CN110272771B - 一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，具有外壳体和内分离壳体，通过在上端设置切向进气管，利用内置消泡立管实现消泡功能，下端的横置疏水阀实现排液功能，切向进入的混合物经过旋转分离，砂砾经过内分离壳体底部的漏斗、排砂管排出；从而，本装置能有效地将多余含起泡剂液体排除在设备外，减少消泡剂用量，消泡稳定彻底；通过天然气自保温加热作用，防止沉降在设备底部的砂砾及液体低温凝固；当需要除砂时，泄压后，砂砾通过重力作用自行流出设备，完成除砂作业。

Description

一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置

技术领域

本发明涉及天然气生产工艺的消泡除砂技术，特别是一种能实现自加热分离、排液、消泡、除砂多功能的天然气立式双层消泡除砂装置。

背景技术

目前，天然气生产中，由于工艺需要，地面管线需要分别安装除砂装置和消泡装置进行除砂和消泡工艺。

除砂工艺是由于气井在投产前需要对气井进行压裂，其中压裂过程中需要向井下注入大量压裂砂，而在天然气井投产后，压裂砂又随着天然气从井下进入地面集输管道，在管道内高速流动，对管线壁和弯头部分造成高速冲刷，造成管线壁厚变薄后刺漏，引起泄漏甚至燃烧爆炸的安全隐患。针对上述除砂的技术缺陷，随后出现了新的除砂设备，例如公开日为2018年5月29日，公开号为CN207420558U，发明名称为“一种天然气立式双层自保温除砂装置”的中国实用新型专利文献，该文献记载的技术方案则可以较好的解决除砂问题。

消泡工艺是由于随着气井压力下降，产液升高，为了将气井内液体能被低流速气体携带出井，通常需要向井底加注起泡剂，以便改变液体表面张力，生成泡沫，将液体以泡沫的形式从井底更容易携带出来；但是泡沫在分离器内却不容易分离，泡沫进入后续管线后会造成后续设备故障。因此，需要将管道里的泡沫进行消泡，以便后续分离器将液体分离彻底，这就需要消泡装置。现有的消泡装置中，根据消泡剂的使用相态不同分为固体消泡装置和液体消泡装置。两种普通化学消泡装置由于没有自动分离排液装置，含有起泡剂液体的来液量是不均匀的，当含大量起泡剂的液体来时会造成消泡剂消耗过快，且消泡不完全，消泡不彻底，且固体消泡剂是定时放置进入装置中，不均匀的来液会导致固体消泡剂消耗速度不明，以至于有无消泡剂都不清楚，也不能及时补充消泡剂。因此，需要把多余含消泡剂液体排出设备，使得气体携带泡沫流速稳定，对消泡剂的消耗稳定，消泡彻底，从而减少消泡剂用量。

但是现目前，基本都是将除砂装置和消泡装置两套设备串联在管线上进行生产作业，这样的作业现场，工艺安装复杂，占地空间大，成本高。

发明内容

本发明为了克服上述缺陷，提供了一种将分离、排液、消泡、除砂工艺集成于一体的天然气立式双层装置，能将管线中含起泡剂的液和砂沉降，将含起泡剂的液体自动排出设备本体，减少起泡液体，只让含泡沫的天然气均匀稳定流过消泡装置，从而均匀稳定彻底消泡，减少消泡剂用量；沉降的固体砂砾及液体存留，不会因为无外伴热保温而造成低温凝固，影响排液除砂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：包括外壳体和内分离壳体，外壳体的顶部设置有顶部封头，外壳体的底部设置有底部封头，内分离壳体从上至下依次包括内壳体封头、中间直管段、漏斗和排砂管，沿外壳体的竖直壳体边缘的切线方向设有一个靠近顶部封头的进气管，进气管贯穿外壳体和内分离壳体之间的空腔且切线焊接于内分离壳体的中间直管段上；在内分离壳体内设置有贯穿外壳体顶部封头和内壳体封头的竖立的消泡立管，消泡立管通过管外壁设置的消泡立管支架与内分离壳体内壁焊接固定，消泡立管内设置固体剂的消泡组件；外壳体的竖直壳体下端水平设置有至少一个带封头的横置疏水阀，横置疏水阀穿过外壳体贯通连接至内分离壳体上，横置疏水阀设置有竖立的疏水阀阀芯，疏水阀阀芯出口端焊接疏水阀排液管，疏水阀阀芯顶部焊接水平杠杆浮球；所述横置疏水阀刚好高于漏斗的上面。

