專利名稱：處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，更具體地說，本發(fā)明涉及處理液在石油工程中從鉆井井筒中出來的氣/液/固三相流體中分離氣體的應用。

背景技術：
氮氣、天然氣、二氧化碳氣等氣體作為循環(huán)流體，在氣體鉆井、完井及氣舉采油等增產(chǎn)措施中應用，是近幾年國內(nèi)外被普遍重視的一項新技術。應用于氣體鉆井時，可攜帶鉆屑、液體等，提高鉆井速度，有利于發(fā)現(xiàn)和保護油氣層。但是這些氣體生產(chǎn)成本高，目前氣體鉆井施工中，氣體還不能循環(huán)利用，而是將氣體放掉或燃燒掉，不僅造成環(huán)境污染，而且導致氣體資源的浪費，使生產(chǎn)運行成本高，極大的制約該項技術的應用。
目前對氣/液/固三相流體的分離，一般采用重力式分離、旋風分離、擴散式分離以及高壓螺道分離等。氣體鉆井中，在鉆頭切削和高速氣流沖擊下，地層礦物被高度分散，納米、微米級固相顆粒大量存在，而氣流量很大，用上述分離方法很難將微小固體和微小的液滴除掉，氣體凈化困難，處理效率低、成本高，不利于氣體的重復利用。若是將氣體放掉或燃燒掉，不僅造成環(huán)境污染，而且導致氣體資源的浪費，提高生產(chǎn)運行費用。
目前，在分離氣/液/固三相流體的方法中，還未見采用處理液通過吸附、絮凝、沉降來迅速分離氣流量很大的氣/液/固三相流體中的液、固相的方法。采用處理液的方法來迅速分離凈化氣/液/固三相流體中氮氣、天然氣等氣體，處理再生、循環(huán)使用，對石油工程施工有十分重要的意義。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前對高效低成本回收氣液固混合相中的氣體的需求，提出多種處理液在石油工程的氣/液/固三相流體中分離氣體中的應用。
水溶液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述水溶液處理液是下述水溶液中的一種 (1)含有一種或多種可溶性無機鹽或可溶性有機鹽的水溶液，所述鹽的總重量百分比含量為0.1％～10％； (2)含有一種或多種可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性聚合物的總重量百分比含量為0.05％～0.1％； (3)含有可溶性無機鹽和可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性無機鹽和可溶性聚合物的重量百分比含量分別為0.1％～10％和0.05％～0.1％， 所述水溶液處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
在水溶液處理液中，所述可溶性無機鹽優(yōu)選為鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、鎂鹽、鉀鹽、聚合鋁和聚合鐵，所述可溶性有機鹽優(yōu)選為有機鋁鹽、有機鈣鹽和有機鉀鹽，所述水溶性聚合物優(yōu)選為聚季胺鹽、陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺和它們的衍生物。例如0.5％的氯化鋁的水溶液或1％的氯化鈣的水溶液，鹽的總含量不能太少，太少無效，太多浪費；例如0.1％的聚丙烯酰胺的水溶液或0.05％的聚乙二醇的水溶液。
所述鋁鹽例如為硫酸鋁或聚合氯化鋁等，所述鈣鹽例如為氯化鈣、硝酸鈣等，所述鎂鹽例如為硫酸鎂、氯化鎂、硝酸鎂等，所述鉀鹽例如為硫酸鉀、磷酸鉀、氯化鉀等，所述有機鋁鹽例如為烷基氯化鋁(R2AlCl及RAlCl2)等。
油處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述油處理液是柴油、原油、礦物油的一種，所述油處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
油溶液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述油溶液處理液是含有一種或多種可溶性聚合物的油溶液，所述可溶性聚合物的總重量百分比含量為0.05％～0.1％，所述油溶液處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
在油溶液處理液中，所述油溶性聚合物優(yōu)選是丙烯酸酯類聚合物。例如0.08％的聚丙烯酸酯的油溶液。
水包油乳液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述處理液是由含有一種或多種表面活性劑的水相和與水不相溶的油相組成的水包油乳液，所述水包油乳液處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
在水包油乳液處理液中，所述表面活性劑優(yōu)選為離子表面活性劑或非離子表面活性劑或它們的混合物，例如石油磺酸鹽、烷基磺酸鹽、斯盤類、吐溫類等，所述與水不相溶的油優(yōu)選為柴油、原油或礦物油。使用不同的油或不同的表面活性劑會使油水的比例不同，因此這里不強調(diào)各組分之間的含量關系，只要求它是水包油乳液就可以。
