天然气井口旋流除砂器的应用探讨

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井口旋流除砂器使用说明书

XL系列井口旋流除砂器使用说明书安徽华东石油装备有限责任公司厂址：安徽省宿州市金海大道8号电话：目录1、井口旋流除砂器的工作原理---------------------------------- -12、井口旋流除砂器的技术参数---------------------------------- -13、井口旋流除砂器分离组件的选用推荐------------ ------------- -24、井口旋流除砂器的连接示意图-------------- ----------------- -25、井口旋流除砂器的操作规范-------------- ------------------- -26、井口除砂器配套清单---------------------------------------- -37、附图一、井口旋流除砂器安装视图---------------------------- -4XL系列井口旋流除砂器使用说明书一、井口旋流除砂器的工作原理井口细粉砂旋流除砂器是依据细粉砂的特点，吸纳了本公司反射式除砂器的优点而开发的全新结构的专门针对细、粉砂的井口除砂器。

其工作原理是：强制改变携砂流体的流向由直线形式转变为螺旋形式，使流体产生旋转流场，在离心力及重力的联合作用下，使相对密度较大的砂粒被分离进入沉沙口袋。

从而达到砂粒与油气水自动分离的目的。

二、井口旋流除砂器的技术参数三、井口旋流除砂器分离组件的选用推荐-井口旋流除砂器具有比较宽泛的适应范围，凡是直径不大于2毫米的砂粒理论上都可以清除。

但是井口细粉砂除砂器的处理效果（主要是指除净率）与所在井的压力、压差、流速、流体特性等参数直接相关。

只有依据不同井的具体参数范围选定合适的分离组件才能达到比较满意的效果。

井口旋流除砂器我们设计了20、25、30、35共四种当量通径规格的分离组件供您选择。

如果您有特殊需要，本公司也可以为您设计特殊当量通径规格的分离组件。

旋流分离技术研究及其应用

万方数据万方数据第５期蒋明虎：旋流分离技术研究及其应用左右，水中含油质量浓度降到２０００ｍｇ／Ｌ以下；水出口再经一级旋流处理后，含油质量浓度可降到１０００ｍｇ／Ｌ以下．同常规工艺流程相比，采用旋流分离设备实现中转站提前放水，可节约一次性投资，并且每年可节约耗电费用．同时，由于设备占地面积小及联合站处理工艺的简化，还可节省土地资源，产生显著的经济效益和社会效益［２９。

