CN104594855A - 页岩气高压排采集成橇装装置及其排采工艺和安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了页岩气高压排采集成橇装装置及其排采工艺和安装方法，属于页岩气排采装置。该页岩气高压排采集成橇装装置包括除砂橇、加热炉橇和分离计量橇；所述分离计量橇内设置有气液分离器，气液分离器的液体出口管路和气体出口管路上均设有流量计；所述除砂橇的进气口为气源进气口，除砂橇的出气口分别连通到加热炉橇的进气管路和气液分离器的进气管路，且加热炉橇和气液分离器的进气管路上均设有阀门；加热炉橇的出气口连通到气液分离器的进气管路。采用本发明实现橇装的集成化，方便搬迁，提高了天然气的开采效率。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气排采装置，具体是一种页岩气高压排采集成橇装装置及其排采工艺和安装方法。
背景技术
页岩气作为一种非常重要的非常规天然气资源，不同于常规气田，它存在着开采初期压力高产量大、后期产量低压力递减快的特点，不能按部就班常规气田的开发思路。如何在满足生产需求的情况下摸清页岩气气液变化规律，为制定后期生产管理制度和气田水处理提供准确数据，这就要求在正常生产中对页岩气丛式丼组产出的天然气、气田水进行实时连续检测计量，同时为得到单井的准确数据，还需要对从式丼组中各单井的产出情况进行实时连续检测计量，最终反映出页岩气丛式丼组中总产量和各单井产量的变化情况。
在传统常规气田的气井开发采用的是“单体设备就地安装、有人值守、就地控制”的管理模式。这种开发建设模式因工艺流程设备多、现场安装时间长、生产定员多等导致气田开发地面工程建设投资大、建设周期长、生产运行成本大和管理难度大，无法实现气田的高效开发。
因此，针对页岩气开发研发一种能够同时实现除砂、加热、节流、分离、丛式丼总计量、单井计量功能的无人值守一体化集成橇装装置就显得尤为必要。
发明内容
本发明旨在提供一种页岩气高压排采集成橇装装置及其排采工艺和安装方法，以实现橇装的集成化，方便搬迁，以提高天然气的开采效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：包括除砂橇、加热炉橇和分离计量橇；所述分离计量橇内设置有气液分离器，气液分离器的液体出口管路和气体出口管路上均设有流量计；所述除砂橇的进气口为气源进气口，除砂橇的出气口分别连通到加热炉橇的进气管路和气液分离器的进气管路，且加热炉橇和气液分离器的进气管路上均设有阀门；加热炉橇的出气口连通到气液分离器的进气管路。
进一步地，除砂橇的出气口通过直通管路与加热炉橇的进气管路连接，通过旁通管路与气液分离器的进气管路连接。
进一步地，所述气液分离器的液体出口管路上设有气动液位控制器，所述气液分离器的气体出口管路包括通向加热炉的燃气回路、出站气体管路和连通到气动液位控制器的气动源管线。
进一步地，所述流量计包括孔板流量计和质量流量计，所述孔板流量计设置在出站气体管路上，质量流量计设置在液体出口管路上。
所述气动液位控制器连接有出站液体管路，所述出站液体管路和出站气体管路之间连通有气液混合管路。
进一步地，所述加热炉橇出气口与气液分离器的进气管路之间连接有节流管路；节流管路设置有多级节流管路，且每级节流管路上设有节流阀；多级节流管路中初级管路的进气口与加热炉橇出气口连通，末级管路的出气口与气液分离器的进气管路连通。
进一步地，所述除砂橇的进气口连通有多个与不同井口相通的进气管，进气管上设有轮换阀组。
进一步地，各组除砂橇之间并排设置；各组的加热炉橇与分离计量橇并排设置，且位于除砂橇的同一侧。
本发明还提供了一种页岩气高压排采工艺，其特征在于，包括以下步骤：经丛式井各井口的原料气由进气管上的轮换阀组进行关闭切换，选择进入单井计量橇装单元，进行单井气源排采计量；或进入多井计量橇装单元，进行多井气源排采计量。
