CN105735944A - 一种油气放喷处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油气放喷处理装置及方法，装置主要由支架、筒体、中心管、散流板、离心叶片、内折流板、外折流板、集流罩、溢流槽、输油管、螺旋叶片、转盘、滚珠、盖板、垫圈、螺栓和输气管组成，其特征在于：所述筒体下端连接支架，筒体上端的法兰与盖板通过螺栓连接，溢流槽焊接固定于筒体下端，中心管焊接固定于溢流槽上，散流板及内折流板均焊接于中心管上，外折流板焊接于筒体内壁上，输油管安装于溢流槽下端，输气管安装于筒体上端，滚珠安装于转盘与筒体上端的法兰之间。处理方法主要包括对油气混合物的气液分离、对气相的燃烧处理和对液相的收集。本发明较现有技术的优点在于充分利用井中油气混合物的自身压力进行油气分离处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气处理装置，特别是一种用于处理放喷油气的处理装置，属于石油天然气钻采技术领域。
背景技术
放喷是指油气测试层经诱喷后达到自喷条件时打开套管闸门，将井内及井壁附近地层内残留的清水、泥浆及其它介质随油气流喷除干净的一种工艺。在石油钻探施工过程中，放喷油气经常会有硫化氢、二氧化硫等有害气体和大量的泥浆、水等物质排出。由井中排出的放喷油气严重威胁施工人员的安全，并给环境造成极大的破坏，通常需要对这些放喷油气进行处理。由于放喷油气中的气体通常有毒，因此首先需要对放喷油气进行气液分离处理，然后分别对液相和气相物进行单独处理。
将气相物质从油气混合物中分离出来是油气工业中经常遇到的问题。由井中排出的钻井废液或气液混合物必须除去以甲烷和硫化物为主的气相物，从而不至于对钻井工人造成伤害。欠平衡钻井技术是近年来迅速发展的一项钻井新技术，它有利于防止钻井液漏失并及时发现和保护油气层，而且具有较高的机械钻速。近年来，欠平衡钻井技术在我国众多油田得到应用和推广，并取得了良好的效果和显著的经济效益。
用欠平衡钻井技术在高压或超高压油气层钻井时，由于井眼中钻井液的液柱压力低于地层的孔隙压力，一部分地层流体(包括气体)不可避免地进入井眼环空并随返排钻井泥浆排至地面。气体从井底向井口迁移过程中，液柱高度降低使得流体压力连续降低，钻井液中的溶解气析出，使得气侵后的钻井液中气泡特别多，严重影响钻井液的性能(例如切力和粘度等)。因此，在应用欠平衡钻井技术时，需要将侵入钻井液中的气体分离出来。现场资料表明，分离出来的这些气体通常为含有硫化氢和二氧化硫等有害物质的可然气体。由此看来，需要一种集油气分离及气体燃烧为一体的气体处理装置。
现有关于气液分离的装置很多，然而如果单纯地将现有气液分离及气体处理的装置简单组合起来，并不能发挥钻井现场的现有条件且所形成的处理设备可能效率很低。根据现场资料可知，气体在井中排出时压力往往也较高。因此，如果所设计的处理装置能够充分利用这一点，那么就可以节省动力并提高处理效率。那么，如何形成一套集气液分离和气体燃烧为一体的处理装置即为问题所在。
发明内容
鉴于上述已有技术存在的缺点和不足，本发明的目的在于为了克服上述难点，特提出一种油气放喷处理装置及方法，实现井中放喷油气压力的充分利用，从而解决已有技术存在的上述问题。
为达到上述目的，本发明解决此技术问题采用的技术方案是：一种油气放喷处理装置，主要由支架、筒体、中心管、散流板、离心叶片、内折流板、外折流板、集流罩、溢流槽、输油管、螺旋叶片、转盘、滚珠、盖板、垫圈、螺栓和输气管组成，其特征在于：所述筒体下端连接支架，筒体上端的法兰与盖板通过螺栓连接，溢流槽焊接固定于筒体下端，中心管焊接固定于溢流槽上，散流板及内折流板均焊接于中心管上，外折流板焊接于筒体内壁上，输油管安装于溢流槽下端，输气管安装于筒体上端，滚珠安装于转盘与筒体上端的法兰之间。
所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述离心叶片与螺旋叶片均固定于转盘上并随转盘一起转动，离心叶片用于将由中心管输入的油气混合物进行离心分离；所述螺旋叶片随离心叶片转动过程中将在螺旋叶片的下端形成低压区，螺旋叶片用于吸收低压区中的气体并输入输气管。
所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：为了增大气体排送能力，可在输气管上安装一台风机；为了保证气体燃烧处的压力稳定，可在输气管道上设置一个缓冲罐用于储存气体；为了降低人力成本及保护人身安全，可在输气管末端的气体燃烧处设置自动点火控制装置；为了有效利用处理所得的液相物，可在输油管末端设置用于收集该液相物的储油罐或储油槽。
所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述内折流板和外折流板均呈锥台状且二者交替布置，使流体可从折流板上依次流向下流动；所述内折流板和外折流板上均设有溢气孔，每块内折流板和外折流板上溢气孔的数量为4个或8个且以中心管为中心周向均匀分布；所述内折流板上的溢气孔设置于靠近中心管处，外折流板上的溢气孔设置于靠近筒体的内壁处。
