液分離罐12的罐容的體積及承壓:最大承壓2MPa，安全系數(shù)為2.0，工作壓力2 MPa，容積2方以內(nèi)，其高度與直徑的比為4:3;在2MPa的容器內(nèi)進(jìn)行分離是常壓20倍的氣液分離能力；根據(jù)氣體體積與壓力的關(guān)系，相當(dāng)于常壓下40方罐的分離能力。
[0053]所述氣液分離罐12為立式氣液分離罐。
[0054]為了確保罐內(nèi)液柱的壓力較高，減少壓力場形成的旋窩對出液口 16形成出氣的問題，因此，本實(shí)施例采用立式氣液分離罐，立式分離方式較臥式分離因其形成的液面較高，便于控制出液口 16，達(dá)到出液口 16只出氣不出液。
[0055]也就是將井內(nèi)氣體高壓勢能，通過第一節(jié)流器2作用，轉(zhuǎn)化成了高速流動的混和液動能，須對返出的混和液進(jìn)行削能處理后，使其流速降下來，達(dá)到平穩(wěn)流態(tài)后，再進(jìn)入氣液分離罐12，使造價昂貴的氣液分離罐12得以保護(hù)，延長其使用壽命。
[0056]消能器3對節(jié)流后的流體進(jìn)行消能，防止砂液刺穿氣液分離罐12殼體，使流體平穩(wěn)進(jìn)入氣液分離罐12內(nèi)，減小對罐體的沖蝕，將其連接在氣液分離罐12的入口端進(jìn)行能量消減，當(dāng)其損壞后可以及時更換，達(dá)到保護(hù)除砂分離裝置的作用。
[0057]實(shí)施例3:
[0058]基于實(shí)施例1和實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，氣液分離罐12上部出氣口 15及下部出液口16直徑的設(shè)計計算
[0059](I)設(shè)計目的:保證氣液分離罐12具有一定的節(jié)流能力，且使其工作壓力達(dá)到2MPa下進(jìn)行分離。
[0060](2)設(shè)計依據(jù):氣井放噴排液時最大純液體的流量為I方/分；在放噴中后期，氣液比達(dá)到50%以上時，混和液中氣體的流量最大為< 10萬方/天；氣液分離罐12的最高承壓能力為4MPa，工作壓力為2 MPa，安全系數(shù)為2.0，依據(jù)這些參數(shù)，對氣液分離罐12的出氣口 15及出液口 16參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算。
[0061 ] (3)氣液分離罐的出氣口直徑計算
[0062]當(dāng)罐內(nèi)有2MPa壓力，且節(jié)流口直徑為18mm時，依據(jù)一點(diǎn)法求產(chǎn)計算公式，天然氣的排出流量:186X 182 X 2 X 9.8+ SQR(0.58X300) =96442方/天；滿足分離裝置分離能力(10萬方/天的技術(shù)要求。所以確定該氣液分離罐12的出氣口 15直徑為18mm。
[0063](4)分離裝置出液口直徑計算
[0064]當(dāng)放噴最大出液量控制在I方/分時，要使罐內(nèi)有2 MPa壓力，依據(jù)文丘里節(jié)流計算公式，出液口 16直徑經(jīng)計算為18_時，節(jié)流壓力達(dá)到2.13MPa，與氣液分離罐12的工作壓力相近，確定出液口 16直徑為18mm。
[0065]綜上所述本實(shí)施例在保證分離裝置具有一定的節(jié)流能力，且使其工作壓力達(dá)到2MPa下進(jìn)行分離時，所采用的節(jié)流口直徑為18mm時本實(shí)施例中的氣液分離罐12的出氣口15直徑為18_，出液口 16直徑為18_。
[0066]實(shí)施例4:
[0067]基于上述三個實(shí)施例，為了解決排氣口會出液，出液口 16會出氣的問題，本實(shí)施例提供如圖1所示采用兩個浮球閥來解決；要達(dá)到設(shè)備運(yùn)行的安全可靠要求以下對浮球閥進(jìn)行計算。
[0068]( I)排液浮球閥設(shè)計
[0069]罐內(nèi)壓力2MPa，出液口 16閥門直徑18mm，計算出浮球閥所要克服的罐內(nèi)阻力為F=(18 + 10)2X3.14 + 4X2X9.8=50Kg，當(dāng)采用比重略小于I的材料制做時，浮球閥的體積:50升。
