本发明专利技术公开了一种页岩气的砂液分离装置，包括卧式的分离罐，所述分离罐前端连接有进气管，所述分离罐的后端顶部连接有气体出口，所述分离罐的后端底部连接有废液出口，所述分离罐中从前端到后端依次设置有段塞流捕集区、沉降分离区以及旋流除砂区，所述段塞流捕集区中设置有段塞流捕集器，所述旋流除砂区设置有旋流除砂器，所述进气管连通至所述段塞流捕集器，所述气体出口连通至所述旋流除砂器。本装置既能够适用于高流量的采出气分离，又能够适应采出气流量突然下降的情况。应采出气流量突然下降的情况。应采出气流量突然下降的情况。
【技术实现步骤摘要】
一种页岩气的砂液分离装置
[0001]本专利技术涉及天然气开采领域，更具体地，涉及一种页岩气的砂液分离装置。
技术介绍
[0002]页岩气的开采在钻井后需要进行压裂，同时注入压裂砂作为裂缝的支撑介质。还需要加入相关化学药剂，在页岩气气田的返排液中除了砂粒，还常见油性介质，粘度较高。并且在返排过程中，受地层结构影响，前期段塞流现象严重。
[0003]因此在页岩气开采的前期和中期，将有大量的返排液和砂粒随页岩气从井口排出。为保证页岩气下游处理设备和运输管道的安全，在页岩气井口通常需要设置除砂器和气液分离设备分别对砂粒和返排液进行分离排放。
[0004]目前，国内除砂器主要有两种结构型式：一种为过滤分离结构，在除砂器内部设备一个滤筒，主要靠拦截作用对大于滤筒过滤精度的砂粒进行分离；一种为离心分离结构，利用介质流速在特定的流道中形成离心力，从而将密度更大的砂粒分离至设备边缘，再利用重力沉降至设备底部。
[0005]过滤结构除砂器对小于滤筒过滤精度的砂粒无法拦截，会进入下游气液分离器；过滤滤筒在段塞流和油性介质影响下形成大压差，滤筒容易变形损坏。离心分离结构除砂器受段塞流影响，除砂器内部基本达到满液状态时，砂粒容易随液体进入下游气液分离器；由于无法连续排砂，在只有一个进口和一个出口的条件下，无法保证液位，旋流效果很差甚至没有；页岩气产量衰减很快，介质产量的变化对离心分离效果影响较大。因此当前两种结构的除砂器在页岩气气田中使用效果均不太好，在下游分离器中时常出现砂粒，导致气液分离器排污系统损坏或堵塞。r/>[0006]因此，需要一种新型高效的页岩气分离装置，能够解决上述问题。
技术实现思路
[0007]本专利技术的一个目的是提供一种页岩气分离的新技术方案。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种页岩气的砂液分离装置，包括卧式的分离罐，所述分离罐前端连接有进气管，所述分离罐的后端顶部连接有气体出口，所述分离罐的后端底部连接有废液出口，所述分离罐中从前端到后端依次设置有段塞流捕集区、沉降分离区以及旋流除砂区，所述段塞流捕集区中设置有段塞流捕集器，所述旋流除砂区设置有旋流除砂器，所述进气管连通至所述段塞流捕集器，所述气体出口连通至所述旋流除砂器。
[0009]通过本方案，采出气进入段塞流捕集器中，捕集段塞流并对气液初步分开，气液进入沉降分离区进行缓冲分离，当流量较小时沉降分离区能够直接达到分离的要求，使气体直接通过旋流除砂器到达气体出口排出；当流量较大时，采出气能够通过沉降分离区预分离直接进入旋流除砂器中，采用旋流分离天然气中液滴和砂粒，从而使本装置既能够适用于高流量的采出气分离，又能够适应采出气流量突然下降的情况。
[0010]优选地，所述分离罐底部设置有若干排液口，所述排液口均连通至所述废液出口。
[0011]通过本方案，若干排液口能够及时排除分离罐中的油液和砂粒，避免分离罐中某处的砂粒堆积影响排渣效果。
[0012]优选地，所述进气管上连通有若干支管，所述支管连通至所述分离罐底部的鼓泡器。
[0013]通过本方案，支管能够将进气管中的上游气体引到分离罐底部的鼓泡器处，用于鼓泡，将沉积的砂粒搅动起来，避免砂粒堆积后堵塞废液出口。
[0014]优选地，所述段塞流捕集器包括两侧开口的分流筒，所述分流筒的两侧平行固定有若干分流板，所述分流板垂直于所述分流筒的轴线，所述分流筒的前端连通所述进气管，所述分流筒越远离所述进气管其宽度越小。
[0015]通过本方案，采出气进入分流筒后，能够逐渐从两侧的开口经分流板向两侧分流并从分流板的狭缝中排出，减小采出气的动能，并保证其均匀分散，实现对段塞流的捕集以及页岩气的初步分离。
