一种致密气井井口除砂采气一体化系统及其工艺方法技术方案

本发明专利技术公开了一种致密气井井口除砂采气一体化系统及其工艺方法，包括用于分离气相和水砂的缓冲分离罐；缓冲分离罐通过管道与位于缓冲分离罐上方的集气管连通，并与位于缓冲分离罐下方的液砂沉降分离器连通；集气管与用于气水砂分离的旋流分离器连通；旋流分离器的底部沉沙口和液砂沉降分离器均与用于收集水砂的集砂器连通；旋流分离器通过顶部开设的溢流口与涡流管入口连通；涡流管用于将气相分离为热气流和冷气流，热气流通过涡流管开设的热气口依次导入加热器和混合罐中，冷气流通过涡流管开设的冷气口导入混合罐中，加热器用于对涡流管冷气口加热；混合罐内充分混合的气体通过计量分离器与集气站连通。计量分离器与集气站连通。计量分离器与集气站连通。

【技术实现步骤摘要】
一种致密气井井口除砂采气一体化系统及其工艺方法


[0001]本专利技术属于非常规油气藏开采的
，具体涉及一种致密气井井口除砂采气一体化系统及其工艺方法。

技术介绍

[0002]致密气藏（页岩气）通常采用大型加砂压裂后投产，因压裂返排不彻底和快速投产，导致排采期及正常生产过程中压裂砂排出，严重影响气井的正常生产、气井产量和地面设备与管线的安全。
[0003]目前井口普遍采用除砂器或四相分离器除砂，因凝析油乳化变质及分砂工艺、设备难以满足现场工况，导致下游处理设备过流部件（水套炉盘管、针阀、排污阀门等）冲蚀、磨损而过早损坏，严重影响了气井的正常生产，降低了气井的生产时率，增加生产成本。急需根据压裂返排砂的粒径、液相物性、运行工况参数创新设计新型井口除砂装置，优化完善现场调研发现的其它问题，解决现场因出砂导致的技术难题，形成致密气田集气和天然气处理综合处理装置和技术体系。
[0004]致密气井口压力高达20MPa，需要降压后分离输送，目前普遍技术手段采用针阀降压，为防止针阀降压后低温结冰堵塞阀门，则会使用水套炉对上游气体加热，而水套炉中盘管弯曲多，含砂致密气对水套炉盘管冲蚀极为严重，盘管使用寿命极低，大大增加了生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种致密气井井口除砂采气一体化系统及其工艺方法，以解决含砂致密气对水套炉盘管冲蚀严重，盘管使用寿命低，增加生产成本的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一方面，一种致密气井井口除砂采气一体化系统，其包括用于分离气相和水砂的缓冲分离罐；缓冲分离罐通过管道与位于缓冲分离罐上方的集气管连通，并与位于缓冲分离罐下方的液砂沉降分离器连通；集气管与用于气水砂分离的旋流分离器连通；旋流分离器的底部沉沙口和液砂沉降分离器均与用于收集水砂的集砂器连通；旋流分离器通过顶部开设的溢流口与涡流管入口连通；涡流管用于将气相分离为热气流和冷气流，热气流通过涡流管开设的热气口依次导入加热器和混合罐中，冷气流通过涡流管开设的冷气口导入混合罐中，加热器用于对涡流管冷气口加热；混合罐内充分混合的气体通过计量分离器与集气站连通。
[0007]进一步地，位于涡流管冷气口的连接管线上安装压力变送器a和温度变送器a；位于涡流管热气口的连接管线上安装压力变送器b和温度变送器b；混合罐的出口管线上安装压力变送器c。
[0008]根据管线监测反馈的压力、温度信息，对涡流管分流比率进行调整，从而满足生产
需求。
