一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置的制作方法

本实用新型涉及天然气开采技术领域，特别涉及一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置。

背景技术：

苏里格气田属于中低压集气模式，当气井关井后重新开井时，在压力恢复较高情况下，需要人工操作井口手动针阀进行节流降压开井，以免超过地面管线设计压力。故开井过程中不可避免地将出现节流降温情况。当开井过程中针阀下游的温度、压力符合产生水合物的条件时，井口地面管线内便会有水合物生成和成长。

在针阀节流开井过程中，管线内的气流会将已形成的部分水合物颗粒吹向井口管线下游的流量计。因苏里格气田井口在用的流量计多为旋进漩涡流量计，其内部流道较狭小，故部分由针阀下游吹来的较大冰粒可能会堵塞流量计流道，从而在流量计处引起更强烈节流，造成流量计处发生堵塞，并最终导致整个井口管线的冰堵。

目前没有可参考的现有技术。目前开井过程中，开井过程中若出现冻堵情况，只能通过在冻堵情况发生后进行井口注醇，或等待一段时间后等待水合物自行融化，随后反复多次重新进行开井来尝试解决，这增大了气井管理维护难度及人力物力消耗。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置。本装置可对苏里格气田针阀节流开井过程中产生的大于井口流量计流道内径的水合物颗粒进行多级过滤，以缓解苏里格气田气井开井冻堵现象，提高气井开井成功率，减少气井管理维护难度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案。

一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置，包括进气油管、中部油管、下部油管、前端涡流发生部、中端初级过滤盘和后端水合物过滤部；

所述的进气油管末端与中部油管一端垂直连通，中部油管另一端与下部油管法兰连接；

所述前端涡流发生部与中端初级过滤盘分别位于中部油管两端，前端涡流发生部与进气油管的进气方向垂直；后端水合物过滤部位于下部油管末端。

作为本实用新型的进一步改进，所述的涡流发生部包括起旋杆、端部盲板和导流板；起旋杆同心设置于端部盲板上，导流板设置于起旋杆上并以指向进气油管。

作为本实用新型的进一步改进，所述的导流板沿起旋杆径向设置，且导流板与进气油管轴线夹角为40～60度。

作为本实用新型的进一步改进，所述的中端初级过滤盘外径与中部油管端部内径相同。

作为本实用新型的进一步改进，所述的中端初级过滤盘为环形盘片，环形盘片上具有密集小孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述的环形盘片的内孔直径为30mm，小孔直径为5mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述的下游的水合物过滤部由齐平的不锈钢管束及管束座组成；不锈钢管束穿过管束座并焊接在管束座上。

作为本实用新型的进一步改进，所述的不锈钢管束由多个毛细管排布而成，每个毛细管的直径为5mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述的进气油管通过外接法兰连接于气井针阀；所述的中部油管通过中部油管下部法兰和下部油管上法兰连接下部油管；后端水合物过滤部通过下端外接法兰连接于气井流量计。

一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置的过滤方法，包括以下步骤：

开井时，调节针阀下游压力不超过6.3mpa；

天然气会垂直流经前端涡流发生部，生成相对规则的涡流流型使得液相和固相沿着管壁螺旋前行，气相沿管道轴心行进；大部分气相会由中端初级过滤盘中心流过，其余气相及固相颗粒会遇到中端初级过滤盘进行过滤，其中大于流量计流道最大内径的颗粒会被阻拦；

当未被中端初级过滤盘阻挡的水合物颗粒到达后端水合物过滤部时，大外径的水合物颗粒会被阻挡在后端水合物过滤部位置，小外径的水合物颗粒可通过；

针阀上游的压力被降低到系统压力4mpa以内，而该过程中针阀下游的温度也将持续升高，较高温度的天然气会破坏水合物生成条件，并逐渐融化后端水合物过滤部阻挡的水合物颗粒；随后井口针阀全开，开井过程完成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的天然气井井场地面管线水合物滤清装置，通过设置前端涡流发生部，将流入的紊流转换为规则的涡流，对开井过程中井口针阀节流降温产生的水合物颗粒进行吹扫并减缓水合物颗粒的生成，并通过中端的初级过滤盘对已形成的颗粒进行初过滤，最后在后端的水合物过滤部对大于井口流量计流道内径的水合物颗粒进行过滤，解决开井过程中井口冻堵的难题，减少气井管理维护难度，节约人力物力消耗，在气田开采领域具有广阔的应用前景。

本实用新型的过滤方法，通过前端涡流发生部将流入的紊流转换为规则的涡流，对开井过程中井口针阀节流降温产生的水合物颗粒进行吹扫并减缓水合物颗粒的生成，并通过中端的初级过滤盘对已形成的颗粒进行初过滤，最后在后端的水合物过滤部对大于井口流量计流道内径的水合物颗粒进行过滤，过滤方法可用于缓解及减轻气井开井时地面管线的冻堵情况，提高气井开井成功率，减小气井管理维护难度。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。在附图中：

图1是本实用新型的一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置；

图2是图1中的涡流发生部的放大示意图；

图3是图1中的初级过滤盘的放大示意图；

图4是图1中的水合物过滤部的放大示意图；。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置，包括进气油管2、中部油管6、下部油管10、前端涡流发生部17、中端初级过滤盘7和后端水合物过滤部11；

所述的进气油管2末端与中部油管6一端垂直连通，中部油管6另一端与下部油管10法兰连接；

所述前端涡流发生部17与中端初级过滤盘7分别位于中部油管6两端，前端涡流发生部17与进气油管2的进气方向垂直；后端水合物过滤部11位于下部油管10末端。

本实用新型通过设置前端涡流发生部，将流入的紊流转换为规则的涡流，对开井过程中井口针阀节流降温产生的水合物颗粒进行吹扫并减缓水合物颗粒的生成，并通过中端的初级过滤盘对已形成的颗粒进行初过滤，最后在后端的水合物过滤部对大于井口流量计流道内径的水合物颗粒进行过滤。

