[发明专利]气体除尘脱砂回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体除尘脱砂回收装置，适用于天然气田、煤层气勘探开发中的欠平衡钻井、泡沫钻井、气体钻井中的各种含砂尘气体回收利用，循环供气增压钻井等领域。

背景技术

在低渗透天然气气藏的开发中，由于气层孔隙不发育，原先的钻井工艺用清水、泥浆钻开气层，气层污染堵塞严重，产气量低，勘探效果差。完井后产气效果很差，生产周期短，天然气开采成本高。现在在无水、不含硫气层的钻井作业中，广泛采用天然气、氮气钻井，即由天然气、氮气代替传统的钻井液，将钻进过程中产生的碎屑携带出井口，保护地层原生孔隙，使地层不受污染，完井后单井天然气产量可以提高9倍左右，大大的降低了天然气开采成本。但气体钻井中，每天10多万方的天然气、氮气，从井下出来后，带有大量的岩屑、粉尘、砂粒，只有排出后烧掉，大气污染严重。若能对上述天然气、氮气进行回收并循环增压使用，则会产生巨大的经济收益，且有利于节约能源，保护大气环境。如本申请人的中国实用新型专利ZL200420105626.0公开的一种中低压天然气分离除尘回收装置，具有竖向设置的筒状壳体，在筒状壳体上开设有气体入口和气体出口，其特征是所述气体入口开设在筒状壳体的侧壁上，在筒状壳体的内腔顶部设置有气体过滤器，所述气体入口依次经筒状壳体的内腔和该气体过滤器而与气体出口相连通，在所述筒状壳体的内腔中设置有一漏斗状分隔板，所述漏斗状分隔板下方的筒状壳体内腔构成排渣室，在所述漏斗状分隔板的底部开口处设置有排渣控制阀门，在所述排渣室的室壁上设置有取渣门。该实用新型的装置可以有效地分离出天然气中颗粒较大的碎屑和渣尘，实现钻井天然气的回收。

但是，经过技术人员研究发现，现有钻井天然气的回收装置分离出天然气中的粉尘，需要回收的气质中含游离水，粉尘颗粒大于10微克，不能满足进空压机、压缩机增压回收条件。即除尘效果较差，不能满足生产需要。所以，怎样大量高效的分离气质中所含游离水和减小粉尘颗粒，用以满足生产需要，成为技术人员急需解决的技术难题。因此，急需提供一种能大量高效的分离气质中所含游离水和减小粉尘颗粒，满足进空压机、压缩机增压回收条件，能满足生产需要的气体除尘脱砂回收装置。

发明内容

本发明的目的是一种能大量高效的分离气质中所含游离水和减小粉尘颗粒，满足进空压机、压缩机增压回收条件，能满足生产需要的气体除尘脱砂回收装置。

本发明基本构思是：提供一种适用于天然气田、煤层气勘探开发中的欠平衡钻井、泡沫钻井、气体钻井中的各种气体回收循环增压利用，不外排燃烧，不污染大气环境的气体除尘脱砂回收装置。该产品属于国家、国际石油天然气行业首创和领先水平的发明创造。以上适用范围内通过本领域技术人员合理的逻辑推理得出的变形和等同替换都属于本发明保护的范围。本发明是原专利ZL200420105626.0中低压天然气分离除尘回收装置的技术改进专利，原专利除尘效果较差，大量的分离气质中含游离水和粉尘颗粒，不能满足进空压机、压缩机增压回收条件，即不能满足生产需要。本发明可以实现这部分气体不外排，回收净化、循环增压使用，即降低了投资成本、生产成本，也保护了大气环境。可以节约气体钻井设备投资70％，气体钻井生产成本30％以上，节能效果明显。是目前国内外石油行业中，实现气体除尘脱砂循环供气钻井的先例。

本发明的基本工作原理是：含砂及粉尘带压气体，经进气口进入气体除尘脱砂回收装置在清水中产生旋流，砂粒自然沉降到装置底部，粉尘被清水溶入水中，除尘脱砂气体从上部出过滤后排出。

本发明是在原专利基础上在分离器内增加了清水除尘工艺，由液位计控制水位高度；进气口侧向向下进入分离器，在水中形成向下旋流脱砂；脱砂除尘气体通过塔盘、金属过滤网，从上部出气口排出，达到除尘脱砂效果，排出气体不含游离水，粉尘颗粒小于10微克。底部砂尘根据计算沉降量，在关闭中间切断阀后定时排出，使分离器保持0.3Mpa压力下正常运行，保证气体不从排砂口排出。塔盘45号钢板布满了孔，填料为不锈钢材料、塑料或玻璃等不吸水材料。为了便于观察和控制，在分离装置外增加了液位计和安全阀。为了减小砂尘气的对设备的冲刷切割，还增加了砂尘气体缓冲设施，进气口外管两个直角设计同时增加缓冲胶垫等。本发明经过技术升级后，除尘脱砂效果明显，除砂尘气体经过除尘脱砂过滤后，气质中不含游离水（与原先的设备相比，通过过滤后达到不含游离水的效果），粉尘颗粒含量≤10um，油含量≤10ppm，完全满足进空压机、压缩机增压回收条件。解决了废弃的含砂尘天然气不被放空燃掉的，造成大气污染。也解决了砂尘空气、砂尘氮气向大气外排污染大气的问题。有效的回收了可用气体，降低了生产成本。