专利名称：煤层气井试采水气分离与计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水气分离及计量装置，特别涉及一种煤层气井 试采水气分离与计量装置，属于新能源领域的煤层气试采计量。
技术背景煤层气在我国是近十多年来发展起来的一种新能源，它是一种产自 煤层并存储在煤层的非常规天然气。由于它的产出要经过解析、扩散、 渗流三个过程，因此，与常规天然气生产机理不同。在钻井勘探煤层气 过程中，要通过试采来确定其产能。而煤层气井的试采大部分是排水采 气的过程， 一般是用排采设备如深井泵、螺杆泵、电潜泵等将煤层中的 水通过油管排出地面，进入水气分离器，水中所含少量煤层气经过水气 分离器分离出来，进入气计量装置，水则进入水计量装置计量。而大量 的煤层气主要是从套管生产出来，在井口气嘴或者节流阀控制后进入气 计量装置计量。在试采期间，不能及时利用的气暂时通过气体燃烧器燃 烧掉。目前煤层气试采水气分离与计量装置，国内至今基本上沿用常规自 喷油气井流程装置或使用在常规油气井流程基础上改制的装置。但是， 煤层气的生产不同于常规自喷油气井的生产，主要区别在于煤层气井 一般都是排水降压生产，即油管排水套管产气。由于油套环形空间大， 再加上采用气锚和泵吸入口下至煤层以下等措施，大部分煤层气在环空 分离出来，通过环空产出地面。而水中只含有少量的溶解气，到达地面 后进入水气分离器分离出来。 一般地，水气分离器只分离水中少量的溶 解气。目前煤层气试采水气分离与计量装置存在以下问题1、煤层气井大部分是低压井，产气量较小，稳定日产量一般都在 50000r^/d以下，在排采初期，所产水中含有泥浆、压裂液、煤粉，易 对水气分离器、计量仪表造成堵塞，影响正常工作。 2、 有的煤层水含有较高矿化度或腐蚀性离子，易对流程造成腐蚀。3、 由于下入了气锚或泵吸入口下在煤层以下，大部分气在井下油套 环空分离，油管内产出的主要是溶解气。这部分气量相对较小， 一般日 产量不会大于1000 m3/d，使得计量复杂、不够准确。4、 原有的装置对于气水计量不够准确、不方便、自动化程度低，计 量值范围小，不能够同时满足对各种压力、温度在大范围内的测量。因此，目前还没有真正意义上的针对煤层气井排采而设计的水气分 离与计量装置。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种体积小、结构紧凑、计量范围广、 自动化程度高、同时满足对各种压力、温度测量的煤层气井试采水气分 离与计量装置。本实用新型通过以下技术方案实现-本实用新型的一种煤层气井试采水气分离与计量装置，包括煤层气 入口、水气混合物入口、管汇，其中所述煤层气入口依次与气体过滤 器、气表组、临界速度流量计和气体燃烧器连接；所述水气混合物入口 与温度表、水气分离器的进液阀连接；所述水气分离器上设有出水阀， 所述出水阀后依次连接液体过滤器、水表组、温度表、计量罐和储水池; 所述水气分离器上还设有出气阀，其后设有两个支路，第一支路上有气 表和排空口，其第二支路是与煤层气入口管路连接；另在所述出水阀和 所述液体过滤器之间为接入点，与液体过滤器和水表组并联有一旁通支 管；所述水气分离器上还设有排污口。本实用新型所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装置，其中 所述气表组分别由大流量气表、小流量气表和临界速度流量计相互并联 组成。本实用新型所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装置，其中 所述水表组分别由大流量水表和小流量水表相互并联组成。本实用新型所述的一种煤层气井试釆水气分离与计量装置，其中 所述水气分离器内自下而上依次设有盘管、分离伞、水槽、散水帽。
本实用新型所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装置，其中 所述水气分离器外侧面设有具有耐压的液位计、压力表、温度表和检修 孔，顶部设有安全阀。本实用新型所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装置，其中 在临界速度流量仪上设有上流压力表和下流压力表。本实用新型所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装置，其中 所述气体燃烧器是采用具有自动点火、定时点火、气体感应点火、防风、 防雨、消声的气体燃烧器。本实用新型所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装置，其中-所述管汇上装备有防止冬季结冻的PTC电热保温装置。本实用新型所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装置，其中 水管、气管、水气混合物管汇分别设置流向标志清晰的绿、黄、兰三色标志0本实用新型具有如下显著优点1、 排出水中溶解气分离彻底，出水口基本上见不到气体。2、 将水气分离器与气水计量流程装置设计为一体，体积小、结构紧凑、 合理，安装、拆卸方便。3、 在气、水计量表前安装了过滤器，先进行过滤，避免了计量仪表因煤 粉和杂质造成的堵塞。4、 套管气与水中分离气可单独计量，也可一起计量，避免了套管气对水 气分离的影响。5、 气水计量仪表化，自动化程度提高，仪表自动计量与人工计量互相对 比验证产量的准确性，两种方法适用于更广泛的环境。6、 考虑到冬季生产要求，装备PTC电热保温装置，防止装置结冻。7、 水、气、水气混合物管道分绿、黄、兰三色标志，流向标志清晰。8、 水气分离器设计的优点是(1)、独特的散水帽和分离伞二级分离结 构，使气水分离更彻底。(2)、分离水量范围大，分离量0.5-20m3/h。(3)、液位计的设计可以方便观察水气分离器液位。(4)、设有安全阀对 水气分离器起到超压保护作用。(5)、承压范围满足煤层气试采需要，经
