[发明专利]一种致密气井井口除砂采气一体化系统及其工艺方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于非常规油气藏开采的技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

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砂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。

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。

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。

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；集气管上设置有放气口，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。