專利名稱：煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水氣分離及計(jì)量裝置，特別涉及一種煤層氣井 試采水氣分離與計(jì)量裝置，屬于新能源領(lǐng)域的煤層氣試采計(jì)量。
技術(shù)背景煤層氣在我國(guó)是近十多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新能源，它是一種產(chǎn)自 煤層并存儲(chǔ)在煤層的非常規(guī)天然氣。由于它的產(chǎn)出要經(jīng)過(guò)解析、擴(kuò)散、 滲流三個(gè)過(guò)程，因此，與常規(guī)天然氣生產(chǎn)機(jī)理不同。在鉆井勘探煤層氣 過(guò)程中，要通過(guò)試采來(lái)確定其產(chǎn)能。而煤層氣井的試采大部分是排水采 氣的過(guò)程， 一般是用排采設(shè)備如深井泵、螺桿泵、電潛泵等將煤層中的 水通過(guò)油管排出地面，進(jìn)入水氣分離器，水中所含少量煤層氣經(jīng)過(guò)水氣 分離器分離出來(lái)，進(jìn)入氣計(jì)量裝置，水則進(jìn)入水計(jì)量裝置計(jì)量。而大量 的煤層氣主要是從套管生產(chǎn)出來(lái)，在井口氣嘴或者節(jié)流閥控制后進(jìn)入氣 計(jì)量裝置計(jì)量。在試采期間，不能及時(shí)利用的氣暫時(shí)通過(guò)氣體燃燒器燃 燒掉。目前煤層氣試采水氣分離與計(jì)量裝置，國(guó)內(nèi)至今基本上沿用常規(guī)自 噴油氣井流程裝置或使用在常規(guī)油氣井流程基礎(chǔ)上改制的裝置。但是， 煤層氣的生產(chǎn)不同于常規(guī)自噴油氣井的生產(chǎn)，主要區(qū)別在于煤層氣井 一般都是排水降壓生產(chǎn)，即油管排水套管產(chǎn)氣。由于油套環(huán)形空間大， 再加上采用氣錨和泵吸入口下至煤層以下等措施，大部分煤層氣在環(huán)空 分離出來(lái)，通過(guò)環(huán)空產(chǎn)出地面。而水中只含有少量的溶解氣，到達(dá)地面 后進(jìn)入水氣分離器分離出來(lái)。 一般地，水氣分離器只分離水中少量的溶 解氣。目前煤層氣試采水氣分離與計(jì)量裝置存在以下問(wèn)題1、煤層氣井大部分是低壓井，產(chǎn)氣量較小，穩(wěn)定日產(chǎn)量一般都在 50000r^/d以下，在排采初期，所產(chǎn)水中含有泥漿、壓裂液、煤粉，易 對(duì)水氣分離器、計(jì)量?jī)x表造成堵塞，影響正常工作。 2、 有的煤層水含有較高礦化度或腐蝕性離子，易對(duì)流程造成腐蝕。3、 由于下入了氣錨或泵吸入口下在煤層以下，大部分氣在井下油套 環(huán)空分離，油管內(nèi)產(chǎn)出的主要是溶解氣。這部分氣量相對(duì)較小， 一般日 產(chǎn)量不會(huì)大于1000 m3/d，使得計(jì)量復(fù)雜、不夠準(zhǔn)確。4、 原有的裝置對(duì)于氣水計(jì)量不夠準(zhǔn)確、不方便、自動(dòng)化程度低，計(jì) 量值范圍小，不能夠同時(shí)滿足對(duì)各種壓力、溫度在大范圍內(nèi)的測(cè)量。因此，目前還沒(méi)有真正意義上的針對(duì)煤層氣井排采而設(shè)計(jì)的水氣分 離與計(jì)量裝置。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、計(jì)量范圍廣、 自動(dòng)化程度高、同時(shí)滿足對(duì)各種壓力、溫度測(cè)量的煤層氣井試采水氣分 離與計(jì)量裝置。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)-本實(shí)用新型的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，包括煤層氣 入口、水氣混合物入口、管匯，其中所述煤層氣入口依次與氣體過(guò)濾 器、氣表組、臨界速度流量計(jì)和氣體燃燒器連接；所述水氣混合物入口 與溫度表、水氣分離器的進(jìn)液閥連接；所述水氣分離器上設(shè)有出水閥， 所述出水閥后依次連接液體過(guò)濾器、水表組、溫度表、計(jì)量罐和儲(chǔ)水池; 所述水氣分離器上還設(shè)有出氣閥，其后設(shè)有兩個(gè)支路，第一支路上有氣 表和排空口，其第二支路是與煤層氣入口管路連接；另在所述出水閥和 所述液體過(guò)濾器之間為接入點(diǎn)，與液體過(guò)濾器和水表組并聯(lián)有一旁通支 管；所述水氣分離器上還設(shè)有排污口。