[發明專利]氣液分離裝置及其分離方法

在審

• 申請號: 202010337364.4
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111437631A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 張禎祥;楊進;張亦馳;曲喜墨;趙新;歐啟彬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01D19/02
• 分類號: B01D19/02;E21B21/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 錢能;張印鐸

本發明公開了一種氣液分離裝置及其分離方法，其涉及石油天然氣開采領域，氣液分離裝置包括：罐體，罐體的下端設置有排液端口，罐體的上端設置有出氣端口；伸入至罐體中的進液管；設置在進液管上的紅外線發射器，紅外線發射器用于對流經進液管中的氣液混合液中的氣體進行加熱；離心機構，其包括：驅動軸，連接在驅動軸上的離心葉輪，離心葉輪設置在進液管的出口處；等離子發生器，其安裝在驅動軸上；安裝在罐體內的導液板，導液板由進液管的側壁延伸至罐體的內側壁處，導液板用于承接自離心葉輪噴射出的氣液混合液；設置在導液板上的脈沖振動器。本申請能夠將高溫高壓下的鉆井液中的氣體進行分離，從而降低井噴等鉆井事故發生的頻率。

技術領域

本發明涉及石油天然氣開采領域，特別涉及一種氣液分離裝置及其分離方法。

背景技術

隨著勘探開發的不斷深入，鉆井的工程地質條件越來越復雜，逐步邁向高溫高壓的地質環境，因此面臨的技術挑戰日益增多，鉆井事故越來越頻繁發生。在諸多事故中，氣侵是最常見的事故類型之一，氣侵發生是指在鉆入地層時，地層中的氣體侵入鉆井液的現象。如果不及時對氣侵后的鉆井液進行除氣處理，那么在多次循環后，就會引起鉆井液密度變小，進而導致整個井筒內的靜液柱壓力下降，在高溫高壓地層中，容易引起井噴事故。另外，如果對鉆井液除氣處理不夠及時、徹底，那么會使得鉆井液的粘度和切力增高，原有的性能遭到破壞，使得泥漿泵效率下降等問題。

發明內容

目前，對鉆井液除氣的裝置一般主要有四種，分別為：分流型罐式真空除氣器、旋渦泵真空噴射型除氣器、大氣除氣器、離心真空除氣器。

分流型罐式真空處理器的原理主要依靠鉆井液大面積的被展薄,并在翻滾前進時,大量的氣泡有機會暴露到表面而破裂，進而達到對鉆井液中氣泡進行消除的目的，但是這種除氣器要求有足夠大的斜板面積，因此這種分流型罐式真空處理器的體積十分龐大、所占空間大，難以適應在高溫高壓環境下較為集中的作業空間。

旋渦泵真空噴射型除氣器的原理是使用轉速較高的旋渦泵產生一定的真空，再通過泥漿罐中的吸入管抽吸鉆井液，鉆井液到達吸入管頂部時，因擋板阻擋,被迫折射到噴灑罐四周,液流高速撞擊罐壁時,氣泡被迫擠壓致表面破碎,同時在噴射過程中和順罐壁流下時,鉆井液內部的氣泡不斷被暴露到液體表面而破裂。但是這種旋渦泵真空噴射型除氣器本身的效率低，因此單位排量所需的功率較大，因此不適合用來處理在高溫高壓作業時經常用到的高粘度鉆井液。

大氣噴射器主要依靠噴射來撞擊與擠壓氣泡,使氣泡被擠至鉆井液表面而破碎。因此,噴射速度的大小直接影響除氣效率。噴射速度主要受除氣器沉沒深度影響:沉沒越深,噴射速度越大。但是，大氣噴射器操作的便捷程度不夠，而且葉輪容易磨損，不適宜應用于高溫高壓的高強度作業環境。

離心真空除氣器的原理是除氣器整體浸沒在泥漿罐內，通過減速箱里的空心軸旋轉使得底部泥漿順著殼體的周壁泵入到殼體內上部，最終使得鉆井液作圓周運動，從而形成一個離心力場，在離心力作用下氣泡迅速向軸中心方向運動,到達旋轉著的鉆井液柱內壁時破裂，從而達到除去鉆井液中氣體的目的。但是這種除氣器即使在停用時，筒體的一半也浸泡在鉆井液內，容易引起沉砂腐蝕，增加鉆井作業的非生產時間。

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明實施例所要解決的技術問題是提供了一種氣液分離裝置及其分離方法，其能夠將高溫高壓下的鉆井液中的氣體進行分離，從而降低井噴等鉆井事故發生的頻率。

本發明實施例的具體技術方案是：

一種氣液分離裝置，所述氣液分離裝置包括：

罐體，所述罐體的下端設置有排液端口，所述罐體的上端設置有出氣端口；

伸入至罐體中的進液管；

設置在所述進液管上的紅外線發射器，所述紅外線發射器用于對流經所述進液管中的氣液混合液中的氣體進行加熱；