一种用于井口天然气的脱水降温系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于井口天然气的脱水降温系统。所述系统包括第一气液分离装置、涡流降温装置、节流降温装置和第二气液分离装置，第一气液分离装置能够将页岩气井产出的高温流体进行第一次气液分离，并得到第一高温天然气；涡流降温装置能够将所述第一高温天然气进行降温处理，并得到第二高温天然气和第一低温含水天然气；节流降温装置能够将所述第二高温天然气进行节流降温，并得到第二低温含水天然气；第二气液分离装置能够将第一、第二低温含水天然气进行第二次气液分离，并得到深度脱水的天然气。本发明专利技术的有益效果包括：对气井产出的页岩气进行有效降温和脱水，实现页岩气气藏高效、安全的生产。

A dehydration and cooling system for wellhead natural gas

【技术实现步骤摘要】
一种用于井口天然气的脱水降温系统
本专利技术涉及页岩气试采领域，具体地涉及一种用于井口天然气的脱水降温系统。
技术介绍
页岩气试采作业是页岩气开发的关键作业环节，它是页岩气井压裂施工结束之后进行的页岩气井临时生产作业，其目的是对页岩气产气大小、长期生产潜力进行评估，为气田整体正式生产方案提供决策依据。页岩气井单井可采储量相对较少，页岩气开发要求“见气进网”，试采作业作为气井的临时生产，气井产出的天然气也需进入气田的天然气输送管网外输进行销售。众所周知，页岩气的开发为了提高单井产量，采用大规模的水力压裂施工在页岩储层形成复杂的人工缝网。单井需往气藏泵注几万方的水。在试采期间这些大量注入液体又将随产出的天然气返排出地面。四川川南地区页岩气井气藏温度高，井垂深较浅(平均垂深3038m、平均测井温度115℃)。试采作业期间井筒排出大量水、每小时数十立方，气藏中的大量热量被产出流体带到地面，气井产出流体温度高，井口达到了100℃。使得天然气饱和水含量高，部分地层水成为水蒸汽和天然气混合，富含水分的天然气在试采作业时通过试采流程后进入气田的长输管网，由于长输管网大部分埋在地表以下泥土中，工作环境温度为地面以下泥土的温度，温度低。高温富含大量水汽的页岩气在输气管网中温度降低，析出大量的自由水。析出的地层水给气田输气管网生产带来了很大的危害：管线内积液会增加管线输气的阻力，降低管线天然气输送效率；输气管线中存在水，为一些腐蚀菌类，如硫酸盐还原菌生长提供合适的环境，加快管线细菌腐蚀，造成管网的腐蚀，天然气泄露，造成很大的安全风险。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种用于井口天然气的脱水降温系统，以对气井产出的天然气进行有效降温和脱水。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于井口天然气的脱水降温系统。所述系统可包括第一气液分离装置、涡流降温装置、节流降温装置和第二气液分离装置，其中，第一气液分离装置能够将页岩气井产出的高温流体进行第一次气液分离，并得到第一高温天然气；涡流降温装置能够将所述第一高温天然气进行降温处理，并得到第二高温天然气和第一低温含水天然气；节流降温装置能够将所述第二高温天然气进行节流降温，并得到第二低温含水天然气；第二气液分离装置能够将第一、第二低温含水天然气进行第二次气液分离，并得到深度脱水的天然气；其中，所述涡流降温装置可包括按照天然气流动方向依次连接的进气端、降压单元、涡流单元、第一管段、调节单元，以及与涡流单元连接的第二管段，第一、第二管段分别设置在涡流单元的两侧，其中，进气端与所述第一气液分离装置的气出口连接并通入第一高温天然气；降压单元能够将第一高温天然气进行降压处理；涡流单元能够使所述降压后的第一高温天然气形成涡流；第一管段能够流通所述形成涡流的天然气，第一管段未与涡流单元连接的一端可形成第一出气口；调节单元可设置在所述第一出气口处并能够使到达第一出气口的部分天然气反向以形成逆向涡流，形成逆向涡流的天然气能够流经第一管段、涡流单元并进入第二管段，未形成逆向涡流的天然气为第二高温天然气，第二高温天然气能够从第一出气口输出并进入节流降温装置；第二管段未与涡流单元连接的一端可形成第二出气口，所述第二出气口可与第二液气分离装置的进气口连接，所述形成逆向涡流的天然气在流出第一管段后能够形成第二低温含水天然气，第二低温含水天然气能够从第二出气口输出并进入第二气液分离装置。