QC成果--便携式井口集液器设计与使用

1、便携式井口集液器 设计与使用,概况 小组简介 选题理由 设定目标 提出并选择方案 制定对策 对策实施 效果评价 巩固推广 总结,汇报提纲：,苏里格地区气井采取井间串联、干管集输的生产工艺，站内生产分离器集液为全站所有单井的混合液。而苏里格地区井间连续性较差，单井产液量大，多层位射孔开采，致使同一座集气站内气井水质差异性大，所以混合液进行的水样分析对单井生产指导性不强，达不到优化生产的目的。气井水质分析是气井分析的重要组成部分，为地质分析、生产动态监测、气井泡沫排水等生产制度制定提供重要依据。因此，急需要一套工艺方案，在低成本，生产井干扰小，安全性能高的前提下实现气井单井取液，实现单井水质分析。

2、,一、概 况,图1 苏里格气井生产工艺,二、小组简介,小组简介：,二、小组简介,小组成员简介：,三、 选题理由,生产需求,气井水质分析是气井分析的重要组成部分，为地质分析、生产动态监测、气井泡沫排水等生产制度制定提供重要依据。,工艺条件,技术支撑,人员素质,苏里格生产工艺可实现各单井独立生产，井口具备放空、取压设施，为单井取液提供先提条件。,目前气液分离工艺成熟，重力沉降、折流分离、超滤分离等分离手段都可实现气井气液分离，为此课题的研究提供技术支撑。,本QC小组成员文化程度较高，长期奋战在采气生产一线，具备丰富的实践经验和扎实的专业理论知识。,实 现 单 井 取 液 计 量,四、设定目标,安全

3、、快捷、适用、经济的完成单井取液，并在一定程度上实现单井产液计量。,安全性：工艺、容器选用要符合天然气生产各项规范；操作过程风险性小。,快捷性：单井取液过程在8小时以内完成。,适用性：取液操作人数控制在3人以内；取液配合车辆控制为1辆（载重3t以内）。,经济性：研制费用控制在5万元人民币以内；使用过程产生费用控制在0.07万元以内。,图2 预计目标,五、提出并选择方案,方案一：将干管内目标井以外的气井关闭，由站内分离器单独 对目标井进行气液分离，收集液样。,1、提出各种方案,小组成员采用头脑风暴法，围绕目标进行无限制的自由联想和讨论，提出许多想法和看法，初步归纳成以下三种方案。,图3 方案一示

4、意图,方案二：在气井地面管线处增加可拆卸分离器，直接在生产过 程中对该单井进行气液分离、取样。,方案三：在井口压力表考克放空处增加气液分离装置，设计成 常压容器。,图4 方案二示意图,五、提出并选择方案,五、提出并选择方案,2、方案对比择优,方案一：优点：可利用现有设备进行；操作简单。 缺点：在计量时，每座站只能开一口单井，对非目标井影响太大； 为消除管线、分离器遗留混合液，目标井取液量必须增多， 耗时长。,方案二：优点：直接实现单井取液；耗时较短；气井影响小。 缺点：必须新增压力容器设备，审批复杂，费用高；要求在井口拆 卸阀门，更换容器，工作量大，存在一定安全风险（阀门 内漏的井无法更换）。

5、,方案三：优点：直接实现单井取液；耗时较短；气井影响小；安装拆卸方便； 常压容器使用、制作简单。 缺点：必须合理设计内部结构，达到集液目的。,小组成员讨论决定采用第三套方案来完成本课题，目前主要解决困难：设计分离器内部结构，达到采集目的。,五、提出并选择方案,表中：优秀：5分 一般：3分 较差：1分,评估及选定表,六、制定对策,实现便携式单井集液器的设计需要完成外部连接、内部构造、液样储集三部分的设计。具体分析如下图：,图5 方案三分析树状图,六、制定对策,整个井口集液器从无到有制造出来，需要材料、设计、工艺制作等多个环节相协作，经过小组讨论，针对以上三个部分制定对策表：,七、对策实施,1、对

