CN109488278A - 页岩气井使用的分级除砂工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气井使用的分级除砂工艺，由如下步骤组成：（1）页岩气井井筒高压流体经过捕屑器清除大颗粒固相，分离粒度≥2mm；（2）再经过旋流除砂器旋流分离去除砂砾，分离粒度≥20μm；（3）高压流体经过油嘴管汇节流降压到9MPa以内；再经过分离器，利用重力分离原理实现液气分离，分离出气相；（4）再经过气体管道除砂器精细除砂，筛选，分离粒度≥20μm；（5）最后经过粉尘过滤器，净化，筛选，分离粒度≥5μm，满足页岩气输送输入要求。本发明能够实现精细快速除砂，且气液流动顺畅，保证采气安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩气井使用的分级除砂工艺，用于对页岩气井高压返排流体（气液固）环境下进行除砂。
背景技术
页岩气是我国的战略性新兴产业，根据《页岩气发展规划（2016-2020年）》内容显示全国页岩气技术可采资源量21.8万亿立方米，2020年实现页岩气产量300亿立方米。为了提高页岩气单井产量，目前采用大规模加砂压裂储层改造技术，单井砂量一般在5000吨，单井液量一般在40000立方米。因此在后期页岩气井采气期间，井筒流体包含大量的固体颗粒（岩屑、砂粒），含有砂粒的高速、高压返排流体对试油投产装备破坏严重，以至于无法实现精确控压、气体产量计量以及输气管线的输送，因此必须对返排流体进行除砂。
据专利检索，目前除砂工艺一般采用单极除砂，如“除砂器 201620471264.X”和“气体除砂器201380069781.3”，这种除砂器粒径范围窄，特别是对大流量下的小颗粒砂粒效率极低，而一般情况下页岩气产量一个平台产气量在10万方以上，砂粒径分布宽，显然这种除砂器不适用，达不到页岩气除砂要求。为提高除砂效率，一个较为有效的方式，即是针对不同粒径实施分级除砂。而多级除砂工艺，如“两级四段除砂新工艺201610528035.1”，主要针对低压环境下的单一流体环境下的除砂，而页岩气井口流体压力一般在50MPa以上，且流体是气液固三相，显然这种常规多级除砂工艺在页岩气井上不能使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种页岩气井使用的分级除砂工艺。本发明能够实现精细快速除砂，且气液流动顺畅，保证采气安全。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于，由如下步骤组成：
（1）页岩气井井筒高压流体经过捕屑器清除大颗粒固相，分离粒度≥2mm；
（2）再经过旋流除砂器旋流分离去除砂砾，分离粒度≥20μm；
（3）高压流体经过油嘴管汇节流降压到9MPa以内；再经过分离器，利用重力分离原理实现液气分离，分离出气相；
（4）再经过气体管道除砂器精细除砂，筛选，分离粒度≥20μm；
（5）最后经过粉尘过滤器，净化，筛选，分离粒度≥5μm，满足页岩气输送输入要求。
所述步骤（4）中，为确保下一步粉尘过滤器进行过滤时，气体中砂粒接近其除砂粒径范围，兼顾除砂效率与过流速度，使用精度更高的滤网式的管道除砂器对气体再次除砂。
所述捕屑器，最大滤网压差100MPa，捕屑容积15L，滤管结构为圆孔或割缝，空隙2mm。
所述旋流除砂器最高工作压力105MPa，最大气体流量100×104m3/d，最大液体流量690m3/d，除砂粒径d≥100μm，工作介质含砂流体。
所述分离器的一级节流压力105MPa ，二级节流压力35MPa，分离腔工作压力10MPa，最大气体处理量400,000sm3/d，最大液体处理量720m3/d。
所述管道除砂器最大气流量150×104m3/d；滤网孔径≥20um；滤网最大压差10MPa。
所述粉尘过滤器最大气流量100×104m3/d；滤网孔径≥5um；滤网最大压差10MPa。
所述捕屑器、旋流除砂器、油嘴管汇、分离器、管道除砂器和粉尘过滤器依次连接。
采用本发明的优点在于：
1、本发明是针对页岩气井大流量高压返排流体（气、液、固）环境下使用的多级除砂工艺，实现精细快速除砂，且气液流动顺畅，保证采气安全。
2、本发明不仅实现了除砂速度快，除砂彻底，保证了整气液流动顺畅，实现采气安全，还助力页岩气高效安全开发，在页岩气领域将大规模应用。
具体实施方式
实施例1
一种页岩气井使用的分级除砂工艺，由如下步骤组成：
（1）页岩气井井筒高压流体经过捕屑器清除大颗粒固相，分离粒度≥2mm；
（2）再经过旋流除砂器旋流分离去除砂砾，分离粒度≥20μm；
（3）高压流体经过油嘴管汇节流降压到9MPa以内；再经过分离器，利用重力分离原理实现液气分离，分离出气相；
（4）再经过气体管道除砂器精细除砂，筛选，分离粒度≥20μm；
（5）最后经过粉尘过滤器，净化，筛选，分离粒度≥5μm，满足页岩气输送输入要求。
所述步骤（4）中，为确保下一步粉尘过滤器进行过滤时，气体中砂粒接近其除砂粒径范围，兼顾除砂效率与过流速度，使用精度更高的滤网式的管道除砂器对气体再次除砂。
所述捕屑器，最大滤网压差100MPa，捕屑容积15L，滤管结构为圆孔或割缝，空隙2mm。