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述高温流体可包括地层水和天然气，所述高温流体的温度可为30～100℃，压力可为10～50MPa。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述第一、第二低温含水的天然气的温度可都低于30℃，压力可为5～10MPa。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述系统还可包括含水检测装置，所述含水检测装置能够检测所述深度脱水的天然气的含水量。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述含水检测装置可通过第一管道与天然气外输管线连接，所述含水检测装置可通过第二管道与节流降温装置连接，第一管道上可设置有截止阀、第二管道上可设置有调节阀；所述系统还可包括控制装置，所述控制装置可分别与含水检测装置、截止阀和调节阀连接，在所述含水检测装置检测到所述深度脱水的天然气的含水量满足外输要求的情况下，所述控制装置能够通过控制截止阀和调节阀来使第一管道呈开通的状态、第二管道呈关闭的状态，以使所述深度脱水天然气能够输送至天然气外输管线，在所述含水检测装置检测到所述深度脱水的天然气的含水量不能满足外输要求的情况下，所述控制装置能够通过控制截止阀和调节阀来使第一管道呈关闭状态、第二管道呈开通状态，以使所述深度脱水天然气能够输送至节流降温装置，并进行节流降温和第二次气液分离。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述控制装置还可与第一气液分离装置、涡流降温装置、节流降温装置和第二气液分离装置中的至少一个连接，并能够对所连接的装置进行控制。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述外输要求可包括含水量不高于1g/m3。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述降压单元可包括至少一个降压喷嘴，降压喷嘴可竖直设置在涡流单元上方。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述调节单元还能够调整所述形成逆向涡流的天然气和所述从第一出气口排出天然气之间的比例。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述系统还可包括设置在涡流降温装置和节流降温装置之间的换热器，在所述节流降温装置对第一高温天然气进行降温处理之前，所述换热器能够预先对第一高温天然气进行降温处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果可包括：本专利技术提供的脱水降温系统能够对气井产出的天然进行有效地脱水和降温，实现页岩气气藏高效、安全的生产。附图说明通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1示出了本专利技术一个示例性实施中的用于井口天然气的脱水降温系统的一个结构示意图；图2示出了本专利技术一个示例性实施例中的涡流降温装置的一个结构示意图；主要附图标记说明：1、进气端，2、涡流单元，3、降压单元，4、第二管段，5、第一管段，6、调节单元，7、第二出气口，8、第一出气口。具体实施方式在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本专利技术的用于井口天然气的脱水降温系统，本专利技术中出现的第一和第二不表示先后顺序，仅用于相互区别。本专利技术提供了一种用于井口天然气的脱水降温系统。在本专利技术的一个示例性实施例中，如图1所示，所述系统可以包括第一气液分离装置、涡流降温装置、节流降温装置和第二气液分离装置，其中，第一气液分离装置能够将页岩气井产出的高温流体进行第一次气液分离，并得到第一高温天然气。