CN116242656A - 一种气井采出液固体颗粒取样装置以及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种满足对气井采出液固体颗粒取样的使用要求，以便于准确计算出气井采出液中砂粒含量的气井采出液固体颗粒取样方法以及取样装置，涉及气井采出液中固体颗粒含量测量技术领域。一种气井采出液固体颗粒取样装置，包括集液罐、过滤器和气液分离罐；所述气液分离罐设置在集液罐的上方，且底部设有与集液罐的内腔连通的通液管道，所述过滤器安装在所述通液管道上，所述气液分离罐上还设有与集液罐的内腔连通的第一通气管道，所述第一通气管道上设有平衡阀；所述气液分离罐上还设有进液管和排气管，所述进液管上设有进液控制阀门，所述排气管上设有第一排气阀；所述集液罐上设有第二排气阀。本发明提高了取样效率，且操作简便。

Description

一种气井采出液固体颗粒取样装置以及取样方法

技术领域

本发明涉及气井采出液中固体颗粒含量测量技术领域，具体涉及一种气井采出液固体颗粒取样装置以及取样方法。

背景技术

天然气开发初期，井口天然气将夹带较多的气井采出液进入地面生产设施，尤其是以页岩气为代表的非常规天然气的开发，通常采用水力加压加砂压裂的方式进行储层改造，以提高采收率。因此，在气井投入生产后主要由砂粒组成的固体颗粒将随着液相进入地面设备和管道，加剧地面生产设施的磨损。为了最大限度降低上述磨损情况对生产安全的影响，气井在投入正式生产之前通常需要经过测试生产阶段对地层中的固体颗粒进行排出，直至井口物流中采出液以及液相中的固体颗粒含量逐渐降低到一定程度后，气井才能进入正式生产流程。因而在测试生产阶段需要不断地对气井采出液的固体颗粒含量进行不断的测量，以确定其是否满足正式生产要求。

在生产过程中，液相、气相和固体颗粒(固相)充分混合后形成近似单相的采出液在管道和设备组成的高压封闭系统中流动，固体颗粒由除砂器进行脱除并间歇排入废水池，液相由分离器分离后排入废水池。虽然固、液均排入废水池，但由于设备排固时机和排液时机难以同步，直接从废水池中取样将不能代表采出管道内的真实情况，因而无法准确计算出采出液中的固体颗粒含量。

为了准确反应不含液或者很少量液的气体内固体颗粒物的真实含量，现通常采用从气体输送管道上引流小部分气体至取样装置中进行分离取样，如：申请号：CN201220088593.8、一种在压力下捕集气体中颗粒物的装置。但对于气井采出液，由于含液较多，且其直接从气井流出，采出液输送管道内的压力大，通常达几十兆帕，若采用上述装置对采出液输送管道进行取样，引流出的采出液难以在捕集器中分离出固相和液相，且在高压条件下极易将捕集器内的滤筒损坏，同时，气井采出液盐含量较高，流出井口后随着温度降低将析出结晶盐混于固体颗粒中，影响最终检测结果的准确性。因而现有装置难以满足对气井采出液固体颗粒取样的使用要求，因而也难以满足对气井采出液固体颗粒取样的使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种满足对气井采出液固体颗粒取样的使用要求，以便于准确计算出气井采出液中砂粒含量的气井采出液固体颗粒取样装置以及取样方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气井采出液固体颗粒取样装置，包括集液罐、过滤器和气液分离罐；所述气液分离罐设置在集液罐的上方，且底部设有与集液罐的内腔连通的通液管道，所述过滤器安装在所述通液管道上，以对经过通液管道的流体过滤，所述气液分离罐上还设有与集液罐的内腔连通的第一通气管道，所述第一通气管道上设有平衡阀；

