CN219646773U - 一种页岩气的除沫消泡设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种页岩气的除沫消泡设备，它包括橇架，橇架中设有气液分离器和LCP控制柜，气液分离器连接进料预分离管线、排气管、排水管和排砂管，排气管和排水管上均连接流量计，流量计与LCP控制柜通信连接，气液分离器中设有消泡装置，消泡装置包括至少两组聚液袋，相邻聚液袋间形成导气通道，聚液袋中具有回液通道，回液通道两侧形成至少一个翻折部，翻折部一侧具有分流槽，分流槽连通导气通道和回液通道。本技术方案的一体化设备整体体积小巧，无需布置大量管线，同时采用物理消泡的方式，且净化效率高，并可有效减少占地空间和降低生产成本。

Description

一种页岩气的除沫消泡设备

技术领域

本实用新型涉及页岩气开采技术领域，更具体讲的是一种页岩气的除沫消泡设备。

背景技术

目前国外页岩气的开发大量采用泡沫排水采气工艺来处理井底积液，即一种向井中加入表面活性剂的注排工艺，表面活性剂又称为起泡剂，向井内注入一定数量的起泡剂，使井底积水与起泡剂接触后，借助气流的搅动，生成大量低密度的含水泡沫，随气流从井底携带到地面，达到清除井底积液的目的，同时，在携带气泡流的页岩气上升到地面后，为防止泡沫带入地面工艺设备，影响正常生产，泡排工艺还包括消泡环节，即在进入设备前，还需向管线内注入消泡剂，将页岩气中混杂的泡沫除去，避免因加注起泡剂过量或防止起泡剂的第二次起泡，使泡排工艺井产出的流体易于分离、计量和输送，并防止井口压力升高，从而实现页岩气的稳产。

与此同时，页岩气被开采时往往还混杂砂砾、岩石颗粒等固态杂质、游离水等液态杂质，在开采后由于需要通过流量计对页岩气进行气相流量的测量，以实时确定页岩气的真实产量，因此，页岩气在开采后还需要对所含的固态杂质、液态杂质进行分离，以消除对计量精度造成的影响，同时避免所混杂的固体杂质随页岩气在输送管线中高速流动时对管线内壁产生冲击。

页岩气的净化主要在用于去除悬浮固体颗粒的旋流除砂器，用于气液分离的立式或卧式气液分离器，以及用于添加消泡剂的管线中进行，由于需要在不同独立设备中进行，致使需要为净化处理提供较大面积的生产用地，而设备间由多组对接管路连接进行输气和排放，增加了设备安装时的难度，且长距离输气使得传统净化方法的净化效率偏低，此外，添加消泡剂进行消泡为化学消泡法，消泡处理后，会产生大量废液，这部分废液也需要经后续再处理，且由于页岩气在输送管线中的持续输送，需要向处理容器中持续的添加消泡剂以对持续输入的页岩气进行消泡，使得整个消泡处理过程所需耗费的成本大幅增加，致使产生不小的经济负担。

实用新型内容

针对以上情况，为克服上述现有用于页岩气净化的设备占地面积大，管线安装难度大，净化效率低，且消泡处理时会产生大量废液，同时，需要对废液进行再处理，以及需要使用大量消泡剂，致使生产成本大幅增加的问题，本实用新型的目的是提供一种设备整体体积小巧，无需布置大量管线，且净化效率高，同时采用物理消泡的方式，进而不会产生大量废液，并可有效降低生产成本的页岩气的除沫消泡设备。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种页岩气的除沫消泡设备，它包括橇架，橇架中设有气液分离器和LCP控制柜，气液分离器上开设有进料口、排气口、排水口和排砂口，进料口、排气口、排水口和排砂口分别连接进料预分离管线、排气管、排水管和排砂管，排气管和排水管上均连接有流量计，流量计与LCP控制柜通信连接，气液分离器中设有与排气口相对的消泡装置，消泡装置包括至少两组聚液袋，相邻聚液袋间形成导气通道，导气通道的任意两相对侧形成与排气口相对的导气口，聚液袋中具有回液通道，且回液通道两侧聚液袋上形成有至少一个翻折部，翻折部的一侧具有分流槽，分流槽连通导气通道和回液通道。