．该技术成果已在大庆油田的７座中转站获得推广应用（见图２），每年处理采出液的规模达１１５０万ｔ，累计可为油田创造经济效益６０００余万元．在井下分离方面，如采用预分离旋流器与双流泵相图２水力旋流器在油田采出液预分离方面的应用配合，可直接在井下对采出液进行处理，使其含水率由９０％以上降到５０％～８０％，在降低原油地面处理成本的同时，也简化了油田地面水处理工艺及设备［３１－３引．随着采出液含水率的不断提高，实施井下旋流分离及同井注采工艺将成为油田未来稳产的一个主要方向．２．１．３相关配套技术在研究中，探讨旋流分离技术在应用中需要注意和考虑的问题［３４｜，并对油田含油污水处理系统工艺及配套设备开展研究，包括聚结、增压方式、工艺方案设计及不同处理介质条件等［３５－４３］．增压方式的选择对旋流处理效果产生较强的影响．容积式泵对于避免油滴的二次乳化有很好的作用，有利于保证旋流分离的高效性，但是成本高、处理量相对较小，因此在满足处理指标的情况下，尽量采用离心泵等常规增压泵．其次，通过采用合理的聚结设备可在一定范围内适当加大油珠粒径，保证旋流分离效果．另外，旋流分离设备的高效应用还取决于与油田生产工艺的合理配合，包括处理介质的特性、前后工艺设备的衔接等．２．１．４含聚污水处理在２０世纪９０年代，开展了针对聚合物驱油田含油污水旋流处理的前期研究工作［４４＿４６｜，为后期大庆油田三次采油中地面水处理工艺提供借鉴和技术支持．同时，针对含聚污水难处理等问题，加大了对其他类型旋流分离设备的研究力度，如动态旋流器Ｈ６－６引、复合式旋流器［６３．６们等．对这些新结构旋流器的研究，拓宽了研究思路和旋流器应用领域，为不同应用提供更多的选择．２．１．５气携式旋流分离为改善油水分离效果，开展气携式旋流分离技术研究，即：将气体引入旋流器中，以一定的方式形成微小气泡，小油滴通过与气泡的结合构成油／气复合体，使其“粒径”增大、与水之间的密度差加大，以提高油水分离效率（见图３）；研究气体对旋流设备压力特性的影响［７０＿７¨、不同注气方式［７２＿７５３及微孔材料等［７６－８妇对油水旋流分离效果的影响，并开展相应的现场试验研究［８２｜．研究结果表明，通过合理的结构设计和操作运行参数的选取，气携式旋流器可有效提高旋流分离效果．２．１．６旋流分离机理及流场特性图３气携式水力旋流器实验在实验及现场试验过程中，通过理论分析及ＬＤＡ激光测速技术，研究了旋流器内部压力场［８３－９６］、速度场‘８７－９８３及其变化规律．采用计算流体动力学（ＣＦＤ）分析软件ＦＬＵＥＮＴ，对旋流器的压力分布、速度分布、相浓度分布等开展研究嘲＿１０５］，并有效地应用在旋流器结构优化设计和操作参数优化等方面．２．２细颗粒处理旋流分离技术随着油田开发的不断深入，同时某些地层胶结疏松，生产压差过大，导致采出液的含砂量逐年增加．采出液的大量含砂对地面集输设备造成极大的损害，在油田地面处理工艺中，通常采用重力沉降式装置进行除砂，这种工艺方式简单、可靠，但占地面积大、处理时间长．万方数据·１０３·大庆石油学院学报第３４卷２０１０年旋流器早期的研究和应用就是在固一液分离方面，但其处理介质的密度差和固体颗粒粒径比较大，用在油田除砂方面并不适合．同常规除砂处理相比，细颗粒的分离难度相对大得多．为此，开展针对细颗粒杂质旋流处理的研究工作Ｅ１０６－－１０８３．结合油田的实际特点，开发并设计相应的用于细颗粒杂质处理的水力旋流器结构．通过实验研究，对其结构参数和操作参数进行优选．与卧螺式离心机配合，实现油田污水处理系统中沉降（细颗粒）污泥杂质的旋流浓缩和离心脱水稠化［１０９＿１１３］．其研究成果已经在大庆油田的多座中转站获得推广应用（见图４），解决了油田生产中面临的实际问题．该研究为细颗粒分离水力旋流器在油田的推广应用奠定了基础．（ａ）旋流污泥处理设备（ｂ）浓鲡及稠化后的污泥照片图４用于细颗粒杂质处理的水力旋流器及应用２．３气一液旋流分离技术在油田采出液中存在压力变化或溶解气，在地面处理工艺中进行气液分离是一个重要的工艺环节．通过采用常规旋流器结构及优化设计的新型旋流器结构，开展关于气液分离的理论分析与实验研究［１１４－１２０｜，认为相对于油一水两相分离，气体和液体之间的密度差比较大，容易分离，但要实现高效分离，需要在结构设计和运行参数优化方面进行研究．在研究过程中，注重旋流流场特性与分离性能相结合，通过流场分析与结构优化，开发出高效的气液旋流分离结构（见图５），可实现气体的完全分离（即底流图５气一液旋流分离器结构优化设计中的气相浓度分布云图出液口中气体零排放）．此项技术已在我国某项海洋工程现场试验中获得成功．２．４其他方面制造材料的选择是关系到旋流器的使用寿命及制造成本的重要因素之一［１２１｜．针对采用玻璃钢、聚胺酯、不锈钢、普通碳钢及工业陶瓷等材料加工旋流器的设计和制造问题，与相关厂家开展技术合作，开发出多种样机．目前聚胺酯和不锈钢水力旋流器已形成产品，技术也较为成熟．