16.便携式井口集液器设计与使用.ppt

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1、中国石油中国石油发布人：王晓冬发布人：王晓冬发布人：王晓冬发布人：王晓冬第五采气厂技术研究第五采气厂技术研究QCQC小组小组便携式井口集液器便携式井口集液器 设计与使用设计与使用中国石油中国石油概况概况小组简介小组简介选题理由选题理由设定目标设定目标提出并选择方案提出并选择方案制定对策制定对策对策实施对策实施效果评价效果评价巩固推广巩固推广总结总结汇报提纲：汇报提纲：中国石油中国石油苏苏里格地区气井采取井里格地区气井采取井间间串串联联、干管集、干管集输输的生的生产产工工艺艺，站内生，站内生产产分离器集液分离器集液为为全站所有全站所有单单井的混合液。而井的混合液。而苏苏里格地区井里格地区井间连续

2、间连续性性较较差，差，单单井井产产液量大，多液量大，多层层位射孔开采，致使同一座集气站内气井水位射孔开采，致使同一座集气站内气井水质质差异性大，所以混合液差异性大，所以混合液进进行的水行的水样样分分析析对单对单井生井生产产指指导导性不性不强强，达不到，达不到优优化生化生产产的目的。气井水的目的。气井水质质分析是气井分析的分析是气井分析的重要重要组组成部分，成部分，为为地地质质分析、生分析、生产动态监测产动态监测、气井泡沫排水等生、气井泡沫排水等生产产制度制定提供制度制定提供重要依据。因此，急需要一套工重要依据。因此，急需要一套工艺艺方案，在低成本，生方案，在低成本，生产产井干井干扰扰小，安全性

3、能高小，安全性能高的前提下的前提下实现实现气井气井单单井取液，井取液，实现单实现单井水井水质质分析。分析。一、概一、概 况况图图1 苏里格气井生产工艺苏里格气井生产工艺 中国石油中国石油二、小组简介二、小组简介 小组名称小组名称技术研究技术研究QCQC小组小组成立时间成立时间20102010年年4 4月月本次课题本次课题实现苏里格生产模式下的气井单井取液实现苏里格生产模式下的气井单井取液活动日期活动日期20102010年年4 4月月-2010-2010年年1212月月课题类型课题类型创新型创新型小组成员小组成员8 8人人成员受教成员受教育情况育情况大专以上大专以上活动次数活动次数2727次次出

4、勤率出勤率100%100%活动活动时间时间100100小时小时小组简介：小组简介：中国石油中国石油二、小组简介二、小组简介 序序号号姓名姓名性性别别学历学历受受QCQC教育时间教育时间组内职务组内职务职务或职称职务或职称1 1杨杨 鹏鹏男男大学本科大学本科100100小时小时组组 长长经经 理理2 2康康 宁宁男男大学本科大学本科100100小时小时副组长副组长副经理副经理3 3王彦良王彦良男男大学本科大学本科100100小时小时副组长副组长副经理副经理4 4张国荣张国荣男男大学本科大学本科100100小时小时副组长副组长副经理副经理5 5张海均张海均男男大学本科大学本科8080小时小时成成

5、员员技术员技术员6 6翟羽佳翟羽佳女女大学本科大学本科8080小时小时成成 员员技术员技术员7 7王晓冬王晓冬男男大学专科大学专科8080小时小时成成 员员技术员技术员8 8吕吕 伟伟男男大学本科大学本科8080小时小时成成 员员技术员技术员小组成员简介：小组成员简介：中国石油中国石油三、三、选题理由选题理由生产需求生产需求 气井水质分析是气井分析的重要组成部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排水等生产制度制定提供重要依据。工艺条件工艺条件技术支撑技术支撑人员素质人员素质 苏里格生产工艺可

6、实现各单井独立生产，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，为单井取液提供井口具备放空、取压设施，为单井取液提供先提条件。先提条件。目前气液分离工艺成熟，重力沉降、折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气液分离，为此课题的研究提供技术支撑。本本QC小组成员文化程度较高，长期奋战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。实的专业理论知识。实实 现现 单单 井井 取取 液液 计计 量量中国

7、石油中国石油四、设定目标四、设定目标 安全、快捷、适用、经济的完成单井取液，并在一定程度上安全、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。实现单井产液计量。安全性：安全性：工工艺艺、容器、容器选选用要符合天然气生用要符合天然气生产产各各项规项规范；操作范；操作过过程程风险风险性小。性小。快捷性：快捷性：单单井取液井取液过过程在程在8小小时时以内完成。以内完成。适用性：适用性：取液操作人数控制在取液操作人数控制在3人以内；取液配合人以内；取液配合车辆车辆控制控制为为1辆辆（载载重重3t以内）。以内）。经济经济性：性：研制研制费费用控制在用控制在5万元人民万元人民币币以内；使

8、用以内；使用过过程程产产生生费费用控制在用控制在0.07万元以内。万元以内。图图2 预计目标预计目标中国石油中国石油五、提出并选择方案五、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。对目标井进行气液分离，收集液样。1、提出各种方案、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。讨论，提出许多想法和看法，初步归纳成以下三种方案。图图3 方案一示意图方案一示意图 中

