天然气高效离心除砂装置

本技术涉及天然气开采，具体是一种去除天然气中的砂的装置及方法。

背景技术：

1、初采天然气大量含砂一直是困扰油气开采及集中运输的重要问题之一。初采天然气压力高、含砂量大，对输送管道、阀门等管道元件造成严重的磨蚀，不仅降低设备处理的能力，还容易造成设备和管道的堵塞，给管线和系统造成极大的安全隐患。天然气的采气工艺主要是加砂压裂工艺，加砂压裂工艺增加了初采天然气的含砂量，导致初采天然气中携带大量颗粒物，且压力较高、气体流速较快，给后续装置提出了严峻的挑战。

2、目前，一般采用在井口附近对初采天然气进行预处理，预处理的目的是除砂，除砂设备主要是旋流除砂器和过滤除砂器。旋流除砂器利用砂粒与油气密度不同的特点，利用离心作用实现砂粒的分离，需要动力装置驱动。过滤除砂器采用的是筛分技术，单台设备的处理量较小，容砂量较小，现场操作维护工作量较大。上述两种常用出砂设备存在着除砂效率低，并且在排砂时需要停产，不能无法实现不停产排砂的问题。

3、天然气一般通过管线输送，现有的管道式除砂器存在着除砂器结构件冲蚀较快、除砂不彻底、滤网易损坏、设计流量不能满足现场工况、在峰值工况条件下造成漏砂，存在安全隐患、排砂操作复杂等问题。长此以往，容易造成管线堵塞，影响后续处理工艺，影响设备的正常运行和供气质量，甚至可能造成设备损坏。

技术实现思路

1、本实用新型首先提供一种天然气高效离心除砂装置，目的是提高天然气的除砂效率。

2、本实用新型采用的技术方案是：天然气高效离心除砂装置，包括水平布置的筒体和滚筒，筒体的两端分别为入口端和出口端，筒体内部设置滚筒，筒体内侧与滚筒外侧之间设置至少两圈轴承，滚筒的中心线与筒体的中心线重合，滚筒的任意一端或两端设置叶片，滚筒的筒壁设置通孔，筒体设置排砂管，筒体和滚筒形成的环腔与排砂管连通，排砂管上设置排砂阀，排砂管的出口与沉砂箱相连。

3、为了实现不停产排砂，进一步的是：排砂管上设置至少两个排砂阀，各个排砂阀沿排砂管串联布置。

4、为了保证滚筒转动时的平衡，进一步的是：滚筒至少两端分别设置一圈轴承。

5、为了便于筒体的两端分别连接管道，进一步的是：筒体的入口端和出口端分别设置法兰盘。

6、为了解决天然气压力偏小，不足以带动滚筒旋转的问题，进一步的是：天然气高效离心除砂装置还包括增压泵，筒体的出口端设置支管，增压泵的进气管设置控制阀并筒体出口端的支管相连，增压泵的出气管设置截断阀并在出气端设置喷嘴，喷嘴指向叶片。

7、为了减少或避免杂质进入增压泵，进一步的是：增压泵的进气管上还设置过滤器。

8、为了降低摩擦阻力，进一步的是：轴承为空气轴承，空气轴承的供气管线设置截断阀并与增压泵的出气管相连。

9、为了实现自动化控制，进一步的是：天然气高效离心除砂装置还包括plc控制器，排砂阀、增压泵、控制阀和截断阀均与plc控制器电连接，筒体的入口端和出口端分别设置压力表并与plc控制器电连接。

10、本实用新型还提供一种天然气高效离心除砂方法，含砂的天然气通过上述任一天然气高效离心除砂装置进行除砂，含砂的天然气通入筒体的入口端，通过冲击叶片驱动滚筒相对筒体旋转，砂从筒体进入筒体和滚筒形成的环腔，并经排砂管进入沉砂箱，除砂后的天然气从筒体的出口端排出。

11、本实用新型天然气高效离心除砂装置及方法是有益效果是：滚筒完全或主要通过高压的天然气驱动，当筒体入口端的天然气压力不够时，增压泵通过叶片辅助驱动滚筒旋转，避免筒体完全依靠另外的动力机构驱动。滚筒通过轴承进行支撑，旋转阻力小，可达较高的转速，除砂效率高，而且密闭性好。排砂管上设置两个或更多的排砂阀，可实现在不停产的情况下逐步泄压排砂。

技术特征：

1.天然气高效离心除砂装置，其特征在于：包括水平布置的筒体(1)和滚筒(2)，筒体(1)的两端分别为入口端(11)和出口端(12)，筒体(1)内部设置滚筒(2)，筒体(1)内侧与滚筒(2)外侧之间设置至少两圈轴承(3)，滚筒(2)的中心线与筒体(1)的中心线重合，滚筒(2)的任意一端或两端设置叶片(21)，滚筒(2)的筒壁设置通孔(22)，筒体(1)的底部设置排砂管(4)，并且筒体(1)和滚筒(2)形成的环腔与排砂管(4)连通，排砂管(4)上设置排砂阀(41)，排砂管(4)的出口与沉砂箱(5)相连。

2.如权利要求1所述的天然气高效离心除砂装置，其特征在于：排砂管(4)上设置至少两个排砂阀(41)，各个排砂阀(41)沿排砂管(4)串联布置。

3.如权利要求1所述的天然气高效离心除砂装置，其特征在于：滚筒(2)至少两端分别设置一圈轴承(3)。

4.如权利要求1所述的天然气高效离心除砂装置，其特征在于：筒体(1)的入口端(11)和出口端(12)分别设置法兰盘。

5.如权利要求1～4任一项所述的天然气高效离心除砂装置，其特征在于：还包括增压泵(6)，筒体(1)的出口端(12)设置支管，增压泵(6)的进气管设置控制阀并筒体(1)出口端(12)的支管相连，增压泵(6)的出气管设置截断阀并在出气端设置喷嘴，喷嘴指向叶片(21)。

6.如权利要求5所述的天然气高效离心除砂装置，其特征在于：增压泵(6)的进气管上设置过滤器(7)。

7.如权利要求5所述的天然气高效离心除砂装置，其特征在于：轴承(3)为空气轴承，空气轴承的管线设置截断阀并与增压泵(6)的出气管相连。

8.如权利要求7所述的天然气高效离心除砂装置，其特征在于：还包括plc控制器(8)，排砂阀(41)、增压泵(6)、控制阀和截断阀均与plc控制器(8)电连接，筒体(1)的入口端(11)和出口端(12)分别设置压力表并与plc控制器(8)电连接。

技术总结
本技术公开了一种天然气高效离心除砂装置，涉及天然气开采技术领域，目的是提高天然气的除砂效率。本技术采用的技术方案是：天然气高效离心除砂装置，包括水平布置的筒体和滚筒，筒体的两端分别为入口端和出口端，筒体内部设置滚筒，筒体内侧与滚筒外侧之间设置至少两圈轴承，滚筒的中心线与筒体的中心线重合，滚筒的任意一端或两端设置叶片，滚筒的筒壁设置通孔，筒体设置排砂管，筒体和滚筒形成的环腔与排砂管连通，排砂管上设置排砂阀，排砂管的出口与沉砂箱相连。天然气高效离心除砂方法，含砂的天然气通过上述天然气高效离心除砂装置进行除砂。本技术用于初采天然气的除砂。

技术研发人员：张泉
受保护的技术使用者：南充西南石油大学设计研究院有限责任公司
技术研发日：20230406
技术公布日：2024/1/13