CN111663931A - 一种便携式煤层气井排水口三相分离装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,包括:可拆卸的外壳,所述外壳内部设有滤网;与所述外壳的上部可拆卸连接的进料管路;与所述外壳的下部可拆卸连接的排水管路,所述排水管路上设有液体阀门和液体流量计;与所述外壳的顶部可拆卸连接的集气部件,所述集气部件包括排气管路、集气瓶和倒立架,所述排气管路上设有气体阀门和气体流量计;所述外壳的内部为拆卸的进料管路、排水管路和集气部件的存储空间。本发明的有益效果:在大气压条件气、液、固利用自身性质自行分离,携带方便,可单人使用,可以提高现场工作效率;另外该分离装置兼具气体流量和液体流量的测量、气体的采集功能,现场及时检测,快速高效。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气排采技术领域,尤其涉及一种便携式煤层气井排水口三相分离装置及测量方法。
背景技术
煤层气是一种以甲烷为主要成分的清洁能源,其生产过程包括钻井、储层改造和排水采气。其中排水采气阶段煤层气从井底借助套管和油管之间的环空运移到井口,再通过连接井口的管路运送至压缩站,最后进行市场供应;井底煤层中的液体则借助油管在抽水泵的作用下通过排水管排到地面水池中。然而,由于井底气液分离效果差造成煤层气被液体携带从排水管中排出,并且逸散进入大气中。此外,煤层中存在的煤粉等固相颗粒物也会随液体排出到水池中。因此,从排水口排出的液体中包括了液、气、固三相物质。煤层气逸散进入大气不仅浪费了清洁能源,而且增加了空气中甲烷量,加剧了温室效应,不利于环境保护。对于固相物而言,排出量的多少可以反映井底抽水泵的工作环境状况。可见,对煤层气井排出液体中的煤层气和固相物的检测尤为重要。目前,对于排水口产出物的处理方面主要是侧重单相的检测和采集,而且使用到的大部分仪器设备为固定在井场长期工作,成本较高,不能大规模推广应用。
发明内容
有鉴于此,本专利提供一种可携带的快速简易测量和采集装置,可满足区域内数量众多煤层气井的排出物检测需要。
本发明的实施例提供一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,包括:
可拆卸的外壳,所述外壳内部设有滤网;
与所述外壳的上部可拆卸连接的进料管路;
与所述外壳的下部可拆卸连接的排水管路,所述排水管路上设有液体阀门和液体流量计;
与所述外壳的顶部可拆卸连接的集气部件,所述集气部件包括排气管路、集气瓶和倒立架,所述倒立架固定于所述外壳的顶部,所述集气瓶倒扣于所述倒立架上,所述排气管路下端与所述外壳顶部连通、上端延伸入所述集气瓶内,所述排气管路上设有气体阀门和气体流量计;
所述进料管路用于向所述外壳内输入煤层气井排水口排出的三相混合物,所述滤网用于对该三相混合物中的固体进行过滤,所述排水管路用于排出该三相混合物中的液体,所述集气部件用于收集该三相混合物中的气体,所述外壳的内部为拆卸的进料管路、排水管路和集气部件的存储空间。
进一步地,所述外壳包括上壳体和下壳体,所述上壳体上端封闭、下端开口,所述下壳体下端封闭、上端开口,所述上壳体下端与所述下壳体上端一侧铰接连接,所述上壳体下端与所述下壳体上端另一侧通过紧固件连接。
进一步地,所述滤网设置于所述下壳体的上端口处。
进一步地,所述滤网设置于所述下壳体的上端口处。
进一步地,所述倒立架的底部设有防漏垫圈。
进一步地,所述外壳为透明外壳,所述外壳的表面设有体积刻度。
进一步地,所述进料管路、排气管路和所述排水管路均为透明软管。
本发明的实施例还提供了上述的便携式煤层气井排水口三相分离装置的测量方法,具体包括以下步骤:
S1将所述进料管路连接煤层气井排水口的管口,煤层气井排水口排出的三相混合物经所述滤网过滤,三相混合物中的固体保存在所述筛网上,三相混合物中的液体由所述排水管路排出,三相混合物中的气体由所述集气部件收集;
S2通过调节所述液体阀门控制所述排水管路排出的液体流速,使所述外壳内的液面保持在恒定位置,所述液体流量计测量的液体流量数值即为三相混合物的液体流量;
S3待液体覆盖所述外壳内的底部,使所述外壳内的液面保持在恒定位置,通过所述气体流量计测量三相混合物的气体流量。
进一步地,所述步骤S2可替换为:关闭所述液体阀门,利用计时工具记录设定时间,获取所述外壳内设定时间内液体的增长体积,根据增长体积除以设定时间获得三相混合物的液体流量。
