便攜式井口集液器設計與使用

便攜式井口集液器設計與使用第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六概況小組簡介選題理由設定目標提出并選擇方案制定對策對策實施效果評價鞏固推廣總結第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六蘇里格地區(qū)氣井采取井間串聯(lián)、干管集輸?shù)纳a(chǎn)工藝，站內(nèi)生產(chǎn)分離器集液為全站所有單井的混合液。而蘇里格地區(qū)井間連續(xù)性較差，單井產(chǎn)液量大，多層位射孔開采，致使同一座集氣站內(nèi)氣井水質差異性大，所以混合液進行的水樣分析對單井生產(chǎn)指導性不強，達不到優(yōu)化生產(chǎn)的目的。氣井水質分析是氣井分析的重要組成部分，為地質分析、生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測、氣井泡沫排水等生產(chǎn)制度制定提供重要依據(jù)。因此，急需要一套工藝方案，在低成本，生產(chǎn)井干擾小，安全性能高的前提下實現(xiàn)氣井單井取液，實現(xiàn)單井水質分析。一、概況圖1蘇里格氣井生產(chǎn)工藝第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六二、小組簡介

小組名稱技術研究QC小組成立時間2010年4月本次課題實現(xiàn)蘇里格生產(chǎn)模式下的氣井單井取液活動日期2010年4月-2010年12月課題類型創(chuàng)新型小組成員8人成員受教育情況大專以上活動次數(shù)27次出勤率100%活動時間100小時小組簡介：第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六二、小組簡介

序號姓名性別學歷受QC教育時間組內(nèi)職務職務或職稱1楊

鵬男大學本科100小時組

長經(jīng)

理2康

寧男大學本科100小時副組長副經(jīng)理3王彥良男大學本科100小時副組長副經(jīng)理4張國榮男大學本科100小時副組長副經(jīng)理5張海均男大學本科80小時成

員技術員6翟羽佳女大學本科80小時成

員技術員7王曉冬男大學專科80小時成

員技術員8呂

偉男大學本科80小時成

員技術員小組成員簡介：第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六三、選題理由生產(chǎn)需求氣井水質分析是氣井分析的重要組成部分，為地質分析、生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測、氣井泡沫排水等生產(chǎn)制度制定提供重要依據(jù)。工藝條件技術支撐人員素質蘇里格生產(chǎn)工藝可實現(xiàn)各單井獨立生產(chǎn)，井口具備放空、取壓設施，為單井取液提供先提條件。目前氣液分離工藝成熟，重力沉降、折流分離、超濾分離等分離手段都可實現(xiàn)氣井氣液分離，為此課題的研究提供技術支撐。本QC小組成員文化程度較高，長期奮戰(zhàn)在采氣生產(chǎn)一線，具備豐富的實踐經(jīng)驗和扎實的專業(yè)理論知識。

實現(xiàn)單井取液計量第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六四、設定目標安全、快捷、適用、經(jīng)濟的完成單井取液，并在一定程度上實現(xiàn)單井產(chǎn)液計量。安全性：工藝、容器選用要符合天然氣生產(chǎn)各項規(guī)范；操作過程風險性小?？旖菪裕簡尉∫哼^程在8小時以內(nèi)完成。適用性：取液操作人數(shù)控制在3人以內(nèi)；取液配合車輛控制為1輛（載重3t以內(nèi)）。經(jīng)濟性：研制費用控制在5萬元人民幣以內(nèi)；使用過程產(chǎn)生費用控制在0.07萬元以內(nèi)。圖2預計目標第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六五、提出并選擇方案方案一：將干管內(nèi)目標井以外的氣井關閉，由站內(nèi)分離器單獨對目標井進行氣液分離，收集液樣。1、提出各種方案小組成員采用頭腦風暴法，圍繞目標進行無限制的自由聯(lián)想和討論，提出許多想法和看法，初步歸納成以下三種方案。圖3方案一示意圖第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六方案二：在氣井地面管線處增加可拆卸分離器，直接在生產(chǎn)過程中對該單井進行氣液分離、取樣。方案三：在井口壓力表考克放空處增加氣液分離裝置，設計成常壓容器。圖4方案二示意圖五、提出并選擇方案第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六五、提出并選擇方案2、方案對比擇優(yōu)方案一：優(yōu)點：可利用現(xiàn)有設備進行；操作簡單。

