[發(fā)明專利]一種頁巖氣的砂液分離裝置

在審

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• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN113862053A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戎杰;張文剛;黃寒超
• 申請（專利權(quán)）人: 四川京海石油設(shè)備制造有限公司;青島一三一油氣科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C10L3/10
• 分類號(hào): C10L3/10
• 代理公司: 青島申達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37243
• 代理人: 蔣遙明

本發(fā)明公開了一種頁巖氣的砂液分離裝置，包括臥式的分離罐，所述分離罐前端連接有進(jìn)氣管，所述分離罐的后端頂部連接有氣體出口，所述分離罐的后端底部連接有廢液出口，所述分離罐中從前端到后端依次設(shè)置有段塞流捕集區(qū)、沉降分離區(qū)以及旋流除砂區(qū)，所述段塞流捕集區(qū)中設(shè)置有段塞流捕集器，所述旋流除砂區(qū)設(shè)置有旋流除砂器，所述進(jìn)氣管連通至所述段塞流捕集器，所述氣體出口連通至所述旋流除砂器。本裝置既能夠適用于高流量的采出氣分離，又能夠適應(yīng)采出氣流量突然下降的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣開采領(lǐng)域，更具體地，涉及一種頁巖氣的砂液分離裝置。

背景技術(shù)

頁巖氣的開采在鉆井后需要進(jìn)行壓裂，同時(shí)注入壓裂砂作為裂縫的支撐介質(zhì)。還需要加入相關(guān)化學(xué)藥劑，在頁巖氣氣田的返排液中除了砂粒，還常見油性介質(zhì)，粘度較高。并且在返排過程中，受地層結(jié)構(gòu)影響，前期段塞流現(xiàn)象嚴(yán)重。

因此在頁巖氣開采的前期和中期，將有大量的返排液和砂粒隨頁巖氣從井口排出。為保證頁巖氣下游處理設(shè)備和運(yùn)輸管道的安全，在頁巖氣井口通常需要設(shè)置除砂器和氣液分離設(shè)備分別對砂粒和返排液進(jìn)行分離排放。

目前，國內(nèi)除砂器主要有兩種結(jié)構(gòu)型式：一種為過濾分離結(jié)構(gòu)，在除砂器內(nèi)部設(shè)備一個(gè)濾筒，主要靠攔截作用對大于濾筒過濾精度的砂粒進(jìn)行分離；一種為離心分離結(jié)構(gòu)，利用介質(zhì)流速在特定的流道中形成離心力，從而將密度更大的砂粒分離至設(shè)備邊緣，再利用重力沉降至設(shè)備底部。

過濾結(jié)構(gòu)除砂器對小于濾筒過濾精度的砂粒無法攔截，會(huì)進(jìn)入下游氣液分離器；過濾濾筒在段塞流和油性介質(zhì)影響下形成大壓差，濾筒容易變形損壞。離心分離結(jié)構(gòu)除砂器受段塞流影響，除砂器內(nèi)部基本達(dá)到滿液狀態(tài)時(shí)，砂粒容易隨液體進(jìn)入下游氣液分離器；由于無法連續(xù)排砂，在只有一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口的條件下，無法保證液位，旋流效果很差甚至沒有；頁巖氣產(chǎn)量衰減很快，介質(zhì)產(chǎn)量的變化對離心分離效果影響較大。因此當(dāng)前兩種結(jié)構(gòu)的除砂器在頁巖氣氣田中使用效果均不太好，在下游分離器中時(shí)常出現(xiàn)砂粒，導(dǎo)致氣液分離器排污系統(tǒng)損壞或堵塞。

因此，需要一種新型高效的頁巖氣分離裝置，能夠解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種頁巖氣分離的新技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種頁巖氣的砂液分離裝置，包括臥式的分離罐，所述分離罐前端連接有進(jìn)氣管，所述分離罐的后端頂部連接有氣體出口，所述分離罐的后端底部連接有廢液出口，所述分離罐中從前端到后端依次設(shè)置有段塞流捕集區(qū)、沉降分離區(qū)以及旋流除砂區(qū)，所述段塞流捕集區(qū)中設(shè)置有段塞流捕集器，所述旋流除砂區(qū)設(shè)置有旋流除砂器，所述進(jìn)氣管連通至所述段塞流捕集器，所述氣體出口連通至所述旋流除砂器。

通過本方案，采出氣進(jìn)入段塞流捕集器中，捕集段塞流并對氣液初步分開，氣液進(jìn)入沉降分離區(qū)進(jìn)行緩沖分離，當(dāng)流量較小時(shí)沉降分離區(qū)能夠直接達(dá)到分離的要求，使氣體直接通過旋流除砂器到達(dá)氣體出口排出；當(dāng)流量較大時(shí)，采出氣能夠通過沉降分離區(qū)預(yù)分離直接進(jìn)入旋流除砂器中，采用旋流分離天然氣中液滴和砂粒，從而使本裝置既能夠適用于高流量的采出氣分離，又能夠適應(yīng)采出氣流量突然下降的情況。

優(yōu)選地，所述分離罐底部設(shè)置有若干排液口，所述排液口均連通至所述廢液出口。

通過本方案，若干排液口能夠及時(shí)排除分離罐中的油液和砂粒，避免分離罐中某處的砂粒堆積影響排渣效果。

優(yōu)選地，所述進(jìn)氣管上連通有若干支管，所述支管連通至所述分離罐底部的鼓泡器。

通過本方案，支管能夠?qū)⑦M(jìn)氣管中的上游氣體引到分離罐底部的鼓泡器處，用于鼓泡，將沉積的砂粒攪動(dòng)起來，避免砂粒堆積后堵塞廢液出口。

優(yōu)選地，所述段塞流捕集器包括兩側(cè)開口的分流筒，所述分流筒的兩側(cè)平行固定有若干分流板，所述分流板垂直于所述分流筒的軸線，所述分流筒的前端連通所述進(jìn)氣管，所述分流筒越遠(yuǎn)離所述進(jìn)氣管其寬度越小。