从页岩气井产出的高温流体可以包括地层水和天然气，其中，地层水每天最大产量1000m3、天然气每天最大产量15×104m3，高温流体的温度可以为30～100℃、压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于井口天然气的脱水降温系统，其特征在于，所述系统包括第一气液分离装置、涡流降温装置、节流降温装置和第二气液分离装置，其中，/n第一气液分离装置能够将页岩气井产出的高温流体进行第一次气液分离，并得到第一高温天然气；/n涡流降温装置能够将所述第一高温天然气进行降温处理，并得到第二高温天然气和第一低温含水天然气；/n节流降温装置能够将所述第二高温天然气进行节流降温，并得到第二低温含水天然气；/n第二气液分离装置能够将第一、第二低温含水天然气进行第二次气液分离，并得到深度脱水的天然气；/n其中，所述涡流降温装置包括按照天然气流动方向依次连接的进气端、降压单元、涡流单元、第一管段、调节单元，以及与涡流单元连接的第二管段，第一、第二管段分别设置在涡流单元的两侧，其中，/n进气端与所述第一气液分离装置的气出口连接并通入第一高温天然气；/n降压单元能够将第一高温天然气进行降压处理；/n涡流单元能够使所述降压后的第一高温天然气形成涡流；/n第一管段能够流通所述形成涡流的天然气，第一管段未与涡流单元连接的一端形成第一出气口；/n调节单元设置在所述第一出气口处并能够使到达第一出气口的部分天然气反向以形成逆向涡流，形成逆向涡流的天然气能够流经第一管段、涡流单元并进入第二管段，未形成逆向涡流的天然气为第二高温天然气，第二高温天然气能够从第一出气口输出并进入节流降温装置；/n第二管段未与涡流单元连接的一端形成第二出气口，所述第二出气口与第二液气分离装置的进气口连接，所述形成逆向涡流的天然气在流出第一管段后能够形成第二低温含水天然气，第二低温含水天然气能够从第二出气口输出并进入第二气液分离装置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于井口天然气的脱水降温系统，其特征在于，所述系统包括第一气液分离装置、涡流降温装置、节流降温装置和第二气液分离装置，其中，
第一气液分离装置能够将页岩气井产出的高温流体进行第一次气液分离，并得到第一高温天然气；
涡流降温装置能够将所述第一高温天然气进行降温处理，并得到第二高温天然气和第一低温含水天然气；
节流降温装置能够将所述第二高温天然气进行节流降温，并得到第二低温含水天然气；
第二气液分离装置能够将第一、第二低温含水天然气进行第二次气液分离，并得到深度脱水的天然气；
其中，所述涡流降温装置包括按照天然气流动方向依次连接的进气端、降压单元、涡流单元、第一管段、调节单元，以及与涡流单元连接的第二管段，第一、第二管段分别设置在涡流单元的两侧，其中，
进气端与所述第一气液分离装置的气出口连接并通入第一高温天然气；
降压单元能够将第一高温天然气进行降压处理；
涡流单元能够使所述降压后的第一高温天然气形成涡流；
第一管段能够流通所述形成涡流的天然气，第一管段未与涡流单元连接的一端形成第一出气口；
调节单元设置在所述第一出气口处并能够使到达第一出气口的部分天然气反向以形成逆向涡流，形成逆向涡流的天然气能够流经第一管段、涡流单元并进入第二管段，未形成逆向涡流的天然气为第二高温天然气，第二高温天然气能够从第一出气口输出并进入节流降温装置；
第二管段未与涡流单元连接的一端形成第二出气口，所述第二出气口与第二液气分离装置的进气口连接，所述形成逆向涡流的天然气在流出第一管段后能够形成第二低温含水天然气，第二低温含水天然气能够从第二出气口输出并进入第二气液分离装置。


2.根据权利要求1所述的用于井口天然气的脱水降温系统，其特征在于，所述高温流体包括地层水和天然气，所述高温流体的温度为30～100℃，压力为10～50MPa。


3.根据权利要求1所述的用于井口天然气的脱水降温系统，其特征在于，所述第一、第二低温含水的天然气的温度都低于30℃，压力为5～10MPa。


4.根据权利要求1所述的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：何恩鹏，张明友，陈华良，赵益秋，张国宏，陆峰，黄船，杜明讯，刘徐，朱铁栋，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51