6、策实施,原理：在通径100mm的管段内根据气体折射规律设置两层挡板，让气体按固定角度喷入集液器，含有小液滴的气体在管壁、挡板与挡板间反复碰撞，结合为大液滴，最后滑落至积液包内，达到集液目的。设计出的集液器命名为 I型集液器。,图6 I型集液器示意图,I型内部上挡板,图7 I型集液器内部结构,集液器研制过程：,2、实验验证,对13口井进行实验，可在2小时内实现井口取液4口，平均取液600ml，且该4口井为产液量较大气井。,图8 I型集液器取液情况,七、对策实施,在现场操作时发现大量雾状气体逃逸。以挡板靠液滴碰撞集液，捕集效率低，雾状液滴随气体逃逸，下一步计划更换捕集方式。,图9 I型现场使用情况

7、,3、效果分析,原理：在通径100mm的管段内设置一头为盲端的筛管，外套气液聚结器滤芯。气体由筛管一头接入，由筛孔喷出，经过气液聚结器滤芯后到放空端，小液滴经过气液聚结器滤芯凝聚为大液滴滑落至积液包内，达到集液目的。改进的集液器命名为 II型集液器。,图10 II型集液器示意图,图11 II型集液器内部结构,集液器第一次改进过程：,1、对策实施,II型内部筛管,七、对策实施,对I型集液器未取出液的9口井进行实验，可在3小时内实现井口取液6口，平均液量300ml，其余3口井经多次验证发现不产液。,图13 I I型集液器取液情况,七、对策实施,2、实验验证,图12 II型集液器安装示意图,实现了对

8、产液较小的气井取液，捕集效果明显。捕集时间较I型长。聚集液滴在刚形成，体积较小时容易随气体带出，造成捕集效率低。 分析为：气液聚结器滤芯捕集雾状液滴效果明显，弥补了I型的不足，可从绝大部分产液井中取出液样，在设计中应想办法弥补小液滴被带出的弊端。下一步计划修改结构。,七、对策实施,3、效果分析,图14 I、 I I型集液器,七、对策实施,原理：在内部结构设计上将I型集液器与II型集液器有机结合，修改挡板结构，增长气体通过路径，增大碰撞几率。在内部结构固定方面采用活动设计，随时可实现I型与II型之间的转换，也可同时使用，应对气井不同的产液情况，提高捕集效率。设计的集液器命名为 III型集液器,集

9、液器第二次改进过程：,1、对策实施,图15 I I I型集液器现场取液情况,图16 I I I型集液器剖面结构,挡板与管壁密封，防止带液气体逃逸,新型挡板，板叶呈弧度，向下倾斜，方便收集液样汇集、下落。,气液聚结器滤芯，对含液气体过滤,梅花板支撑，在液体能自由下落的同时，防止气体直接窜入积液腔,挡板、滤芯可分离式设计，随时更换集液方式,安装限定螺栓，防止挡板喷出，增强安全性,积液腔斜面设计，保证液样全部流出,带刻度容器储集液样，在一定程度上完成产液计量,七、对策实施,图17 I I I型集液器示意图,对全区21口产液井进行实验，均可在一小时内收集到化验基本用量（300ml）。,2、实验验证,改

10、进后的III型集液器已适用于各种类型的产液井，分离效率高，装卸方便。增加刻度容器以后已经能在一定程度上完成产液量的计量，整体使用效果良好。,3、效果分析,七、对策实施,图18 I I I型集液器筛管,图19 I I I型集液器可拆卸挡板,八、效果评价,经过小组选用III型便携式井口集液器对我区33口产液井取液试验，能100%完成取液任务，便携式井口集液器研制成功。,本次QC小组活动实际投入远小于预算，并达到预定目标值，开创了单井集液的新途径。,八、效果评价,九、巩固措施和推广,1、巩固措施 经作业区领导同意，为此新设备的操作使用制定标准作业程序。,3、推广 目前已在作业三区推广实施应用，下步计划在第五采气厂推广应用。,2、下步改进 计划增加气量计量装置，在计量产液量的同时计算单井液气比,十、总结,1、通过本次QC小组活动，使小组成员在天然气气液分离工艺方面的认识明显提高，更清晰的把握了气井产液规律，为下一步优化气井生产制度打好了坚实基础。 2、在整