本发明专利技术公开了一种一体化分离除砂装置，根据页岩气砂粒主要存在于液相中的独特生产条件，对现有的分离除砂器进行优化，形成一套集沉砂、集砂、排砂和防砂功能的一体化分离除砂装置，包括：卧式除砂分离器，用于进行气液分离和多级砂粒沉降，将沉降的砂粒排入沉砂筒，以及将分离出的气体和液体排出卧式除砂分离器；沉砂筒，用于聚集来自卧式除砂分离器的砂粒，将聚集的砂粒排出沉砂筒；排砂管道，用于连接卧式除砂分离器和沉砂筒，并建立卧式除砂分离器与沉砂筒之间的排砂通路；截断阀，用于控制排砂通道的开断和流量，实现满足于实际页岩气生产工况的前提下，提高砂粒脱除效率和精度，同时使排砂工作更加安全、便捷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及页岩气分离除砂，具体而言，涉及一种一体化分离除砂装置。
技术介绍
1、页岩气生产中采用加砂体积压裂工艺进行储层改造，使得在页岩气井正常生产早期，井口采出气含砂量较大，影响地面工艺设施正常生产和安全平稳运行。并且砂粒会对地面工程设备、管道，特别是节流装置、弯头等部位造成冲蚀等影响，严重时将导致管道、设备磨损穿孔，造成安全风险。因此，在页岩气生产过程中，井口来气需要通过除砂设备脱出砂粒后才能进入后续生产流程。
2、目前，页岩气除砂工艺分为旋流式和过滤式两种。其中，
3、旋流式工艺是根据气、液、固三相流体的密度差，使气流从旋流式除砂器的入口进入旋流管，对气、液、砂进行一次旋流分离，砂粒由于离心力作用被设备内壁捕捉，在重力的作用下向下沉积，经排砂口排入集砂器中，气液两相进入后续气液分离流程。
4、过滤式工艺则是根据气液两相分子与固体颗粒的尺寸差异，使气流从过滤分离器的入口进入过滤段，然后从外向内流过滤芯，将砂砾截留，分离出气、液流体进入后续气液分离流程。
5、但是，上述页岩气除砂工艺采用不用的方式试图将井口来气中含有的砂粒一步脱除，而在线取样发现，页岩气中砂粒主要存在于液相中，在气相中砂粒含量极少甚至未检出，因此砂砾所处环境的密度差较小，并且由于页岩气中所含颗粒在地层中挤压、磨损、破裂，50μm以下的微小尺度颗粒所占比例较大，使得现有除砂工艺在从液相中脱除小尺度砂砾的效果不佳，设计上仅能处理约80μm以上的颗粒。
6、有鉴于此，特提出本申请。
>技术实现思路1、本专利技术所要解决的技术问题是：现有的页岩气分离除砂器不适应于实际工况，砂粒脱除效率和精度较低。
2、目的在于提供一种一体化分离除砂装置，实现满足于实际页岩气生产工况的前提下，提高砂粒脱除效率和精度，同时使排砂工作更加安全、便捷。
3、本专利技术通过下述技术方案实现：
4、一种一体化分离除砂装置，包括：卧式除砂分离器，用于进行气液分离和多级砂粒沉降，将沉降的砂粒排入沉砂筒，以及将分离出的气体和液体排出卧式除砂分离器；沉砂筒，用于聚集来自卧式除砂分离器的砂粒，将聚集的砂粒排出沉砂筒；排砂管道，用于连接卧式除砂分离器和沉砂筒，并建立卧式除砂分离器与沉砂筒之间的排砂通路；截断阀，用于控制排砂通道的开断和流量。
5、进一步的，
6、卧式除砂分离器包括：筒体和封头，封头位于筒体的两端；筒体的顶部设置有三相流体入口和气相出口，三相流体入口和气相出口分别位于筒体的两端，三相流体入口处设置有旋流器；筒体的底部设置有多个砂粒沉降区和液相出口；多个砂粒沉降区沿筒体的长度方向一字排列，且与三相流体入口位于筒体的同一端；液相出口与气相出口位于筒体的同一端；每一个砂粒沉降区包括两块卸砂板，两块卸砂板组合成v字形结构，v字形结构的底部包括排砂口，排砂口与排砂通道的一端连通；相邻两个砂粒沉降区沿卸砂板的上边沿邻接在一起；三相流体入口位于靠近封头的卸砂板的正上方，卸砂板可拆卸；卸砂板的侧边与筒体的内壁紧密贴合。
7、进一步的，