作为优选的是，聚液袋包括两列相对并间隔的导板组，回液通道位于两列导板组间，每列导板组均包括至少两个折流板，翻折部形成于折流板上，每列导板组的相邻折流板相间隔以形成分流槽。

作为优选的是，聚液袋分流槽两侧的折流板均通过回液挡板与另一列导板组中的折流板连接，以将回液通道分隔为互不联通的独立区域。

作为优选的是，聚液袋两列导板组中的分流槽错位布置。

作为优选的是，折流板上涂覆有纳米防水涂层。

作为优选的是，进料预分离管线包括混料进管、预分离下排管和预分离上排管，混料进管具有铅直段，其通过铅直段与预分离下排管连接，预分离下排管的另一端与气液分离器连通，预分离上排管的两端分别与预分离下排管和气液分离器连通，预分离下排管、预分离上排管与气液分离器相连端距水平面的高度低于各自另一端距水平面的高度。

作为优选的是，气液分离器上安装有用于监测其罐内运行压力的压力表、用于控制排水管通断的液位开关，和用于监测气液分离器液位的差压液位变送器，排气管上安装有压力变送器、温度变送器，排水管上安装有紧急关断阀、液位调节阀，上述仪表与LCP控制柜通信连接。

作为优选的是，气液分离器上还开设有泄放口，泄放口上连接有安全泄放管，安全泄放管上连接有安全泄放阀。

作为优选的是，连接于排气管和排水管上的流量计分别为涡街流量计和电磁流量计。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型采用物理消泡法对页岩气中混杂的泡沫进行去除，摈弃了消泡剂的使用，故在净化过程中所产生的废水的成分为游离水，无需后续再处理，同时，能够显著减少废水的产生，此外，针对页岩气的整个净化过程均在同一装置中完成，使所需设备仅需较小的占地面积，且除进料预分离管线和排放管线外无需外接额外管线，使得其配置难度也能够得到大幅降低。

附图说明

图1是本实用新型一体化设备的整体结构示意图；

图2是本实用新型一体化设备消泡装置第一视角的整体结构示意图；

图3是本实用新型一体化设备消泡装置第三视角的整体结构示意图；

图4是本实用新型一体化设备进料预分离管线的整体结构示意图；

图5是本实用新型一体化设备的管线结构示意图。

如图所示：

1、橇架；2、气液分离器；3、LCP控制柜；4、进料预分离管线；401、气液进管；402、预分离下排管；403、预分离上排管；5、排气管；6、排水管；7、排砂管；8、消泡装置；801、导气通道；802、回液通道；803、折流板；803a、翻折导流部；803b、分流槽；804、回液挡板；9、聚液袋；10、液位开关；11、压力变送器；12、温度变送器；13、紧急关断阀；14、液位调节阀；15、安全泄放管；16、安全泄放阀；17、涡街流量计；18、电磁流量计；19、差压液位变送器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”，“下”，“左”，“右”，“内”，“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述，而不是指示或暗示该方位是必须具有的特定的方位以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在此需要说明的是，说明书图2至图4中的序号①表示进入导气通道801的页岩气，序号②表示进入分流槽803b的页岩气，序号③表示进入分流槽803b的页岩气形成的旋流。

