积液罐（25）的底端；沉降池右边上方设置有过滤器（5），过滤器（5）用管道直接连接在离心泵（26）的入口。

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