页岩气井地面测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种页岩气井地面测试系统，包括依次连接的压裂井口、上游数据头、碎屑捕集器、降压管汇台、下游数据头、热交换器和两相分离器，所述两相分离器的气体出口分别与主放喷池和副放喷池连接，所述两相分离器的液体出口与排污池连接，所述两相分离器的气体出口还与集气站连接，所述两相分离器的气体出口处设有高级孔板流量计，所述两相分离器与主放喷池通过主放喷测试管线连接，所述两相分离器与集气站通过试采管线连接，所述主放喷测试管线上设有自力式调节阀。本实用新型能够实现测试求产过程中的天然气回收，降低污染排放，并且测试求产数据准确。
【专利说明】页岩气井地面测试系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种页岩气井地面测试系统。
【背景技术】
[0002] 页岩气，是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩 气常分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，分布范围广、厚度大，且普遍含 气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。随着页岩气被视为未来能源的"明星" 而大量开采，但其生产开发过程中，如何减少前期地面测试放喷求产过程中燃烧而白白浪 费掉的页岩气，充分利用页岩气这种清洁高效的能源，仍值得进一步关注和探讨。
[0003] 图1所示为现有技术中的页岩气井地面测试系统，求产期间天然气通过降压管汇 节流后进入两相分离器，进过两相分离器初步分离后直接排放至主、副放喷池进行空放燃 烧，期间运用临界速度流量计对气体流动产量进行计量，可求得单井工作制度下的真实产 量。
[0004] 以全国页岩气开发示范区焦石坝地区为例，前期十几口井的开发投产，总结出在 礁石坝地区页岩气单井4个工作制（6mm、8mm、10mm、12mm)求产下，产能范围为6X104m3/ d?60 X 104m3/d，在页岩气井前期放喷求产过程中，每天空放燃烧掉6X 104m3/d? 60X 104m3/d天然气，若按2元/方的天然气单价计算，每天燃烧掉的页岩气的直接经济损 失为12万?120万，燃烧将直接产生二氧化碳10. 6吨-106吨排放，加剧国内各地区雾霾 的问题。与此同时，在放喷求产燃烧的过程中，大量高速气流在放喷口燃烧会产生剧烈的震 动和噪音，严重影响了周围百姓的生活。
【发明内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种能够实现天然气回收，降低污染排 放，并且测试求产数据准确的页岩气井地面测试系统。
[0006] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种页岩气井地面测试系 统，包括依次连接的压裂井口、上游数据头、碎屑捕集器、降压管汇台、下游数据头、热交换 器和两相分离器，所述两相分离器的气体出口分别与主放喷池和副放喷池连接，所述两相 分离器的液体出口与排污池连接，所述两相分离器的气体出口还与集气站连接，所述两相 分离器的气体出口处设有高级孔板流量计，所述两相分离器与主放喷池通过主放喷测试管 线连接，所述两相分离器与集气站通过试采管线连接，所述主放喷测试管线上设有自力式 调节阀；当试采管线的压力低于集气站管线压力时，所述自力式调节阀自动调整至关闭，当 试采管线的压力高于集气站管线压力时，所述自力式调节阀自动平稳开启。
[0007] 上述方案中，所述降压管汇台还通过放压管线与所述高级孔板流量计连接。
[0008] 上述方案中，所述降压管汇台与所述排污池连接，与所述排污池连接的排污管线 上设有液体流量计。
[0009] 上述方案中，所述两相分离器还通过安全释放管线与主放喷池连接。
[0010] 上述方案中，所述两相分离器的气体出口通过副放喷测试管线与所述副放喷池连 接，所述副放喷测试管线上设有临界速度流量计。
[0011] 上述方案中，所述自力式调节阀还与闸板阀并联连接。
[0012] 上述方案中，所述自力式调节阀的下游还设有临界速度流量计。
[0013] 上述方案中，所述热交换器通过蒸汽管线与锅炉连接。
[0014] 实施本实用新型的页岩气井地面测试系统，具有以下有益效果：
[0015] 1、本实用新型中设置的自力式调节阀的作用是保持两相分离器稳定的测试压力 和集气站稳定的管网压力。当试采管线的管网压力骤然降低时，自力式调节阀会自动调整 甚至关闭，以维持管网压力；当试采管线的管网压力逐渐升高时，自力式调节阀会平稳开 启，将多余的天然气计量后排放至主放喷池燃烧。本实用新型通过设置自力式调节阀既保 证了天然气的采集，并减缓了分离器本身的压力波动，保证了压力、产量等测试数据的准确 录取。
[0016] 2、本实用新型中采用高级孔板流量计代替原有的临界速度流量计进行计量，高级 孔板流量计安装在两相分离器出口管线上。高级孔板流量计不需要像临界速度流量计一样 考虑临界流速问题，计量运算时只需要孔板上下游有20-100kpa的压差就能准确计量，因 此测试两相分离器流出的气体产量更加准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0018] 图1是现有技术中页岩气井地面测试系统示意图；