进一步地，单井计量橇装单元和多井计量橇装单元均包含有除砂橇、加热炉橇和计量分离橇；原料气进入单元内的除砂橇进行除砂，除砂后选择进入直通通道，通入加热炉橇，加热升温，加热后的原料气通过节流管路，用节流管路中集成的一级节流阀进行第一次节流降压，降压后气体再进入加热炉橇加热，再通过二级节流阀进行第二次节流降压，原料气二次节流降压通进气液分离器，进行气液分离并计量；或选择旁通通道原料气通进气液分离器，进行气液分离。
进一步地，分离后的气体通过流量计进行计量，计量后气体进入出站气体管路；分离后的液体通过气动液位控制器进行排液工作，通过流量计进行计量后排至出站液体管路。
本发明还提供了一种页岩气高压排采集成橇装装置安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
每组中的加热炉橇和分离计量橇中气液分离器的进气管路上均安装阀门，将除砂橇的出气口分别与加热炉橇的进气管路、气液分离器的进气管路连接；将加热炉橇的出气口与气液分离器的进气管路连接；在气液分离器的液体出口管路和气体出口管路上分别安装流量计；所有管路连接采用法兰连接；
将每组中的除砂橇的进气口与多个和不同井口相通的进气管连接，进气管上安装轮换阀组，将每组中的除砂橇的进气口与轮换阀组的出气口连接。
本发明的有益效果在于：
一、本发明实现了集合天然气井站的除砂、加热、节流、分离、计量功能于一体集成化橇装装置，将单体设备就地安装的形式改为制造厂集成橇装，在提高生产效率的同时更好地保证了安装质量。
二、本发明中通过轮换阀组装置、分离计量装置能实现单井、从式井连续气相和液相准确计量，满足页岩气的开发特点，解决了正常生产与动态数据收集有机结合的难题。
三、在集成化橇装制造时，能够将各种设备和仪表等集成在橇内，设备组橇安装在工厂内进行，能够满足各种设备仪表的安装条件，也避免了野外作业安装时仪表损坏无法更换的缺点，同时有效解决了固定式井站设备多、占地面积大、投资大、建设周期长的问题。
四、本发明的橇装集成化程度高，功能齐全，分离效果好，计量精度高，操作容易且自动化水平高，实现了无人化值守。有效简化了技术流程，减弱了管理的强度，降低了人工成本。
五、本发明中各橇块设置为可拆迁滚动重复利用，可大幅降低投资，满足低成本开发要求。
附图说明
图1是本发明提供的页岩气高压排采集成橇装装置结构示意图。
图2是本发明提供的页岩气高压排采集成橇装装置工艺流程图。
图中标记：1为轮换阀组除砂橇集成、2为旁通管路、3为直通管路、4为节流管路、5为加热炉橇、6为分离计量橇、7为燃气回路、8为液体出口管路、9为气液混合管路、10为气体出口管路、11为孔板流量计、12为气液分离器、13为气液分路器进气管路、14为进气管、15为出站气体管路、16为除砂橇。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1、图2所示，页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：包括除砂橇16、加热炉橇5和分离计量橇6；所述分离计量橇6内设置有气液分离器12，气液分离器12的液体出口管路8和气体出口管路10上均设有流量计；所述除砂橇16的进气口为气源进气口，除砂橇16的出气口分别连通到加热炉橇5的进气管路和气液分离器的进气管路13，且加热炉橇5和气液分离器12的进气管路上均设有阀门；加热炉橇5的出气口连通到气液分离器12的进气管路。除砂橇16的出气口通过直通管路3与加热炉橇5的进气管路连接，通过旁通管路2与气液分离器的进气管路13连接。
所述气液分离器12的液体出口管路上设有气动液位控制器，所述气液分离器12的气体出口管路10包括通向加热炉的燃气回路7、出站气体管路15和连通到气动液位控制器的气动源管线。所述流量计包括孔板流量计11和质量流量计，所述孔板流量计11设置在出站气体管路15上，质量流量计设置在液体出口管路8上。
所述加热炉橇5出气口与气液分离器的进气管路13之间连接有节流管路4；节流管路4设置有多级节流管路，节流管路至少为两级，且每级节流管路上设有节流阀；多级节流管路中初级管路的进气口与加热炉橇出气口连通，末级管路的出气口与气液分离器的进气管路连通。所述气动液位控制器连接有出站液体管路，所述出站液体管路和出站气体管路之间连通有气液混合管路9。所有橇体之间的管路均采用法兰连接。