[0009]进一步地，缓冲分离罐上设置有入流口和出砂口；集气管中部设置有多根与集气管内部连通的排气管，多根排气管与所述缓冲分离罐连通；缓冲分离罐上设置有放气口，放气口一侧设置有旋流分离器；旋流分离器包括入料口、溢流管和沉砂口，放气口通过第一管道与所述入料口连通；溢流管上设置有涡流管组件，涡流管组件包括管体，管体外壁上设置有与其内部连通的切向入口，切向入口与所述溢流管连通；管体的两端分别密封连接有热气接头和冷气接头；管体与热气接头的连接端为锥口结构，锥口结构的小径端朝向管体中部，热气接头内设置有与锥口结构匹配的圆锥阀芯，圆锥阀芯沿自身轴线方向轴向移动；管体与冷气接头的连接端外壁上设置有与热气接头连通的加热器；管体的下方设置有用于收集气体的混合罐，冷气接头和加热器均与混合罐连通。
[0010]进一步地，旋流分离器包括分砂筒，分砂筒上部呈圆柱形筒体结构，分砂筒下部呈倒圆锥形筒体结构，分砂筒上部外壁上圆周切线位置设置有入料口，分砂筒上部顶部设置有溢流管，分砂筒下部设置有沉砂口。
[0011]进一步地，缓冲分离罐为倾斜布置，所述入流口设置在缓冲分离罐高端，所述出砂口设置于缓冲分离罐低端；集气管为水平布置，多根排气管间隔均匀设置在集气管中部，多根排气管均为竖直设置，多根排气管底部均与缓冲分离罐连通；溢流管的底端穿过分砂筒位于其中部。
[0012]进一步地，圆锥阀芯的顶端为与管体锥口结构相匹配的圆锥体，圆锥阀芯的中部为圆柱体，圆锥阀芯的尾端为花键结构；圆锥阀芯的中部与热气接头内壁螺纹连接；热气接头底部外壁侧设置有固定筒，固定筒内设置有与圆锥阀芯的尾端匹配的花键套，圆锥阀芯的尾端穿过热气接头与所述花键套连接；固定筒底部外壁侧设置有电机，电机的输出端与花键套固定连接，电机的旋转带动花键套绕自身轴线旋转。
[0013]进一步地，加热器包括呈中空圆柱的腔体，腔体密封套设在所述管体外壁上，腔体内设置有螺旋导叶，腔体上设置有与其内部连通的入气口和出气口，入气口通过第二管道与所述热气接头连通；入气口与所述混合罐连通。
[0014]进一步地，混合罐内设置有筛管，筛管的顶端设置有与所述出气口连通的热气入口，筛管的底端设置有若干个筛孔；混合罐的外壁两侧分别设置有与其内部连通的冷气入口和混合气体出口，所述冷气入口通过第三管道与冷气接头连通。
[0015]一方面，一种致密气井井口除砂采气一体化系统的工艺方法，包括以下步骤：S1、开启缓冲分离罐入口阀门，将气水砂导入缓冲分离罐，在重力作用下，气水砂中的气相上浮，水和砂下沉；且气相携带的部分水和砂进入集气管内；另外部分的水和砂则进入液砂沉降分离器中；S2、进入沉降分离器中的水砂进行水和砂的分离，并将分离出的砂导入集砂器内；S3、集气管内的气相携带的部分水和砂进入旋流分离器入口，在旋流分离器内进行气水砂分离，其中，气相从旋流分离器顶部溢流口导出并进入涡流管内，水和砂从旋流分离器底部沉沙口排出进入集砂器内；S4、气相在涡流管内部分离为热气流和冷气流，热气流从涡流管热气口排出，冷气流从涡流管冷气口排出；
S5、从涡流管热气口排出的热气流进入加热器，加热器内腔充满的热气流用于对涡流管的冷气口进行加热；S6、涡流管冷气口排出的冷气流进入混合罐，加热器出口排出的热气流进入混合罐，热气流和冷气流在混合罐内充分混合，热气流中的水汽冷凝分离；S7、混合罐内充分混合的气体排出至计量分离器，并经计量分离器导出至集气站。
[0016]进一步地，还包括：实时接收压力变送器a、温度变送器a、压力变送器b、温度变送器b和压力变送器c的测量值，根据测量值反馈信息调整涡流管热气口开度，以调整控制热气流和冷气流的分配比率。