优选的，涡流发生部17包括起旋杆5、端部盲板3和导流板4；起旋杆5同心设置于端部盲板3上，导流板4设置于起旋杆5上并以指向进气油管2。导流板4沿起旋杆5径向设置，且导流板4与进气油管2轴线夹角为40～60度。

优选的，所述的中端初级过滤盘7外径与中部油管6端部内径相同。中端初级过滤盘7为环形盘片，环形盘片上具有密集小孔。

优选的，下游的水合物过滤部11由齐平的不锈钢管束15及管束座16组成；不锈钢管束15穿过管束座16并焊接在管束座16上。不锈钢管束15由多个毛细管排布而成。

本实用新型还提供一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置的过滤方法，包括以下步骤：

开井时，调节针阀下游压力不超过6.3mpa；

天然气会垂直流经前端涡流发生部17，生成相对规则的涡流流型使得液相和固相沿着管壁螺旋前行，气相沿管道轴心行进；大部分气相会由中端初级过滤盘7中心流过，其余气相及固相颗粒会遇到中端初级过滤盘7进行过滤，其中大于流量计流道最大内径的颗粒会被阻拦；

当未被中端初级过滤盘7阻挡的水合物颗粒到达后端水合物过滤部11时，大外径的水合物颗粒会被阻挡在后端水合物过滤部11位置，小外径的水合物颗粒可通过；

针阀上游的压力被降低到系统压力4mpa以内，而该过程中针阀下游的温度也将持续升高，较高温度的天然气会破坏水合物生成条件，并逐渐融化后端水合物过滤部11阻挡的水合物颗粒；随后井口针阀全开，开井过程完成。

实施例

请参照图1，本实用新型一种天然气井井场地面管线水合物滤清装置包括前端与进气方向垂直的涡流发生部17、中端初级过滤盘7和后端水合物过滤部11；前端涡流发生部17与中端初级过滤盘分别位于中部油管6两端，并通过中部油管下法兰8和下部油管10上法兰9连接下部油管10；后端水合物过滤部11位于下部油管10末端法兰12前。

请参照图2，涡流发生部17包括起旋杆5、端部盲板3、导流板4；起旋杆5同心焊接于端部盲板3上、导流板4焊接于起旋杆5上并与进气油管轴线夹角为50度指向进气油管2。

请参照图3，中端初级过滤盘7为中部大孔周边小孔的环形盘片；对于苏里格气田，典型情况下，大孔直径选为30mm，小孔直径为5mm。

请参照图4，下游的水合物过滤部11由齐平的不锈钢管束15及管束座16组成；不锈钢管束15穿过管束座16并焊接在管束座16上。每根毛细管，其直径为井口流量计最小通道的直径，典型值为5mm。

与端部涡流发生部17垂直的进气油管2通过外接法兰1连接于气井针阀；其后端水合物过滤部11通过下端外接法兰12连接于气井地面管线的流量计。

苏里格气田气井开井时，需手动平缓操作针阀进行节流降压，以避免针阀下游压力超过管线设计的最高6.3mpa承压。因该节流过程不可避免地出现降温现象，温度压力符合水合物生成条件时，针阀下游井口管线中便会逐渐生成一定量的水合物。

本装置的使用方法为：由于本实用新型通过法兰紧贴安装于针阀下游，流经针阀的天然气会垂直流经本实用新型的前端涡流发生部。在导流板及起旋杆的共同作用下，会生成相对规则的涡流流型。因为涡流流行具有吹扫特性，即液相和固相沿着管壁前行，气相沿管道轴心行进。一方面，因为涡流可增强气流携液能力，减少管壁上的液相附着，防止或缓解水合物颗粒的生成；另一方面，在在吹扫作用下，管壁已生成的少量水合物会被剥离后随即被吹向下游，以免其附着于针阀附近管壁持续长大堵塞管道。而大部分气相会由初级过滤盘中心流过，其余气相即固相颗粒会遇到环形盘片过滤小孔，其中大于流量计流道最大内径的颗粒会被阻拦。因涡流流态下固相颗粒主要沿管壁螺旋前行，故中部开有大孔可以减少对气流的阻力。

当未被初级过滤盘阻挡的水合物颗粒到达本实用新型下游的水合物过滤部时，由于毛细管束中各毛细管内径均为5mm，故外径超过5mm的水合物颗粒会被阻挡在过滤部位置，外径小于5mm的水合物颗粒可通过。由于苏里格气田井口管线安装的旋进漩涡流量计内部流道普遍约为5mm，故微小水合物颗粒不会堵塞流量计流道，防止了流量计处被大颗粒水合物堵塞导致开井失败。

接着，随着开井进程的进行，由于苏里格气田井筒内普遍放置有井下节流器，典型情况下，约30分钟后，针阀上游的压力由于井下节流器的降压作用将会被降低到系统压力4mpa以内，而该过程中针阀下游的温度也将持续升高，较高温度的天然气会破坏水合物生成条件，并逐渐融化本实用新型过滤部阻挡的水合物颗粒。随后井口针阀全开，开井过程完成。

由上述叙述可知：天然气井井场地面管线水合物滤清装置可通过其本装置可通过其前端涡流发生部、中端的初级过滤盘，及下游的水合物过滤部，缓解和防止因开井过程中水合物颗粒对气井管线下游流量计流道的堵塞引起的井口冻堵和开井失败现象，提高苏里格气田气井开井成功率，减少气井管理维护难度，节约人力物力，在气田开采领域具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。