现场应用，效果较好。
图1:表示本实用新型的一种煤层气井试采水气分离与计量装置结构 示意图。图2:表示本实用新型的一种煤层气井试采水气分离与计量装置的水 气分离器结构示意图。其中l水气混合物入口、 2煤层气入口、 3温度表、4压力表、5大流量气表、6小流量气表、7临界速度流量仪、8垫圈流量计、9气体燃 烧器、IO进液阀、ll水气分离器、12安全阀、13出气阀、14气体过滤 器、15气表、16排空口、 17排污口、 18液位计、19出水阀、20液体过 滤器、21小流量水表、22大流量水表、23旁通支管、24计量罐、25储 水池、26盘管、27水槽、28散水帽、29检修孔、30分离伞、31上流压 力表、32下流压力表。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步介绍，但不作为对本实用新型的限定。如图1所示， 一种煤层气井试采水气分离与计量装置，包括煤层气入口2、水气混合物入口l、管汇，所述煤层气入口2依次与气体过滤器14、气表组、垫圈流量计8和气体燃烧器9连接；所述气表组分别由大流量气表5、小流量气表6和临界速度流量计7相互并联组成；所述气体过滤器14的安装除可以防止介质中颗粒堵塞、磨损仪表外，还具有气体干燥作用，防止水分影响气体流量计正常工作；在临界速度流量仪7上设有上流压力表31和下流压力表32，临界速度流量计7在不计量时可将挡板取出当旁通使用。所述水气混合物入口 1与温度表3和水气分离器11的进液阀IO连接；如图2所示，所述水气分离器11上设有出水阀19，所述出水阀19后依次连接液体过滤器20、水表组、温度表3、计量罐24和储水池25;所述液体过滤器20的安装防止介质中颗粒堵塞、磨损仪表，其液体过滤器内装有80-100目滤网；所述水表组分别由大流量水表22和小流量水表21相互并联组成，所述水表组采用智能数字式水量流量计，
其计量范围大(0—30 m3/h)，精度高(误差0.1%)，可满足高含煤粉、 泥浆水的计量。所述水气分离器11上还设有出气阀13，其后设有两个支 路，第一支路上有气表15和排空口 16，其第二支路是与煤层气入口 2管 路连接；另在所述出水阀19和所述液体过滤器20之间为接入点，与液 体过滤器20和水表组并联有一旁通支管23，所述水气分离器11上还设 有排污口 17;在所述水气分离器ll内，自下而上依次设有盘管26、分 离伞30、水槽27、散水帽28，所述水气分离器11上设有具有耐压的液 位计18，还设有压力表4、温度表3、安全阀12和检修孔29;所述散水 帽28的设置为三级叠置设计，并加大分离伞顶角的角度，这种独特的散 水帽28和分离伞30构成的二级分离结构，使气水分离更彻底，其分离 水量的范围更大，分离量为0.5-20m3/h。所述液位计18的设计可以方便 观察水气分离器液位。所述安全阀12对水气分离器11起到超压保护作 用，使设备处于安全工作状态。在水气混合物入口、水气分离器外、计 量罐前设有温度计3进行温度的测量，气表或临界速度流量计上自带有 温度计可测出该处的温度。所述气体燃烧器9是采用具有自动点火、定 时点火、气体感应点火、防风、防雨、消声的气体燃烧器，气体燃烧器 用于燃烧不能及时回收利用的气，低产气时气体燃烧器要有防风、防雨 帽，防止熄灭或雨水流入气管线，高产井气体燃烧器要有消音措施。所 述管汇上装备有PTC电热保温装置，外部用保温材料包裹，防止冬季管 道冻结。所有水管、气管、水气混合物管道分别设置流向标志清晰的绿、 黄、兰三色标志，便于色彩管理。水气分离器由于只对水气混合物进行气水分离， 一般压力较低。但 由于煤层气井产水量变化大，小的日产水量只有几方，大的有时达到日 产几百方或上千方，这就要求水气分离器能处理水量范围大。对于产水 量一般的井，应用简易的或较低压力等级的水气分离器就可满足低产水 量井的分离；对日产水量大于500m3的井，就需用这种专门水气分离器 来满足分离要求。本实施例所述水气分离器的主要技术参数为其工作 压力为1.2MPa，试验压力为1.8MPa,容积1.5m3，日处理能力500m3。计量流程 ① 压力测定水气分离器压力、临界速度流量计测气上下流压力。② 温度测量可以测量水气混合物入口、水气分离器内温度、气流 温度(通过气表或临界速度流量计上自带的温度计测出)、计量罐前出液 口温度。(D水量的计量水量计量釆用计量罐人工计量和水表两种计量方法。 在排采初期，对于压裂完成的井，排出水中含有压裂液，由于其具有一 定粘度，经过水表易造成堵塞，因此，采用走旁通进计量罐人工计量。 