气体钻井地面分离器的设计及试验研究

气体钻井现有工艺都将环空返回到地面的携岩气体直接排放或放燃,既污染环境又浪费能源。根据气体钻井的特点,设计了由两级串联的旋风分离器与两台过滤器(一台备用)组成的气体钻井地面分离系统,对成本较高的气体钻井介质(氮气或天然气)进行回收和循环利用。通过对井口钻屑的采样分析和浓度计算,得到了旋风分离器入口钻屑的粒度分布和质量浓度范围。对旋风分离器进行的室内模拟试验结果表明,旋风分离器的分离效率稳定在99.5%以上,能够完全除净粒径大于10μm的粉尘颗粒。钻井现场试验结果显示,整个分离系统工作稳定,过滤器出口气体中钻屑的最大粒径小于5μm,质量浓度小于0.05mg/m³,已达到进入压缩机的要求。     

气体钻井地面分离器撬装技术

现行气体钻井工艺都是将井筒携岩气体直接排放或放燃,既污染环境又浪费能源,对于成本较高的钻井介质氮气或者天然气,钻井成本更高.为了回收钻井介质氮气或者天然气,设计了气体钻井地面分离工艺和分离器撬装,分离器撬装由一级、二级旋风分离器、料罐、缓冲罐及料罐液位自控系统组成.料罐的排料系统可以循环利用井场污水池中的污水进行液体输送,节约了成本.在缓冲罐上设计了安全阀,当分离器撬装压力超过设计压力时,可以对分离系统进行卸压.该分离器撬装具有分离效率高、自动连续排料的特点,而且便于运输和现场安装.气体钻井现场应用结果表明,该分离设备分离效率能够稳定地维持在99.6%以上,过滤器净化后的气体完全可以达到进入压缩机进行回收的要求.     

气体钻井地面分离系统的现场试验研究

气体钻井地面分离系统是用来回收环空返回到地面的携岩气体.为检验气体钻井地面分离系统的现场适应性能以及对钻井操作的影响,在气体钻井现场进行现场试验.试验结果表明:两级旋风分离器分离总效率维持在99.8%以上,分离性能高效稳定;过滤器出口浓度在0.02～0.05 mg/m3之间,且出口气体中粉尘最大粒径小于5 μm,完全能够达到回收利用的要求.该地面分离系统的使用对气体钻井立管压力影响较小,证明井口携岩气体回收利用可行.     

气体钻井地面分离设备液体排料系统的设计研究

目前,氮气、天然气欠平衡钻井过程中将由井筒返回至地面的气体进行直排放燃,这样既污染了环境,又浪费了能源,增加了钻井成本.为此,设计了一套气体钻井地面分离系统对由井筒返回至地面的气体进行回收,并对分离设备的排料系统进行了设计研究.为充分回收气体并保证连续排料,采用了液体排料的方案.液体输送需要保证排料速度大于临界流速,而临界流速与所输送固体的粒径有关,通过调研和采样分析,掌握了井口钻屑粒度分布范围,确定采用相应的B.C.克诺罗兹公式计算排料临界流速.同时,为了达到带压锁气排料的目的,设计了料罐液位自控方案.最后,针对气体钻井的实际工况对排料系统进行了实例设计,并进行了排料系统携岩排料能力试验,证明所做的设计可行.     

气体钻井分离设备液体排料临界流速的影响因素分析

现行气体钻井存在污染环境、浪费能源等问题。为了回收钻井介质氮气或者天然气,设计了气体分离设备和液体排料方案;为了使气体钻井地面分离设备液体排料系统能够连续工作,必须要保证排料速度大于排料,临界流速。运用R．Durand临界流速计算公式分析得出,在设备结构确定以后,排料临界流速随着井口钻屑粒径、排料流体体积分数的增加而增加。通过对井口钻屑粒径影响因素的分析和排料流体体积分数的计算,将排料临界流速与钻井工况参数进行了关联,得出排料,临界流速随着注气量、钻井速度、分离器分离效率的增加而增加;随着井深、岩层硬度和孔隙率的增加而减小。     

天然气钻井气体回收装置设计探讨

针对天然气钻井没有气体回收设备,采用放空燃烧产生巨大浪费的现象,在调研的基础上确定了天然气钻井气体回收的工艺流程,在理论上建立了回收效率的计算模型,且进行了分离效率的推算。根据国内油田天然气钻井的现状,开发了一种高效、实用的天然气钻井气体回收装置,该装置由旋流分离器、过滤器、沉砂罐、控制阀组等部分组成,其处理量达120m3/min。     