进一步地,还包括由所述步骤S3中三相混合物的气体流量和所述集气瓶的体积计算所述集气瓶收集满气体的时间。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是:本发明的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,在大气压条件气、液、固利用自身性质自行分离,进料管路、排水管路和集气部件可拆卸连接且可存储于外壳内部,携带方便,可单人使用,可以提高现场工作效率;另外该分离装置兼具气体流量和液体流量的测量功能,现场及时检测,快速高效。
附图说明
图1是本发明一种便携式煤层气井排水口三相分离装置的原理图;
图2是本发明一种便携式煤层气井排水口三相分离装置的结构示意图。
图中:1-外壳、2-滤网、3-上壳体、4-下壳体、5-定向进口端、6-进料管路、7-液体出口端、8-排水管路、9-液体阀门、10-液体流量计、11-气体出口端、12-排气管路、13-倒立架、14-集气瓶、15-气体阀门、16-气体流量计、17-防漏垫圈、18-转轴、19-插销插杆、20-插销插环、21-体积刻度、22-把手、23-皮垫、24-支架、25-煤层气井排水口管口、26-水池。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1和2,本发明的实施例提供了一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,包括:
可拆卸的外壳1,所述外壳1内部设有滤网2;
与所述外壳1的上部可拆卸连接的进料管路6;
与所述外壳1的下部可拆卸连接的排水管路8,所述排水管路8上设有液体阀门9和液体流量计10;
与所述外壳1的顶部可拆卸连接的集气部件,所述集气部件包括排气管路12、集气瓶14和倒立架13,所述倒立架13固定于所述外壳1的顶部,所述集气瓶14倒扣于所述倒立架13上,所述排气管路12下端与所述外壳1顶部连通、上端延伸入所述集气瓶14内,所述排气管路12上设有气体阀门15和气体流量计16。
具体的,所述外壳1为透明桶状,所述外壳1包括均为中空圆柱状的上壳体3和下壳体4,所述上壳体3上端封闭、下端开口,所述下壳体4下端封闭、上端开口,所述上壳体3下端与所述下壳体4上端一侧铰接连接,这里所述上壳体3下端与所述下壳体4上端通过转轴18铰接,所述上壳体3可绕所述转轴18相对所述下壳体4上下转动,以实现所述外壳1的开合。所述上壳体3下端与所述下壳体4上端另一侧通过紧固件连接,这里所述紧固件为插销插杆19和插销插环20,所述插销插杆19设置于所述上壳体3的下端,所述插销插环20设置于所述下壳体4的上端,通过所述插销插杆19和所述插销插环20配合使所述上壳体3和所述下壳体4锁死。
所述滤网2设置于所述下壳体4的上端口处。所述滤网2为金属或者布制作,圆形,直径略大于所述外壳1直径,设置于所述上壳体3和所述下壳体4的交界处,被所述上壳体3压紧固定于所述外壳1中间,具有方便更换的优点。
所述上壳体3设有两个向外延伸的管状端口,分别为位于其上部侧面的定向进口端5和位于其顶部中央的气体出口端11。所述进料管路6为透明软管,其中所述进料管路6一端与所述定向进口端5套接,另一端连接煤层气井排水口管口25,使煤层气井排水口流体以抛物线或者缓慢流速流入所述外壳1内部。
所述排气管路12的下端与所述气体出口端11套接,所述倒立架13为漏斗状,所述倒立架13的底部设有防漏垫圈17,所述倒立架13罩于所述气体出口端11上方,所述防漏垫圈17与所述上壳体3的顶部贴合,所述倒立架13的底部压紧所述防漏垫圈17,所述集气瓶14倒扣于所述倒立架13,所述倒立架13支撑和固定所述集气瓶14。所述气体流量计16与所述排气管路12的可拆卸连接,在收集气体时取下,在测量气体流量时可以安装上。
所述下壳体4设有一个向外延伸的管状端口,即液体出口端7。所述排水管路8也为透明软管,所述排水管路8一端与所述液体出口端7套接,另一端延伸至水池26。所述液体阀门9和所述液体流量计10分别串接于所述排水管路8上。
所述外壳1的表面设有体积刻度21,该体积刻度21纵向均匀的设置于所述上壳体3和所述下壳体4表面。所述外壳1的底部还设有三支架24和三皮垫23,三所述皮垫23均等距固定在所述下壳体4底部,起到保护所述外壳1作用,每一所述支架24上端与所述皮垫23可拆卸连接,每一所述支架24下端支撑地面,调节三所述支架24张开的角度可控制所述外壳1的高度。