所述气液分离罐上还设有进液管和排气管，所述进液管上设有进液控制阀门，所述排气管上设有第一排气阀；

所述集液罐上设有第二排气阀。

进一步地，所述过滤器与气液分离罐之间设有第一阀门，所述过滤器与集液罐之间设有第二阀门。

进一步地，还包括压差计；所述气液分离罐上还设有与集液罐的内腔连通的第二通气管道，所述压差计安装在所述第二通气管道上。

进一步地，所述压差计与气液分离罐之间设有第三阀门，所述压差计与集液罐之间设有第四阀门。

进一步地，所述进液管的出口位置的高度低于所述排气管的进口位置的高度。

进一步地，所述进液管的出口出液方向与气液分离罐相切。

进一步地，所述气液分离罐上还设有注水管，所述注水管上设有第五阀门。

进一步地，所述过滤器的过滤精度大于10mm。

进一步地，所述集液罐和气液分离罐上均设有测量气压的气压表。

一种气井采出液固体颗粒取样方法，所述取样方法采用上述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，所述取样方法包括：

步骤一、将进液管与采出液输送管道连接，将排气管与除砂器的出气管连接；

步骤二、关闭第二排气阀后打开进液控制阀门和第一排气阀，将采出液输送管道内的采出液引流至气液分离罐，利用气液分离罐中分离出液固混合物；

步骤三、待气液分离罐分离出液固混合物后，关闭进液控制阀门、平衡阀和第一排气阀，利用第二排气阀调节过滤器的滤网两侧压力，保证过滤器的过滤效率；

步骤四、待过滤器将气液分离罐分离出的液固混合物完全过滤后，测量出集液罐内的液体体积和过滤器分离出的固体颗粒重量。

本发明的有益效果是：本发明的一种气井采出液固体颗粒取样方法以及取样装置，取样装置设有气液分离罐、过滤器和集液罐，气液分离罐与集液罐之间设有第一通气管道，集液罐上设有第二排气阀，气液分离罐可实现气体分离，过滤器实现液固分离，在气液分离罐充液过程中可利用第一通气管道和平衡阀维持过滤器两侧平衡，防止过滤器损坏，取样装置满足了对气井采出液固体颗粒取样的使用要求，便于准确计算出气井采出液中砂粒含量，过滤器过滤过程中还可通过第二排气阀调节过滤器滤网两侧压力，可利用采出液本身压力在取样装置中形成压差，以作为固体颗粒过滤的动力，提高了取样效率，且操作简便。

附图说明

图1是本发明的取样装置的结构示意图；

图2是本发明的取样装置使用时的示意图

图中所示：集液罐1，过滤器2，气液分离罐3，通液管道4，第一通气管道5，第二通气管道6，除砂器7，第二排气阀11，进液管31，排气管32，进液控制阀门33，第一排气阀34，注水管35，第五阀门36，第一阀门41，第二阀门42，平衡阀51，压差计62，第三阀门63，第四阀门64，采出液输送管道71，出气管72。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的一种气井采出液固体颗粒取样装置，包括集液罐1、过滤器2和气液分离罐3。集液罐1、气液分离罐3上分别设置有视窗以观察液位。集液罐1和气液分离罐3还分别设置有气压表以便测量其内腔压力(图中未画出)。所述气液分离罐3设置在集液罐1的上方，且底部设有与集液罐1的内腔连通的通液管道4，所述过滤器2安装在所述通液管道4上，以对经过通液管道4的流体过滤，所述气液分离罐3上还设有与集液罐1的内腔连通的第一通气管道5，所述第一通气管道5上设有平衡阀51，平衡阀51可采用常规截止阀；所述气液分离罐3上还设有进液管31和排气管32，所述进液管31上设有进液控制阀门33，所述排气管32上设有第一排气阀34；所述集液罐1上设有第二排气阀11。

排气管32主要是起排出气液分离罐3内分离出的气体的作用，可以理解的是，本发明中排气管32的位置应设置在气液分离罐3的罐壁上端或罐顶上，以便排气。第一通气管道5主要起将气液分离罐3内分离的气体排入集液罐1的作用，第一通气管道5的设置位置也应设置在气液分离罐3的罐壁上端或罐顶上。