所述除砂橇16的进气口连通有多个与不同丛式井相通的进气管14，进气管14上设有轮换阀组。轮换阀组与除砂橇16集成一个轮换阀组除砂橇1。一个轮换阀组除砂橇1分别对应为至少两组除砂橇16、加热炉橇5和分离计量橇6，如图1所示，分为对应一个50万方/天的分离计量橇6和一个20万方/天的分离计量橇6。每组的除砂橇16并列排列，除砂橇16的进气口与轮换阀组的出气口相通。每个分离计量橇6并联连接一个加热炉橇5，再连通到每组中的的除砂橇16上。
当不需要单独进行单井计量时，通过调节轮换阀组，使得原料气通进与50万方/天的分离计量橇一组的除砂橇16中进行除砂后，除砂橇16除砂后经过直通通路3进入加热炉橇5的水套加热炉，温度升高，再通过一级节流阀进行第一次节流降压；降压后气体再进入水套加热炉加热，温度升高，再通过二级节流阀进行第二次节流降压，再次降压后的气体通过管道进入气液分离器12，进行气体和液体的分离。
分离后的气体分别通入三个出气管路，通过燃气回路7重新通入加热炉橇5的水套加热炉作为燃料。通入启动液位控制器作为动力使用。主气流通过孔板流量计11计量后通过出站气管路15出站。分离后的液体通过气动液位控制器进行排液工作，通过质量流量计进行计量后排至出站液体管道；分离后的液体还可通过气液混输管道9进入出站气体管道进行气液混输。
同理，当需要单独进行单井计量时，通过调节轮换阀组，使得原料气通进与20万方/天的分离计量橇一组的除砂橇16中进行除砂后，除砂橇16除砂后经过直通通路3进入加热炉橇5的水套加热炉，温度升高，再通过一级节流阀进行第一次节流降压；降压后气体再进入水套加热炉加热，温度升高，再通过二级节流阀进行第二次节流降压，再次降压后的气体通过管道进入气液分离器12，进行气体和液体的分离。
分离后的气体分别通入三个出气管路，通过燃气回路7重新通入加热炉橇5的水套加热炉作为燃料。通入启动液位控制器作为动力使用。主气流通过孔板流量计11计量后通过出站气管路15出站。分离后的液体通过气动液位控制器进行排液工作，通过质量流量计进行计量后排至出站液体管道；分离后的液体还可通过气液混输管道9进入出站气体管道进行气液混输。
本发明还提供了一种页岩气高压排采工艺，如图2所示，包括以下步骤：经丛式井各井口的原料气由进气管上的轮换阀组进行关闭切换，选择进入单井计量橇装单元，进行单井气源排采计量；或进入多井计量橇装单元，进行多井气源排采计量。单井计量橇装单元和多井计量橇装单元均包含有除砂橇16、加热炉橇5和计量分离橇6；原料气进入单元内的除砂橇16进行除砂，除砂后选择进入直通通道，通入加热炉橇5，加热升温，加热后的原料气通过节流管路4，用节流管路4中集成的一级节流阀进行第一次节流降压，降压后气体再进入加热炉橇加热5，再通过二级节流阀进行第二次节流降压，原料气二次节流降压通进气液分离器12，进行气液分离并计量；或选择旁通通道原料气通进气液分离器12，进行气液分离。分离后的气体通过孔板流量计11进行计量，计量后气体进入出站气体管路15；分离后的液体通过气动液位控制器进行排液工作，通过质量流量计进行计量后排至出站液体管路。
本发明还提供了一种页岩气高压排采集成橇装装置安装方法，每组中的加热炉橇5和分离计量橇6中气液分离器12的进气管路上均安装阀门，将除砂橇16的出气口分别与加热炉橇5的进气管路、气液分离器12的进气管路连接；将加热炉橇5的出气口与气液分离器12的进气管路连接；在气液分离器12的液体出口管路和气体出口管路上分别安装流量计；所有管路连接采用法兰连接；将每组中的除砂橇16的进气口与多个和不同井口相通的进气管连接，进气管上安装轮换阀组，将每组中的除砂橇16的进气口与轮换阀组的出气口连接。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：包括除砂橇、加热炉橇和分离计量橇；所述分离计量橇内设置有气液分离器，气液分离器的液体出口管路和气体出口管路上均设有流量计；所述除砂橇的进气口为气源进气口，除砂橇的出气口分别连通到加热炉橇的进气管路和气液分离器的进气管路，且加热炉橇和气液分离器的进气管路上均设有阀门；加热炉橇的出气口连通到气液分离器的进气管路。