对于多分支水平井，排采初期，产出水中含有泥浆和岩屑，也易堵塞过 滤器和水表，因此，也需要走旁通进计量罐人工计量。同时装有大流量 (0-30m3/h)和小流量(0-10m3/h)两种水表自动计量日产水量和累计产 水量，可满足不同产量的准确计量。在产出水水质较好，经过过滤器过 滤后，可用水表和计量罐人工计量两种方式，并可互相验证其准确性。④气量的计量气量的计量可采用智能流量计和人工计量(垫圈流 量计、临界速度流量计)两种计量方法。选用智能涡轮流量计，具有22mS/h—2250mVh的量程，量程大，可 对日产气量100-55000 m3精确计量，并且，这种流量计具有数据远传功 能。同时又具有临界速度流量计(日产气量80001113以上)和垫圈流量计 (日产气量小于8000m3)对产气量进行计量，两种方法来互相验证计量 的准确性，为计量可靠性提供保障。对水中分离出来的气，在水气分离 器回压小的情况下可以和煤层气入口的套管气一并计量；在回压较大的 情况下，气体易从水气分离器出水口排出，这时应分开计量。即把分离 出来的气引出，用小量程气表单独计量，日产气中要加上这部分气。这 部分气计量后也要回收或引出烧掉。
权利要求1.一种煤层气井试采水气分离与计量装置，包括煤层气入口(2)、水气混合物入口(1)、管汇，其特征在于所述煤层气入口(2)依次与气体过滤器(14)、气表组、垫圈流量计(8)和气体燃烧器(9)连接，所述水气混合物入口(1)与温度表(3)、水气分离器(11)的进液阀(10)连接，所述水气分离器(11)上设有出水阀(19)，所述出水阀(19)后依次连接液体过滤器(20)、水表组、温度表(3)、计量罐(24)和储水池(25)，所述水气分离器(11)上还设有出气阀(13)，其后设有两个支路，第一支路上有气表(15)和排空口(16)，其第二支路是与煤层气入口(2)管路连接，另在所述出水阀(19)和所述液体过滤器(20)之间为接入点，与液体过滤器(20)和水表组并联有一旁通支管(23)，所述水气分离器(11)上还设有排污口(17)。
2. 根据权利要求1所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装 置，其特征在于所述气表组分别由大流量气表(5)、小流量 气表(6)和临界速度流量计(7)相互并联组成。
3. 根据权利要求2所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装 置，其特征在于所述水表组分别由大流量水表(22)和小流量 水表(21)相互并联组成。
4. 根据权利要求3所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装 置，其特征在于所述水气分离器(ll)内自下而上依次设有盘 管(26)、分离伞(30)、水槽(27)、散水帽(28)。
5. 根据权利要求4所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装 置，其特征在于所述水气分离器(11)外侧面设有具有耐压 的液位计(18)、压力表(4)、温度表(3)和检修孔(29)，顶 部设有安全阀(12)。
6. 根据权利要求5所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装 置，其特征在于在临界速度流量仪(7)上设有上流压力表(31) 和下流压力表(32)。
7. 根据权利要求6所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装 置，其特征在于所述气体燃烧器(9)是釆用具有自动点火、 定时点火、气体感应点火、防风、防雨、消声的气体燃烧器。
8. 根据权利要求7所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装 置，其特征在于所述管汇上装备有防止冬季结冻的PTC电 热保温装置。
9. 根据权利要求8所述的一种煤层气井试采水气分离与计量装 置，其特征在于水管、气管、水气混合物管道分别设置流向 标志清晰的绿、黄、兰三色标志。
专利摘要本实用新型涉及一种水气分离及计量装置，特别涉及一种煤层气井试采水气分离与计量装置，提供一种体积小、结构紧凑、计量范围广、自动化程度高、对各种压力、温度测量的煤层气井试采水气分离与计量装置，包括煤层气入口、水气混合物入口、管道，煤层气入口依次与气体过滤器、气表组、垫圈流量计和气体燃烧器连接；水气混合物入口与水气分离器的进液阀连接，水气分离器上设出水阀，出水阀后依次连接液体过滤器、水表组、计量罐和储水池；水气分离器上设出气阀，其后设有两支路，第一支路上有气表和排空口，其第二支路是与煤层气入口管路连接；另在出水阀和液体过滤器之间为接入点，与液体过滤器和水表组并联有一旁通支管；水气分离器上还设排污口。
文档编号E21B47/00GK201007203SQ200720149299
公开日2008年1月16日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者任源峰, 孙吉斌, 盛江庆 申请人:任源峰