本實(shí)用新型所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，其中 所述氣表組分別由大流量氣表、小流量氣表和臨界速度流量計(jì)相互并聯(lián) 組成。本實(shí)用新型所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，其中 所述水表組分別由大流量水表和小流量水表相互并聯(lián)組成。本實(shí)用新型所述的一種煤層氣井試釆水氣分離與計(jì)量裝置，其中 所述水氣分離器內(nèi)自下而上依次設(shè)有盤管、分離傘、水槽、散水帽。
本實(shí)用新型所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，其中 所述水氣分離器外側(cè)面設(shè)有具有耐壓的液位計(jì)、壓力表、溫度表和檢修 孔，頂部設(shè)有安全閥。本實(shí)用新型所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，其中 在臨界速度流量?jī)x上設(shè)有上流壓力表和下流壓力表。本實(shí)用新型所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，其中 所述氣體燃燒器是采用具有自動(dòng)點(diǎn)火、定時(shí)點(diǎn)火、氣體感應(yīng)點(diǎn)火、防風(fēng)、 防雨、消聲的氣體燃燒器。本實(shí)用新型所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，其中-所述管匯上裝備有防止冬季結(jié)凍的PTC電熱保溫裝置。本實(shí)用新型所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，其中 水管、氣管、水氣混合物管匯分別設(shè)置流向標(biāo)志清晰的綠、黃、蘭三色標(biāo)志0本實(shí)用新型具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)1、 排出水中溶解氣分離徹底，出水口基本上見(jiàn)不到氣體。2、 將水氣分離器與氣水計(jì)量流程裝置設(shè)計(jì)為一體，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、 合理，安裝、拆卸方便。3、 在氣、水計(jì)量表前安裝了過(guò)濾器，先進(jìn)行過(guò)濾，避免了計(jì)量?jī)x表因煤 粉和雜質(zhì)造成的堵塞。4、 套管氣與水中分離氣可單獨(dú)計(jì)量，也可一起計(jì)量，避免了套管氣對(duì)水 氣分離的影響。5、 氣水計(jì)量?jī)x表化，自動(dòng)化程度提高，儀表自動(dòng)計(jì)量與人工計(jì)量互相對(duì) 比驗(yàn)證產(chǎn)量的準(zhǔn)確性，兩種方法適用于更廣泛的環(huán)境。6、 考慮到冬季生產(chǎn)要求，裝備PTC電熱保溫裝置，防止裝置結(jié)凍。7、 水、氣、水氣混合物管道分綠、黃、蘭三色標(biāo)志，流向標(biāo)志清晰。8、 水氣分離器設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是(1)、獨(dú)特的散水帽和分離傘二級(jí)分離結(jié) 構(gòu)，使氣水分離更徹底。(2)、分離水量范圍大，分離量0.5-20m3/h。(3)、液位計(jì)的設(shè)計(jì)可以方便觀察水氣分離器液位。(4)、設(shè)有安全閥對(duì) 水氣分離器起到超壓保護(hù)作用。(5)、承壓范圍滿足煤層氣試采需要，經(jīng)
現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，效果較好。

