一種適用于高壓高產(chǎn)氣井的除砂裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣井的除砂領(lǐng)域，特別是一種適用于高壓高產(chǎn)氣井的除砂裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蘇東南區(qū)上古壓裂氣井支撐劑的回流是一個(gè)普遍的現(xiàn)象，特別是高壓高產(chǎn)氣井支撐劑回流更為嚴(yán)重，壓裂氣井出砂將導(dǎo)致人工裂縫的導(dǎo)流能力下降，同時(shí)給壓后排液、測(cè)試、求產(chǎn)階段和壓后采集輸帶來(lái)較大安全隱患。
[0003]針對(duì)氣井產(chǎn)氣量大于12萬(wàn)方/天，壓力高于20MPa，砂礫粒徑較小時(shí)，目前應(yīng)用的幾種常用類(lèi)型的單套除砂裝置無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)除砂需求。
[0004]如旋流除砂器適合壓力較高，出砂量較大，產(chǎn)氣量小于12萬(wàn)方/天的氣井；過(guò)濾式除砂器適用于日均產(chǎn)氣量5萬(wàn)方/天、壓力低、出砂量小的氣井；管道除砂裝置適用于氣量小于10萬(wàn)方/天、出砂量較小的氣井。
[0005]根據(jù)上述常用三種出砂裝置的特點(diǎn)，高壓高產(chǎn)高砂量的氣井需考慮兩種或三種防砂裝置進(jìn)行組合除砂，這樣投入成本較高，且多臺(tái)除砂裝置的日常運(yùn)行管理難度較大，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性較差。
[0006]因此需要設(shè)計(jì)一種適合高壓高產(chǎn)氣井的除砂裝置，有效降低支撐劑回流造成的下游采集輸系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，確保加砂壓裂氣井的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效清除高速氣流攜帶的砂礫，且便于日常清砂管理的氣井除砂裝置，該裝置適用于高壓高產(chǎn)氣井，特別是氣量大于12萬(wàn)方/天，壓力高于20MPa，砂礫粒徑較小的氣井。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:一種適用于高壓高產(chǎn)氣井的除砂裝置，它至少包括呈立式結(jié)構(gòu)的壓力容器，其特征是:壓力容器內(nèi)部下方設(shè)置有旋流分離器，進(jìn)氣口位于旋流分離器側(cè)方的壓力容器側(cè)壁處，壓力容器底部為排砂口，旋流分離器下方與排砂口之間為儲(chǔ)砂區(qū)，旋流分離器上方的壓力容器內(nèi)部空間為重力沉降區(qū)，壓力容器頂部開(kāi)口出氣口，出氣口下方連接有濾筒，濾筒延伸至重力沉降區(qū)內(nèi)。
[0009]所述的進(jìn)氣口沿壓力容器的切線方向設(shè)置在其側(cè)壁處。
[0010]所述的旋流分離器是由升氣管、水平葉片以及垂直葉片組成，升氣管上部通過(guò)固定隔板連接在進(jìn)氣口上方的壓力容器內(nèi)壁上，水平葉片呈螺旋狀固定在固定隔板下方的升氣管外壁處，螺旋狀分布的水平葉片內(nèi)徑與升氣管固定連接，相鄰的兩水平葉片外徑之間連接有垂直葉片，垂直葉片將相鄰的兩水平葉片之間封堵為密閉空間，在升氣管外形成螺旋狀通道，螺旋狀通道上端口位于壓力容器的進(jìn)氣口處，螺旋狀通道下端口位于臨近升氣管下端口的側(cè)壁處。
[0011]所述的進(jìn)氣口和升氣管的直徑為:設(shè)壓力容器內(nèi)放置旋流分離器處的內(nèi)徑為D，進(jìn)氣口的直徑為dl，升氣管的直徑為d2，則進(jìn)氣口直徑:dl=(0.15-0.25)D ；