如图2所示，装置使用时将进液管31与采出液输送管道71连接，将排气管32与除砂器7的出气管72连接，使装置与采出液处理工艺线并联。取样时，关闭第二排气阀11后缓慢打开进液控制阀门33和第一排气阀34，将采出液输送管道71内的采出液引流至气液分离罐3。采出液进入气液分离罐3后，在重力作用下气体从采出液中分离出，液固混合物存留在气液分离罐3中。存留在气液分离罐3中的液固混合物会从通液管道4向下流动，通过过滤器2过滤分离出液相和固体颗粒，液相进入集液罐1的内腔内，固相存留在过滤器2内。气液分离罐3分离出的气体一部分从排气管32排出后进入出气管72，实现回收利用，另一部分从第一通气管道5流入集液罐1的内腔，从而使过滤器2的滤网两侧压力保持相等或在压差在较小范围内，防止过滤器2损坏。待气液分离罐3分离出一定量的液固混合物后，关闭进液控制阀门33、平衡阀51和第一排气阀34，让过滤器2过滤完气液分离罐3中的液固混合物，期间可通过第二排气阀11调节集液罐1的压力，使集液罐1内腔气压压力略低于气液分离罐3的内腔气压压力，从而调节过滤器2的滤网两侧压力，使其维持在一定范围内，保证过滤器2的过滤效率。待过滤器2将气液分离罐3分离出的液固混合物完全过滤后，测量出集液罐1内的液相体积和过滤器2内过滤的固体颗粒的干重(烘干后的重量)，即完成取样。最后将固体颗粒的干重与液相体积相比即能准确得到气井采出液中砂粒含量。本发明取样装置可利用采出液本身压力，在取样装置中形成压差以作为固体颗粒过滤的动力，取样效率高，操作简便。

具体的，将过滤器2从装置上取下干燥后称重，所得重量与过滤器自身重量的差值即为样品中固体颗粒的干重。

本发明中，过滤器的过滤精度保证大于10mm的砂粒被截留即可，即：过滤器2的过滤精度大于10mm。

本发明实施例中，进液管31设置在气液分离罐3的一侧，排气管32设置在气液分离罐3的另一侧，当然，两者也可设置在同侧。进液管31的出口位置的高度可与排气管32的进口位置的高度相同或不同，为防止或减少采出液中的液相和固相从排气管32排出的概率，优选地，进液管31的出口位置的高度低于排气管32的进口位置的高度。进一步的，进液管31的出口出液方向与气液分离罐3相切。这样从进液管31流出的采出液可沿着气液分离罐3的内壁作圆周运动，更便于液固相从采出液中分离。

本发明实施例中，过滤器2与气液分离罐3之间设有第一阀门41，过滤器2与集液罐1之间设有第二阀门42。如此，在气液分离罐3充液(进液控制阀门33打开)时，可先关闭第一阀门41和第二阀门42，将过滤器2与气液分离罐3之间的通路以及滤器2与集液罐1之间的通路关断，可减少充液时对过滤器2的压力冲击，可提高过滤器2的使用寿命。待充液完成(进液控制阀门33关闭)后，再缓慢打开第一阀门41和第二阀门42。

为了方便观察气液分离罐3与集液罐1之间的气压压差，装置还设有压差计62。气液分离罐3上还设有与集液罐1的内腔连通的第二通气管道6，压差计62安装在第二通气管道6上。可以理解的是，第二通气管道6的设置位置也应设置在气液分离罐3的罐壁上端或罐顶上，且入口高度应高于进液管31的出口位置高度。本发明的实施例中，压差计62与气液分离罐3之间设有第三阀门63，压差计62与集液罐1之间设有第四阀门64。如此，可通过第三阀门63控制压差计62与气液分离罐3之间的通断，通过第四阀门64控制压差计62与集液罐1之间的通断。

过滤器2在过滤过程中会有一部分盐分从固液混合液中析出而残留在过滤器2内的固体颗粒中，会影响取样结果，因此在测量过滤器2内过滤的固体颗粒的干重(烘干后的重量)前需要对固体颗粒进行清洗，以除去其中盐分。为了提高清洗效率，本发明的气液分离罐3上还设有注水管35，注水管35上设有第五阀门63。如此，在过滤后，可通过注水管35向气液分离罐3注入清水，再打开第一排气阀34，调节气液分离罐3的内腔压力，从而调节过滤器2的滤网两侧压力，提高清洗效率。

本发明中的排气阀、阀门均可采用截止阀，当然也可采用其它种类阀门。

本发明还提供一种气井采出液固体颗粒取样方法，该方法采用上述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，所述取样方法包括：