同时，对特殊结构入口流道的加工型式也做了较为深入的研究［１２２｜．人们一般认为保持流量稳定性是保证旋流器高效分离的必要条件，认为流量的不稳定（如断续流、脉动流等）将使旋流器的分离效率降低．通过研究，掌握了脉动流条件下旋流器的分离特性和能耗特性的变万方数据·１０４·第５期蒋明虎：旋流分离技术研究及其应用化规律及其特点［７８’１２３．１２４｜．结果发现，在一定的条件下，流量的脉动对改善旋流分离效果有时还会起到一定的积极作用，同时其能耗增大的幅度也有限．为探索新型旋流器结构，对旋滤器［１２朝和尾管过滤式旋流器‘８２’１２６３等开展相应的实验研究，同时也分析了可在油田及相关行业推广应用的其他离心式分离器［１２７－１２８］，如螺旋管分离器等．针对油田采出液的脱气和除砂，开发出脱气除砂一体化水力旋流器（见图６），实验效果较为理想，但还需要通过现场试验进一步优化其结构和参数，为简化油田工艺、降低地面工艺能耗提供借鉴．通过近２０ａ的研究，东北石油大学对旋流分离技术研究有了更为深入的认识，取得一些研究成果，也获得１０余项国家发明专利和实用新型专利．３结束语图６脱气除砂一体化三相分离旋流器实验样机随着化工设备向高效节能和多功能化的方向发展，开发出一机多能的化工新装置已成为２１世纪的技术发展方向［１２９－”引，水力旋流器也因此出现了一些新的结构形式．这些新型旋流器的设计开发对于拓宽思路、改进旋流分离性能、提高旋流分离技术水平将发挥积极的促进作用．水力旋流器的结构虽然并不复杂，但其分离性能在很大程度上受所处理介质特性的影响，因此针对不同应用场合和条件，必须有针对性地开展研究．旋流分离技术虽然得以长足发展，但在其技术发展过程中有许多技术难题仍需加以解决．该项技术的主要研究方向：（１）借助理论分析、ＣＦＤ模拟分析和实验研究手段，研究开发出高效低耗的旋流器产品，进一步扩大旋流器的应用范围，提高其经济效益；（２）设计新型旋流器，进一步改善对低密度差细颗粒混合介质的处理能力，研究将旋流器用于高黏度介质处理的可行性；（３）设计开发高效的脱气／除砂、脱气／除油或除砂／除油一体化三相分离旋流器，以减少投资，简化工艺、提高处理功效；（４）突破水力旋流器用于井下采出液处理（油一水分离、气一液分离等）的相关设备及工艺技术难关，为高含水后期油田开发提供强有力的技术支持；（５）进一步开展旋流处理配套工艺及其技术研究，包括破乳、聚结、低剪切增压及其工艺系统的反馈控制技术等；（６）在旋流分离技术研究的基础上，开发设计其他离心式机械分离设备．参考文献：［１］蒋明虎，赵立新，李枫，等．旋流分离技术［Ｍ］．哈尔滨；哈尔滨工业大学出版社，２０００．［２］贺杰，蒋明虎．水力旋流器［Ｍ］．北京：石油工业出版社，１９９６．［３］赵立新，李枫．离心分离技术［Ｍ］．哈尔滨：东北林业大学出版社，２００６．［４］ＳｖａｒｏｖｓｋｙＬ．Ｈｙｄｒｏｅｙｃ｜ｏｎｅｓ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｈｏｌｔ，ＲｉｎｅｈａｒｔａｎｄＷｉｎｓｔｏｎＬｔｄ，１９８４．［５］ＴｈｅｗＭ．Ｔ，ＣｏｌｍａｎＤＡ，ＣｏｒｎｃｙＤＲ．Ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅｓｆｏｒｏｉｌ／ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎ［ｃ］．Ｐｒｏｅ．Ｉｎｔｌ．Ｃｏｎｆ．ｏｎＨｙｄｒｏｃｙｅｌｏｎｅｓ，ｐａｐｅｒ１１，１４３，ＢＨＲＡ，１９８０．［６］康万利，董喜贵．三次采油化学原理［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９７．［７］贺杰，蒋明虎，宋华．新型油水分离装置一一水力旋流器试验［Ｊ］．石油机械，１９９３，２１（１２）：２６—２９．［８］蒋明虎，贺杰，宋华．油水分离用水力旋流器性能的试验研究［Ｊ］．工业水处理，１９９４，１４（３）：２４—２６．［９３蒋明虎，贺杰，赵立新．油水分离用水力旋流器的模拟试验［Ｊ］．石油机械，１９９４，２２（５）：１５—１７．［１０］赵立新，王尊策，李枫，等．水力旋流器的结构类型口］．石油机械，２０００，２８（增刊）：１９８－－２００．·１０５·万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据旋流分离技术研究及其应用作者：蒋明虎， JIANG Ming-hu作者单位：东北石油大学,黑龙江,大庆,163318刊名：大庆石油学院学报英文刊名：JOURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTE年，卷(期)：2010,34(5)本文链接：/Periodical_dqsyxyxb201005018.aspx。