升氣管直徑:d2=(0.2-0.3)Do
[0012]所述的旋流器葉片組件構(gòu)成的螺旋狀通道入口角為60°，螺旋狀通道的出口角為10。。
[0013]所述的壓力容器的進(jìn)氣口上方的內(nèi)壁上有凸臺(tái)，固定隔板外沿通過(guò)螺栓可拆卸連接在凸臺(tái)上，固定隔板內(nèi)沿與升氣管上部外壁固定連接，位于固定隔板上方的升氣管上端口為喇叭口。
[0014]所述的壓力容器上方通過(guò)法蘭連接有容器上蓋，容器上蓋內(nèi)口徑與壓力容器上部重力沉降區(qū)內(nèi)徑一致，出氣口位于容器上蓋中心位置。
[0015]所述的儲(chǔ)砂區(qū)與旋流分離器之間的壓力容器內(nèi)壁上固定有分隔裝置，分隔裝置呈環(huán)狀固定在壓力容器內(nèi)壁上，分隔裝置下表面水平，上表面由壓力容器內(nèi)壁端至中部開(kāi)口端向下傾斜布置。
[0016]所述的濾筒包括連接法蘭、篩網(wǎng)連接管以及過(guò)濾篩網(wǎng)，壓力容器頂部出口上表面沿周向設(shè)置有法蘭孔，連接法蘭與法蘭孔連接，連接法蘭下方固定的篩網(wǎng)連接管經(jīng)壓力容器頂部出口延伸至壓力容器內(nèi)，連接法蘭上方連接有出氣口，篩網(wǎng)連接管下端通過(guò)螺紋連接有過(guò)濾篩網(wǎng)。
[0017]所述的過(guò)濾篩網(wǎng)分為兩部分，上部為圓柱形結(jié)構(gòu)，下部為錐形結(jié)構(gòu)，過(guò)濾篩網(wǎng)的圓柱段上端有用于與篩網(wǎng)連接管連接的螺紋，過(guò)濾篩網(wǎng)的孔徑為0.2_。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本除砂裝置的壓力容器內(nèi)主要由儲(chǔ)砂區(qū)、旋流分離器、重力沉降區(qū)以及濾筒這四部分組成，其中旋流分離器對(duì)進(jìn)入本裝置含有砂礫的天然氣進(jìn)行I級(jí)除砂，經(jīng)過(guò)I級(jí)除砂的天然氣進(jìn)入重力沉降區(qū)后受到重力作用進(jìn)行II級(jí)除砂，天然氣最終經(jīng)過(guò)濾筒進(jìn)行III級(jí)除砂后由出氣口排出，含有砂礫的天然氣經(jīng)過(guò)I級(jí)、II級(jí)和III級(jí)除砂后固相砂礫得到充分分離，能有效防止砂礫對(duì)后續(xù)管道及設(shè)備的沖刷和破壞。
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]圖1是高壓高產(chǎn)氣井的除砂裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是旋流分離器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是葉片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是濾筒結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、壓力容器；2、旋流分離器；3、進(jìn)氣口 ；4、排砂口 ；5、儲(chǔ)砂區(qū)；6、重力沉降區(qū)；7、出氣口 ；8、濾筒；9、升氣管；10、水平葉片；11、垂直葉片；12、固定隔板；13、分隔裝置；14、凸臺(tái)；15、容器上蓋；16、連接法蘭；17、篩網(wǎng)連接管；18、過(guò)濾篩網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