天然气过滤器气液分离性能的实验研究

不同气源的天然气不仅含有固体粉尘，还含有水和轻烃等液滴成分，要求过滤分离器具有高效的除液性能，目前对过滤器的气液分离性能研究较少。为此, 以癸二酸二辛酯（DOS）为实验介质，采用称重法对天然气过滤器的气液分离性能进行了实验研究。主要考察滤芯表面滤速、气体含液浓度和液滴平均粒径对滤芯压降及过滤效率等方面的影响。结果表明：①气液分离时滤芯的压降变化与气固分离时有较大的不同，气液过滤开始的一段时间里，滤芯的压降缓慢升高，达到临界值后压降迅速升高到某一数值，之后压降基本保持稳定；②气液分离过程中，滤芯具有较好的聚结性能，聚结得到的液体所占比例较大；③丝网对气流中夹带的液滴有一定收集作用，但捕获的液滴所占比例较小；④随着滤芯表面滤速的增加，滤芯的气液分离性能也随之提高；液滴粒径和气体含液量对滤芯的气液分离性能有重要影响，过滤效率随液滴粒径和气体含液量增大而增加。     

高含硫天然气过滤单元性能优化

为了避免高含硫天然气湿气输送过程中所夹带的固体颗粒和液体杂质对天然气净化装置和效果的不良影响,在脱硫工艺前端设置了由预过滤器和聚结过滤器所组成的两级过滤单元。针对某高含硫天然气净化厂原料气过滤单元存在的聚结过滤器滤芯压降不上升、无法通过压降来判断滤芯更换时间等问题,利用两级过滤性能评价系统对比了不同过滤性能预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯组合的过滤性能,发现其原因在于聚结过滤器滤芯对亚微米级液滴的聚结性能不理想、预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯的性能不匹配。为此,提出了改进措施:①改进聚结过滤器滤芯的聚结层;②设置疏油型排液层,改变预过滤器滤芯的结构参数,使之与改进后的聚结过滤器滤芯的性能相匹配。实验结果表明:改进后聚结过滤器滤芯的稳态压降较在用滤芯降低75%,对于粒径为0.3μm及以上的液滴过滤效率达到99.99%,同时实现了预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯压降的同步变化。现场试验结果表明:改进后的原料气过滤单元对液体杂质的过滤能力提高了1倍,能更有效地保证后续工艺的安全运行。该研究成果为高含硫天然气过滤元件设计和过滤系统优化运行提供了参考。     

新型天然气过滤分离器内部流场模拟研究

为了研究过滤分离器结构及内部流场对过滤分离性能的影响,提出了一种新型天然气过滤分离器结构。采用流体动力学软件FLUENT,通过设置合理的物理模型、网格类型、守恒方程、湍流模型、初始及边界条件,建立分离器过渡段、分离器内部流场模拟的数值模型,基于数值模拟结果分析了分离器过渡段和分离器内部的流场特性。结果表明,过滤分离器管束过渡段的设置对进入分离器的气体起到了很好的粗滤和再分配作用;每根滤芯的天然气流量较为均匀,但对气体的过滤不均匀,越靠近分离器过渡段,通过的气体流量越大;滤芯的有效过滤面积远小于滤芯的实际过滤面积。因实际使用滤芯数量远大于工艺计算数量,在过滤分离器设计时应适当考虑设计裕量,以达到过滤分离器滤芯寿命的要求。     

应用超临界CO2进行气体循环钻井的技术构想

超临界CO2流体既有液体的高密度又有气体的低黏度和高扩散系数等特点,采用超临界CO2作为钻井液相对普通钻井液具有很大的优势。采用超临界CO2作为钻井液能够有效提高射流破岩效率,提高钻速,并且能够有效保护油气藏,减少井下事故。气体循环利用钻井技术是利用地面气体回收处理设备将从井口中返出的携岩气体进行分离和精细过滤,然后经过压缩增压循环注入井下,大大降低了钻井成本。介绍了超临界CO2的性质以及超临界CO2在钻井过程中的优势,气体循环利用钻井工艺系统的原理及流程,提出了将超临界CO2钻井与循环钻井技术相联合的技术构想。     

Shale Gas Well Completions and Maximizing Gas Recoveries

It is shown that stress fields within the earth are the principle control for hydraulic fracture direction in horizontal shale gas wells. Hydraulic fracturing is a process of increasing permeability within gas shales and involves a sophisticated organization of technology, good planning and proper management of equipment over a very short time period to be successful. The direction and extent of the induced fractures can be determined in near real-time at the well site via application of earthquake seismology theory in a now common process known as frac mapping. Next to the horizontal lateral azimuth, the total volume of slurry pumped into the well is a major factor in determining well EURs. Vertical fracture growth can be controlled and is important in concentration of the slurry within the main zone target zone that has the high TOC and porosity. Cemented casing with perforations is currently the most used method for zone isolation. New open-hole sleeve packers may eventually provide more flexibility in fracture design while also providing a means for refracturing multi-stage fractured horizontal wells, a technique not now commonly available. Multi-Stage fracture design requires incorporating rock properties with fracturing effect simulations and then verifying results using 3D reservoir simulations. Maximizing the gas recovery factors and EURs can be accomplished through use of closely spaced laterals with inter-fingered fracture stages and exploiting the stress shadow fracturing phenomenon. Even greater EURs may be possible if the wells can be refractured thereby opening up additional permeability channels. Shale gas development has progressed in an environmentally sensitive manner within the U.S. and will continue in this manner. During the past ten years, all of these technologies have been either newly developed or were the advancement of existing technology with modifications. The opportunity exists to take these proven technologies to other areas of the world for exploitation of shale gas reservoirs.     