优选的,所述外壳1的外侧壁还设有把手22,通过握持该把手22便于携带该分离装置。
本发明的便携式煤层气井排水口三相分离装置未进行工作时,将所述进料管路6、所述排水管路8、所述集气部件和三所述支架23由所述外壳1上拆卸,推动所述插销插杆19,打开所述外壳1,将拆卸的进料管路6、排水管路8、集气部件和三所述支架24放入所述外壳1内,合拢所述外壳1,推动所述插销插杆19,使所述上壳体3和所述下壳体4合拢密封,所述外壳1的内部为拆卸的进料管路5、排水管路8、集气部件和三所述支架24的存储空间。携带方便,可单人使用,可以提高现场工作效率。
请参考图1和2,本发明的实施例还提供了上述的便携式煤层气井排水口三相分离装置的测量方法,具体包括以下步骤:
步骤S1:将所述进料管路6连接煤层气井排水口的管口,煤层气井排水口管口25排出的三相混合物经所述滤网2过滤,三相混合物中的固体保存在所述筛网2上,三相混合物中的液体由所述排水管路8排出,三相混合物中的气体由所述集气部件收集;
在进行测量之前应先对便携式煤层气井排水口三相分离装置进行组装,具体步骤如下:
(1)推动所述插销插杆19打开所述外壳,取出所述外壳1内存放的进料管路6、排水管路8、集气部件和三所述支架24;
(2)在所述下壳体4的上端口安装所述滤网2,将所述上壳体3和所述下壳体4合拢,并推动插销插杆19使所述上壳体3和所述下壳体4锁死密封;
(3)将所述进料管路6连接于所述定向进口端;
(4)将所述排水管路8连接于所述液体出口端;
(5)在所述下壳体4的底部安装三所述支架24,调节支架24张开的角度控制所述外壳1的高度。
步骤S2:对三相混合物的液体流量的测量
这里关于三相混合物的液体流量的测量有两种方法,具体如下:
方法1:通过调节所述液体阀门9控制所述排水管路8排出的液体流速,使所述外壳1内的液面保持在恒定位置,此时由所述进料管路6输入的三相混合物的液体流量和由所述排水管路8输出的液体流量相同,所述液体流量计10测量的液体流量数值即为三相混合物的液体流量。
方法2:关闭所述液体阀门9,利用计时工具记录设定时间,获取所述外壳1内设定时间内液体的增长体积,根据增长体积除以设定时间获得三相混合物的液体流量。其中设定时间内液体的增长体积可以根据观察所述外壳1表面的体积刻度进行确定。
步骤S3:对三相混合物的气体流量的测量,具体的:
在上述步骤S2方法1的基础上,待液体覆盖所述外壳1内的底部,此时液体封堵了气体从所述外壳1底部液体出口端7中逸散的通道,根据重力分异作用可知,液体中气体会向上通过所述气体出口端11进入空气中,此时通过所述气体流量计16在所述气体出口端11可以获取外壳1中逸出的气体流量,即排水口中排出的三相混合物的气体流量。
步骤S4:收集三相混合物中的气体样品,具体如下:
(1)在步骤3的基础上,在所述上壳体3的顶部安装所述倒立架13;
(2)将所述集气瓶14中装满从所述排水管路8中排出的液体,从而排尽集气瓶14中的空气,然后关闭所述气体阀门15,将所述排水管12路连接在集气瓶14瓶口;
(3)将所述集气瓶14倒置使瓶口朝下,倒扣于所述倒立架13内,并且使所述排气管路12连接所述气体出口端11;
(4)在液体没有充满所述外壳1的条件下,打开所述气体阀门15,在重力作用下所述集气瓶14中的液体流入到所述外壳1内,待所述集气瓶14内液体全部排出后所述外壳1内的气体由于密度小会通过所述气体出口端11和所述排气管路12进入集气瓶14中,根据步骤S3中测得的气体流量和所述集气瓶14的体积,计算出所述集气瓶14中收集满气体的时间;
(5)待所述集气瓶14中集满气体后,关闭所述气体阀门15,从所述倒立架13上取下所述集气瓶14,后再取下所述倒立架13。
步骤S5:采集三相混合物中的固相物,具体如下:
(1)在步骤4的基础上,将所述进料管路6与煤层气井排水口管口15拆卸分离;
(2)待所述外壳1中液体完全排出后,推动所述插销插杆14,打开所述外壳3;
(3)取下所述滤网2,收集所述滤网2上的固相物即可。
步骤S6:结束后装置还原
(1)将所述进料管路6、所述排水管路8、所述集气部件和三所述支架24由所述外壳1上拆卸;
(2)推动所述插销插杆19,打开所述外壳1,将拆卸的进料管路6、排水管路8、集气部件和三所述支架24放入所述外壳1内,可以将装满气体样品的所述集气瓶14和所述排气管路12另外存放备用,另外在添置新的所述集气瓶14和所述排气管路12放入外壳1中,保证该套装置结构的完整性。
(3)合拢所述外壳1,推动所述插销插杆19,使所述上壳体3和所述下壳体4合拢密封,通过把手22可携带该套装置。