所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述溢流槽的顶端高于集流罩的底端用于在筒体的下端形成集液层从而进一步阻挡气体进入集液层内。
一种油气放喷处理方法，其特征在于：将所述的处理装置安装好并与接自油气井的输送油气混合物的管道连接，所述油气混合物在井中压力作用下通过中心管底端进入处理装置，在散流板处径向散开，并在离心叶片作用下实现气液分离；油相在重力作用下沿内折流板和外折流板向下流动，其中油相流体在折流板上的运动为层流，所述层流油相流体夹杂的气相物通过溢气孔上排；由离心叶片分离出的气相流体在井筒压力作用下向上运动；转盘在离心叶片的带动下转动并带动螺旋叶片转动，转动的螺旋叶片将上排的气相流体吸入螺旋叶片区并由此形成低压区从而进一步将离心分离出的气相流体上吸；由螺旋叶片将气相流体增压并将其排入输气管，在输气管尾部对气相流体进行点火处理；经折流板层流向下的油相流体于筒体下端形成集液层，集液层的流体溢流进入溢流槽并经输油管进入油相存储装置。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：(1)本发明装置结构简单，装置零件加工要求不高，生产成本低；(2)本发明借助井中气液混合物自有压力进行处理，对气液分离无需额外动力；(3)本发明装置的使用有利于保护环境和保护操作人员的人身安全，经处理所得的液相流体可循环利用。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明装置的俯视结构示意图；
图3为本发明装置的A-A剖面的结构示意图；
图4为本发明具体实施方式的示意图；
图中：1.支架，2.筒体，3.中心管，4.散流板，5.离心叶片，6.内折流板，7.外折流板，8.集流罩，9.溢流槽，10.轴油管，11.螺旋叶片，12.转盘，13.滚珠，14.盖板，15.垫圈，16.螺栓，17.输气管，B.低压区，C.溢气孔，D.集液层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1。
如图1和图2所示，一种油气放喷处理装置，主要由支架1、筒体2、中心管3、散流板4、离心叶片5、内折流板6、外折流板7、集流罩8、溢流槽9、输油管10、螺旋叶片11、转盘12、滚珠13、盖板14、垫圈15、螺栓16和输气管17组成，其特征在于：所述筒体2下端连接支架1，筒体2上端的法兰与盖板14通过螺栓16连接，溢流槽9焊接固定于筒体2下端，中心管3焊接固定于溢流槽9上，散流板4及内折流板6均焊接于中心管3上，外折流板7焊接于筒体2内壁上，输油管10安装于溢流槽9下端，输气管17安装于筒体2上端，滚珠13安装于转盘12与筒体2上端的法兰之间。
如图3所示，所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述离心叶片5与螺旋叶片11均固定于转盘12上并随转盘12一起转动，所述离心叶片5用于将由中心管3输入的油气混合物进行离心分离；螺旋叶片11随离心叶片5转动过程中将在螺旋叶片11的下端形成低压区B，螺旋叶片11用于吸收低压区B中的气体并输入输气管17。
所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：为了增大气体排送能力，可在输气管17上安装一台风机；为了保证气体燃烧处的压力稳定，可在输气管17上设置一个缓冲罐用于储存气体；为了降低人力成本及保护人身安全，可在输气管17末端的气体燃烧处设置自动点火控制装置；为了有效利用处理所得的液相物，可在输油管(10)末端设置用于收集该液相物的储油罐或储油槽。
所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述内折流板6和外折流板7均呈锥台状且二者交替布置，使流体可从折流板上依次流向下流动；内折流板6和外折流板7上均设有溢气孔C，每块内折流板6和外折流板7上溢气孔C的数量为4个或8个且以中心管3为中心周向均匀分布；所述内折流板6上的溢气孔C设置于靠近中心管3处，外折流板7上的溢气孔C设置于靠近筒体2的内壁处。
所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述溢流槽9的顶端高于集流罩8的底端用于在筒体2的下端形成集液层D从而进一步阻挡气体进入集液层D内。
