[发明专利]一种页岩气卧式旋流除砂器

说明书

本发明属于页岩气除砂除水技术领域，具体涉及一种页岩气卧式旋流除砂器。其技术方案为：一种页岩气卧式旋流除砂器，包括卧式筒体，卧式筒体的一侧连接有分离塔，卧式筒体的另一侧设置有介质出口，分离塔内连接有若干旋风机构，分离塔上设置有介质进口，介质进口与若干旋风机构连通；所述卧式筒体的底部连接有集液包；所述卧式筒体内间隔设置有高位挡板和低位挡板，高位挡板与卧式筒体的顶部密封，低位挡板与卧式筒体的顶部之间设有间隙。本发明提供了一种分离精度高、减少设备损坏的页岩气卧式旋流除砂器。

技术领域

本发明属于页岩气除砂除水技术领域，具体涉及一种页岩气卧式旋流除砂器。

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。

现有的页岩气除砂除水工艺一般采用两阶段进行：一阶段采除砂器进行粗过滤，此阶段压力高(26MPa)、流速高，将流体中的粗砂砾进行分离；二阶段采用气液分离器进行精过滤，此阶段压力低(8.5MPa)、流速低，将细小的砂砾和水都从流体中分离出来，彻底解决除砂除水的问题。

根据现场实践发现，现有除砂除水存在以下几点不足：

第一、一阶段采用除砂器，砂砾装满后需要人工排砂，但是由于除砂器容积小，排砂作业时间不易控制，排砂作业频繁，现场工人劳动强度大。

第二、因为水量大，压力高，除砂器一般采用过滤的方式除砂，这样的分离元件就容易损坏，且分离元件使用一段时间后，需要清洗，又增加了工人的劳动强度。

第三、除砂器和分离器之间采用管路相连接，由于除砂器后还存在一部分未分离的细小砂砾，这部分砂砾会对除砂器和分离器之间的管路产生冲蚀，在现场出现过管路刺漏的情况，存在安全风险。

第四、为避免排砂关井作业，一般除砂器设计为两台互为备用，达到排砂不关井的目的，这样除砂器、阀门、仪表的数量就会增多，占地增大，投资增加。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种分离精度高、减少设备损坏的页岩气卧式旋流除砂器。

本发明所采用的技术方案为：

一种页岩气卧式旋流除砂器，包括卧式筒体，卧式筒体的一侧连接有分离塔，卧式筒体的另一侧设置有介质出口，分离塔内连接有若干旋风机构，分离塔上设置有介质进口，介质进口与若干旋风机构连通；所述卧式筒体的底部连接有集液包；所述卧式筒体内间隔设置有高位挡板和低位挡板，高位挡板与卧式筒体的顶部密封，低位挡板与卧式筒体的顶部之间设有间隙。

含砂和水的页岩气通过分离塔中部的介质进口进入分离塔内，旋风机构对页岩气进行粗分。由于旋流离心力和重力的作用，大量液体和砂砾从旋风机构的下部开口流入卧式筒体下部的集液包中，气体和少量杂质经进入卧式筒体。气体经过高位挡板和低位挡板时在挡板之间折流，则气体中的杂质能被低位挡板和高位挡板有效阻挡。较轻的杂质由于重力作用落入卧式筒体底部，洁净的气体进入卧式筒体后端，由介质出口排出。

由于旋风机构能分离出大量液体和砂砾，则进入卧式筒体内的气体中的杂质较少。高位挡板和低位挡板能充分阻挡气体中的杂质，从而本发明能对页岩气进行充分净化，分离精度高。

经旋风机构分离后的气体含杂质较少，杂质能被高位挡板和低位挡板充分阻挡，避免了采用过滤方式除砂时过滤元件容易损坏的问题。本发明的分离塔连接于卧式筒体上，避免了使用除砂器和分离器时二者之间的管路容易被冲蚀的情况。