旋流除砂机理研究及自动旋流除砂器的开发

１旋流除砂器结构及除砂原理简介旋流除砂器是一种利用离心沉降原理将非均相混合物中具有不同密度的相分离开来的机械分离设备。旋流除砂器的基本构造为一个分离腔、个入一
口和２个出口（图１。分离腔多为柱一锥形。入见）
ห้องสมุดไป่ตู้３４
探矿工程（岩土钻掘工程）
２００８年第１期１
旋流除砂机理研究及自动旋流除砂器的开发
张学强，鄢泰宁
（中国地质大学（武汉）湖北武汉４０７），３０４摘要：旋流除砂技术是利用离心力从泥浆中分离固相成分的技术，广泛应用在地质钻探、色、可有冶金工业及石
入
口一般采用切向人口。出口多为轴向出口，布在分旋流除砂器的两端。靠近进料端的为溢流口，离远进料端的为底流口（砂口）钻井液通过泥浆泵排。
从切向入口注入旋流除砂器，并在旋流除砂器腔内高速旋转，产生几千倍于重力场的离心力场。在离
ＲｅｅｒｈｏｃｏｅＤｅａｄｎｃｎｑｅａｄＤｅｅｏｍｅｔｏｔｍａｉｃｏｅＤｅａｄｒＺＡＮＧＸｕ —ｉｎｓａｃｎＣｙｌｎｓｎｉｇＴｅｈｉｕｎｖｌｐｎｆＡｕｏｔｃＣｙｌｎｓｎｅ／Ｈｅｑａｇ，
油天然气工业领域。研制开发的自动旋流除砂器弥补了传统除砂器固相成分分离效果不佳、排砂口易堵的缺陷，显著提高泥浆或矿浆的净化质量与除砂效率，且能自动排堵，降低了除砂工作的时间消耗和成本。

旋流除砂器结构原理及特点简析

旋流除砂器结构原理及特点简析旋流除砂器由叶轮、传动轴、电动机、减速器和吸砂系统等组成。

由于叶轮叶浆向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动;加上因污水切向进入产生的与叶轮旋向一致的旋流，池中的污水形成涡螺流态。

在适当的叶浆倾角和线速度条件下，污水中的砂粒将受到冲刷并仍保持最佳的沉降效果，而原来附着在砂粒上的有机质以及重度小的物质将随污水一同流出旋流池。

另外，由于叶轮旋转，减少了旋流池因进水量变化导致流态变化的敏感程度，因此保证了沉砂池效果稳定、出砂的有机成分低。

用途旋流除砂池设备是旋流除砂池的配套设备，旋流除砂池是污水预处理中的重要处理单元之一，主要用于去除污水中所夹杂的砂粒等固体杂质;有效保护污水处理后续工艺设备;同时可使砂粒与表面附着的有机污染物分离。

结构、原理旋流除砂池系统由GRV旋流除砂池设备、空气泵或砂泵、无轴螺旋砂水分离器、气体管路及提砂管路组成。

旋流除砂池装置包括旋流除砂池体、工作桥、传动装置、桨叶及气提装置等。

旋流除砂池体目前在国内外主要有两种方式，一种为钟式除砂池，另一种为比氏除砂池，两种池形的设计我公司均可承担。

两种池体外形如下图：污水以一定的流速切向进入旋流除砂池，砂粒在离心力与重力作用下，沿圆柱形池壁旋转270°呈螺旋线加速下降,通过具有一定斜度的池壁下滑到集砂斗。

经分离后的污水通过桨叶的旋转,流入下一道工序。

集砂区的沉砂通过空气泵或吸砂泵的强力冲洗，砂粒表面的有机物与砂粒剥离，有机物返回到污水中，砂粒通过空气泵(或砂泵)提升，通过砂水分离器分离后排出，从而实现砂粒与污水的分离。

