[發明專利]一種頁巖氣臥式旋流除砂器

有效

• 申請號: 202011523601.2
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112495064B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 唐昕;湯曉勇;昝林峰;金紅紅;李剛;劉萍萍;雒定明;劉俊;羅林林;彭辰;榮明;毛翔;申琳;曹建強;張誠;彭嬋;高程
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油工程建設有限公司
• 主分類號: B01D45/12
• 分類號: B01D45/12;B01D45/08;B01D45/02;E21B43/34
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 何祖斌

本發明屬于頁巖氣除砂除水技術領域，具體涉及一種頁巖氣臥式旋流除砂器。其技術方案為：一種頁巖氣臥式旋流除砂器，包括臥式筒體，臥式筒體的一側連接有分離塔，臥式筒體的另一側設置有介質出口，分離塔內連接有若干旋風機構，分離塔上設置有介質進口，介質進口與若干旋風機構連通；所述臥式筒體的底部連接有集液包；所述臥式筒體內間隔設置有高位擋板和低位擋板，高位擋板與臥式筒體的頂部密封，低位擋板與臥式筒體的頂部之間設有間隙。本發明提供了一種分離精度高、減少設備損壞的頁巖氣臥式旋流除砂器。

技術領域

本發明屬于頁巖氣除砂除水技術領域，具體涉及一種頁巖氣臥式旋流除砂器。

背景技術

頁巖氣開采目前普遍采用的是水力壓裂法，開采時需將大量水混合泥砂和少量化學物質注入井中。泥砂的主要成分為30～100目陶粒，該陶粒數量大、硬度高、單井加砂量較大，如不把此部分陶粒和泥砂進行分離，將對下游的設備和管線產生嚴重的沖蝕，影響系統的安全平穩運行，因此進行有效的除砂至關重要。

現有的頁巖氣除砂除水工藝一般采用兩階段進行：一階段采除砂器進行粗過濾，此階段壓力高(26MPa)、流速高，將流體中的粗砂礫進行分離；二階段采用氣液分離器進行精過濾，此階段壓力低(8.5MPa)、流速低，將細小的砂礫和水都從流體中分離出來，徹底解決除砂除水的問題。

根據現場實踐發現，現有除砂除水存在以下幾點不足：

第一、一階段采用除砂器，砂礫裝滿后需要人工排砂，但是由于除砂器容積小，排砂作業時間不易控制，排砂作業頻繁，現場工人勞動強度大。

第二、因為水量大，壓力高，除砂器一般采用過濾的方式除砂，這樣的分離元件就容易損壞，且分離元件使用一段時間后，需要清洗，又增加了工人的勞動強度。

第三、除砂器和分離器之間采用管路相連接，由于除砂器后還存在一部分未分離的細小砂礫，這部分砂礫會對除砂器和分離器之間的管路產生沖蝕，在現場出現過管路刺漏的情況，存在安全風險。

第四、為避免排砂關井作業，一般除砂器設計為兩臺互為備用，達到排砂不關井的目的，這樣除砂器、閥門、儀表的數量就會增多，占地增大，投資增加。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明目的在于提供一種分離精度高、減少設備損壞的頁巖氣臥式旋流除砂器。

本發明所采用的技術方案為：

一種頁巖氣臥式旋流除砂器，包括臥式筒體，臥式筒體的一側連接有分離塔，臥式筒體的另一側設置有介質出口，分離塔內連接有若干旋風機構，分離塔上設置有介質進口，介質進口與若干旋風機構連通；所述臥式筒體的底部連接有集液包；所述臥式筒體內間隔設置有高位擋板和低位擋板，高位擋板與臥式筒體的頂部密封，低位擋板與臥式筒體的頂部之間設有間隙。

含砂和水的頁巖氣通過分離塔中部的介質進口進入分離塔內，旋風機構對頁巖氣進行粗分。由于旋流離心力和重力的作用，大量液體和砂礫從旋風機構的下部開口流入臥式筒體下部的集液包中，氣體和少量雜質經進入臥式筒體。氣體經過高位擋板和低位擋板時在擋板之間折流，則氣體中的雜質能被低位擋板和高位擋板有效阻擋。較輕的雜質由于重力作用落入臥式筒體底部，潔凈的氣體進入臥式筒體后端，由介質出口排出。

由于旋風機構能分離出大量液體和砂礫，則進入臥式筒體內的氣體中的雜質較少。高位擋板和低位擋板能充分阻擋氣體中的雜質，從而本發明能對頁巖氣進行充分凈化，分離精度高。

經旋風機構分離后的氣體含雜質較少，雜質能被高位擋板和低位擋板充分阻擋，避免了采用過濾方式除砂時過濾元件容易損壞的問題。本發明的分離塔連接于臥式筒體上，避免了使用除砂器和分離器時二者之間的管路容易被沖蝕的情況。