一种用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统技术方案

一种用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统，包括外壳和外壳上的除砂进料口，所述外壳内为与除砂进料口联通的主分离腔，所述除砂进料口下方设置有第一排液口和排砂口；所述排砂口上连接有自动排砂支路；所述排砂系统还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制器及与其连接的砂位探测器和液位探测器，所述砂位探测器安装在主分离腔下方，所述液位探测器安装在砂位探测器和排砂口的安装高度之间；所述自动排砂支路由控制器控制。本发明专利技术通过设置传感器和控制系统,可自动根据除砂器内部堆积高度进行排砂,整个排砂过程全自动完成，大大降低人工操作；液体通过排液口排出，减少排沙操作频次和后续砂液分离工作。通过设置旋风排砂器提高了设备适应性，综合了重力沉降和旋风分离的优点，流量适应范围大。

【技术实现步骤摘要】
一种用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统
本专利技术属于机械
，涉及除砂设备，具体涉及一种用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统。
技术介绍
天然气开采，特别时页岩气和致密气等非常规天然气开采过程中气体中含有大量的液体和砂。高压气体流动中的高速砂粒对天然气集输设备造成严重损坏。除砂器是去除流体中砂粒的关键设备，通过使用除砂器，将管道内高压流体混合的砂粒分离出来，并排出出管道系统外。目前应用的除砂器多为通过过滤器过滤，或旋风分离将砂粒分离后，再定期排出。过滤分离由于高压气体流量大，当滤芯被砂粒逐渐堵塞后造成除砂器差压很高，需要频繁打开除砂器，取出滤芯清洗，工作强度大。旋风分离适应范围有限，一个页岩气井初期与末期的产量差异巨大，旋风分离不能适应。现有除砂器需要定期关闭除砂器排砂，或者配置积砂罐定期排砂，砂量较多的井一天要操作多次，造成人工工作量大。目前的排砂器基本无法检查积砂数量，当人工未及时排砂，砂粒积聚后直接流向下游，造成设备损坏。目前的除砂器液体和砂粒基本未分离，排砂时将液体和砂一起排出，造成排砂频次高，液体排出很多，需要较大空间存放和处理。
技术实现思路
为克服现有技术存在的技术缺陷，本专利技术公开了一种用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统。本专利技术所述用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统，包括外壳和外壳上的除砂进料口，所述外壳内为与除砂进料口联通的主分离腔，所述除砂进料口下方设置有第一排液口和排砂口；所述排砂口上连接有自动排砂支路；所述排砂系统还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制器及与其连接的砂位探测器和液位探测器，所述砂位探测器安装在主分离腔下方，所述液位探测器安装在砂位探测器和排砂口的安装高度之间；所述自动排砂支路与所述控制器控制连接，所述控制器的控制方式为：当主分离腔内固体堆积高度高于砂位探测器，且液体高度高于液位探测器时，开启自动排砂支路进行排砂；开启自动排砂支路后，当液体高度低于液位探测器时，关闭自动排砂支路。优选的，所述自动排砂支路包括与排砂口连接的自动切断阀，以及与自动切断阀连接的高差压排砂控制阀。优选的，所述主分离腔上方设置有旋风分离器，所述旋风分离器设置有旋风分离入口和旋风分离出口，所述旋风分离入口与主分离腔连接，旋风分离出口与外壳上设置的气体出口连接，所述旋风分离出口位于旋风分离器顶部。优选的，所述旋风分离入口设置在旋风分离器顶部。优选的，所述旋风分离器的底部所处高度高于除砂进料口。优选的，所述旋风分离器底部中央设置有与主分离腔连通的第二排液口。优选的，所述排砂口位于外壳底部。优选的，所述第一排液口连接有过滤器及与过滤器连接的排液控制阀。采用本专利技术所述的用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统，具有如下优越性：一．通过设置传感器和控制系统,可自动根据除砂器内部堆积高度进行排砂,整个排砂过程全自动完成，大大降低人工操作。二.通过设置旋风排砂器提高了设备适应性，综合了重力沉降和旋风分离的优点，流量适应范围大。三.消除了传统旋风除砂器造成的砂粒冲刷压力容器壳体造成的损坏,安全性高,使用寿命长。四．通过单独设立安装有过滤器的排液管路，可以有效减少排沙频次，延长排沙回路器件工作寿命，减少后期砂液分离工作。附图说明图1为本专利技术所述用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统的一种具体实施方式示意图；图中附图标记名称为：1-外壳，2-旋风分离器，3-除砂进料口，4-第一排液口，5-排砂口，6-气体出口，7-旋风分离入口，8-旋风分离出口，9-第二排液口,10-控制器,11-砂位探测器,12-液位探测器,13-自动切断阀,14-过滤器,15-排液控制阀,16-高差压排砂控制阀。