如图1至图3以及图5所示，本实用新型涉及一种页岩气的除沫消泡设备，用于分离开采后页岩气中混杂的砂石颗粒物等固态杂质以及游离水等液态杂质，以及泡沫，完成对页岩气的净化，它包括橇架，橇架整体为一框架结构，其由台板分为两层，台板的一侧设有扶梯，供现场操作者攀越，橇架中设有气液分离器2和LCP控制柜3，气液分离器2为管式容器，其以相对水平面垂直的状态设置，气液分离器2上开设有进料口、排气口、排水口和排砂口，其中，排水口和排砂口靠近气液分离器2的下端，排气口靠近上端的位置，进料口介于排水口、排砂口和排气口之间，进料口、排气口、排水口和排砂口分别连接进料预分离管线4、排气管5、排水管6和排砂管7，可以理解的是，进料预分离管线4与页岩气的采集端设备连通，页岩气在进料预分离管线4中率先进行预分离，之后再输入至气液分离器2中，利用气液密度差和重力作用，使气相上浮液相和固相下坠进行二次分离，二次分离后气相由排气管5向外排出，而砂石颗粒和水相则分别由排砂管7和排水管6排向外部，排气管5和排水管6上均设有流量计，流量计用于测量通过排气管5和排水管6的气相流量和水相流量，以便于及时确定页岩气的真实产量，流量计与LCP控制柜3通信连接；

在气液分离器2中进行二次分离后，页岩气往往仍为混杂有泡沫，和受泡沫包裹的及其他微量游离水的气液混合物，在气液分离器2的排气口出设有与之相对的消泡装置8，由消泡装置8对经过二次分离的气液混合物进行中分离，去除其中混杂的泡沫和游离水，具体的，消泡装置8包括至少两组聚液袋9，确保气体通过排气口进入排气管5前能够率先经过消泡装置8的净化，相邻聚液袋9间形成供气体通过的导气通道801，导气通道801的任意两相对侧形成与排气口相对的导气口，两导气口分别用于供气体进入导气通道801和通出导气通道801进入至排气口，聚液袋9为中空结构，其内部具有回液通道802，回液通道802两侧聚液袋9上形成有至少一个翻折导流部803a，两侧均形成翻折导流部803a的聚液袋9整体呈波浪形，使得相邻两聚液袋9间的导气通道801形状亦为曲折的波浪形，翻折导流部803a的一侧具有分流槽803b，分流槽803b连通导气通道801和回液通道802，在进行气液分离时，当气液混合物进入相邻两聚液袋9之间的导气通道801后，沿曲折波浪形的导气通道801曲折流动，气体流向于翻折导流部803a处发生改变，使部分混杂的泡沫和游离水沾覆至聚液袋9的表面，在重力作用下滑落，同时，当气体经过分流槽803b时，即可于分流槽803b侧回液通道802中产生漩流，旋流产生时，在回流通道内产生低压区，进而对混杂的泡沫和游离水以及经过导气通道801的泡沫和游离水产生吸附作用，使大量泡沫和游离水能够汇聚于此，同时，在旋流作用下，使泡沫撞击回液通道802内壁破裂，游离水也能够再旋流作用下撞击回液通道802内壁而快速聚结，并最终在重力作用下滑下回液通道802外，进而实现气相与液相的分离，完成页岩气的净化，相较于使用化学消泡剂去除页岩气中混杂泡沫的方式，本实用新型采用物理消泡法对页岩气中混杂的泡沫进行去除，摈弃了消泡剂的使用，故在净化过程中所产生的废水的成分为游离水，无需后续再处理，同时，能够显著减少废水的产生，防止大量废水通过排污管线时造成堵塞，并相应减少针对排污管线的清理频次，使得生产成本可得到极大的节约，此外，除砂和消泡均在同一装置中完成，即对除砂净化装置和消泡净化装置进行整合，使所需设备仅需较小的占地面积，且除进料预分离管线4和排放管线外无需外接额外管线，使得其配置难度也能够得到大幅降低。

如图2和图3所示，聚液袋包括两列相对并间隔的导板组，两导板组之间的空间即为回液通道802，每列导板组均包括至少两个折流板803，翻折导流部803a形成于折流板803上，每列导板组中的折流板803保持间隔，相邻折流板803之间的间隔即为分流槽803b。