8、所述旋流器包括基座、转动电机、离心筒、隔挡筒和排砂管；所述基座固定安装在所述筒体的顶部，所述转动电机位于所述基座内；所述离心筒与所述转动电机连接，所述离心筒的顶部设置有开口，所述三相流体入口依次穿过所述基座、所述转动电机和所述开口进入所述离心筒内；所述离心筒的侧壁包括多个滤孔；所述排砂管的一端与所述离心筒的底部连接；所述隔挡筒套设在所述离心筒的外部，所述隔挡筒为上下敞口结构，所述隔挡筒的顶部通过多条连接柱与所述基座固定连接。
9、进一步的，
10、位于三相流体入口正下方的卸砂板与筒体底部的夹角小于其余卸砂板与筒体底部的夹角，且位于三相流体入口正下方的卸砂板的上边沿高于相邻砂粒沉降区邻接处的卸砂板的上边沿。
11、进一步的，
12、筒体的底部还设置有溢流板，溢流板位于多个砂粒沉降区的远离三相流体入口的一端，溢流板所在的平面垂直于筒体沿长度方向的轴线，溢流板的上边沿与卸砂板的上边沿相接，溢流板的侧边与筒体的内壁紧密贴合，溢流板的上边沿高于位于三相流体入口正下方的卸砂板的上边沿。
13、进一步的，
14、筒体的顶部还设置有折流板，折流板位于靠近三相流体入口的气体流动方向的一侧，折流板所在的平面垂直于筒体沿长度方向的轴线，折流板的侧边与筒体的内壁紧密贴合。
15、进一步的，
16、折流板包括多个开孔，开孔高于溢流板的上边沿。
17、进一步的，
18、气相出口内设置有捕雾器。
19、进一步的，
20、沉砂筒内设置有隔砂板，隔砂板位于沉砂筒的中部，隔砂板所在的平面垂直于沉砂筒沿长度方向的轴线，隔砂板的侧边与沉砂筒的内壁紧密贴合。
21、进一步的，
22、沉砂筒顶部设置有开口，开口通过主管道与外部连通，主管道的远离开口的一端设置有卸压阀；主管道的中部连接有冲砂水管道，冲砂水管道上设置有开关阀。
23、进一步的，
24、卧式除砂分离器上设置有液位计，卧式除砂分离器液相出口管线设置液位自动调节阀。
25、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
26、1、本专利技术提供的一种一体化分离除砂装置，对现有的分离除砂器进行优化，根据页岩气砂粒主要存在于液相中的独特生产条件，在卧式除砂分离器中首先利用离心原理将气体与含有砂粒的液体进行强化分离，排出分离出的气体；然后在重力作用下对砂粒进行多级沉降处理，逐级分离出大小砂粒，实现固液分离，将分离出的液体排出，将分离出的砂粒排入沉砂筒，再由经卸压后的沉砂筒将聚集的砂粒排出，从而形成一套集沉砂、集砂、排砂和防砂功能的一体化分离除砂装置，针对固、液、气三相流体进行同步高效分离，使砂粒从液相中分离出来，实现满足于实际页岩气生产工况的前提下，提高砂粒脱除效率和精度，同时使排砂工作更加安全、便捷；
27、2、本专利技术提供的一种一体化分离除砂装置，位于卧式除砂分离器筒体内部的卸砂板、溢流板和折流板的侧边都与筒体的内壁紧密贴合，实现使砂粒分离效果达到最大化；
28、3、本专利技术提供的一种一体化分离除砂装置，将位于三相流体入口正下方的卸砂板与筒体底部的夹角设置为小于其余卸砂板与筒体底部的夹角，并将位于三相流体入口正下方的卸砂板的上边沿设置为高于相邻砂粒沉降区邻接处的卸砂板的上边沿，作用是减小液体流入砂粒沉降区的速度，减小砂粒在液体中的动能，使砂粒在多级沉降区中充分的沉降，达到更好的固液分离效果；
29、4、本专利技术提供的一种一体化分离除砂装置，设置有旋流器，通过离心运动将细小砂粒从滤孔排出离心筒外，在隔挡筒的阻挡下顺筒壁落入沉降区进行自然沉降，最终进入排砂口，将大颗砂粒直接经离心筒底部的排砂管进入排砂口。与直接将大颗砂粒与细小砂粒从三相流体入口排入筒体内进行自然沉降的方式相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种一体化分离除砂装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，位于三相流体入口(13)正下方的卸砂板(151)与筒体(11)底部的夹角小于其余卸砂板(151)与筒体(11)底部的夹角，且位于三相流体入口(13)正下方的卸砂板(151)的上边沿高于相邻砂粒沉降区(15)邻接处的卸砂板(151)的上边沿。