9、国石油中国石油方案二：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。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。常压容器。图图4 方案二示意图方案二示意图 五、提出并选择方案五、提出并选择方案中国石油中国石油五、提出并选择方案五、提出并选择方案2、方案对比择优、方案对比择优 方案一方案一：优优点：点：可利用可利用现现有有设备进设备进行；操作行；操作简单简单。缺点：缺点：在在计计量量时时，每座站只能开一

10、口，每座站只能开一口单单井，井，对对非目非目标标井影响太大；井影响太大；为为消除管消除管线线、分离器、分离器遗遗留混合液，目留混合液，目标标井取液量必井取液量必须须增多，增多，耗耗时长时长。方案二：方案二：优优点：点：直接直接实现单实现单井取液；耗井取液；耗时较时较短；气井影响小。短；气井影响小。缺点：缺点：必必须须新增新增压压力容器力容器设备设备，审审批复批复杂杂，费费用高；要求在井口拆用高；要求在井口拆 卸卸阀门阀门，更，更换换容器，工作量大，存在一定安全容器，工作量大，存在一定安全风险风险（阀门阀门 内漏的井无法更内漏的井无法更换换）。）。方案三：方案三：优优点：点：直接直接实现单实现单

11、井取液；耗井取液；耗时较时较短；气井影响小；安装拆卸方便；短；气井影响小；安装拆卸方便；常常压压容器使用、制作容器使用、制作简单简单。缺点：缺点：必必须须合理合理设计设计内部内部结结构，达到集液目的。构，达到集液目的。中国石油中国石油小组成员讨论决定采用第三套方案来完成本课题，目前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。主要解决困难：设计分离器内部结构，达到采集目的。五、提出并选择方案五、提出并选择方案序序号号突破内容突破内容评评估估综综合得合得分分选选定突破定突破口口安全性安全性快捷性快捷性适用性适用性经济经济性性1目目标标井井单单独独

12、进进分离器取分离器取液液531110不不选选2井口加装承井口加装承压压分离器分离器553316不不选选3井口井口设设置常置常压压分离器分离器555520选选定定表中：表中：优优秀：秀：5分分 一般：一般：3分分 较较差：差：1分分评估及选定表评估及选定表中国石油中国石油六、制定对策六、制定对策 实现实现便携式便携式单单井集液器的井集液器的设计设计需要完成外部需要完成外部连连接、内部构接、内部构造、液造、液样储样储集三部分的集三部分的设计设计。具体分析如下。具体分析如下图图：图图5 方案三分析树状图方案三分析树状图 中国石油中国石油六、制定对策六、制定对策 整个井口集液器从无到有制造出来，需要材

13、料、整个井口集液器从无到有制造出来，需要材料、设计设计、工、工艺艺制作等制作等多个多个环节环节相相协协作，作，经过经过小小组讨论组讨论，针对针对以上三个部分制定以上三个部分制定对对策表：策表：序号序号要求要求对对策策目目标标措施措施完成完成时间时间负责负责人人1 1连接口设计自主设计取保密封、拆卸方便、可重复使用结合压力表考克接头，设计配套接口2010年8月15日杨鹏2 2导管选材自主选材承压4.0MPa，可弯曲，可加工固定接头根据市面上有的承压软管选择导管2010年8月15日康宁3 3分离后气体排放自主设计确保集液器在使用过程为常压出气口直接与大气联通，保证孔径大于进气口2010年8月20日

14、张海均4 4液体收集通道自主设计保证汇集的液样能流入储集腔在储集腔支撑上板上设计孔道，方便流入2010年8月20日杨鹏5 5液样储集腔自主设计保证储集液样全部流出，无积液；分离气体不得窜入储集腔下板设计斜面，上板半密封2010年8月20日王晓冬6 6捕液架构自主设计确保气体中液滴析出、附着、汇集、下落制作筛管，改变气流方向；制作挡板，使液滴碰撞下落2010年8月27日康宁7 7雾状液滴捕集材料自主选材使气体中雾状液滴得以捕捉设计使用气液聚结器滤芯2010年8月21日康宁8 8集液器安全设计自主设计防止设备超压及内部结构损坏增大内部气体通道容量；在出口处增加档杆，增强内部结构固定2010年8月2

15、7日张海均中国石油中国石油七、对策实施七、对策实施1、对策实施、对策实施 原理：在通径原理：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出的集液器命名为为 I型型集液器。集液器。图图6 I型集液器示意图型集液器示意图I I型内部上挡板图图7 I型集液器内部结构型集液器内部结构集液器研制

16、过程：集液器研制过程：中国石油中国石油2、实验验证、实验验证 对对13口井进行实验，可在口井进行实验，可在2小时内实现井口取液小时内实现井口取液4口，平口，平均取液均取液600ml，且该，且该4口井为产口井为产液量较大气井。液量较大气井。图图8 I型集液器取液情况型集液器取液情况七、对策实施七、对策实施 在现场操作时发现大量雾状气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，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。逸，下一步计划更换捕集方式。部分逃逸气体 图图9 I型现场使用情况型现场使用情况3、效果分析、效果