如圖1的本高壓高產(chǎn)氣井的除砂裝置結(jié)構(gòu)示意圖所示，它至少包括呈立式結(jié)構(gòu)的壓力容器1，壓力容器I內(nèi)部下方設(shè)置有旋流分離器2，進(jìn)氣口 3位于旋流分離器2側(cè)方的壓力容器I側(cè)壁處，壓力容器I底部為排砂口 4，旋流分離器2下方與排砂口 4之間為儲(chǔ)砂區(qū)5，旋流分離器2上方的壓力容器I內(nèi)部空間為重力沉降區(qū)6，壓力容器I頂部開(kāi)口出氣口 7，出氣口 7下方連接有濾筒8，濾筒8延伸至重力沉降區(qū)6內(nèi)。
[0022]進(jìn)氣口 3沿壓力容器I的切線方向設(shè)置在其側(cè)壁處。
[0023]本裝置的壓力容器I內(nèi)主要由儲(chǔ)砂區(qū)5、旋流分離器2、重力沉降區(qū)6以及濾筒8這四部分組成，其中旋流分離器2對(duì)進(jìn)入本裝置含有砂礫的天然氣進(jìn)行I級(jí)除砂，經(jīng)過(guò)I級(jí)除砂的天然氣進(jìn)入重力沉降區(qū)6后受到重力作用進(jìn)行II級(jí)除砂，天然氣最終經(jīng)過(guò)濾筒8進(jìn)行III級(jí)除砂后由出氣口 7排出。
[0024]含有砂礫的天然氣經(jīng)過(guò)I級(jí)、II級(jí)和III級(jí)除砂后固相砂礫得到充分分離，能有效防止砂礫對(duì)后續(xù)管道及設(shè)備的沖刷和破壞。
[0025]進(jìn)行地面除砂工藝設(shè)計(jì)時(shí)，若氣井產(chǎn)氣量大于12萬(wàn)方/天，壓力高于20MPa，砂礫粒徑較小時(shí)，需考慮兩種或三種防砂裝置進(jìn)行組合除砂，投入成本較高，且多臺(tái)除砂裝置的日常運(yùn)行管理難度較大，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性較差。新型防砂裝置是以聯(lián)合重力和離心力實(shí)施氣液或氣固的分離，并主要以旋流分離為主，可取得較好的效果。含有砂礫的天然氣經(jīng)過(guò)重力沉降和離心分離后，較大顆粒和雜質(zhì)可得到有效分離，增設(shè)三級(jí)精細(xì)除砂即過(guò)濾式除砂器，殘留的微粒砂和地層泥沙可被過(guò)濾截留，從而徹底實(shí)現(xiàn)氣液分離，適應(yīng)于壓力高、氣量大的加砂壓裂改造氣井。
[0026]實(shí)施例2
如圖2的旋流分離器結(jié)構(gòu)示意圖所示，本壓力容器I內(nèi)的旋流分離器是由升氣管9、水平葉片10以及垂直葉片11組成。
[0027]升氣管9上部通過(guò)固定隔板12連接在進(jìn)氣口 3上方的壓力容器I內(nèi)壁上，水平葉片10呈螺旋狀固定在固定隔板12下方的升氣管9外壁處，螺旋狀分布的水平葉片10內(nèi)徑與升氣管9固定連接，相鄰的兩水平葉片10外徑之間連接有垂直葉片11，垂直葉片11將相鄰的兩水平葉片10之間封堵為密閉空間，見(jiàn)圖3，在升氣管9外形成螺旋狀通道，螺旋狀通道上端口位于壓力容器I的進(jìn)氣口 3處，螺旋狀通道下端口位于臨近升氣管9下端口的側(cè)壁處。
[0028]進(jìn)氣口 3和升氣管9的直徑為:設(shè)壓力容器I內(nèi)放置旋流分離器2處的內(nèi)徑為D，進(jìn)氣口 3的直徑為dl，升氣管9的直徑為d2，則
進(jìn)氣 P 3 直徑:dl= (0.15-0.25) D ；
升氣管 9 直徑:d2=(0.2-0.3)Do
[0029]本旋流分離器中水平葉片10和垂直葉片11構(gòu)成的旋流器葉片組件是影響旋流分離器除砂效果的關(guān)鍵部件，其中葉片形狀采用圓弧面垂直葉片，葉片的內(nèi)側(cè)與升氣管外壁相切，以減少氣流擾動(dòng)和阻力。
[0030]旋流器葉片組件構(gòu)成的螺旋狀通道入口角為60°，螺旋狀通道入口角是指進(jìn)氣口3連接在壓力容器I處切線方向與螺旋狀通道進(jìn)口之間形成的夾角。