缺點：在計量時，每座站只能開一口單井，對非目標井影響太大；為消除管線、分離器遺留混合液，目標井取液量必須增多，耗時長。方案二：優(yōu)點：直接實現(xiàn)單井取液；耗時較短；氣井影響小。缺點：必須新增壓力容器設備，審批復雜，費用高；要求在井口拆卸閥門，更換容器，工作量大，存在一定安全風險（閥門內(nèi)漏的井無法更換）。方案三：優(yōu)點：直接實現(xiàn)單井取液；耗時較短；氣井影響?。话惭b拆卸方便；

常壓容器使用、制作簡單。缺點：必須合理設計內(nèi)部結構，達到集液目的。第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六小組成員討論決定采用第三套方案來完成本課題，目前主要解決困難：設計分離器內(nèi)部結構，達到采集目的。五、提出并選擇方案序號突破內(nèi)容評估綜合得分選定突破口安全性快捷性適用性經(jīng)濟性1目標井單獨進分離器取液531110不選2井口加裝承壓分離器553316不選3井口設置常壓分離器555520選定表中：優(yōu)秀：5分一般：3分較差：1分評估及選定表第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六六、制定對策實現(xiàn)便攜式單井集液器的設計需要完成外部連接、內(nèi)部構造、液樣儲集三部分的設計。具體分析如下圖：圖5方案三分析樹狀圖第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六六、制定對策整個井口集液器從無到有制造出來，需要材料、設計、工藝制作等多個環(huán)節(jié)相協(xié)作，經(jīng)過小組討論，針對以上三個部分制定對策表：序號要求對策目標措施完成時間負責人1連接口設計自主設計取保密封、拆卸方便、可重復使用結合壓力表考克接頭，設計配套接口2010年8月15日楊鵬2導管選材自主選材承壓4.0MPa，可彎曲，可加工固定接頭根據(jù)市面上有的承壓軟管選擇導管2010年8月15日康寧3分離后氣體排放自主設計確保集液器在使用過程為常壓出氣口直接與大氣聯(lián)通，保證孔徑大于進氣口2010年8月20日張海均4液體收集通道自主設計保證匯集的液樣能流入儲集腔在儲集腔支撐上板上設計孔道，方便流入2010年8月20日楊鵬5液樣儲集腔自主設計保證儲集液樣全部流出，無積液；分離氣體不得竄入儲集腔下板設計斜面，上板半密封2010年8月20日王曉冬6捕液架構自主設計確保氣體中液滴析出、附著、匯集、下落制作篩管，改變氣流方向；制作擋板，使液滴碰撞下落2010年8月27日康寧7霧狀液滴捕集材料自主選材使氣體中霧狀液滴得以捕捉設計使用氣液聚結器濾芯2010年8月21日康寧8集液器安全設計自主設計防止設備超壓及內(nèi)部結構損壞增大內(nèi)部氣體通道容量；在出口處增加檔桿，增強內(nèi)部結構固定2010年8月27日張海均第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六七、對策實施1、對策實施原理：在通徑100mm的管段內(nèi)根據(jù)氣體折射規(guī)律設置兩層擋板，讓氣體按固定角度噴入集液器，含有小液滴的氣體在管壁、擋板與擋板間反復碰撞，結合為大液滴，最后滑落至積液包內(nèi)，達到集液目的。設計出的集液器命名為I型集液器。

圖6I型集液器示意圖I型內(nèi)部上擋板圖7I型集液器內(nèi)部結構集液器研制過程：第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六2、實驗驗證對13口井進行實驗，可在2小時內(nèi)實現(xiàn)井口取液4口，平均取液600ml，且該4口井為產(chǎn)液量較大氣井。

圖8I型集液器取液情況七、對策實施在現(xiàn)場操作時發(fā)現(xiàn)大量霧狀氣體逃逸。以擋板靠液滴碰撞集液，捕集效率低，霧狀液滴隨氣體逃逸，下一步計劃更換捕集方式。部分逃逸氣體