所述外壳体的顶部封头上设有开口向上竖立焊接的快开盲板，快开盲板侧面穿孔焊接有用堵头封堵的消泡液管备用接口。

所述外壳体的底部封头的底部设置有竖立的底部汇管，底部汇管的侧面水平相贯焊接分离气出口管。

在内分离壳体内，对应进气管的进气口处设有一防冲刷保护带，避免混合气进入内分离壳体内时，产生过度冲刷的作用力。

在内分离壳体内，消泡立管底部固定有水平排列的消泡立管格栅。

在外壳体外，所述疏水阀排液管底部设置有排液阀。

所述排砂管穿过外壳体底部汇管的平封头焊接，底部汇管平封头及排砂管连通排砂阀。

所述内分离壳体通过内分离壳体外壁设置的内分离壳体支架与外壳体内壁固定连接。

所述天然气立式双层消泡除砂装置整体通过底部的支座安装和支撑。

进一步的，在外壳体上还设计有：

在外壳体上还设置有放空口、压力表接口、安全阀接口，其中，安全阀接口高于放空口和压力表接口，放空口和压力表接口靠近消泡立管底部。

所述多功能的天然气立式双层消泡除砂装置的工作过程如下：

当有砂砾和起泡剂的液体及泡沫的混合物通过进气管进入内分离腔（即内分离壳体内）后，混合物围绕消泡立管及内分离壳体之间的空间旋转减速向下进行重力分离及螺旋分离，分离出的砂砾及游离液体沉降在底部用于沉砂的漏斗内，砂砾沉降到最底部沉积，液体在漏斗上部；当液体超过水平杠杆浮球的水平液位时，横置疏水阀开启将多余的含起泡剂的液体直接排出在设备外；没有沉降含有消泡剂的泡沫随天然气在消泡立管格栅处向上进入消泡立管内，泡沫在内置固体剂消泡组件中间流动与消泡组件碰撞反应后消泡，至此消泡完毕，气体和消泡后的液体通过外壳体和内分离壳体间的间隙汇聚到底部汇管，再进入分离气出口管，进入下级管线。在这个过程中，带有一定温度的天然气不断流动进入俩壳体间隙的过程就是对内部漏斗底部加热的过程，保证了漏斗内砂砾及液体不会出现冻堵，保证疏水阀能连续正常的工作。漏斗底部排砂管腔外连接排砂阀门，所以泄压后，开启阀门，砂砾及部分液体就可以通过重力作用自行流出设备外，完成除砂作业。

本发明的有益效果如下：

本装置能有效地将多余含起泡剂液体排除在设备外，减少消泡剂用量，消泡稳定彻底；通过天然气自保温加热作用，防止沉降在设备底部的砂砾及液体低温凝固；当需要除砂时，泄压后，砂砾通过重力作用自行流出设备，完成除砂作业。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明的正面视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的竖立剖视图。

图4是本发明的水平剖俯视图。

图中，附图标记为：1快开盲板，2进气管，3分离气出口管，4安全阀接口，5压力表接口，6横置疏水阀，7疏水阀排液管，8排液阀，9排砂阀，10支座，11外壳体，12内分离壳体，13内分离壳体支架，14消泡立管，15消泡立管支架，16消泡立管格栅，17防冲刷保护带，18消泡组件支架，19消泡组件，20疏水阀阀芯，21水平杠杆浮球，22漏斗，23排砂管，24底部汇管，25消泡液管备用接口，26放空口。

具体实施方式

如图1—4所示，一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，包括外壳体11和内分离壳体12，外壳体11和内分离壳体12之间为保温承压腔，内分离壳体12内为内分离腔。

