便携式井口集液器设计与使用

便携式井口集液器设计与使用第一页，共二十六页，2022年，8月28日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第二页，共二十六页，2022年，8月28日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。一、概况图1苏里格气井生产工艺第三页，共二十六页，2022年，8月28日二、小组简介

小组名称技术研究QC小组成立时间2010年4月本次课题实现苏里格生产模式下的气井单井取液活动日期2010年4月-2010年12月课题类型创新型小组成员8人成员受教育情况大专以上活动次数27次出勤率100%活动时间100小时小组简介：第四页，共二十六页，2022年，8月28日二、小组简介

序号姓名性别学历受QC教育时间组内职务职务或职称1杨

鹏男大学本科100小时组

长经

理2康

宁男大学本科100小时副组长副经理3王彦良男大学本科100小时副组长副经理4张国荣男大学本科100小时副组长副经理5张海均男大学本科80小时成

员技术员6翟羽佳女大学本科80小时成

员技术员7王晓冬男大学专科80小时成

员技术员8吕

伟男大学本科80小时成

员技术员小组成员简介：第五页，共二十六页，2022年，8月28日三、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。

实现单井取液计量第六页，共二十六页，2022年，8月28日四、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预计目标第七页，共二十六页，2022年，8月28日五、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方案一示意图第八页，共二十六页，2022年，8月28日方案二：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、提出并选择方案第九页，共二十六页，2022年，8月28日五、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）。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。第十页，共二十六页，2022年，8月28日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、提出并选择方案序号突破内容评估综合得分选定突破口安全性快捷性适用性经济性1目标井单独进分离器取液531110不选2井口加装承压分离器553316不选3井口设置常压分离器555520选定表中：优秀：5分一般：3分较差：1分评估及选定表第十一页，共二十六页，2022年，8月28日六、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方案三分析树状图第十二页，共二十六页，2022年，8月28日六、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：序号要求对策目标措施完成时间负责人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日张海均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27日张海均第十三页，共二十六页，2022年，8月28日七、对策实施1、对策实施原理：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6I型集液器示意图I型内部上挡板图7I型集液器内部结构集液器研制过程：第十四页，共二十六页，2022年，8月28日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8I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。部分逃逸气体

图9I型现场使用情况3、效果分析第十五页，共二十六页，2022年，8月28日原理：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10II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、对策实施第十六页，共二十六页，2022年，8月28日对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13II型集液器取液情况七、对策实施2、实验验证图12II型集液器安装示意图第十七页，共二十六页，2022年，8月28日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。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、效果分析气液聚结器滤芯II型I型放空口放空口进气口进气口取液口取液口图14I、II型集液器第十八页，共二十六页，2022年，8月28日七、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型集液器集液器第二次改进过程：1、对策实施图15III型集液器现场取液情况图16III型集液器剖面结构第十九页，共二十六页，2022年，8月28日挡板与管壁密封，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17III型集液器示意图第二十页，共二十六页，2022年，8月28日对全区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18III型集液器筛管图19III型集液器可拆卸挡板第二十一页，共二十六页，2022年，8月28日八、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。第二十二页，共二十六页，2022年，8月28日本次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。设定目标实际完成评价安全性符合各项生产规定；操作风险小符合各项规定；使用常压容器达标快捷性单井取液过程在8小时以内完成平均1.5-2小时达标适用性操作人员3人；配合车辆1辆1人可完成操作；1辆皮卡配合（载重0.95t）达标经济性研究经费5万元；操作费用0.07万元研究经费0.42万元；操作费用10元达标八、效果评价第二十三页，共二十六页，2022年，8月28日九、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第二十四页，共二十六页，2022年，8月28日十、总结1、通过本次