圖9I型現(xiàn)場使用情況3、效果分析第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六原理：在通徑100mm的管段內(nèi)設置一頭為盲端的篩管，外套氣液聚結器濾芯。氣體由篩管一頭接入，由篩孔噴出，經(jīng)過氣液聚結器濾芯后到放空端，小液滴經(jīng)過氣液聚結器濾芯凝聚為大液滴滑落至積液包內(nèi)，達到集液目的。改進的集液器命名為II型集液器。圖10II型集液器示意圖圖11

II型集液器內(nèi)部結構集液器第一次改進過程：1、對策實施II型內(nèi)部篩管七、對策實施第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六對I型集液器未取出液的9口井進行實驗，可在3小時內(nèi)實現(xiàn)井口取液6口，平均液量300ml，其余3口井經(jīng)多次驗證發(fā)現(xiàn)不產(chǎn)液。圖13II型集液器取液情況七、對策實施2、實驗驗證圖12II型集液器安裝示意圖第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六實現(xiàn)了對產(chǎn)液較小的氣井取液，捕集效果明顯。捕集時間較I型長。聚集液滴在剛形成，體積較小時容易隨氣體帶出，造成捕集效率低。分析為：氣液聚結器濾芯捕集霧狀液滴效果明顯，彌補了I型的不足，可從絕大部分產(chǎn)液井中取出液樣，在設計中應想辦法彌補小液滴被帶出的弊端。下一步計劃修改結構。七、對策實施3、效果分析氣液聚結器濾芯II型I型放空口放空口進氣口進氣口取液口取液口圖14I、II型集液器第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六七、對策實施原理：在內(nèi)部結構設計上將I型集液器與II型集液器有機結合，修改擋板結構，增長氣體通過路徑，增大碰撞幾率。在內(nèi)部結構固定方面采用活動設計，隨時可實現(xiàn)I型與II型之間的轉換，也可同時使用，應對氣井不同的產(chǎn)液情況，提高捕集效率。設計的集液器命名為III型集液器集液器第二次改進過程：1、對策實施圖15III型集液器現(xiàn)場取液情況圖16III型集液器剖面結構第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六擋板與管壁密封，防止帶液氣體逃逸新型擋板，板葉呈弧度，向下傾斜，方便收集液樣匯集、下落。氣液聚結器濾芯，對含液氣體過濾梅花板支撐，在液體能自由下落的同時，防止氣體直接竄入積液腔擋板、濾芯可分離式設計，隨時更換集液方式安裝限定螺栓，防止擋板噴出，增強安全性積液腔斜面設計，保證液樣全部流出帶刻度容器儲集液樣，在一定程度上完成產(chǎn)液計量七、對策實施圖17III型集液器示意圖第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六對全區(qū)21口產(chǎn)液井進行實驗，均可在一小時內(nèi)收集到化驗基本用量（300ml）。2、實驗驗證改進后的III型集液器已適用于各種類型的產(chǎn)液井，分離效率高，裝卸方便。增加刻度容器以后已經(jīng)能在一定程度上完成產(chǎn)液量的計量，整體使用效果良好。3、效果分析七、對策實施圖18III型集液器篩管圖19III型集液器可拆卸擋板第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六八、效果評價經(jīng)過小組選用III型便攜式井口集液器對我區(qū)33口產(chǎn)液井取液試驗，能100%完成取液任務，便攜式井口集液器研制成功。第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六本次QC小組活動實際投入遠小于預算，并達到預定目標值，開創(chuàng)了單井集液的新途徑。設定目標實際完成評價安全性符合各項生產(chǎn)規(guī)定；操作風險小符合各項規(guī)定；使用常壓容器達標快捷性單井取液過程在8小時以內(nèi)完成平均1.5-2小時達標適用性操作人員3人；配合車輛1輛1人可完成操作；1輛皮卡配合（載重0.95t）達標經(jīng)濟性研究經(jīng)費5萬元；操作費用0.07萬元研究經(jīng)費0.42萬元；操作費用10元達標八、效果評價第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六九、鞏固措施和推廣

1、鞏固措施經(jīng)作業(yè)區(qū)領導同意，為此新設備的操作使用制定標準作業(yè)程序。3、推廣目前已在作業(yè)三區(qū)推廣實施應用，下步計劃在第五采氣廠推廣應用。2、下步改進計劃增加氣量計量裝置，在計量產(chǎn)液量的同時計算單井液氣比第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期六十、總結1、通過本次