所述旋流除砂器最高工作压力105MPa，最大气体流量100×104m3/d，最大液体流量690m3/d，除砂粒径d≥100μm，工作介质含砂流体。
所述分离器的一级节流压力105MPa ，二级节流压力35MPa，分离腔工作压力10MPa，最大气体处理量400,000sm3/d，最大液体处理量720m3/d。
所述管道除砂器最大气流量150×104m3/d；滤网孔径≥20um；滤网最大压差10MPa。
所述粉尘过滤器最大气流量100×104m3/d；滤网孔径≥5um；滤网最大压差10MPa。
所述捕屑器、旋流除砂器、油嘴管汇、分离器、管道除砂器和粉尘过滤器依次连接，均为现有设备，在此不对设备结构做具体描述。
本发明针对页岩气返排流体进行除砂，使用了分离器，达到了液气分离。针对页岩气返排流体进行除砂，使用了油嘴管汇进行降压处理，保证了前端高压和后端低压的衔接。
实施例2
一种页岩气井使用的分级除砂工艺，包括：页岩气井井筒高压流体经过捕屑器清除大颗粒固相，分离粒度≥2mm（使用大直径孔眼，一方面可除去大直径的砂粒，剩下的砂粒进入旋流除砂器工作范围，另一方面保证了流体的过流速度）；再经过旋流除砂器旋流分离（由于旋流除砂器为非过滤式，兼顾了大量除砂和避免堵塞的两个难题）去除95%砂砾，分离粒度≥20μm；高压流体经过油嘴管汇节流降压到9MPa以内；再经过分离器，利用重力分离原理实现液气分离，分离出气相；再经过气体管道除砂器精细除砂，筛选，分离粒度≥20μm（为确保下一步粉尘过滤器进行过滤时，气体中砂粒接近其除砂粒径范围，兼顾除砂效率与过流速度，使用精度更高的滤网式的管道除砂器对气体再次除砂）；最后经过粉尘过滤器：彻底净化，筛选，分离粒度≥5μm，满足页岩气输送输入要求。
（1）捕塞器技术参数
最大滤网压差：100MPa
捕屑容积：15L
滤管结构：圆孔或割缝，空隙2mm
布局结构：双列(双筒）。
（2）105MPa旋流除砂器
最高工作压力：105MPa
最大气体流量：100×104m3/d
最大液体流量： 690m3/d
除砂粒径： d≥100μm
工作介质：含砂流体。
（3）分离器技术参数
一级节流压力：105MPa
二级节流压力： 35MPa
分离腔工作压力：10MPa
最大气体处理量： 400,000sm3/d
最大液体处理量： 720m3/d。
（4)管道式除砂器
最大气流量：150×104m3/d；
滤网孔径：≥20um；
滤网最大压差：10MPa。
（5)粉尘过滤器
最大气流量：100×104m3/d；
滤网孔径：≥5um；
滤网最大压差：10MPa。
Claims (8)
1.一种页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于，由如下步骤组成：
（1）页岩气井井筒高压流体经过捕屑器清除大颗粒固相，分离粒度≥2mm；
（2）再经过旋流除砂器旋流分离去除砂砾，分离粒度≥20μm；
（3）高压流体经过油嘴管汇节流降压到9MPa以内；再经过分离器，利用重力分离原理实现液气分离，分离出气相；
（4）再经过气体管道除砂器精细除砂，筛选，分离粒度≥20μm；
（5）最后经过粉尘过滤器，净化，筛选，分离粒度≥5μm，满足页岩气输送输入要求。
2.根据权利要求1所述的页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，为确保下一步粉尘过滤器进行过滤时，气体中砂粒接近其除砂粒径范围，兼顾除砂效率与过流速度，使用精度更高的滤网式的管道除砂器对气体再次除砂。
3.根据权利要求2所述的页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于：所述捕屑器，最大滤网压差100MPa，捕屑容积15L，滤管结构为圆孔或割缝，空隙2mm。
4.根据权利要求3所述的页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于：所述旋流除砂器最高工作压力105MPa，最大气体流量100×104m3/d，最大液体流量690m3/d，除砂粒径d≥100μm，工作介质含砂流体。
5.根据权利要求4所述的页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于：所述分离器的一级节流压力105MPa ，二级节流压力35MPa，分离腔工作压力10MPa，最大气体处理量400,000sm3/d，最大液体处理量720m3/d。
6.根据权利要求5所述的页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于：所述管道除砂器最大气流量150×104m3/d；滤网孔径≥20um；滤网最大压差10MPa。
7.根据权利要求6所述的页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于：所述粉尘过滤器最大气流量100×104m3/d；滤网孔径≥5um；滤网最大压差10MPa。
8.根据权利要求7所述的页岩气井使用的分级除砂工艺，其特征在于：所述捕屑器、旋流除砂器、油嘴管汇、分离器、管道除砂器和粉尘过滤器依次连接。
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