步骤一、将进液管31与采出液输送管道71连接，将排气管32与除砂器7的出气管72连接；

步骤二、关闭第二排气阀11后打开进液控制阀门33和第一排气阀34，将采出液输送管道71内的采出液引流至气液分离罐3，利用气液分离罐3中分离出液固混合物；

步骤三、待气液分离罐3分离出液固混合物后，关闭进液控制阀门33、平衡阀51和第一排气阀34，利用第二排气阀11调节过滤器2的滤网两侧压力，使其维持再一定压差范围内，从而保证过滤器2的过滤效率；具体的，随着集液罐1内的液体增加，集液罐1的内腔压力会逐渐增大，而气液分离罐3随着其内腔液体的减小，其内腔压力会逐渐减小，此时可打开第二排气阀11，从集液罐1内放出部分气体，即可调节过滤器2的滤网两侧压力；

步骤四、待过滤器2将气液分离罐3分离出的液固混合物完全过滤后，测量出集液罐1内的液体体积和过滤器2分离出的固体颗粒重量(干重)。

本发明的取样方法利用了采出液本身压力，在取样装置中形成压差以作为固体颗粒过滤的动力，取样效率高，操作简便。

Claims (10)

1.一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，包括集液罐(1)、过滤器(2)和气液分离罐(3)；所述气液分离罐(3)设置在集液罐(1)的上方，且底部设有与集液罐(1)的内腔连通的通液管道(4)，所述过滤器(2)安装在所述通液管道(4)上，以对经过通液管道(4)的流体过滤，所述气液分离罐(3)上还设有与集液罐(1)的内腔连通的第一通气管道(5)，所述第一通气管道(5)上设有平衡阀(51)；

所述气液分离罐(3)上还设有进液管(31)和排气管(32)，所述进液管(31)上设有进液控制阀门(33)，所述排气管(32)上设有第一排气阀(34)；

所述集液罐(1)上设有第二排气阀(11)。

2.如权利要求1所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，所述过滤器(2)与气液分离罐(3)之间设有第一阀门(41)，所述过滤器(2)与集液罐(1)之间设有第二阀门(42)。

3.如权利要求1所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，还包括压差计(62)；所述气液分离罐(3)上还设有与集液罐(1)的内腔连通的第二通气管道(6)，所述压差计(62)安装在所述第二通气管道(6)上。

4.如权利要求3所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，所述压差计(62)与气液分离罐(3)之间设有第三阀门(63)，所述压差计(62)与集液罐(1)之间设有第四阀门(64)。

5.如权利要求1所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，所述进液管(31)的出口位置的高度低于所述排气管(32)的进口位置的高度。

6.如权利要求5所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，所述进液管(31)的出口出液方向与气液分离罐(3)相切。

7.如权利要求1所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，所述气液分离罐(3)上还设有注水管(35)，所述注水管(35)上设有第五阀门(36)。

8.如权利要求1所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，所述过滤器(2)的过滤精度大于10mm。

9.如权利要求1所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，所述集液罐(1)和气液分离罐(3)上均设有测量气压的气压表。

10.一种气井采出液固体颗粒取样方法，所述取样方法采用如权利要求1至9中任一权利要求所述的一种气井采出液固体颗粒取样装置，其特征在于，所述取样方法包括：

步骤一、将进液管(31)与采出液输送管道(71)连接，将排气管(32)与除砂器(7)的出气管(72)连接；

步骤二、关闭第二排气阀(11)后打开进液控制阀门(33)和第一排气阀(34)，将采出液输送管道(71)内的采出液引流至气液分离罐(3)，利用气液分离罐(3)中分离出液固混合物；

步骤三、待气液分离罐(3)分离出液固混合物后，关闭进液控制阀门(33)、平衡阀(51)和第一排气阀(34)，利用第二排气阀(11)调节过滤器(2)的滤网两侧压力，保证过滤器(2)的过滤效率；

步骤四、待过滤器(2)将气液分离罐(3)分离出的液固混合物完全过滤后，测量出集液罐(1)内的液体体积和过滤器(2)分离出的固体颗粒重量。

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