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术所述用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统，包括外壳1和外壳上的除砂进料口3，所述外壳内为与除砂进料口3联通的主分离腔，所述除砂进料口下方设置有第一排液口4和排砂口5；所述排砂口上连接有自动排砂支路；所述排砂系统还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制器10及与其连接的砂位探测器11和液位探测器12，所述砂位探测器11安装在主分离腔下方，所述液位探测器12安装在砂位探测器11和排砂口5的安装高度之间；所述自动排砂支路与所述控制器控制连接，所述控制器的控制方式为：当主分离腔内固体堆积高度高于砂位探测器，且液体高度高于液位探测器时，开启自动排砂支路进行排砂，当液体高度低于液位探测器时，关闭自动排砂支路。液位探测器12和砂位探测器11的安装高度由安装人员根据流体的固液比等参数决定，并决定了自动排砂区间，一个典型的设置方式为气液砂混合流体进入主分离腔堆积后，液体积累到达液位探测器设置高度的时间早于固体堆积到达砂位探测器设置高度的时间。使得随着混合流体的增加，当固体堆积到达砂位探测器设置高度时，下方的液体积累早已到达液位探测器设置高度；控制器可以由可编程的单片机等实现。使用时气液砂混合流体从外壳上的除砂进料口3以一定速度和压力进入，气液砂混合流体中固体和液体由于密度较大，在重力作用下自然沉积在主分离腔底部堆积如图1所示，当固体堆积物主要是细砂堆积高度高于砂位探测器的安装探测高度时，且液体高度高于液位探测器时，开启自动排砂支路进行排砂，开启自动排砂后，砂水混合物从自动排砂支路排泄，固体堆积物和液体高度同时下降，当液体高度低于液位探测器时，关闭自动排砂支路停止排砂。其中，所述自动排砂支路的一个具体实施方式为，包括与排砂口5连接的自动切断阀13，以及与自动切断阀连接的高差压排砂控制阀16。需要排砂时，控制器发出指令，打开自动切断阀13，主分离腔内积聚的砂粒在压差作用下经高差压排砂控制阀16排出，在排砂过程中，当液位下降到低于液位探测器位置后，液位探测器12发出信号到控制器,控制器发出指令，关闭自动切断阀，结束排砂过程。高差压排砂控制阀16为一个降压阀，主分离腔内的高压流体在排砂过程中经过高差压排砂控制阀后降低压力排出，避免损坏外部承接的排砂管道。另一个具体实施方式中，所述主分离腔上方设置有旋风分离器2，所述旋风分离器2设置有旋风分离入口7和旋风分离出口8，所述旋风分离入口7与主分离腔连接，旋风分离出口8与外壳1上设置的气体出口6连接，所述旋风分离出口8位于旋风分离器2顶部，所述主分离腔下方设置有第一排液口4和排砂口5。使用时，气液砂混合流体从外壳上的除砂进料口3以一定速度和压力进入，同时开启旋风分离器2使其高速旋转，气液砂混合流体中固体和液体由于密度较大，在重力作用下自然沉积在主分离腔底部，气体和少量液体固体在自身速度压力及旋风分离器旋转作用下进入上方的旋风分离器2，旋风分离入口7通常设置在旋风分离器顶部，使进入旋风分离器的固体液体占比尽量较小。旋风分离器的底部所处高度通常高于除砂进料口3，避免直接阻挡气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统，其特征在于，包括外壳（1）和外壳上的除砂进料口（3），所述外壳内为与除砂进料口（3）联通的主分离腔，所述除砂进料口下方设置有第一排液口（4）和排砂口（5）；所述排砂口上连接有自动排砂支路；/n所述排砂系统还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制器（10）及与其连接的砂位探测器（11）和液位探测器（12），所述砂位探测器（11）安装在主分离腔下方，所述液位探测器（12）安装在砂位探测器（11）和排砂口（5）的安装高度之间；所述自动排砂支路与所述控制器（10）控制连接，所述控制器的控制方式为：当主分离腔内固体堆积高度高于砂位探测器，且液体高度高于液位探测器时，开启自动排砂支路进行排砂；开启自动排砂支路后，当液体高度低于液位探测器时，关闭自动排砂支路。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统，其特征在于，包括外壳（1）和外壳上的除砂进料口（3），所述外壳内为与除砂进料口（3）联通的主分离腔，所述除砂进料口下方设置有第一排液口（4）和排砂口（5）；所述排砂口上连接有自动排砂支路；
所述排砂系统还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制器（10）及与其连接的砂位探测器（11）和液位探测器（12），所述砂位探测器（11）安装在主分离腔下方，所述液位探测器（12）安装在砂位探测器（11）和排砂口（5）的安装高度之间；所述自动排砂支路与所述控制器（10）控制连接，所述控制器的控制方式为：当主分离腔内固体堆积高度高于砂位探测器，且液体高度高于液位探测器时，开启自动排砂支路进行排砂；开启自动排砂支路后，当液体高度低于液位探测器时，关闭自动排砂支路。


2.如权利要求1所述的用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统，其特征在于，所述自动排砂支路包括与排砂口（5）连接的自动切断阀（13），以及与自动切断阀连接的高差压排砂控制阀（16）。


3.如权利要求1所述的用于天然气开采的气液砂混合流体自动除砂系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄林川，
申请(专利权)人：成都汇川新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51