圖1:表示本實(shí)用新型的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置結(jié)構(gòu) 示意圖。圖2:表示本實(shí)用新型的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置的水 氣分離器結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)水氣混合物入口、 2煤層氣入口、 3溫度表、4壓力表、5大流量氣表、6小流量氣表、7臨界速度流量?jī)x、8墊圈流量計(jì)、9氣體燃 燒器、IO進(jìn)液閥、ll水氣分離器、12安全閥、13出氣閥、14氣體過(guò)濾 器、15氣表、16排空口、 17排污口、 18液位計(jì)、19出水閥、20液體過(guò) 濾器、21小流量水表、22大流量水表、23旁通支管、24計(jì)量罐、25儲(chǔ) 水池、26盤管、27水槽、28散水帽、29檢修孔、30分離傘、31上流壓 力表、32下流壓力表。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步介紹，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。如圖1所示， 一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，包括煤層氣入口2、水氣混合物入口l、管匯，所述煤層氣入口2依次與氣體過(guò)濾器14、氣表組、墊圈流量計(jì)8和氣體燃燒器9連接；所述氣表組分別由大流量氣表5、小流量氣表6和臨界速度流量計(jì)7相互并聯(lián)組成；所述氣體過(guò)濾器14的安裝除可以防止介質(zhì)中顆粒堵塞、磨損儀表外，還具有氣體干燥作用，防止水分影響氣體流量計(jì)正常工作；在臨界速度流量?jī)x7上設(shè)有上流壓力表31和下流壓力表32，臨界速度流量計(jì)7在不計(jì)量時(shí)可將擋板取出當(dāng)旁通使用。所述水氣混合物入口 1與溫度表3和水氣分離器11的進(jìn)液閥IO連接；如圖2所示，所述水氣分離器11上設(shè)有出水閥19，所述出水閥19后依次連接液體過(guò)濾器20、水表組、溫度表3、計(jì)量罐24和儲(chǔ)水池25;所述液體過(guò)濾器20的安裝防止介質(zhì)中顆粒堵塞、磨損儀表，其液體過(guò)濾器內(nèi)裝有80-100目濾網(wǎng)；所述水表組分別由大流量水表22和小流量水表21相互并聯(lián)組成，所述水表組采用智能數(shù)字式水量流量計(jì)，
其計(jì)量范圍大(0—30 m3/h)，精度高(誤差0.1%)，可滿足高含煤粉、 泥漿水的計(jì)量。所述水氣分離器11上還設(shè)有出氣閥13，其后設(shè)有兩個(gè)支 路，第一支路上有氣表15和排空口 16，其第二支路是與煤層氣入口 2管 路連接；另在所述出水閥19和所述液體過(guò)濾器20之間為接入點(diǎn)，與液 體過(guò)濾器20和水表組并聯(lián)有一旁通支管23，所述水氣分離器11上還設(shè) 有排污口 17;在所述水氣分離器ll內(nèi)，自下而上依次設(shè)有盤管26、分 離傘30、水槽27、散水帽28，所述水氣分離器11上設(shè)有具有耐壓的液 位計(jì)18，還設(shè)有壓力表4、溫度表3、安全閥12和檢修孔29;所述散水 帽28的設(shè)置為三級(jí)疊置設(shè)計(jì)，并加大分離傘頂角的角度，這種獨(dú)特的散 水帽28和分離傘30構(gòu)成的二級(jí)分離結(jié)構(gòu)，使氣水分離更徹底，其分離 水量的范圍更大，分離量為0.5-20m3/h。所述液位計(jì)18的設(shè)計(jì)可以方便 觀察水氣分離器液位。所述安全閥12對(duì)水氣分離器11起到超壓保護(hù)作 用，使設(shè)備處于安全工作狀態(tài)。在水氣混合物入口、水氣分離器外、計(jì) 量罐前設(shè)有溫度計(jì)3進(jìn)行溫度的測(cè)量，氣表或臨界速度流量計(jì)上自帶有 溫度計(jì)可測(cè)出該處的溫度。所述氣體燃燒器9是采用具有自動(dòng)點(diǎn)火、定 時(shí)點(diǎn)火、氣體感應(yīng)點(diǎn)火、防風(fēng)、防雨、消聲的氣體燃燒器，氣體燃燒器 用于燃燒不能及時(shí)回收利用的氣，低產(chǎn)氣時(shí)氣體燃燒器要有防風(fēng)、防雨 帽，防止熄滅或雨水流入氣管線，高產(chǎn)井氣體燃燒器要有消音措施。