油包水乳液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述油包水乳液處理液是由含有一種或多種表面活性劑的油相和與油不相溶的水相組成的油包水乳液，所述油包水乳液處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
在油包水乳液處理液中，所述表面活性劑優(yōu)選為斯盤類、吐溫類和聚醚類表面活性劑，所述油優(yōu)選為柴油、原油或礦物油。使用不同的油或不同的表面活性劑會使油水的比例不同，因此這里不強調(diào)各組分之間的含量關系，只要求它是水包油乳液就可以。
斯盤類表面活性劑例如為斯盤80、斯盤60，吐溫類表面活性劑例如為吐溫80、吐溫80，聚醚類表面活性劑例如為聚醚L72。
對使用本發(fā)明的處理液回收的循環(huán)氣體沒有特別的限定，只要是用在石油鉆井、完井作業(yè)、試油、試氣、增產(chǎn)措施及氣舉采油、注氣采油等石油工程中的氣體都可以，例如為氮氣、空氣、天然氣、二氧化碳氣或采油機尾氣。
從氣液固三相混流中分離出的氣體可以進行干燥，送入干燥裝置干燥，干燥后的氣體再循環(huán)使用。
分離出氣體后，液體和固體留在處理液中，這樣的混合液可以進行液固分離，分離出其中的固體，液體再循環(huán)使用。
使用過的處理液經(jīng)處理和補充有效成分后又可重復使用。
使用本發(fā)明提供的處理液在石油工程的回收氣體中的應用，可以有效去除氣流量大的氣/液/固三相流體中的液相、固相，使分離后的氣體能夠循環(huán)使用。解決了目前氣體鉆井等石油工程施工中大量含雜質(zhì)氣體的排放或燃燒造成環(huán)境污染和氣體資源浪費的問題。本發(fā)明提出的應用能夠處理氣流量很大的氣/液/固三相流體，具有氣、液、固分離速度快，氣體純凈度高，損失率小，處理工藝簡單，成本低，氣體處理效率高，處理后的氣體經(jīng)干燥后可重復利用等特點。

具體實施例方式 下面以實施例的方式進一步解釋本發(fā)明，但是本發(fā)明決不局限于這些實施例。
實施例1 在985kg水中加入5kg氯化鋁和10kg氯化鈣，攪拌溶解，得到本發(fā)明的用于石油工程的分離凈化氣/液/固三相流體中氣體的處理液，然后該處理液應用于鉆井井筒返出的氣液固三相流體的氣體分離中。氣體可以是任意氣體，本實施例中為氮氣。
使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量40m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速10m/s，環(huán)空出口的混合相溫度120℃，處理液溫度50℃。
實施例2 在999.2kg水中加入0.8kg聚丙烯酰胺，攪拌溶解，得到本發(fā)明的用于石油工程的分離凈化氣/液/固三相流體中氣體的處理液。然后該處理液應用于鉆井井筒返出的氣液固三相流體的氣體分離中。氣體可以是任意氣體，本實施例中為空氣。
使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量50m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速15m/s，環(huán)空出口的混合相溫度100℃，處理液溫度40℃。
實施例3 在994.2kg水中加入5kg氯化鋁和0.8kg聚丙烯酰胺，攪拌溶解，得到本發(fā)明的用于石油工程的分離凈化氣/液/固三相流體中氣體的處理液。然后該處理液應用于鉆井井筒返出的氣液固三相流體的氣體分離中。氣體可以是任意氣體，本實施例中為二氧化碳氣體。
使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量30m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3m/s，環(huán)空出口的混合相溫度80℃，處理液溫度40℃。
實施例4 在850kg水中加入130kg礦物油和9.3kg斯盤80和10.7kg吐溫80，攪拌，得到本發(fā)明的用于石油工程的分離凈化氣/液/固三相流體中氣體的處理液。然后該處理液應用于鉆井井筒返出的氣液固三相流體的氣體分離中。氣體可以是任意氣體，本實施例中為氮氣。
使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度150℃，處理液溫度70℃。
實施例5 在850kg礦物油中加入135kg水和15kg聚醚L72，攪拌，得到本發(fā)明的用于石油工程的分離凈化氣/液/固三相流體中氣體的處理液。然后該處理液應用于鉆井井筒返出的氣液固三相流體的氣體分離中。氣體可以是任意氣體，本實施例中為氮氣。
使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量5m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3m/s，環(huán)空出口的混合相溫度60℃，處理液溫度30℃。
權利要求
1. 水溶液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述水溶液處理液是下述水溶液中的一種