如图4所示，一种油气放喷处理方法，其特征在于：将所述的处理装置安装好并与输送油气混合物的管道连接，所述油气混合物在井中压力作用下通过中心管3底端进入处理装置，在散流板4处径向散开，并在离心叶片5作用下实现气液分离；油相在重力作用下沿内折流板6和外折流板7向下流动，其中油相流体在折流板上的运动为层流，所述层流油相流体夹杂的气相物通过溢气孔C上排；由离心叶片5分离出的气相流体在井筒压力作用下向上运动；转盘12在离心叶片5的带动下转动并带动螺旋叶片11转动，转动的螺旋叶片11将上排的气相流体吸入螺旋叶片11区并由此形成低压区B从而进一步将离心分离出的气相流体上吸；由螺旋叶片11将气相流体增压并将其排入输气管17，在输气管17尾部对气相流体进行点火处理；经折流板层流向下的油相流体于筒体2下端形成集液层D，集液层D的流体溢流进入溢流槽9并经输油管10进入油相存储装置。
实施例2。
甲烷及泥浆的混合物由井中的节流管汇流入本发明所述装置的中心管3中，在离心叶片5的作用下实现气甲烷和泥浆的分离，其中气相状态的甲烷向上运动，液相的泥将向下运动。在混合物流入中心管3的过程中，离心叶片5被驱动旋转，从而进一步带动螺旋叶片11和转盘12转动。一方面，气相甲烷由于密度较小向上运动；另一方面，螺旋叶片11的转动使其下端出现真空并在该处形成低压区B，进一步加速气相甲烷的外排。外排的气相甲烷可通过储气罐收集，或由输气管17直接送至气体燃烧处进行燃烧处理。离心叶片5作用下的泥浆向下流动，交替经过内折流板6和外折流板7并在折流板上做层流运动。由于液相泥将的层流，夹杂于其中的甲烷气泡可分离出来并通过折流板上的溢气孔C向上运动，从而实现气液的进一步分离。当液相泥浆流至筒体2底端时，由于溢流槽9的顶端高于集流罩8的底端，于是在筒体2的底端形成集液层D。即使经过离心分离和层流尚有气相甲烷夹杂于液体中，在集液层D处也可进一步实现分离。集液层的流体经输油管10流入储液槽或其它装置。
以上所述的具体实施方式是用于说明本发明而非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种油气放喷处理装置，主要由支架(1)、筒体(2)、中心管(3)、散流板(4)、离心叶片(5)、内折流板(6)、外折流板(7)、集流罩(8)、溢流槽(9)、输油管(10)、螺旋叶片(11)、转盘(12)、滚珠(13)、盖板(14)、垫圈(15)、螺栓(16)和输气管(17)组成，其特征在于：所述筒体(2)下端连接支架(1)，筒体(2)上端的法兰与盖板(14)通过螺栓(16)连接，溢流槽(9)焊接固定于筒体(2)下端，中心管(3)焊接固定于溢流槽(9)上，散流板(4)及内折流板(6)均焊接于中心管(3)上，外折流板(7)焊接于筒体(2)内壁上，输油管(10)安装于溢流槽(9)下端，输气管(17)安装于筒体(2)上端，滚珠(13)安装于转盘(12)与筒体(2)上端的法兰之间。
2.根据权利要求1所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述离心叶片(5)与螺旋叶片(11)均固定于转盘(12)上并随转盘(12)一起转动，离心叶片(5)用于将由中心管(3)输入的油气混合物进行离心分离；所述螺旋叶片(11)随离心叶片(5)转动过程中将在螺旋叶片(11)的下端形成低压区B，螺旋叶片(11)用于吸收低压区B中的气体并输入输气管(17)。
3.根据权利要求1所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述内折流板(6)和外折流板(7)均呈锥台状且二者交替布置；所述内折流板(6)和外折流板(7)上均设有溢气孔C，每块内折流板(6)和外折流板(7)上溢气孔C的数量为4个或8个且以中心管(3)为中心周向均匀分布；所述内折流板(6)上的溢气孔C设置于靠近中心管(3)处，外折流板(7)上的溢气孔C设置于靠近筒体(2)的内壁处。
4.根据权利要求1所述的一种油气放喷处理装置，其特征在于：所述溢流槽(9)的顶端高于集流罩(8)的底端用于在筒体(2)的下端形成集液层D从而进一步阻挡气体进入集液层D内。
5.一种油气放喷处理方法，其特征在于：将权利要求1-4所述的处理装置安装好并与接自油气井的输送油气混合物的管道连接，所述油气混合物在井中压力作用下通过中心管(3)底端进入处理装置，在散流板(4)处径向散开，并在离心叶片(5)作用下实现气液分离；油相在重力作用下沿内折流板(6)和外折流板(7)向下流动，其中油相流体在折流板上的运动为层流，所述层流油相流体夹杂的气相物通过溢气孔C上排；由离心叶片(5)分离出的气相流体在井筒压力作用下向上运动；转盘(12)在离心叶片(5)的带动下转动并带动螺旋叶片(11)转动，转动的螺旋叶片(11)将上排的气相流体吸入螺旋叶片(11)并由此形成低压区B从而进一步将离心分离出的气相流体上吸；由螺旋叶片(11)将气相流体增压并将其排入输气管(17)，在输气管(17)尾部对气相流体进行点火处理；经折流板层流向下的油相流体于筒体(2)下端形成集液层D，集液层D的流体溢流进入溢流槽(9)并经输油管(10)进入油相存储装置。
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