如图2和图3所示，聚液袋分流槽803b两侧的折流板803均通过回液挡板804与另一列导板组中的折流板803连接，进而将回液通道802分隔为互不联通的独立区域，避免每个分流槽803b相对的回流通道部分相连通，确保气体通过分流槽803b时能够在对应部分回流通道中形成旋流，同时，避免自聚液袋9一侧的导气通道801进入其回流通道中的气流自另一侧的分流槽803b中通出避免自聚液袋9一侧的导气通道801进入其回流通道中的气流自另一侧的分流槽803b中通出。

如图2和图3所示，聚液袋两列导板组中的分流槽803b错位布置，可以理解的是，基于上述导气通道801和回流通道的设置，通过错位布置的分流槽803b，使得各分分流槽803b对应的回流通道部分保持横向并列，进而能够获得更大的通量，当气体进入每一相对封闭的回流通道部分后，即可捕获更多的泡沫和游离水。

进一步的，折流板803上涂覆有纳米防水涂层，纳米防水涂层为疏水材质，当游离水沾覆于折流板803上时，能够使游离水沿折流板803板面快速下滑，避免游离水停滞积留于折流板803面板上。

如图4和图5所示，进料预分离管线4包括气液进管401、预分离下排管402和预分离上排管403，气液进管401具有铅直段，气液进管401铅直段的作用是抬升输入的页岩气至一定高度，确保后续排入至气液分离器2中时能够利用密度差和重力作用实现气液固的二次分离，气液进管401通过铅直段与预分离下排管402连接，预分离下排管402的另一端与气液分离器2连通，预分离上排管403的两端分别与预分离下排管402和气液分离器2连通，预分离下排管402、预分离上排管403与气液分离器2相连端距水平面的高度低于各自另一端距水平面的高度，基于上述设置，使得气液混合物在进料预分离管线4中的预分离过程如下，首先，页岩气自混料进管进入，通过铅直段后，利用气液密度差和重力作用，其中的大部分气体上浮进入预分离上排管403，另一小部分气体、游离水即砂石固体杂质则进入预分离下排管402，进而在倾角向下且与气液分离器2成切线方向相连的预分离下排管402和预分离上排管403内形成分层流，完成预分离，在完成预分离后，进入气液分离器2，由于旋流作用，在气液分离器2内，离心力、重力和浮力形成倒圆锥形涡流面，利用气液密度差和重力作用，密度较大的液相沿气液分离器2管壁流落至底部，密度较小的气相则沿涡旋的中央形成中心气柱上升至气液分离器2的顶部，直至通过消泡装置8，自气液分离器2的排气口向外排出。

如图5所示，气液分离器2上安装有用于监测其罐内运行压力的压力表9，压力表9与LCP控制柜3通信连接，便于操作者及时的了解气液分离器2中的压力值，同时，还安装有用于控制排水管5通断的液位开关10，通过液位开关10使得分离的液相能够受控制排出罐体外，排气管5上连接有压力变送器11、温度变送器12，压力变送器11和温度变送器12均与LCP控制柜3通信连接，二者分别用于检测排气管5中的实时压力和温度，排水管6上连接有紧急关断阀13，且排水管6上还连接有液位调节阀14，液位调节阀14自动调节气液分离器2中的液位，气液分离器2上还安装有差压液位变送器19，差压液位变送器19与LCP控制柜3通信连接，实时液位可通过差压液位变送器19在LCP控制柜3中显示。

如图1和图5所示，气液分离器2上还开设有泄放口，泄放口上连接有安全泄放管15，安全泄放管15上连接有安全泄放阀16，在设备运行过程中，通过安全泄放管15来排出气液分离器2中的过量气体，以泄压方式降低气液分离器2中的压力，确保页岩气的净化过程安全进行，而安全泄放阀16的设置可使泄压过程可控，确保本实用新型的设备及其周边附属设备以及人员的安全。

