CN218759842U - 一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于页岩气工程技术领域，特别涉及一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置。其技术方案为：一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，包括汇管，汇管上连接有若干进气管路，进气管路的一端与井口连接，汇管的出口通过管路连接有旋流除砂器，旋流除砂器的底部连接有砂液管路，旋流除砂器的顶部通过管路连接有气液分离器，气液分离器的顶部连接有天然气管路，气液分离器的底部连接有液体管路。本实用新型提供了一种减少设备的新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置。

Description

一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置

技术领域

本实用新型属于页岩气工程技术领域，特别涉及一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置。

背景技术

一个常规的页岩气平台一般有4～10口页岩气井，现有的页岩气平台地面建设标准化设计采用与页岩气井口一对一的整套集输装置。以4口页岩气井的平台为例，如图2简化流程所示(未包含放空和排污等)：井口来的含砂和液的原料气天然气经过工艺阀门进入滤筒式除砂器，过滤掉原料气天然气中夹带的股液和砂，过滤下来的股液经过股液管路，定期人工排放至集输装置外的污水池。滤筒式除砂器的滤筒内过滤下来砂后，根据滤筒式除砂器差压值，人工打开滤筒进行排砂作业。除去股液和砂的原料气天然气，经过工艺阀门进入气液分离器，分离出99％以上、80μm以上液体颗粒后的天然气进入孔板流量计进行天然气计量，计量后的天然气经过工艺阀门进入下游装置。分离下来的液体由液位控制系统根据气液分离器内液位高度，通过控制调节阀的开度，分离出来的液体经切断阀和质量流量计后，经调节阀和工艺阀门进入下游排污系统。

“十三五”以来页岩气开发的力度迅速增大，期间形成页岩气地面建设的标准化设计系列成果在川南页岩气开发中得到全面应用，主要包括标准化设计流程、标准化设计、装备研发、标准化采购、标准化施工、滚动开发标准化模式、运行阶段标准化等。总体效果不错，加快了页岩气开发建设周期，减少设备的重复设计、采购的时间和成本，但由页岩气低成本开发需求迫切及页岩气建产前期出砂多的特点，存在以下问题亟待优化和解决：

一个常规的页岩气平台一般有4～10口页岩气井，现有的页岩气平台集输装置，采用与页岩气井口一对一的先除砂、再气液分离、最后气液分别计量的流程，一口井对应使用一个除砂器、一个分离器、一个气相计量和一个液相计量，装置设备数量多、占地大、投资高、施工周期长。

现有的页岩气平台集输装置采用滤筒式除砂器，每次排砂需要人工打开除砂器，取出滤筒进行排砂操作，操作复杂，工作量大，与页岩气平台无人值守理念相违背，且滤筒易出现因排砂不及时而失效，砂粒进入下游损坏管线，造成天然气泄漏的重大安全风险。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种减少设备的新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，包括汇管，汇管上连接有若干进气管路，进气管路的一端与井口连接，汇管的出口通过管路连接有旋流除砂器，旋流除砂器的底部连接有砂液管路，旋流除砂器的顶部通过管路连接有气液分离器，气液分离器的顶部连接有天然气管路，气液分离器的底部连接有液体管路。

本实用新型先对页岩气平台每口井天然气进行一对一的混合气液两相流计量，再将多口井的页岩气汇合后进入共用的旋流除砂器，通过旋流分离页岩气中的砂粒和股液至旋流除砂器底部沉积，并通过自动液位调节控制系统将砂粒和股液排出，实现自动除砂功能，天然气出旋流除砂器后进入共用的气液分离器，分离出99％以上、80μm以上的液体颗粒后进入下游流程。

一个平台的多口井共用一台旋流除砂器，减少了设备、工艺阀门和管路系统的材料用量，减少了装置占地面积，降低装置投资。旋流部件可采用单个选旋风子或多个旋风子，旋风子材料可采用防砂砾冲蚀的高强度合金或陶瓷材料，确保其安全可靠性。

一个平台的多口井共用一台气液分离器，减少了设备、工艺阀门和管路系统的材料用量，减少了装置占地面积，降低装置投资。

作为本实用新型的优选方案，所述进气管路上连接有两相流量计。两相流量计设置在旋流除砂器前，代替气液分离器气相出口的孔板流量计和液相出口的质量流量计，减少了设备、工艺阀门和管路系统的材料用量，降低装置投资。同时，两相流量计采用多级文丘里管差压测量原理，测量结果更精准，过滤部件采用防砂砾冲蚀的高强度合金材料，保证设备安全稳定性。