特点1、池型采用切向进水，在离心力与重力作用下，沉砂效率高。

2、体积小，表面负荷高，处理能力大。

3、除砂池由上部的旋流沉砂池和下部的集砂斗组成，使沉砂过程不受水力影响。

4、采用无级调速减速机，可适应不同的水量和含砂量。

5、提砂方式可采用气提或泵提，选型广泛。

6、整个系统可采用PLC集中控制，连续24小时自动运行。

旋流除砂器在水平天然气井的应用

92 彩31气田自2005年投入开发，由于储层低孔低渗，压力、产量不断下降，生产形势严峻。

CHW3103井是部署于该区块的一口开发水平井。

该井于2013年12月进系统生产，地面设备设施频繁损坏，气井难以平稳持续正常生产。

一、原因分析及应对措施该井为水平气井，裸眼完井，压裂后投产，生产初期气流携带压裂砂流入井筒，冲蚀地面设备设施，造成设备设施损坏。

针对该井井底出砂严重的情况，生产单位与新疆石油勘查设计院积极开展技术交流及合作，确定了在该井进行由设计院设计制作的高压气井旋流除砂器试验性应用。

除砂器于2014年8月投入试运行，运行平稳，除砂效果良好，下游设备设施未再发生损坏现象。

至10月在经确认井底未继续除砂后，拆除该装置，截至到目前，该井生产平稳正常。

二、旋流除砂器工作原理装置是针对气井在压裂作业后生产初期出砂的情况，通过数值模拟和室内试验，采用旋流分离技术，开发适用于高压气井的高精度专用除砂设备。

主要由除砂器橇和过滤器橇组成，一定流速的含砂气体从旋流筒入口斜切接管沿着切向的方向进入，在旋流筒中形成旋流运动，流体由原来的直线运动变为旋流运动。

在旋流的过程中产生离心力，由于流体中的砂砾和流体中的油气水等的密度不同，受到的离心力不同。

砂砾受到的离心力大，被甩向旋流筒的内壁，砂砾和旋流筒内壁相撞击失去惯性，运动方向发生改变，不再继续保持旋流运动而下沉。

油气水等其他流体在旋流筒内部旋流场的作用下上行，这样砂砾和其他流体就分离开来，实现除砂的目的。

在除砂器旋流段圆柱腔完成固液气三相分离后，气体由顶部出口管线流出，固体砂砾落入除砂器下步锥形集砂气内，在集砂腔上方设有溢流口，当液体储存到溢流位置时由溢流口排出。

当需要排砂时，切断进气口气流，打开排气管线上放空阀及排砂口阀门后，固体砂砾及少量液体在自重作用下排出。

三、室内试验研究情况在现场工业化应用前，对设计的管柱式气液固三相旋流分离器进行实验。

实验内容主要包括：（1）确定最佳气体流量操作范围；（2）分离器压力性能的测试；（3）分离器分离效率的测试。

旋流除砂器的运行维护

旋流除砂器的运行维护
一、旋流除砂器工作原理
旋流除砂器是根据离心沉降和密度差的原理，当水流在一定的压力下从除砂进水口以切向进入设备后，产生强烈的旋转运动，由于砂和水密度不同，在离心力、向心力、浮力和流体曳力的共同作用下，使密度低的水上升，由出水口排出，密度大的砂粒由设备底部的排污口排出，从而达到除砂的目的。