17、分析中国石油中国石油 原理：在通径原理：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，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达到集液目的。改进的集液器命名为 II型集液器。型集液器。图图10 II型集液器示意图型集液器示意图图图11 II型集液器内部结构型集液器内部结构集液器第一次改进过程：集液器第一次改进

18、过程：1、对策实施、对策实施II型内部筛管七、对策实施七、对策实施中国石油中国石油 对对I型集液器未取出液的型集液器未取出液的9口井进行实验，可在口井进行实验，可在3小时内实现井口取液小时内实现井口取液6口，平均液量口，平均液量300ml，其余，其余3口井经多次验证发现不产液。口井经多次验证发现不产液。图图13 I I型集液器取液情况型集液器取液情况七、对策实施七、对策实施2、实验验证、实验验证图图12 II型集液器安装示意图型集液器安装示意图中国石油中国石油 实现了对产液较小的气井取液，捕集效果明显。捕集时间较实现了对产液较小的气井取液，捕集效果明显。捕集时间较I型长。型长。聚集液滴在刚形成

19、，体积较小时容易随气体带出，造成捕集效率低。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，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。的弊端。下一步计划修改结构。七、对策实施七、对策实施3、效果分析、效果分析气液聚结器滤芯I I型 I型放空口放空口进气口进气口取液口取液口图图14 I、I I型集液器型集液器中国石油中国石油七、对策实施七、对策实施 原理：

20、在内部结构设计上将原理：在内部结构设计上将I型集液器与型集液器与II型集液器有机结合，修改挡型集液器有机结合，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，随时可实现活动设计，随时可实现I型与型与II型之间的转换，也可同时使用，应对气井型之间的转换，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型集液器型集液器集液器第二次改进过程：集液器第二次改进过程：1、对策实施、对策实施图图15 I I I型集液器现场取液情况型集液器

21、现场取液情况图图16 I I I型集液器剖面结构型集液器剖面结构中国石油中国石油挡板与管壁密封，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、对策实施七、对策实施图图17 I I I型集液器示意图型集液器示意图中国石油中国石油 对全区对全区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口产液井进行实验，均可在一小时内收

22、集到化验基本用量（300ml）。）。2、实验验证、实验验证 改进后的改进后的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。使用效果良好。3、效果分析、效果分析七、对策实施七、对策实施图图18 I I I型集液器筛管型集液器筛管图图19 I I I型集液器可拆卸挡板型集液器可拆卸挡板中国石油中国石油八、效果评价八、效果评价 经过小组选用经过小组选用III型便携式井口集液器对我区型便携式井口集液器对我区

23、33口产液井取液试口产液井取液试验，能验，能100%完成取液任务，便携式井口集液器研制成功。完成取液任务，便携式井口集液器研制成功。中国石油中国石油 本次本次QC小组活动实际投入远小于预算，并达到预定目标值，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。开创了单井集液的新途径。设设定目定目标标实际实际完成完成评评价价安全性安全性符合各符合各项项生生产规产规定；定；操作操作风险风险小小符合各符合各项规项规定；定；使用常使用常压压容器容器达达标标快捷性快捷性单单井取液井取液过过程在程在8小小时时以内完成以内完成平均平均1.5-2小小时时达达标标适用性适用性操作人操作人员员3

24、人；人；配合配合车辆车辆1辆辆1 1人可完成操作；人可完成操作；1 1辆辆皮卡配合（皮卡配合（载载重重0.95t）达达标标经济经济性性研究研究经费经费5万元；万元；操作操作费费用用0.07万元万元研究研究经费经费0.42万元；万元；操作操作费费用用10元元达达标标八、效果评价八、效果评价 中国石油中国石油九、巩固措施和推广九、巩固措施和推广 1、巩固措施、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。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、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目前已在作业三区推广实施应用，下步计划在第五采气

25、厂推广应用。用。2、下步改进、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中国石油中国石油十、总结十、总结1、通过本次、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。井生产制度打好了坚实基础。2、在整个研究过程中，小组严格按照、在整个研究过程中，小组严格按照PDCA程序进行，解决问题程序进行，解决问题逻辑性强，决策阶段实事求是，恰当运用头脑风暴法，进一步提高小逻辑性强，决策阶段实事求是，恰当运用头脑风暴法，进一步提高小组成员分析、解决问题的能力。组成员分析、解决问题的能力。3、此次、此次QC小组活动，紧抓安全为第一主旨，能在日常生产中发小组活动，紧抓安全为第一主旨，能在日常生产中发现问题，并创造性的解决问题，使小组的创新能力进一步提高，为我现问题，并创造性的解决问题，使小组的创新能力进一步提高，为我们下一个们下一个QC课题的研究建立信心。课题的研究建立信心。中国石油中国石油汇报结束！请各位评委批评指正！