[0019] 图2是本实用新型页岩气井地面测试系统示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细 说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0021] 如图2所示，本实用新型的页岩气井地面测试系统包括依次连接的压裂井口 1、上 游数据头2、碎屑捕集器3、降压管汇台4、下游数据头13、热交换器14、两相分离器15、主放 喷池11、副放喷池6、排污池19和集气站9。
[0022] 两相分离器15的气体出口分别与主放喷池11、副放喷池6和集气站9连接，两相 分离器15的液体出口与排污池19连接。两相分离器15的气体出口处设有高级孔板流量 计8,两相分离器15与主放喷池11通过主放喷测试管线连接，两相分离器15与集气站9通 过试采管线连接，主放喷测试管线上设有自力式调节阀10。
[0023] 设置自力式调节阀10的作用是保持两相分离器15稳定的测试压力和集气站9稳 定的管网压力。本实施例中采用的自力式调节阀10为KIMRAY气动薄膜阀，其具体结构为 现有技术，在此不再赘述。本实施例中进站回收需提供5. 5Mpa管网压力。当试采管线的管 网压力骤然降低时，自力式调节阀10会自动调整甚至关闭，以维持管网压力；当试采管线 的管网压力逐渐升高时，自力式调节阀10会平稳开启，将多余的天然气计量后排放至主放 喷池11燃烧。本实用新型通过设置自力式调节阀10既保证了天然气的采集，并减缓了两 相分离器15本身的压力波动，保证了压力、产量等测试数据的准确录取。
[0024] 采用自力式调节阀10后，如果在主放喷测试管线上设置临界速度流量计7来测试 求产数据存在较大误差，主要表现在多余气量通过主测试管线进入临界速度流量计7时无 法满足临界流速要求（通过孔板的气流必须达到临界状态既P下=〇. 546P上），造成产量 不准确。
[0025] 因此，本实用新型采用高级孔板流量计8代替原有的临界速度流量计7进行计量， 高级孔板流量计8安装在两相分离器15出口管线上。高级孔板流量计8不需要像临界速 度流量计7 -样考虑临界流速问题，计量运算时只需要孔板上下游有20-100kpa的压差就 能准确计量，因此测试两相分离器15流出的气体产量更加准确。
[0026] 进一步的，降压管汇台4还通过放压管线5与高级孔板流量计8连接，降压管汇台 4中的气体可以直接通过放压管线5后通过高级孔板流量计8计量。
[0027] 进一步的，降压管汇台4与排污池19连接，与排污池19连接的排污管线18上设 有液体流量计17。
[0028] 进一步的，两相分离器15还通过安全释放管线16与主放喷池11连接，出现紧急 状况时，通过安全释放管线16进入主放喷池11。
[0029] 进一步的，两相分离器15的气体出口通过副放喷测试管线与副放喷池6连接，副 放喷测试管线上设有临界速度流量计7。
[0030] 进一步的，自力式调节阀10还与闸板阀12并联连接，建立旁路备用管线做紧急处 理，防止自力式调节阀10发生故障导致失控。
[0031] 进一步的，自力式调节阀10的下游还设有临界速度流量计7,可以验证高级孔板 流量计8产量数据做准备。
[0032] 进一步的，热交换器14通过蒸汽管线20与锅炉21连接。
[0033] 上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上 述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通 技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况 下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1. 一种页岩气井地面测试系统，包括依次连接的压裂井口、上游数据头、碎屑捕集器、 降压管汇台、下游数据头、热交换器和两相分离器，所述两相分离器的气体出口分别与主放 喷池和副放喷池连接，所述两相分离器的液体出口与排污池连接，其特征在于，所述两相分 离器的气体出口还与集气站连接，所述两相分离器的气体出口处设有高级孔板流量计，所 述两相分离器与主放喷池通过主放喷测试管线连接，所述两相分离器与集气站通过试采管 线连接，所述主放喷测试管线上设有自力式调节阀；当试采管线的压力低于集气站管线压 力时，所述自力式调节阀自动调整至关闭，当试采管线的压力高于集气站管线压力时，所述 自力式调节阀自动平稳开启。
2. 根据权利要求1所述的页岩气井地面测试系统，其特征在于，所述降压管汇台还通 过放压管线与所述高级孔板流量计连接。
3. 根据权利要求1所述的页岩气井地面测试系统，其特征在于，所述降压管汇台与所 述排污池连接，与所述排污池连接的排污管线上设有液体流量计。
4. 根据权利要求1所述的页岩气井地面测试系统，其特征在于，所述两相分离器还通 过安全释放管线与主放喷池连接。
5. 根据权利要求1所述的页岩气井地面测试系统，其特征在于，所述两相分离器的气 体出口通过副放喷测试管线与所述副放喷池连接，所述副放喷测试管线上设有临界速度流 量计。
6. 根据权利要求1所述的页岩气井地面测试系统，其特征在于，所述自力式调节阀还 与闸板阀并联连接。
7. 根据权利要求1所述的页岩气井地面测试系统，其特征在于，所述自力式调节阀的 下游还设有临界速度流量计。
8. 根据权利要求1所述的页岩气井地面测试系统，其特征在于，所述热交换器通过蒸 汽管线与锅炉连接。
【文档编号】E21B47/00GK203879484SQ201420258313
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】唐伟, 韩家新, 吴绪虎, 何晓波, 张相权, 袁洪斌, 胡定洪 申请人:中石化江汉石油工程有限公司井下测试公司