[0016]优选地，所述段塞流捕集器还包括捕集筒，所述分流筒沿所述捕集筒的直径方向固定至所述捕集筒中。
[0017]通过本方案，分流处的采出气向两侧冲击至捕集筒内壁上，能够进一步降低动能，使液滴和砂粒分离出来，提高初步分离的效果。
[0018]优选地，所述旋流除砂器中设置有若干旋流管，所述旋流管的顶部连通至所述气体出口，所述旋流管的底部为锥形并连通至所述分离罐中，所述旋流管沿切线方向连通至所述分离罐中。
[0019]通过本方案，气体沿切线方向进入旋流管中后，能够在旋流管中旋转，使液滴和砂粒在离心力的作用下粘附至旋流管内壁上并向下流出旋流管，分离后的气体通过顶部的气体出口排出。
[0020]优选地，所述旋流管划分为若干处理组，所述旋流管的顶部出口处分别设置有电磁阀。
[0021]通过本方案，在不同的流量情况下，可以通过电磁阀的开关来使不同数量的处理组投入系统中进行分离，例如流量大时全部打开，流量较小时关闭几组，使得单根旋流管始终处于高效分离的区间。
[0022]优选地，所述气体出口处连接有流量计。
[0023]通过本方案，监控气体出口处的流量，不仅能够及时监控采出气流量，还能够根据流量对本装置进行调节，提高分离效果。
[0024]优选地，所述分离罐的一侧设置有液位计。
[0025]通过本方案，对分离罐中的液体以及砂粒的沉降量进行监控，当出现砂粒堆积情况及时进行处理。
[0026]根据本公开的一个实施例，本装置集成段塞流捕集、重力分离以及旋流分离于一体，能够同时适应各种出气流量，实现了高流量旋流分离以及低流量重量分离的有效结合，适用于段塞流、高含砂量以及产出气流量迅速降低的工况环境；
[0027]本装置同时解决了段塞流问题以及流量迅速衰减的问题，无需更换设备，大大降低了设备成本。
[0028]通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其
优点将会变得清楚。
附图说明
[0029]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。
[0030]图1是本专利技术实施例的页岩气分离装置的结构示意图。
[0031]图2是图1中页岩气分离装置的截面结构示意图。
[0032]图3是图2中段塞流捕集器的结构示意图。
[0033]图4是图3中分流筒的俯视结构示意图。
[0034]图5是图2中旋流管的结构示意图。
具体实施方式
[0035]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0036]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。
[0037]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0038]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种页岩气的砂液分离装置，包括卧式的分离罐，所述分离罐前端连接有进气管，所述分离罐的后端顶部连接有气体出口，所述分离罐的后端底部连接有废液出口，其特征在于，所述分离罐中从前端到后端依次设置有段塞流捕集区、沉降分离区以及旋流除砂区，所述段塞流捕集区中设置有段塞流捕集器，所述旋流除砂区设置有旋流除砂器，所述进气管连通至所述段塞流捕集器，所述气体出口连通至所述旋流除砂器。2.根据权利要求1所述的页岩气的砂液分离装置，其特征在于，所述分离罐底部设置有若干排液口，所述排液口均连通至所述废液出口。3.根据权利要求2所述的页岩气的砂液分离装置，其特征在于，所述进气管上连通有若干支管，所述支管连通至所述分离罐底部的鼓泡器。4.根据权利要求1所述的页岩气的砂液分离装置，其特征在于，所述段塞流捕集器包括两侧开口的分流筒，所述分流筒的两侧平行固定有若干分流板，所述分流...
【专利技术属性】
技术研发人员：戎杰，张文刚，黄寒超，
申请(专利权)人：青岛一三一油气科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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