[0070](2)排氣浮球閥設(shè)計
[0071]罐內(nèi)壓力2MPa，出氣口 15閥門直徑20mm，計算出浮球閥所要克服的罐內(nèi)阻力為F=(20 + 10)2X3.14 + 4X2X9.8=62Kg，當(dāng)采用比重小于I的材料制做時，其體積為:65升。
[0072]綜上所述下排液浮球閥的體積為50升，上排氣浮球閥的體積為65升。
[0073]浮球閥的工作原理:
[0074](I)出氣口只出氣的原理:如圖1中所示，當(dāng)開始放噴時，井內(nèi)只出液不出氣，此時，浮球閥上升，將出氣口 15堵住，出氣口 15不出氣；當(dāng)放噴一段時間后，井內(nèi)液體中會分離出一定的氣體，氣體占據(jù)一定的空間，罐內(nèi)液位下降；當(dāng)液位下降到浮球閥以下時，浮球閥依靠自身的重量，克服罐內(nèi)最大2MPa的壓力，打開出氣口 15排氣；由于氣體的排放速度快，罐內(nèi)氣體的壓力很快就降下來；當(dāng)液面再上升時，浮動閥沿其軌道上升，再將出氣口 15堵??；如此往復(fù)，可確保出氣口 15不出液。
[0075](2)出液口只出液不出氣的原理:當(dāng)罐內(nèi)沒有液體或液位較低時，浮球閥靠重力作用，將出液口 16堵住，不出液；當(dāng)液位上升時，浮球閥的浮力要求能在罐內(nèi)2MPa的壓力差下，打開閥門，液體在罐內(nèi)氣體壓力的作用下，直接排到儲液罐中；當(dāng)罐內(nèi)壓力減小，液位下降到閥門處時，浮球閥靠重力的作用關(guān)閉出液口 16;從而達(dá)到只出液不出氣的要求，且能將罐內(nèi)液體依靠井內(nèi)壓力輸送到儲液罐中。
[0076]實(shí)施例5:
[0077]基于上述四個實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述氣液分離罐12的一側(cè)設(shè)置有磁翻板液位計9。
[0078]本實(shí)施例采用磁翻板液位計9觀測分離裝置內(nèi)的液面，其液位管的兩頭分別與罐內(nèi)的壓力連通，其管內(nèi)的磁性浮球，浮動在與罐內(nèi)液面等高的液位上，通過感應(yīng)其浮球的位置，就可以探測罐內(nèi)液面的高度。
[0079]其液位管的兩頭分別與罐內(nèi)的壓力連通，其管內(nèi)的磁性浮球，浮動在與罐內(nèi)液面等高的液位上，通過感應(yīng)其浮球的位置，就可以探測罐內(nèi)液面的高度，在密閉抽汲罐上得以應(yīng)用，也可將其原理用在分離裝置上，對液面進(jìn)行探測，對氣液分離罐12的分離能力及分離的穩(wěn)定性進(jìn)行評價。
[0080]實(shí)施例6:
[0081]基于上述五個實(shí)施例的基礎(chǔ)上，上浮球閥8和下浮球閥801外部均設(shè)置有浮球閥保護(hù)殼6，所述浮球閥保護(hù)殼6位于氣液分離罐12。
[0082]所述的上浮球閥8和下浮球閥801結(jié)構(gòu)相同，由L形連桿和與連桿L形連接的浮球閥組成。
[0083]內(nèi)部浮球閥保護(hù)殼6保護(hù)由浮球閥和連桿組成的浮球閥連桿裝置8，減少液體的沖蝕。
[0084]氣液分離罐12內(nèi)流體的出口速度及壓力流場問題，嚴(yán)重影響到出液口 16不出氣的控制要求。當(dāng)液位較低，罐內(nèi)壓力高時，最直接和明顯的是罐內(nèi)出液口 16形成的旋窩，液面上的氣體壓力越大，形成的旋窩越深，出氣的可能性越大；所以，出液口 16在罐內(nèi)液面較高時，采用液面高度來控制出液口 16不出氣是很難做到的。
[0085]當(dāng)旋窩形成時，浮球閥會在重力作用下，填補(bǔ)旋窩形成的空間，占據(jù)氣體形成的低壓空間，浮球閥會逐漸下移，當(dāng)下移至出口位置時，自動封堵出液口 16，不會使氣體從出液口 16排出；當(dāng)浮球堵住出液口 16后，液體在重力作用下，即刻補(bǔ)平旋窩形成的空間，將浮球閥全部掩蓋起來，此時，在浮球的作用下，浮球上移打開出液口 16;出液口 16再次出液，浮球閥再次下行；形成往復(fù)循環(huán)式的開啟與關(guān)閉，在分離裝置出液口 16的表現(xiàn)為排出流量時斷時續(xù)，或間歇性排出液體。