在本文中,所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的,只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解,所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下,本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,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 (10)
1.一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,其特征在于,包括:
可拆卸的外壳,所述外壳内部设有滤网;
与所述外壳上部可拆卸连接的进料管路;
与所述外壳下部可拆卸连接的排水管路,所述排水管路上设有液体阀门和液体流量计;
与所述外壳顶部可拆卸连接的集气部件,所述集气部件包括排气管路、集气瓶和倒立架,所述倒立架固定于所述外壳的顶部,所述集气瓶倒扣于所述倒立架上,所述排气管路下端与所述外壳顶部连通、上端延伸入所述集气瓶内,所述排气管路上设有气体阀门和气体流量计;
所述进料管路用于向所述外壳内输入煤层气井排水口排出的三相混合物,所述滤网用于对该三相混合物中的固体进行过滤,所述排水管路用于排出该三相混合物中的液体,所述集气部件用于收集该三相混合物中的气体,所述外壳的内部为拆卸的进料管路、排水管路和集气部件的存储空间。
2.如权利要求1所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,其特征在于:所述外壳包括上壳体和下壳体,所述上壳体上端封闭、下端开口,所述下壳体下端封闭、上端开口,所述上壳体下端与所述下壳体上端一侧铰接连接,所述上壳体下端与所述下壳体上端另一侧通过紧固件连接。
3.如权利要求2所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,其特征在于:所述滤网设置于所述下壳体的上端口处。
4.如权利要求2所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,其特征在于:所述滤网设置于所述下壳体的上端口处。
5.如权利要求1所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,其特征在于:所述倒立架的底部设有防漏垫圈。
6.如权利要求1所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,其特征在于:所述外壳为透明外壳,所述外壳的表面设有体积刻度。
7.如权利要求1所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置,其特征在于:所述进料管路和所述排水管路均为透明软管。
8.如权利要求1~7中任意一项所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1将所述进料管路连接煤层气井排水口的管口,煤层气井排水口排出的三相混合物经所述滤网过滤,三相混合物中的固体保存在所述筛网上,三相混合物中的液体由所述排水管路排出,三相混合物中的气体由所述集气部件收集;
S2通过调节所述液体阀门控制所述排水管路排出的液体流速,使所述外壳内的液面保持在恒定位置,所述液体流量计测量的液体流量数值即为三相混合物的液体流量;
S3待液体覆盖所述外壳内的底部,使所述外壳内的液面保持在恒定位置,通过所述气体流量计测量三相混合物的气体流量。
9.如权利要求8所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置的测量方法,其特征在于,所述步骤S2可替换为:关闭所述液体阀门,利用计时工具记录设定时间,获取所述外壳内设定时间内液体的增长体积,根据增长体积除以设定时间获得三相混合物的液体流量。
10.如权利要求8所述的一种便携式煤层气井排水口三相分离装置的测量方法,其特征在于:还包括,由所述步骤S3中三相混合物的气体流量和所述集气瓶的体积计算所述集气瓶收集满气体的时间。
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