天然气处理装置低负荷工况下的干气再加工

针对中原油气天然气处理厂三气改扩建装置近年暴露出的原料气量不足,装置处于低负荷运行工况引起的稳定性差及乙烷收率低的问题,采取了天然气处理后的干气再加工的技术措施,实现了装置运行稳定性增加及乙烷收率提高的目的,取得了明显的经济及社会效益。     

美国加油站油气排放控制发展历程简述

简要回顾了20世纪60年代以来美国加油站油气排放污染控制的发展历程，对卸油和加油两个阶段，重点介绍了技术难度较大的加油阶段油气回收设备的演变和进展，以及有关的法规和标准。2000年推出的强化油气回收法令要求加油阶段油气回收系统于2009年4月1日前改造完成。     

产水气井有效开采的工艺技术

四川气田气藏大部分都是有水气藏 ,在 30多年的有水气藏开发实践中 ,研究总结了许多产水气井的开采技术和管理经验。文中介绍了四川气井出水造成的危害 ,对提高产水气井产气量 ,增加可采储量取得的成果和技术发展进行了总结 ,并对今后的技术发展提出了建议     

高压电驱压缩机循环气举工艺在威远页岩气平台井的应用

威远区块某页岩气平台井受邻井压窜、井区地质条件的影响,页岩气井产量持续下降,采用常规气举、泡排、柱塞等排水采气工艺技术已无法实现气井连续携液生产,井筒内积液严重,不同程度影响了气井最终采收率。综合当前排水采气工艺技术,优选电驱高压压缩机配合油管下深至水平段对积液平台进行连续气举,达到提高气井排液效率、解除积液的目的。现场应用表明,该工艺具有“能耗低、噪音小、排量大、效率高”等优点,有效实现了平台井 ４口水淹井的复产,填补了常规页岩气二次采气技术的空缺。     

防上顶自卸荷排水采气工具研制与应用

苏里格气田广泛应用井下节流器生产,部分气井在节流器以上存在严重积液,无法采用物理化学排水采气工艺,而传统的机械排水采气工艺存在设备结构复杂、技术难度大、费用高等不足。根据柱塞气举排水采气技术原理,设计了1种可以利用钢丝绳作业的举液柱塞。此工具可以将井下节流器以上轻微积液1次举到地面生产管线,多次作业可以把严重积液举出。举液工艺费用低,操作方便,排水效果明显,应用前景广阔。     

深井气举排水采气工艺在蜀南地区的新发展

气举是排水采气工艺集成技术成效最为显著的主体工艺技术之一。现有气举工艺主要应用于井深在2500m左右的出水气井,对于井深达到3000m甚至3000m以上的井其实际应用难度较大,有许多问题需要研究和解决。文中利用双温度曲线综合使用的方法改进了传统气举工艺设计,并采用新型防脱工作筒能有效防止气举阀倒扣、脱落,能够在3000m以上及地层压力高需气举阀长期作为工作阀的气举排水工艺井中应用。通过对包45井的现场试验,证明改进后的气举工艺能使水淹深井恢复生产,且有明显的增产效果。     

加油站分散式二次油气回收技术分析

对加油站油气回收系统的构成做了简要叙述，介绍了分散式二次油气回收装置各部分的技术性能，并指出在油气回收技术改造时应注意的几个技术问题。     

煤层气井排采试气技术

我国的煤层气资源十分丰富,但煤层的地质条件复杂,类型多样,明显不同于国外煤层气资源开发较为成功的国家和地区。根据煤层特性及煤层气赋存特点、产出机理,对煤层气排采设计和设备选择作了论述。通过实际排采曲线分析,在总结十多口井排采经验的基础上,指出了影响排采效果的一些施工因素及其影响机理。     

采用减三线油回收裂解气高温余热方案的研究

针对乙烯急冷过程中裂解气420℃左右的热量被直接降级至220℃使用,从而造成高品位热量损失的现状进行了研究,提出了一种分等级回收裂解气高温余热的新工艺流程,即引入炼厂减三线油直接喷淋来自废热锅炉的高温裂解气,通过循环高温减三线油去发生高压蒸汽,与原工艺流程中急冷油循环去发生稀释蒸汽组合,构成分级多次回收高温裂解气余热的新流程。使用Aspen Plus软件模拟新流程和原流程,模拟结果表明,两种流程所能提供的总热量基本一致,新流程可以使裂解气高温余热同时副产高压蒸汽和稀释蒸汽。以640 kt/a乙烯装置为例进行经济核算,可增加经济效益798万元/a。