所 述管匯上裝備有PTC電熱保溫裝置，外部用保溫材料包裹，防止冬季管 道凍結(jié)。所有水管、氣管、水氣混合物管道分別設(shè)置流向標(biāo)志清晰的綠、 黃、蘭三色標(biāo)志，便于色彩管理。水氣分離器由于只對(duì)水氣混合物進(jìn)行氣水分離， 一般壓力較低。但 由于煤層氣井產(chǎn)水量變化大，小的日產(chǎn)水量只有幾方，大的有時(shí)達(dá)到日 產(chǎn)幾百方或上千方，這就要求水氣分離器能處理水量范圍大。對(duì)于產(chǎn)水 量一般的井，應(yīng)用簡(jiǎn)易的或較低壓力等級(jí)的水氣分離器就可滿足低產(chǎn)水 量井的分離；對(duì)日產(chǎn)水量大于500m3的井，就需用這種專門水氣分離器 來(lái)滿足分離要求。本實(shí)施例所述水氣分離器的主要技術(shù)參數(shù)為其工作 壓力為1.2MPa，試驗(yàn)壓力為1.8MPa,容積1.5m3，日處理能力500m3。計(jì)量流程 ① 壓力測(cè)定水氣分離器壓力、臨界速度流量計(jì)測(cè)氣上下流壓力。② 溫度測(cè)量可以測(cè)量水氣混合物入口、水氣分離器內(nèi)溫度、氣流 溫度(通過(guò)氣表或臨界速度流量計(jì)上自帶的溫度計(jì)測(cè)出)、計(jì)量罐前出液 口溫度。(D水量的計(jì)量水量計(jì)量釆用計(jì)量罐人工計(jì)量和水表兩種計(jì)量方法。 在排采初期，對(duì)于壓裂完成的井，排出水中含有壓裂液，由于其具有一 定粘度，經(jīng)過(guò)水表易造成堵塞，因此，采用走旁通進(jìn)計(jì)量罐人工計(jì)量。 對(duì)于多分支水平井，排采初期，產(chǎn)出水中含有泥漿和巖屑，也易堵塞過(guò) 濾器和水表，因此，也需要走旁通進(jìn)計(jì)量罐人工計(jì)量。同時(shí)裝有大流量 (0-30m3/h)和小流量(0-10m3/h)兩種水表自動(dòng)計(jì)量日產(chǎn)水量和累計(jì)產(chǎn) 水量，可滿足不同產(chǎn)量的準(zhǔn)確計(jì)量。在產(chǎn)出水水質(zhì)較好，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò) 濾后，可用水表和計(jì)量罐人工計(jì)量?jī)煞N方式，并可互相驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。④氣量的計(jì)量氣量的計(jì)量可采用智能流量計(jì)和人工計(jì)量(墊圈流 量計(jì)、臨界速度流量計(jì))兩種計(jì)量方法。選用智能渦輪流量計(jì)，具有22mS/h—2250mVh的量程，量程大，可 對(duì)日產(chǎn)氣量100-55000 m3精確計(jì)量，并且，這種流量計(jì)具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功 能。同時(shí)又具有臨界速度流量計(jì)(日產(chǎn)氣量80001113以上)和墊圈流量計(jì) (日產(chǎn)氣量小于8000m3)對(duì)產(chǎn)氣量進(jìn)行計(jì)量，兩種方法來(lái)互相驗(yàn)證計(jì)量 的準(zhǔn)確性，為計(jì)量可靠性提供保障。對(duì)水中分離出來(lái)的氣，在水氣分離 器回壓小的情況下可以和煤層氣入口的套管氣一并計(jì)量；在回壓較大的 情況下，氣體易從水氣分離器出水口排出，這時(shí)應(yīng)分開(kāi)計(jì)量。即把分離 出來(lái)的氣引出，用小量程氣表單獨(dú)計(jì)量，日產(chǎn)氣中要加上這部分氣。這 部分氣計(jì)量后也要回收或引出燒掉。