[0086]本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【主權(quán)項】
1.一種氣井壓裂返排液分離裝置，其特征在于:包括氣液分離罐(12)，所述氣液分離罐(12)上部出氣口(15)內(nèi)設(shè)置有上浮球閥(8 )，下部出液口( 16 )內(nèi)設(shè)置有下浮球閥(801)，氣液分離罐(12)內(nèi)部設(shè)有折流分離板(4)，所述折流分離板(4)位于上浮球閥(8)和下浮球閥(801)之間；所述氣液分離罐(12)—側(cè)入口通過管線與返排液入口(I)連接；該管線上還連接有消能器(3)，氣液分離罐(12)上部出氣口( 15)外通過管線連接有氣體收集器(11)，氣液分離罐(12 )下部出液口( 16 )外通過管線與液固分離器(13 )連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井壓裂返排液分離裝置，其特征在于:所述氣液分離罐(12)上部通過管線設(shè)有安全閥(7)，所述氣液分離罐(12)的一側(cè)設(shè)置有磁翻板液位計(9)03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井壓裂返排液分離裝置，其特征在于:所述出氣口(15)位于氣液分離罐(12 )的頂部，出液口( 16 )位于氣液分離罐(12)的底部，且出氣口(15)與出液口(16)位于同一垂直線上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井壓裂返排液分離裝置，其特征在于:上浮球閥(8)和下浮球閥(801)外部均設(shè)置有浮球閥保護(hù)殼(6 )。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井壓裂返排液分離裝置，其特征在于:所述返排液入口(I)與消能器(3)之間設(shè)置有第一節(jié)流器(2)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井壓裂返排液分離裝置，其特征在于:所述液固分離器(13)與返排液入口(I)之間設(shè)置有第二節(jié)流器(201)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井壓裂返排液分離裝置，其特征在于:所述氣液分離罐(12)上部設(shè)有的溢流出口( 14)與液固分離器(13)通過管線連接，該管線上設(shè)置有溢流閥(1)08.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井壓裂返排液分離裝置，其特征在于:所述氣液分離罐(12)為立式氣液分離罐。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種氣井壓裂返排液分離裝置，包括氣液分離罐，所述氣液分離罐上部出氣口處設(shè)置有上浮球閥，下部出液口處設(shè)置有下浮球閥，所述上浮球閥和下浮球閥之間設(shè)置有折流分離板；所述氣液分離罐一側(cè)入口通過管線與返排液入口連接；所述氣液分離罐與返排液入口之間的管線上還連接有消能器，氣液分離罐上部出氣口通過管線連接有氣體收集器，氣液分離罐下部出液口通過管線與液固分離器連接。本實(shí)用新型的壓裂返排液分離技術(shù)及裝置，采用立式分離，形成的液面較高，便于控制出液口；出氣、液口采用浮球閥控制，實(shí)現(xiàn)了在氣液比很大或很小時，出液口只能出液，出氣口只能出氣。
【IPC分類】C02F1/20, C02F103/10
【公開號】CN204675853
【申請?zhí)枴緾N201520341948
【發(fā)明人】鄧?yán)^學(xué), 韓靜靜, 景志明, 徐迎新, 席仲琛, 謝濤, 侯光東
【申請人】中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月25日