在一定范围和条件下，除砂器进水压力越大，除砂率越高，并可多台并联使用。

二、安装及使用注意事项
1、旋流除砂器应安装在供水管网的主管道上并固定在基座上。

2、为保证进水水流平稳，在设备进水口前应安装一段与进水口等径的直通管，长度相当于进水口直径的10-15倍。

3、安装时设备四周应预留有足够的维护空间。

4、正常工作时，需开启进、出水阀门，关闭排污阀和旁通阀。

5、根据源水含砂量的多少定期排砂除污，排污时打开排污阀，直到流出清水即可，排污过程不影响系统正常用水。

6、排污结束后，关闭排污阀。

7、如排砂压力不足，要关闭出水口处的阀门。

三、旋流除砂器操作说明
1、正常工作时，需要开启进、出水阀门、关闭排污阀；
2、当储缸中存砂到一点高度时，应排污。

排污时打开排污阀，知道流出清水；
3、排污完毕后，关闭排污阀即可
4、如排砂压力不足，可关闭出水口处的阀门。

旋流除沙器特点及应用

旋流除沙器特点及应用
旋流除沙器是一种利用流体旋转运动原理，将固体颗粒从流体中分离的装置。

它的特点及应用如下：
一、旋流除沙器的特点：
1. 结构简单：旋流除沙器主要由进口管、旋流室和出口管组成，结构简单紧凑，易于安装和维修。

2. 处理能力大：旋流除沙器可处理大量的流体，其处理能力一般可达到几十吨至几千吨每小时。

3. 分离效果好：旋流除沙器采用旋转流体的带动作用，能够有效地将细小的颗粒从流体中分离出来，分离效果优良。

4. 使用方便：旋流除沙器只需通过调节进口管和出口管的参数，即可实现不同粒度颗粒的分离，使用方便灵活。

5. 节能环保：旋流除沙器不需要额外的动力驱动，仅依靠流体的旋转运动，节能环保。

二、旋流除沙器的应用：
1. 污水处理：旋流除沙器可用于污水处理系统中，将污水中的固体颗粒分离出来，净化水质，保护环境。

2. 石油开采：在石油开采过程中，地下水中可能含有沙和泥浆等固体颗粒，使用旋流除沙器可以将这些杂质分离出来，净化地下水。

3. 海水淡化：在海水淡化过程中，海水经过旋流除沙器的处理，可以去除海水
中的泥沙颗粒，保护处理设备，提高淡化效果。

4. 精细矿石选矿：旋流除沙器可以用于精细矿石选矿过程中的固体颗粒分离，提高选矿效率。

5. 造纸工业：旋流除沙器可用于造纸工艺中，将浆渣中的杂质颗粒分离出来，净化纸浆。

总之，旋流除沙器是一种结构简单、处理能力大、分离效果好、使用方便、节能环保的固液分离装置，广泛应用于污水处理、石油开采、海水淡化、精细矿石选矿和造纸工业等领域。

随着科技的不断发展，旋流除沙器的性能和应用领域还将进一步拓展和提升。

气提旋流除砂原理

气提旋流除砂原理气提旋流除砂是一种高效的除砂技术，被广泛应用于石油开采、天然气开采、水处理等领域。

所谓气提旋流除砂原理，即利用压缩气体的压力和速度，加速环带液体的流动并与砂粒混合，形成旋流，砂粒因离心力受到排斥并沉淀在旋流中心，从而实现除砂的目的。

下面，我们来详细了解气提旋流除砂的具体步骤。

第一步：环带设计环带是气提旋流除砂中最重要的组成部分。

在环带的设计和制造中，需要充分考虑流体力学和物理学等相关知识，根据砂粒的大小和密度、流体的粘度和密度等因素，选择合适的材料和尺寸。

通常采用不锈钢或陶瓷等材料制作，按照不同的工作条件，可采用不同的环带结构和排放方式。

第二步：压力设定为了保证气提旋流除砂的效果，需要在环带周围设置压缩空气的喷头，并通过调节压缩空气的压力和流量，形成合适的流动速度和压力差。

通常，压力设定的范围为0.5~1.5MPa，流量在200~500L/min之间。

第三步：环带液体流动调节好压缩空气的压力和流量后，环带周围的吸气口和喷头会将液体和气体吸入环带内，形成高速的环带流动，同时也会将砂粒带入环带内，形成混合物。

由于液体受到环带内压力和流速的双重作用，流速加快，形成旋流。

第四步：旋流分离旋流的形成使得砂粒沉降到旋流中心，并通过排出口排出到外面，而液体则顺着环带的外围流出。

在此过程中，砂粒的大小和密度的不同可能会对分离效果产生影响，但通常在环带中加入一定浓度（如2%~5%）的聚合物，可以增大砂粒与液体的比重差，从而提高分离效率。

第五步：清除和维护当砂粒和污物在排出口排出后会停留在集沙池中，这些物质需要定期清理以保持气提旋流除砂的正常工作。

此外，由于气提旋流除砂过程中涉及到高压气体和高速液体流动，因此日常维护至关重要，以保证设备的正常运行和安全性。

综上所述，气提旋流除砂的原理虽然看似简单，但在运行中需要综合考虑环带、压力、流量等多个因素，以保证高效、稳定的除砂效果。

随着气提旋流除砂技术的不断完善和发展，相信它在油气开采和水处理等领域的应用会越来越广泛。

天然气旋流除砂器大颗粒的带出机理

ｇ
（１）、（２），便可写出
径向：
ｄ
一ｒ（警）一Ａ誓
（３）
（４）
切向：蔷（ｒ警）＝一Ａ（）
微分方程式
为 … 在离心力的作用下，呈向外运动趋势，砂
砾在ｒ位置时，在切线上的速度为ｕ＝ｒ，在径
，再代人
切向上：
已知＝２６ｄ３Ｐ
￣
＝
，
（
并设Ａ＝ ‘
１大颗粒带出理论
１．１粒子的运动轨迹在带有垂直叶片旋风分离器中的粒子运动轨迹的研究中建立的数学模型是以导叶式旋风分离器为基础。假设天然气中砂砾的粒径为ｄ切向速度
底端的距离满足Ａｌ＞ … ｔ，气固两相会出现二次分离现象，位于排气管底端的大颗粒就会被甩
出。通过大颗粒带出基本理论分析，证实了不仅大颗粒的撞壁回弹和锥部停留有回转灰带为大颗粒带出的主要原因，叶片的出口角和出口面积的大小也是其中重要的影响因素。在进行大颗
ｆ６、
基金论文：西安石油大学全日制硕士研究生创新基金资助（２０１２ｃｘｌ１０１０１）。
一
油｜＿Ｅ田地面工程（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｑｔｄｍｇｃ．ｃｏｎ）ｒ
３３卷第１期（２０１４．Ｏ１）（试验研究）
个类似任意对接的多边形运动轨迹；粒径越大，

天然气除砂器在海洋平台应用探讨

113世界范围内已被探明的油气藏中，大约有70%位于弱胶结岩层中。

通常有两种情况可能导致气井产气携砂，一为在生产过程中产生的较大的压力差推动底部地层的砂砾运移到井口处；二为受到外力干扰气井壁或内部的岩层在长期的生产过程中发生磨损和砂砾脱落现象，导致气井出砂。