所述外壳体11的顶部设置有顶部封头，外壳体11的底部设置有底部封头，内分离壳体12从上至下依次包括内壳体封头、中间直管段、漏斗22和排砂管23，沿外壳体11的竖直壳体边缘的切线方向设有一个靠近顶部封头的进气管2，进气管2贯穿外壳体11和内分离壳体12之间的空腔且切线焊接于内分离壳体12的中间直管段上；所述外壳体11的顶部封头上设有开口向上竖立焊接的快开盲板1，快开盲板1侧面穿孔焊接有用堵头封堵的消泡液管备用接口25；所述外壳体11的底部封头的底部焊接竖立的底部汇管24，底部汇管24的侧面水平相贯焊接分离气出口管3。

所述内壳体封头的顶部开大孔，封头开孔内圆插入焊接一竖立消泡立管14，消泡立管14贯穿外壳体11顶部封头和内壳体封头，消泡立管14通过消泡立管14管外壁设置的消泡立管支架15与内分离壳体12内壁焊接固定，消泡立管14内设置固体剂的消泡组件19，消泡组件19通过消泡组件支架18固定于消泡立管14内，消泡立管14底部固定有水平排列的消泡立管格栅16；外壳体11的竖直壳体下端水平设置有至少一个带封头的横置疏水阀6，横置疏水阀6穿过外壳体11贯通连接至内分离壳体12上，横置疏水阀6的盲板端底部竖立贯穿焊接疏水阀阀芯20，疏水阀阀芯20出口端焊接疏水阀排液管7，疏水阀阀芯20顶部焊接水平杠杆浮球21，所述疏水阀排液管7底部设置有排液阀8；所述横置疏水阀6刚好高于漏斗22的上面。

在内分离壳体12内，对应进气管2的进气口处设有一防冲刷保护带17，该防冲刷保护带17具有一定厚度，可以避免混合气进入内分离壳体12内时，产生过度冲刷的作用力。

所述排砂管23穿过外壳体11的底部汇管24的平封头焊接，底部汇管24平封头及排砂管23连通排砂阀9。

所述内分离壳体12通过内分离壳体12外壁设置的内分离壳体支架13与外壳体11内壁固定连接。

所述天然气立式双层消泡除砂装置整体通过底部的支座10安装和支撑。

进一步的，在外壳体11上还设计有：

在外壳体11上还设置有放空口26、压力表接口5、安全阀接口4，其中，安全阀接口4高于放空口26和压力表接口5，放空口26和压力表接口5靠近消泡立管14底部。

所述多功能的天然气立式双层消泡除砂装置的工作过程如下：

当有砂砾和起泡剂的液体及泡沫的混合物通过进气管2进入内分离腔（即内分离壳体12内）后，混合物围绕消泡立管14及内分离壳体12之间的空间旋转减速向下进行重力分离及螺旋分离，分离出的砂砾及游离液体沉降在底部用于沉砂的漏斗22内，砂砾沉降到最底部沉积，液体在漏斗22上部；当液体超过水平杠杆浮球21的水平液位时，横置疏水阀6开启将多余的含起泡剂的液体直接排出在设备外；没有沉降含有消泡剂的泡沫随天然气在消泡立管格栅16处向上进入消泡立管14内，泡沫在内置固体消泡棒间的缝隙中流动与消泡棒碰撞反应后消泡，至此消泡完毕，气体和消泡后的液体通过外壳体11和内分离壳体12间的间隙汇聚到底部汇管24，再进入分离气出口管3，进入下级管线。在这个过程中，带有一定温度的天然气不断流动进入俩壳体间隙的过程就是对内部漏斗22底部加热的过程，保证了漏斗22内砂砾及液体不会出现冻堵，保证疏水阀能连续正常的工作。漏斗22底部的排砂管23腔外连接排砂阀9门，所以泄压后，开启阀门，砂砾及部分液体就可以通过重力作用自行流出设备外，完成除砂作业。

Claims (10)