作为本实用新型的优选方案，所述进气管路上还连接有进气工艺阀门，进气工艺阀门位于两相流量计的进口侧。

作为本实用新型的优选方案，所述砂液管路上连接有砂液调节阀。

作为本实用新型的优选方案，所述旋流除砂器的下段设置有砂液自动液位控制系统，砂液自动液位控制系统与砂液调节阀电连接。旋流除砂器设置了砂液自动液位控制系统，用于控制旋流除砂器筒体内砂液的液位，实现自动排砂功能，无需人工操作排砂，大幅减少人工操作工作量，真正实现平台无人值守。

作为本实用新型的优选方案，所述砂液管路上还连接有砂液切断阀和砂液工艺阀门，砂液切断阀位于砂液调节阀的进口侧，砂液工艺阀门位于砂液调节阀的出口侧。

作为本实用新型的优选方案，所述液体管路上连接有液体调节阀。

作为本实用新型的优选方案，所述气液分离器的下段设置有液体自动液位控制系统，液体自动液位控制系统与液体调节阀电连接。气液分离器设置了液体自动液位控制系统，用于控制气液分离器筒体内液体的液位，实现自动排液功能，无需人工操作排液，大幅减少人工操作工作量，真正实现平台无人值守。

作为本实用新型的优选方案，所述液体管路上还连接有液体切断阀和液体工艺阀门，液体切断阀位于液体调节阀的进口侧，液体工艺阀门位于液体调节阀的出口侧。

作为本实用新型的优选方案，所述旋流除砂器与气液分离器之间的管路上连接有中间工艺阀门；所述天然气管路上连接有气体工艺阀门。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型中，一个平台的多口井共用一台旋流除砂器和气液分离器，减少了设备、工艺阀门和管路系统的材料用量，减少了装置占地面积，降低装置投资。

2.旋流除砂器设置了砂液自动液位控制系统，用于控制旋流除砂器筒体内砂液的液位，实现自动排砂功能。气液分离器设置了液体自动液位控制系统，用于控制气液分离器筒体内液体的液位，实现自动排液功能。从而本实用新型无需人工操作排砂或排液，大幅减少人工操作工作量，真正实现平台无人值守。

3.两相流量计设置在旋流除砂器前，代替气液分离器气相出口的孔板流量计和液相出口的质量流量计，减少了设备、工艺阀门和管路系统的材料用量，降低装置投资。同时，两相流量计采用多级文丘里管差压测量原理，测量结果更精准，过滤部件采用防砂砾冲蚀的高强度合金材料，保证设备安全稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的工艺结构图；

图2是现有的页岩气除砂分离装置的工艺结构图。

图中：1-井口；2-进气工艺阀门；3-两相流量计；4-汇管；5-旋流除砂器；6-砂液切断阀；7-砂液调节阀；8-砂液工艺阀门；9-砂液自动液位控制系统；10-气液分离器；11-液体切断阀；12-液体调节阀；13-液体工艺阀门；14-液体自动液位控制系统；15-中间工艺阀门；16-气体工艺阀门。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例的新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，包括汇管4，汇管4上连接有若干进气管路，进气管路的一端与井口1连接，汇管4的出口通过管路连接有旋流除砂器5，旋流除砂器5的底部连接有砂液管路，旋流除砂器5的顶部通过管路连接有气液分离器10，气液分离器10的顶部连接有天然气管路，气液分离器10的底部连接有液体管路。

旋流除砂器5的旋流部件可采用单个选旋风子或多个旋风子，旋风子材料可采用防砂砾冲蚀的高强度合金或陶瓷材料。

本实用新型先对页岩气平台每口井天然气进行一对一的混合气液两相流计量，再将多口井的页岩气汇合后进入共用的旋流除砂器5，通过旋流分离页岩气中的砂粒和股液至旋流除砂器5底部沉积，并通过自动液位调节控制系统将砂粒和股液排出，实现自动除砂功能，天然气出旋流除砂器5后进入共用的气液分离器10，分离出99％以上、80μm以上的液体颗粒后进入下游流程。

一个平台的多口井共用一台旋流除砂器5，减少了设备、工艺阀门和管路系统的材料用量，减少了装置占地面积，降低装置投资。旋流部件可采用单个选旋风子或多个旋风子，旋风子材料可采用防砂砾冲蚀的高强度合金或陶瓷材料，确保其安全可靠性。

一个平台的多口井共用一台气液分离器10，减少了设备、工艺阀门和管路系统的材料用量，减少了装置占地面积，降低装置投资。

其中，所述进气管路上连接有两相流量计3，所述进气管路上还连接有进气工艺阀门2，进气工艺阀门2位于两相流量计3的进口侧。两相流量计3设置在旋流除砂器5前，代替气液分离器10气相出口的孔板流量计和液相出口的质量流量计，减少了设备、工艺阀门和管路系统的材料用量，降低装置投资。同时，两相流量计3采用多级文丘里管差压测量原理，测量结果更精准，过滤部件采用防砂砾冲蚀的高强度合金材料，保证设备安全稳定性。所述的两相流量计3，采用多级文丘里管差压测量原理，过滤部件采用防砂砾冲蚀的高强度合金材料。