5.根据权利要求4所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，筒体(11)的底部还设置有溢流板(18)，溢流板(18)位于多个砂粒沉降区(15)的远离三相流体入口(13)的一端，溢流板(18)所在的平面垂直于筒体(11)沿长度方向的轴线，溢流板(18)的上边沿与卸砂板(151)的上边沿相接，溢流板(18)的侧边与筒体(11)的内壁紧密贴合，溢流板(18)的上边沿高于位于三相流体入口(13)正下方的卸砂板(151)的上边沿。
6.根据权利要求5所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，筒体(11)的顶部还设置有折流板(17)，折流板(17)位于靠近三相流体入口(13)的气体流动方向的一侧，折流板(17)所在的平面垂直于筒体(11)沿长度方向的轴线，折流板(17)的侧边与筒体(11)的内壁紧密贴合。
7.根据权利要求6所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，折流板(17)包括多个开孔(171)，开孔(171)高于溢流板(18)的上边沿。
8.根据权利要求2所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，气相出口(14)内设置有捕雾器(141)。
9.根据权利要求1所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，沉砂筒(2)内设置有隔砂板(21)，隔砂板(21)位于沉砂筒(2)的中部，隔砂板(21)所在的平面垂直于沉砂筒(2)沿长度方向的轴线，隔砂板(21)的侧边与沉砂筒(2)的内壁紧密贴合。
10.根据权利要求1或9所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，沉砂筒(2)顶部设置有开口(22)，开口(22)通过主管道(23)与外部连通，主管道(23)的远离开口(23)的一端设置有卸压阀(24)；主管道(23)的中部连接有冲砂水管道(25)，冲砂水管道(25)上设置有开关阀(26)；卧式除砂分离器(1)上设置有液位计。
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【技术特征摘要】
1.一种一体化分离除砂装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，位于三相流体入口(13)正下方的卸砂板(151)与筒体(11)底部的夹角小于其余卸砂板(151)与筒体(11)底部的夹角，且位于三相流体入口(13)正下方的卸砂板(151)的上边沿高于相邻砂粒沉降区(15)邻接处的卸砂板(151)的上边沿。
5.根据权利要求4所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，筒体(11)的底部还设置有溢流板(18)，溢流板(18)位于多个砂粒沉降区(15)的远离三相流体入口(13)的一端，溢流板(18)所在的平面垂直于筒体(11)沿长度方向的轴线，溢流板(18)的上边沿与卸砂板(151)的上边沿相接，溢流板(18)的侧边与筒体(11)的内壁紧密贴合，溢流板(18)的上边沿高于位于三相流体入口(13)正下方的卸砂板(151)的上边沿。
6.根据权利要求5所述的一种一体化分离除砂装置，其特征在于，筒体(11)的顶部还设置有折流板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇，邱艳华，计维安，程华，王峰，于磊，温庆，林宇，伍坤一，何焱，汪刚，李亮，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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