[發明專利]一種致密氣井井口除砂采氣一體化系統及其工藝方法

有效

• 申請號: 202110899110.6
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113503151B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 雍菊蓉;張林;汪平;劉長艷;謝永強;楊真;郭述杰
• 申請（專利權）人: 四川凌耘建科技有限公司
• 主分類號: E21B43/34
• 分類號: E21B43/34;E21B36/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

本發明公開了一種致密氣井井口除砂采氣一體化系統及其工藝方法，包括用于分離氣相和水砂的緩沖分離罐；緩沖分離罐通過管道與位于緩沖分離罐上方的集氣管連通，并與位于緩沖分離罐下方的液砂沉降分離器連通；集氣管與用于氣水砂分離的旋流分離器連通；旋流分離器的底部沉沙口和液砂沉降分離器均與用于收集水砂的集砂器連通；旋流分離器通過頂部開設的溢流口與渦流管入口連通；渦流管用于將氣相分離為熱氣流和冷氣流，熱氣流通過渦流管開設的熱氣口依次導入加熱器和混合罐中，冷氣流通過渦流管開設的冷氣口導入混合罐中，加熱器用于對渦流管冷氣口加熱；混合罐內充分混合的氣體通過計量分離器與集氣站連通。

技術領域

本發明屬于非常規油氣藏開采的技術領域，具體涉及一種致密氣井井口除砂采氣一體化系統及其工藝方法。

背景技術

致密氣藏（頁巖氣）通常采用大型加砂壓裂后投產，因壓裂返排不徹底和快速投產，導致排采期及正常生產過程中壓裂砂排出，嚴重影響氣井的正常生產、氣井產量和地面設備與管線的安全。

目前井口普遍采用除砂器或四相分離器除砂，因凝析油乳化變質及分砂工藝、設備難以滿足現場工況，導致下游處理設備過流部件（水套爐盤管、針閥、排污閥門等）沖蝕、磨損而過早損壞，嚴重影響了氣井的正常生產，降低了氣井的生產時率，增加生產成本。急需根據壓裂返排砂的粒徑、液相物性、運行工況參數創新設計新型井口除砂裝置，優化完善現場調研發現的其它問題，解決現場因出砂導致的技術難題，形成致密氣田集氣和天然氣處理綜合處理裝置和技術體系。

致密氣井口壓力高達20MPa，需要降壓后分離輸送，目前普遍技術手段采用針閥降壓，為防止針閥降壓后低溫結冰堵塞閥門，則會使用水套爐對上游氣體加熱，而水套爐中盤管彎曲多，含砂致密氣對水套爐盤管沖蝕極為嚴重，盤管使用壽命極低，大大增加了生產成本。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的上述不足，提供一種致密氣井井口除砂采氣一體化系統及其工藝方法，以解決含砂致密氣對水套爐盤管沖蝕嚴重，盤管使用壽命低，增加生產成本的問題。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一方面，一種致密氣井井口除砂采氣一體化系統，其包括用于分離氣相和水砂的緩沖分離罐；緩沖分離罐通過管道與位于緩沖分離罐上方的集氣管連通，并與位于緩沖分離罐下方的液砂沉降分離器連通；集氣管與用于氣水砂分離的旋流分離器連通；旋流分離器的底部沉砂口和液砂沉降分離器均與用于收集水砂的集砂器連通；旋流分離器通過頂部開設的溢流口與渦流管入口連通；渦流管用于將氣相分離為熱氣流和冷氣流，熱氣流通過渦流管開設的熱氣口依次導入加熱器和混合罐中，冷氣流通過渦流管開設的冷氣口導入混合罐中，加熱器用于對渦流管冷氣口加熱；混合罐內充分混合的氣體通過計量分離器與集氣站連通。

進一步地，位于渦流管冷氣口的連接管線上安裝壓力變送器a和溫度變送器a；位于渦流管熱氣口的連接管線上安裝壓力變送器b和溫度變送器b；混合罐的出口管線上安裝壓力變送器c。

根據管線監測反饋的壓力、溫度信息，對渦流管分流比率進行調整，從而滿足生產需求。

進一步地，緩沖分離罐上設置有入流口和出砂口；集氣管中部設置有多根與集氣管內部連通的排氣管，多根排氣管與所述緩沖分離罐連通；集氣管上設置有放氣口，放氣口一側設置有旋流分離器；

旋流分離器包括入料口、溢流管和沉砂口，放氣口通過第一管道與所述入料口連通；溢流管上設置有渦流管組件，渦流管組件包括管體，管體外壁上設置有與其內部連通的切向入口，切向入口與所述溢流管連通；管體的兩端分別密封連接有熱氣接頭和冷氣接頭；

管體與熱氣接頭的連接端為錐口結構，錐口結構的小徑端朝向管體中部，熱氣接頭內設置有與錐口結構匹配的圓錐閥芯，圓錐閥芯沿自身軸線方向軸向移動；

管體與冷氣接頭的連接端外壁上設置有與熱氣接頭連通的加熱器；管體的下方設置有用于收集氣體的混合罐，冷氣接頭和加熱器均與混合罐連通。