[0017]本专利技术提供的致密气井井口除砂采气一体化系统及其工艺方法，具有以下有益效果：（1）利用缓冲分离罐、旋流分离器对致密气进行水和砂分离，提高致密气纯度；（2）采用涡流管对致密气进行冷热分离，并在涡流管内消耗大量气压，达到降压效果；（3）利用热气流对涡流管冷气口加热，既防止冷气口结冰又降低热气流温度，使热气流体积收缩，压力降低；（4）本专利技术利用管线监测的压力、温度信息，可对涡流管分流比率进行调整，从而适应多种工况，满足生产需求。
附图说明
[0018]图1为致密气井井口除砂采气一体化系统的原理框图。
[0019]图2为致密气井井口除砂采气一体化系统中集气管和旋流分离器的结构图。
[0020]图3为致密气井井口除砂采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种致密气井井口除砂采气一体化系统，其特征在于：包括用于分离气相和水砂的缓冲分离罐；所述缓冲分离罐通过管道与位于缓冲分离罐上方的集气管连通，并与位于缓冲分离罐下方的液砂沉降分离器连通；所述集气管与用于气水砂分离的旋流分离器连通；所述旋流分离器的底部沉沙口和液砂沉降分离器均与用于收集水砂的集砂器连通；所述旋流分离器通过顶部开设的溢流口与涡流管入口连通；所述涡流管用于将气相分离为热气流和冷气流，热气流通过涡流管开设的热气口依次导入加热器和混合罐中，冷气流通过涡流管开设的冷气口导入混合罐中，所述加热器用于对涡流管冷气口加热；所述混合罐内充分混合的气体通过计量分离器与集气站连通。2.根据权利要求1所述的致密气井井口除砂采气一体化系统，其特征在于：位于所述涡流管冷气口的连接管线上安装压力变送器a和温度变送器a；位于所述涡流管热气口的连接管线上安装压力变送器b和温度变送器b；所述混合罐的出口管线上安装压力变送器c。3.根据权利要求1所述的致密气井井口除砂采气一体化系统，其特征在于：所述缓冲分离罐上设置有入流口和出砂口；所述集气管中部设置有多根与集气管内部连通的排气管，多根所述排气管与所述缓冲分离罐连通；缓冲分离罐上设置有放气口，所述放气口一侧设置有旋流分离器；所述旋流分离器包括入料口、溢流管和沉砂口，放气口通过第一管道与所述入料口连通；所述溢流管上设置有涡流管组件，所述涡流管组件包括管体，所述管体外壁上设置有与其内部连通的切向入口，所述切向入口与所述溢流管连通；管体的两端分别密封连接有热气接头和冷气接头；管体与热气接头的连接端为锥口结构，锥口结构的小径端朝向管体中部，所述热气接头内设置有与锥口结构匹配的圆锥阀芯，所述圆锥阀芯沿自身轴线方向轴向移动；管体与冷气接头的连接端外壁上设置有与热气接头连通的加热器；管体的下方设置有用于收集气体的混合罐，冷气接头和加热器均与所述混合罐连通。4.根据权利要求1所述的致密气井井口除砂采气一体化系统，其特征在于：所述旋流分离器包括分砂筒，分砂筒上部呈圆柱形筒体结构，分砂筒下部呈倒圆锥形筒体结构，分砂筒上部外壁上圆周切线位置设置有入料口，分砂筒上部顶部设置有溢流管，分砂筒下部设置有沉砂口。5.根据权利要求3所述的致密气井井口除砂采气一体化系统，其特征在于：所述缓冲分离罐为倾斜布置，所述入流口设置在缓冲分离罐高端，所述出砂口设置于缓冲分离罐低端；所述集气管为水平布置，多根所述排气管间隔均匀设置在集气管中部，多根排气管均为竖直设置，多根排气管底部均与缓冲分离罐连通；所述溢流管的底端穿过分砂筒位于其中部。6.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍菊蓉，张林，汪平，刘长艳，谢永强，杨真，郭述杰，
申请(专利权)人：四川凌耘建科技有限公司，
类型：发明
国别省市：