2.根据权利要求1所述的页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：除砂橇的出气口通过直通管路与加热炉橇的进气管路连接，通过旁通管路与气液分离器的进气管路连接。
3.根据权利要求1所述的页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：所述气液分离器的液体出口管路上设有气动液位控制器，所述气液分离器的气体出口管路包括通向加热炉的燃气回路、出站气体管路和连通到气动液位控制器的气动源管线。
4.根据权利要求3所述的页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：所述流量计包括孔板流量计和质量流量计，所述孔板流量计设置在出站气体管路上，质量流量计设置在液体出口管路上。
5.根据权利要求3所述的页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：所述气动液位控制器连接有出站液体管路，所述出站液体管路和出站气体管路之间连通有气液混合管路。
6.根据权利要求1所述的页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：所述加热炉橇出气口与气液分离器的进气管路之间连接有节流管路；节流管路设置有多级节流管路，且每级节流管路上设有节流阀；多级节流管路中初级管路的进气口与加热炉橇出气口连通，末级管路的出气口与气液分离器的进气管路连通。
7.根据权利要求1所述的页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：所述除砂橇的进气口连通有多个与不同井口相通的进气管，进气管上设有轮换阀组。
8.根据权利要求7所述的页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：所述除砂橇、加热炉橇和分离计量橇分别对应为至少两组，每组中的除砂橇的进气口与轮换阀组的出气口相通。
9.根据权利要求8所述的页岩气高压排采集成橇装装置，其特征在于：各组除砂橇之间并排设置；各组的加热炉橇与分离计量橇并排设置，且位于除砂橇的同一侧。
10.页岩气高压排采工艺，其特征在于，包括以下步骤：经丛式井各井口的原料气由进气管上的轮换阀组进行关闭切换，选择进入单井橇装单元，进行单井气源排采计量；或进入多井橇装单元，进行多井气源排采计量。
11.根据权利要求10所述的页岩气高压排采工艺，其特征在于：单井计量橇装单元和多井计量橇装单元均包含有除砂橇、加热炉橇和计量分离橇；选择进入单井计量橇装单元或多井计量橇装单元的原料气进入除砂橇进行除砂，除砂后选择进入直通通道，通入加热炉橇，加热升温，加热后的原料气通过节流管路，用节流管路中集成的一级节流阀进行第一次节流降压，降压后气体再进入加热炉橇加热，再通过二级节流阀进行第二次节流降压，原料气二次节流降压通进气液分离器，进行气液分离并计量；或选择旁通通道原料气通进气液分离器，进行气液分离。
12.根据权利要求11所述的页岩气高压排采工艺，其特征在于：分离后的气体通过流量计进行计量，计量后气体进入出站气体管路；分离后的液体通过气动液位控制器进行排液工作，通过流量计进行计量后排至出站液体管路。
13.页岩气高压排采集成橇装装置安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1).每组中的加热炉橇和分离计量橇中气液分离器的进气管路上均安装阀门，将除砂橇的出气口分别与加热炉橇的进气管路、气液分离器的进气管路连接；将加热炉橇的出气口与气液分离器的进气管路连接；在气液分离器的液体出口管路和气体出口管路上分别安装流量计；所有管路连接采用法兰连接；
(2).将每组中的除砂橇的进气口与多个和不同井口相通的进气管连接，进气管上安装轮换阀组，将每组中的除砂橇的进气口与轮换阀组的出气口连接。
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