如图5所示，连接于排气管5和排水管6上的流量计分别为涡街流量计17和电磁流量计18。

结合图1至图5，本实用新型的智能一体化设备进行页岩气净化时，首先将开采后的页岩气输入进料预分离管线4，在进料预分离管线4中进行预分离，使部分气体自混合物中率先分离，之后，所开采的页岩气通过进料预分离管线4后输入至气液分离器2，在气液分离器2中形成旋流，利用气液固三相的密度差进行二次分离，气相向排气口方向上浮，在通过消泡装置8后进入排气口，直至由排气管5向外排出，液相和固相下沉，并分别通过排水口进入排水管6向外排出，以及通过排砂口进入排砂管7向外排出，同时，上浮的气相通过消泡装置8，由消泡装置8去除混杂于其中的泡沫和游离水，使所开采的页岩气得到完全净化，直至自排气口排出气液分离器2外。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (9)

1.一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，它包括橇架(1)，所述橇架(1)中设有气液分离器(2)和LCP控制柜(3)，所述气液分离器(2)上开设有进料口、排气口、排水口和排砂口，所述进料口、排气口、排水口和排砂口分别连接进料预分离管线(4)、排气管(5)、排水管(6)和排砂管(7)，所述排气管(5)和排水管(6)上均连接有流量计，所述流量计与LCP控制柜(3)通信连接，所述气液分离器(2)中设有与排气口相对的消泡装置(8)，所述消泡装置(8)包括至少两组聚液袋，相邻所述聚液袋间形成导气通道(801)，所述导气通道(801)的任意两相对侧形成与排气口相对的导气口，所述聚液袋中具有回液通道(802)，且所述回液通道(802)两侧聚液袋上形成有至少一个翻折部(803a)，所述翻折部(803a)的一侧具有分流槽(803b)，所述分流槽(803b)连通所述导气通道(801)和回液通道(802)。

2.根据权利要求1所述的一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，所述聚液袋包括两列相对并间隔的导板组，所述回液通道(802)位于两列导板组间，每列所述导板组均包括至少两个折流板(803)，所述翻折部(803a)形成于折流板(803)上，每列所述导板组的相邻折流板(803)相间隔以形成分流槽(803b)。

3.根据权利要求2所述的一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，所述聚液袋分流槽(803b)两侧的折流板(803)均通过回液挡板(804)与另一列导板组中的折流板(803)连接，以将所述回液通道(802)分隔为互不联通的独立区域。

4.根据权利要求2所述的一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，所述聚液袋两列导板组中的分流槽(803b)错位布置。

5.根据权利要求2所述的一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，所述折流板(803)上涂覆有纳米防水涂层。

6.根据权利要求1所述的一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，所述进料预分离管线(4)包括混料进管(401)、预分离下排管(402)和预分离上排管(403)，所述混料进管(401)具有铅直段，其通过所述铅直段与预分离下排管(402)连接，所述预分离下排管(402)的另一端与气液分离器(2)连通，所述预分离上排管(403)的两端分别与预分离下排管(402)和气液分离器(2)连通，所述预分离下排管(402)、预分离上排管(403)与气液分离器(2)相连端距水平面的高度低于各自另一端距水平面的高度。

7.根据权利要求1所述的一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，所述气液分离器(2)上安装有用于监测其罐内运行压力的压力表(9)、用于控制排水管(6)通断的液位开关(10)，和用于监测气液分离器(2)液位的差压液位变送器(19)，所述排气管(5)上安装有压力变送器(11)、温度变送器(12)，所述排水管(6)上安装有紧急关断阀(13)、液位调节阀(14)，所述压力表(9)、差压液位变送器(19)、压力变送器(11)、温度变送器(12)与LCP控制柜(3)通信连接。

8.根据权利要求1所述的一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，所述气液分离器(2)上还开设有泄放口，所述泄放口上连接有安全泄放管(15)，所述安全泄放管(15)上连接有安全泄放阀(16)。

9.根据权利要求1所述的一种页岩气的除沫消泡设备，其特征在于，连接于所述排气管(5)和排水管(6)上的流量计分别为涡街流量计(17)和电磁流量计(18)。