權(quán)利要求1.一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，包括煤層氣入口(2)、水氣混合物入口(1)、管匯，其特征在于所述煤層氣入口(2)依次與氣體過(guò)濾器(14)、氣表組、墊圈流量計(jì)(8)和氣體燃燒器(9)連接，所述水氣混合物入口(1)與溫度表(3)、水氣分離器(11)的進(jìn)液閥(10)連接，所述水氣分離器(11)上設(shè)有出水閥(19)，所述出水閥(19)后依次連接液體過(guò)濾器(20)、水表組、溫度表(3)、計(jì)量罐(24)和儲(chǔ)水池(25)，所述水氣分離器(11)上還設(shè)有出氣閥(13)，其后設(shè)有兩個(gè)支路，第一支路上有氣表(15)和排空口(16)，其第二支路是與煤層氣入口(2)管路連接，另在所述出水閥(19)和所述液體過(guò)濾器(20)之間為接入點(diǎn)，與液體過(guò)濾器(20)和水表組并聯(lián)有一旁通支管(23)，所述水氣分離器(11)上還設(shè)有排污口(17)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝 置，其特征在于所述氣表組分別由大流量氣表(5)、小流量 氣表(6)和臨界速度流量計(jì)(7)相互并聯(lián)組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝 置，其特征在于所述水表組分別由大流量水表(22)和小流量 水表(21)相互并聯(lián)組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝 置，其特征在于所述水氣分離器(ll)內(nèi)自下而上依次設(shè)有盤 管(26)、分離傘(30)、水槽(27)、散水帽(28)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝 置，其特征在于所述水氣分離器(11)外側(cè)面設(shè)有具有耐壓 的液位計(jì)(18)、壓力表(4)、溫度表(3)和檢修孔(29)，頂 部設(shè)有安全閥(12)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝 置，其特征在于在臨界速度流量?jī)x(7)上設(shè)有上流壓力表(31) 和下流壓力表(32)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝 置，其特征在于所述氣體燃燒器(9)是釆用具有自動(dòng)點(diǎn)火、 定時(shí)點(diǎn)火、氣體感應(yīng)點(diǎn)火、防風(fēng)、防雨、消聲的氣體燃燒器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝 置，其特征在于所述管匯上裝備有防止冬季結(jié)凍的PTC電 熱保溫裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝 置，其特征在于水管、氣管、水氣混合物管道分別設(shè)置流向 標(biāo)志清晰的綠、黃、蘭三色標(biāo)志。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種水氣分離及計(jì)量裝置，特別涉及一種煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，提供一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、計(jì)量范圍廣、自動(dòng)化程度高、對(duì)各種壓力、溫度測(cè)量的煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置，包括煤層氣入口、水氣混合物入口、管道，煤層氣入口依次與氣體過(guò)濾器、氣表組、墊圈流量計(jì)和氣體燃燒器連接；水氣混合物入口與水氣分離器的進(jìn)液閥連接，水氣分離器上設(shè)出水閥，出水閥后依次連接液體過(guò)濾器、水表組、計(jì)量罐和儲(chǔ)水池；水氣分離器上設(shè)出氣閥，其后設(shè)有兩支路，第一支路上有氣表和排空口，其第二支路是與煤層氣入口管路連接；另在出水閥和液體過(guò)濾器之間為接入點(diǎn)，與液體過(guò)濾器和水表組并聯(lián)有一旁通支管；水氣分離器上還設(shè)排污口。
文檔編號(hào)E21B47/00GK201007203SQ200720149299
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者任源峰, 孫吉斌, 盛江慶 申請(qǐng)人:任源峰