[发明专利]三合一立式除砂器及除砂工艺

说明书

本发明公开了一种三合一立式除砂器及除砂工艺，除砂器包括快开盲板和立式筒体，在所述立式筒体上部设置介质进口，中部设置介质出口，下部设置反冲口，底部设置排砂口；在所述立式筒体内部设置筛管，所述筛管上部和立式筒体上部连接，筛管下部与介质出口连接；所述介质进口为切线进气的介质进口，在介质进口处设置旋流导向装置，在介质出口的下部设置储砂空间，在储砂空间下方设置锥形漏斗；在介质进口处设进口差压计，在介质出口处设出口差压计。与现有技术相比，本发明的积极效果是：提高了除砂精度，减小了对下游设备正常运行的影响，通过差压监控排砂时间，确定排砂作业的时机，排砂操作方便，降低了操作难度。

技术领域

本发明涉及一种三合一立式除砂器及除砂工艺。

背景技术

页岩气开采目前普遍采用的是水力压裂法，开采时需将大量水混合泥砂和少量化学物质注入井中，泥砂的主要成分为30～100目陶粒，该陶粒数量大，硬度高，单井加砂量较大，如不把此部分陶粒和泥砂进行分离，将对下游的设备和管线产生严重的冲蚀，影响系统的安全平稳运行，因此进行有效的除砂至关重要。

现有除砂器为卧式过滤结构，含水和砂的页岩气沿着介质进口进入除砂器，砂粒沉积在筛管内，气、水和部分砂穿过筛管至下游管道。砂粒通过除砂器下游管道和阀门时，会冲刷管道和阀门内壁，导致阀门和管道的损坏和事故的发生。砂粒在筛管内沉积到一定量时，就需要打开除砂器的快开盲板，取出筛管清理其中的砂粒。打开快开盲板清理筛管内的砂粒工作量较为繁琐，且前期操作频率高，筛管一般采用割缝筛管式，过滤精度在0.20mm左右。

根据现场实践发现，现有除砂器存在以下几点不足：

第一，除砂器和筛管的连接采用的过盈连接，这种连接的好处是没有缝隙，便于筛管的密封。不利的方面是筛管的拆卸不可避免，在拆卸的过程中，因为采用的是硬连接，端部极易发生损坏，多次拆卸难以保证其密封性能

第二，页岩气采用的陶粒一般都在0.1mm～0.5mm之间，采用割缝筛管式筛管的最小过滤直径是0.20mm，因此直径小于0.20mm的砂砾，该筛管无法分离，分离效率低。

第三，过滤后的砂砾沉积在筛管内，会阻塞筛管的流通面积，影响分离效率。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种三合一立式除砂器及除砂工艺，将旋流、过滤、重力分离的技术相结合，提高了页岩气中砂砾的分离效率，有效的保护了下游的设备和管线的平稳运行，延长了系统检修维护周期，有极高的社会效益和经济效益。新型页岩气用三合一除砂器包括立式筒体和在立式筒体内设置的旋流导向装置和绕焊不锈钢筛管，在立式筒体上部和中部分别设置介质进口和介质出口，在立式筒体的底部设置有排砂出口。本发明的绕焊不锈钢筛管具有装卸简易、密封可靠、抗外压、可清洗的特点，提高了除砂器的分离效率，避免了绕焊不锈钢筛管发生外压破坏的情况，极大的保护了下游的设备和管线。

本发明所采用的技术方案是：一种三合一立式除砂器，包括快开盲板和立式筒体，在所述立式筒体上部设置介质进口，中部设置介质出口，下部设置反冲口，底部设置排砂口；在所述立式筒体内部设置筛管，所述筛管上部和立式筒体上部连接，筛管下部与介质出口连接；所述介质进口为切线进气的介质进口，在介质进口处设置旋流导向装置，在介质出口的下部设置储砂空间，在储砂空间下方设置锥形漏斗；在介质进口处设进口差压计，在介质出口处设出口差压计。

本发明还提供了一种利用三合一立式除砂器的除砂工艺，包括如下内容：

一、含砂和水的页岩气从介质进口沿切向方向进入筒体内部，通过设置的旋流导向装置形成旋流离心力，将砂砾进行初步的分离；初步分离后的含砂和水的页岩气和筛管进行碰撞，大于分离精度的砂砾不能进入筛管内部，经过两次分离，分离出的砂和水利用重力进入储砂空间，多出的水从介质出口流出；