气井出砂问题如不及时处理，会对下游油气集输系统和设备产生多种危害，如管线砂堵、管壁腐蚀加快、节流阀内部件损坏等。

发展下去，出砂会对后续工艺流程产生较大影响，降低设备作业效率，甚至导致气井减产或停产。

目前，在陆上输气站场已有较为成熟的除砂工艺，如旋流除砂、重力沉降除砂、过滤除砂等。

但产液气井井口存在压力高、介质复杂、流型多变等特殊因素，增加了除砂的难度。

海洋井口平台空间有限，难以安装大型除砂设备，无法完全复刻陆上除砂工艺，使得除砂更加困难。

海洋井口多相除砂设备的研究还处于起步阶段，笔者对国内外现有除砂设备、工艺进行总结，给出了海洋平台井口除砂器在整个除砂工艺流程中的定位，为海洋平台井口除砂器的下一步发展提供了方向。

一、海上油气田生产系统海上油气田因所处区域的独特环境，其所配套的生产系统与传统的陆上油气集输系统有所区别，基本上可以分为三类：、浮式生产设施、固定式生产设施及水下生产设施系统。

常规井口平台通常属于固定平台的一种，因受到空间限制，井口平台通常不设油气分离、处理设备以及生活区，只有简单的采油树、计量系统等设施。

井液采出后通过单井计量、系统计量，通过海底管线输送到生产处理平台或其它油气处理系统中进行处理。

由于部分井口平台井数较少，产量规模不大，从减少投资的方面考虑，无人井口平台是最好的选择。

常规的井口平台如图1所示。

图1　井口平台Fig.1 Wellhead platform生产处理平台同样属于固定平台的一种，它的功能上较井口平台更加完善。

生产处理平台可以收集各个井口平台来液并集中进行加工处理，处理后的产品会运输到陆上或其它储油设施中，典型的生产处理平台如图2所示。

水平井负压旋转冲砂工艺技术的研究与应用

技术应用与研究Chenmical Intermediate当代化工研究2016·0317前言传统的冲砂工艺虽然满足了直井和定向井的要求，但是对于储层呈水平状，地层亏空严重，冲砂液返排率极低的定边油田延长组深部油藏水平井效果极差。

目前定边采油厂水平井开采延长组的有43口，全部实行的多段大砂量、高砂比水力喷射压裂投产措施，部分因地层出砂形成砂桥或其他原因导致的低产井，需要通过冲砂来提高其生产能力，所以亟需在油井冲砂方面有技术突破，解决目前定边油田水平井开发困境。

一、水平井冲砂的难点1.套管水平段液体呈现上快下慢循环通道，井眼底边流速很低，携砂能力弱，容易导致卡钻。

2.冲砂液在水平井段和斜井段携砂能力弱，冲砂过程中，在斜井段容易形成砂桥，造成砂卡事故。

3.地层出砂后，油砂容易胶结形成砂桥，严重时堵住井眼，形成井下局部高压，具有井控风险。

4.采用多段压裂技术，深部油藏地层压力低，地层存在吸水现象，无法将砂子带出井筒。

二、负压旋流冲砂技术负压旋流冲砂技术是采用淹没式射流泵+截流皮碗+旋流头结构，利用淹没式射流泵形成负压减少地层污染、截流皮碗分流和旋流头形成旋转湍流增加冲砂、携砂能力，套洗头和负压冲砂，对井下浮砂进行搅拌、负压冲洗，针对井下存在胶结物、压裂脱落胶皮等难以靠水流冲洗出井外的异物，可进行打碎后再冲洗作业，这样既解决了因地层亏空、返排效率底的问题，又解决了井下混合物无法形成湍流和冲洗无效的问题。

三、井下洗井管柱（自下而上）结构水力旋转冲砂器（Φ3.0mm喷头）+倒角油管串(造斜点位置至人工井底位置)+加厚油管串+250井口，计算出所需倒角油管串数，在冲砂的过程中从井口续加加厚油管（Φ73.0mm）。

井口装置有高压自封封井器，主要是防止井喷作用，井下冲砂装置包括倒角油管和水力旋转冲砂器，主要是对地层的冲洗和防偏磨、套损造成事故，水力旋转冲砂器(图1）的作用是在套管内分流。

图1 水力旋转除砂器设计图(1)水平井负压旋转冲砂工艺技术的研究与应用ＯＯ刘伟ＯＯ杨淇ＯＯ罗宝莉（西安石油大学ＯＯ陕西西安ＯＯ710000）摘要：针对水平井冲砂，由于地层亏空严重，传统方法返排率极低，冲砂风险程度大，不能有效保护储层。

