[发明专利]一种页岩气的砂液分离装置

说明书

本发明公开了一种页岩气的砂液分离装置，包括卧式的分离罐，所述分离罐前端连接有进气管，所述分离罐的后端顶部连接有气体出口，所述分离罐的后端底部连接有废液出口，所述分离罐中从前端到后端依次设置有段塞流捕集区、沉降分离区以及旋流除砂区，所述段塞流捕集区中设置有段塞流捕集器，所述旋流除砂区设置有旋流除砂器，所述进气管连通至所述段塞流捕集器，所述气体出口连通至所述旋流除砂器。本装置既能够适用于高流量的采出气分离，又能够适应采出气流量突然下降的情况。

技术领域

本发明涉及天然气开采领域，更具体地，涉及一种页岩气的砂液分离装置。

背景技术

页岩气的开采在钻井后需要进行压裂，同时注入压裂砂作为裂缝的支撑介质。还需要加入相关化学药剂，在页岩气气田的返排液中除了砂粒，还常见油性介质，粘度较高。并且在返排过程中，受地层结构影响，前期段塞流现象严重。

因此在页岩气开采的前期和中期，将有大量的返排液和砂粒随页岩气从井口排出。为保证页岩气下游处理设备和运输管道的安全，在页岩气井口通常需要设置除砂器和气液分离设备分别对砂粒和返排液进行分离排放。

目前，国内除砂器主要有两种结构型式：一种为过滤分离结构，在除砂器内部设备一个滤筒，主要靠拦截作用对大于滤筒过滤精度的砂粒进行分离；一种为离心分离结构，利用介质流速在特定的流道中形成离心力，从而将密度更大的砂粒分离至设备边缘，再利用重力沉降至设备底部。

过滤结构除砂器对小于滤筒过滤精度的砂粒无法拦截，会进入下游气液分离器；过滤滤筒在段塞流和油性介质影响下形成大压差，滤筒容易变形损坏。离心分离结构除砂器受段塞流影响，除砂器内部基本达到满液状态时，砂粒容易随液体进入下游气液分离器；由于无法连续排砂，在只有一个进口和一个出口的条件下，无法保证液位，旋流效果很差甚至没有；页岩气产量衰减很快，介质产量的变化对离心分离效果影响较大。因此当前两种结构的除砂器在页岩气气田中使用效果均不太好，在下游分离器中时常出现砂粒，导致气液分离器排污系统损坏或堵塞。

因此，需要一种新型高效的页岩气分离装置，能够解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种页岩气分离的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种页岩气的砂液分离装置，包括卧式的分离罐，所述分离罐前端连接有进气管，所述分离罐的后端顶部连接有气体出口，所述分离罐的后端底部连接有废液出口，所述分离罐中从前端到后端依次设置有段塞流捕集区、沉降分离区以及旋流除砂区，所述段塞流捕集区中设置有段塞流捕集器，所述旋流除砂区设置有旋流除砂器，所述进气管连通至所述段塞流捕集器，所述气体出口连通至所述旋流除砂器。

通过本方案，采出气进入段塞流捕集器中，捕集段塞流并对气液初步分开，气液进入沉降分离区进行缓冲分离，当流量较小时沉降分离区能够直接达到分离的要求，使气体直接通过旋流除砂器到达气体出口排出；当流量较大时，采出气能够通过沉降分离区预分离直接进入旋流除砂器中，采用旋流分离天然气中液滴和砂粒，从而使本装置既能够适用于高流量的采出气分离，又能够适应采出气流量突然下降的情况。

优选地，所述分离罐底部设置有若干排液口，所述排液口均连通至所述废液出口。

通过本方案，若干排液口能够及时排除分离罐中的油液和砂粒，避免分离罐中某处的砂粒堆积影响排渣效果。

优选地，所述进气管上连通有若干支管，所述支管连通至所述分离罐底部的鼓泡器。

通过本方案，支管能够将进气管中的上游气体引到分离罐底部的鼓泡器处，用于鼓泡，将沉积的砂粒搅动起来，避免砂粒堆积后堵塞废液出口。

优选地，所述段塞流捕集器包括两侧开口的分流筒，所述分流筒的两侧平行固定有若干分流板，所述分流板垂直于所述分流筒的轴线，所述分流筒的前端连通所述进气管，所述分流筒越远离所述进气管其宽度越小。