所述砂液管路上连接有砂液调节阀7，所述砂液管路上还连接有砂液切断阀6和砂液工艺阀门8，砂液切断阀6位于砂液调节阀7的进口侧，砂液工艺阀门8位于砂液调节阀7的出口侧。

现有的页岩气平台集输装置，其液位调节控制系统的调节阀阀杆一般为普通材料，由于该阀杆频繁动作控制开度，加之砂粒的冲蚀，阀杆经常损坏，关闭不严，天然气窜到排污系统，造成停产等安全事故。而本实用新型的砂液调节阀7的阀杆采用防砂砾冲蚀的高强度合金材料。

所述旋流除砂器5的下段设置有砂液自动液位控制系统9，砂液自动液位控制系统9与砂液调节阀7电连接。旋流除砂器5设置了砂液自动液位控制系统9，用于控制旋流除砂器5筒体内砂液的液位，实现自动排砂功能，无需人工操作排砂，大幅减少人工操作工作量，真正实现平台无人值守。

砂液自动液位控制系统9的控制方式为：高高液位报警；高液位自动开启砂液调节阀7，砂液从旋流除砂器5的砂液管路排出；低液位自动关闭砂液调节阀7，停止旋流除砂器5内砂液排放；低低液位连锁自动关闭旋流除砂器5的砂液管路上的切断阀，并报警。

所述液体管路上连接有液体调节阀12，所述液体管路上还连接有液体切断阀11和液体工艺阀门13，液体切断阀11位于液体调节阀12的进口侧，液体工艺阀门13位于液体调节阀12的出口侧。

现有的页岩气平台集输装置，其液位调节控制系统的调节阀阀杆一般为普通材料，由于该阀杆频繁动作控制开度，加之砂粒的冲蚀，阀杆经常损坏，关闭不严，天然气窜到排污系统，造成停产等安全事故。而本实用新型的液体调节阀12的阀杆采用防砂砾冲蚀的高强度合金材料。

所述气液分离器10的下段设置有液体自动液位控制系统14，液体自动液位控制系统14与液体调节阀12电连接。气液分离器10设置了液体自动液位控制系统14，用于控制气液分离器10筒体内液体的液位，实现自动排液功能，无需人工操作排液，大幅减少人工操作工作量，真正实现平台无人值守。

液体自动液位控制系统14的控制方式为：高高液位报警；高液位自动开启液体调节阀12，液体从气液分离器10的液体管路排出；低液位自动关闭液体调节阀12，停止气液分离器10内液体排放；低低液位连锁自动关闭气液分离器10的液体管路上的切断阀，并报警。

所述旋流除砂器5与气液分离器10之间的管路上连接有中间工艺阀门15。

所述天然气管路上连接有气体工艺阀门16。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：包括汇管(4)，汇管(4)上连接有若干进气管路，进气管路的一端与井口(1)连接，汇管(4)的出口通过管路连接有旋流除砂器(5)，旋流除砂器(5)的底部连接有砂液管路，旋流除砂器(5)的顶部通过管路连接有气液分离器(10)，气液分离器(10)的顶部连接有天然气管路，气液分离器(10)的底部连接有液体管路。

2.根据权利要求1所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述进气管路上连接有两相流量计(3)。

3.根据权利要求2所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述进气管路上还连接有进气工艺阀门(2)，进气工艺阀门(2)位于两相流量计(3)的进口侧。

4.根据权利要求1所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述砂液管路上连接有砂液调节阀(7)。

5.根据权利要求4所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述旋流除砂器(5)的下段设置有砂液自动液位控制系统(9)，砂液自动液位控制系统(9)与砂液调节阀(7)电连接。

6.根据权利要求4所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述砂液管路上还连接有砂液切断阀(6)和砂液工艺阀门(8)，砂液切断阀(6)位于砂液调节阀(7)的进口侧，砂液工艺阀门(8)位于砂液调节阀(7)的出口侧。

7.根据权利要求1所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述液体管路上连接有液体调节阀(12)。

8.根据权利要求7所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述气液分离器(10)的下段设置有液体自动液位控制系统(14)，液体自动液位控制系统(14)与液体调节阀(12)电连接。

9.根据权利要求7所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述液体管路上还连接有液体切断阀(11)和液体工艺阀门(13)，液体切断阀(11)位于液体调节阀(12)的进口侧，液体工艺阀门(13)位于液体调节阀(12)的出口侧。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种新型页岩气两相流计量自动除砂分离装置，其特征在于：所述旋流除砂器(5)与气液分离器(10)之间的管路上连接有中间工艺阀门(15)；所述天然气管路上连接有气体工艺阀门(16)。

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