(1)含有一種或多種可溶性無機鹽或可溶性有機鹽的水溶液，所述鹽的總重量百分比含量為0.1％～10％；
(2)含有一種或多種可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性聚合物的總重量百分比含量為0.05％～0.1％；
(3)含有可溶性無機鹽和可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性無機鹽和可溶性聚合物的重量百分比含量分別為0.1％～10％和0.05％～0.1％，
其特征在于，所述水溶液處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
2. 如權利要求1所述的水溶液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，其特征在于，所述可溶性無機鹽為鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、鎂鹽、鉀鹽、聚合鋁和聚合鐵，所述可溶性有機鹽為有機鋁鹽、有機鈣鹽和有機鉀鹽，所述水溶性聚合物為聚季胺鹽、陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺和它們的衍生物。
3. 油處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述油處理液是柴油、原油、礦物油的一種，其特征在于，所述油處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
4. 油溶液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述油溶液處理液是含有一種或多種可溶性聚合物的油溶液，所述可溶性聚合物的總重量百分比含量為0.05％～0.1％，其特征在于，所述油溶液處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
6. 如權利要求5所述的油溶液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，其特征在于，所述油溶性聚合物是丙烯酸酯類聚合物。
7. 水包油乳液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述處理液是由含有一種或多種表面活性劑的水相和與水不相溶的油相組成的水包油乳液，其特征在于，所述水包油乳液處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
8. 如權利要求7所述的水包油乳液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，其特征在于，所述表面活性劑為離子表面活性劑或非離子表面活性劑或它們的混合物，所述與水不相溶的油為柴油、原油或礦物油。
9. 油包水乳液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，所述油包水乳液處理液是由含有一種或多種表面活性劑的油相和與油不相溶的水相組成的油包水乳液，其特征在于，所述油包水乳液處理液應用在石油工程循環(huán)氣體的再生中，使從石油鉆井的井筒返出的高溫氣液固的混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液，逸出的氣體被處理液降溫，混合相流量0.2～80m3/秒·m3處理液，環(huán)空出口的混合相流速3～30m/s，環(huán)空出口的混合相溫度20～150℃，處理液溫度10～70℃。
10. 如權利要求9所述的油包水乳液處理液在從氣/液/固三相流體分離氣體中的應用，其特征在于，所述表面活性劑為斯盤類、吐溫類和聚醚類表面活性劑，所述油為柴油、原油或礦物油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從氣/液/固三相流體分離氣體的應用，針對目前對高效低成本回收氣液固混合相中的氣體的需求，提出多種處理液在石油工程的氣/液/固三相流體中分離氣體中的應用，該處理液可以是水溶液、油、油溶液、水包油或油包水乳狀液，使氣液固混合相通過處理液，氣體從處理液中逸出，液體和固體留在處理液中得到混合液。使用本發(fā)明提供的應用，可以有效地回收氣/液/固三相流體中的氣體，解決了目前氣體鉆井等石油工程施工中大量含雜質(zhì)氣體的排放或燃燒造成環(huán)境污染和氣體資源浪費的問題，分離速度快，氣體純凈度高，損失率小，處理工藝簡單，成本低，氣體處理效率高，處理后的氣體經(jīng)干燥后可重復利用等特點。
文檔編號B01D19/00GK101234266SQ200710063518
公開日2008年8月6日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權日2007年2月2日
發(fā)明者蘇長明, 琳 王 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院