1.一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：包括外壳体（11）和内分离壳体（12），外壳体（11）的顶部设置有顶部封头，外壳体（11）的底部设置有底部封头，内分离壳体（12）从上至下依次包括内壳体封头、中间直管段、漏斗（22）和排砂管（23），沿外壳体（11）的竖直壳体边缘的切线方向设有一个靠近顶部封头的进气管（2），进气管（2）贯穿外壳体（11）和内分离壳体（12）之间的空腔且切线焊接于内分离壳体（12）的中间直管段上；在内分离壳体（12）内设置有贯穿外壳体（11）顶部封头和内壳体封头的竖立的消泡立管（14），消泡立管（14）通过消泡立管（14）管外壁设置的消泡立管支架（15）与内分离壳体（12）内壁焊接固定，消泡立管（14）内设置固体剂的消泡组件（19）；外壳体（11）的竖直壳体下端水平设置有至少一个带封头的横置疏水阀（6），横置疏水阀（6）穿过外壳体（11）贯通连接至内分离壳体（12）上，横置疏水阀（6）设置有竖立的疏水阀阀芯（20），疏水阀阀芯（20）出口端焊接疏水阀排液管（7），疏水阀阀芯（20）顶部焊接水平杠杆浮球（21）；所述横置疏水阀（6）刚好高于漏斗（22）的上面。

2.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：所述外壳体（11）的顶部封头上设有开口向上竖立焊接的快开盲板（1），快开盲板（1）侧面穿孔焊接有用堵头封堵的消泡液管备用接口（25）。

3.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：所述外壳体（11）的底部封头的底部设置有竖立的底部汇管（24），底部汇管（24）的侧面水平相贯焊接分离气出口管（3）。

4.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：在内分离壳体（12）内，对应进气管（2）的进气口处设有一防冲刷保护带（17）。

5.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：在内分离壳体（12）内，消泡立管（14）底部固定有水平排列的消泡立管格栅（16）。

6.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：在外壳体（11）外，所述疏水阀排液管（7）底部设置有排液阀（8）。

7.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：所述排砂管（23）穿过外壳体（11）的底部汇管（24）的平封头焊接，底部汇管（24）平封头及排砂管（23）连通排砂阀（9）。

8.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：所述内分离壳体（12）通过内分离壳体（12）外壁设置的内分离壳体支架（13）与外壳体（11）内壁固定连接；所述天然气立式双层消泡除砂装置整体通过底部的支座（10）安装和支撑。

9.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于：在外壳体（11）上还设置有放空口（26）、压力表接口（5）、安全阀接口（4），其中，安全阀接口（4）高于放空口（26）和压力表接口（5），放空口（26）和压力表接口（5）靠近消泡立管（14）底部。

10.根据权利要求1所述的一种多功能的天然气立式双层消泡除砂装置，其特征在于，所述多功能的天然气立式双层消泡除砂装置的工作过程如下：当有砂砾和起泡剂的液体及泡沫的混合物通过进气管（2）进入内分离腔后，混合物围绕消泡立管（14）及内分离壳体（12）之间的空间旋转减速向下进行重力分离及螺旋分离，分离出的砂砾及游离液体沉降在底部用于沉砂的漏斗（22）内，砂砾沉降到最底部沉积，液体在漏斗（22）上部；当液体超过水平杠杆浮球（21）的水平液位时，横置疏水阀（6）开启将多余的含起泡剂的液体直接排出在设备外；没有沉降含有消泡剂的泡沫随天然气在消泡立管格栅（16）处向上进入消泡立管（14）内，泡沫在内置固体剂的消泡组件（19）中间流动与消泡组件（19）碰撞反应后消泡，至此消泡完毕，气体和消泡后的液体通过外壳体（11）和内分离壳体（12）间的间隙汇聚到底部汇管（24），再进入分离气出口管（3），进入下级管线；在这个过程中，带有一定温度的天然气不断流动进入外壳体（11）和内分离壳体（12）之间进行加热；所述漏斗（22）底部的排砂管（23）腔外连接排砂阀（9）门，泄压后开启阀门，砂砾及部分液体则通过重力作用自行流出设备外，完成除砂作业。

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