井口除砂旋流器试验研究

收稿日期：０ｌ１－２Ｏ・１０６
作者简介：倪玲英（９４）女，１６．，浙江平湖人，剐教授，硕士生导师，现从事流体力学教学和科研工作
维普资讯
倪坶英：口除砂旋流器试验研究井
１试验情况
ｉｃｅｅｎｒｍｏｉｇｓａｌｄａｔｒｓｎｎｒａｄｉｅｖｎｍｌｉｍｅｅａｄ．ｓ
Ｋｅｒｓ：ｃｃｏｅｓｐｒｔｒｄｓｎｉｇ；ｉｗｅｌｔｓｉｇｙｗｏｄｙｌｎｅａａｏ；ｅａｄｎｏｌｌ；ｅｔｎ
关键词：旋流分离嚣；；除砂油井：试验中图分类号：Ｔ９１１１Ｅ３．０文献标识码：Ａ
Ｅｘｅｉｅｔｌｓｕｄｆｄｓｎｈｄｏｙｌｎｅｏｌａｐｒｍｎａｔｙｏｅａｄ－ｙｒｃｃｏｆｗｅｌｄｈｅ
ｓｎｒｍｔｒｕｒｄｉ，ｗｉｈｈｓｃａａｔｒｓｉｓｏｉｌｔｃｕｅ，ｌｗｏｓｍｐｉｎｏｎｒｙ，ａｄｆｏｗａｅｃｔｃｕｅ０ｌｈｃａｈｒｃｅｉｔｃｆｓｍｐｅｓｒｔｒｕｏｃｎｕｔｆｅｅｇｏ
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２００２年第３１卷第３期第２２页
石油矿场机械
ＯＩＦＥＬＬＩＤＥＱＵＩＭＥＴＰＮ
文章编号：８ｆ０２０．０２０
１１试验目的．
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试验用砂其粒径分布及含量是模拟胜利油田孤东采油厂采出液含砂情况，如表１。

旋流除砂器原理

旋流除砂器原理旋流除砂器是一种用于固液分离的设备，广泛应用于水处理、污水处理、石油化工、冶金、矿山等领域。

它通过旋流作用将固体颗粒从液体中分离出来，具有结构简单、操作方便、效果显著等优点。

本文将对旋流除砂器的原理进行介绍，以便更好地了解其工作机制和应用范围。

旋流除砂器的原理主要包括离心力作用、旋流作用和分离效果三个方面。

首先，离心力作用是旋流除砂器实现固液分离的基础。

当液体经过旋流除砂器进入旋流器内部时，由于旋流器内部的特殊结构设计，液体会产生高速旋转的运动。

在旋流运动的作用下，固体颗粒受到离心力的作用而向外运动，最终被分离出来，而液体则向内运动，经过旋流器的中心孔排出。

其次，旋流作用是旋流除砂器实现固液分离的关键。

在旋流器内部，设计有特殊的旋流导向装置，使得液体在进入旋流器后产生高速旋转的运动。

在旋流运动的作用下，固体颗粒受到离心力的作用而向外运动，最终被分离出来，而液体则向内运动，经过旋流器的中心孔排出。

这种旋流作用能够有效地加速固液分离的过程，提高分离效率。

最后，分离效果是旋流除砂器实现固液分离的重要指标。

通过旋流作用和离心力作用，旋流除砂器能够将固体颗粒从液体中高效分离出来，达到净化液体的目的。

同时，旋流除砂器还能够根据不同的工艺要求，调整旋流器的结构和参数，以实现不同粒径的固液分离效果。

综上所述，旋流除砂器通过离心力作用、旋流作用和分离效果实现固液分离，具有较高的分离效率和操作便捷性。

在实际应用中，可以根据不同的工艺要求和处理对象选择合适的旋流除砂器，以达到更好的固液分离效果。

希望本文的介绍能够帮助大家更好地了解旋流除砂器的原理和应用，为相关行业的工程设计和设备选型提供参考。

井下除砂装置的研制与应用

井下除砂装置的研制与应用采油井在生产过程中因油层吐砂、出泥浆导致卡泵，影响生产，使油井的检泵周期缩短。

频繁的检泵作业将导致生产成本的增加。

目前现场使用的金属绕丝及激光割缝防砂装置在防砂方面起到了一定效果，但在防细粉砂及泥浆方面，并没有完全解决问题，起出地面后的工具被泥浆、污垢堵塞的现象比较常见。

针对这一问题，依据液体旋流技术原理，研制了井下除砂装置。

经过现场试验表明，该装置防腐除垢，不易堵塞本体，可有效保护固定凡尔，延长出泥浆、出砂井检泵周期一倍以上。

同时，可代替抽油生产中常用筛管、砂锚等工具作为泵下滤砂、沉砂装置，也可用于井下取样。

标签：辽河油田；采油生产；泥砂；除砂1 概述目前，国内油田有近三分之一的油井，由于泥砂沉积、泵下管柱堵塞，导致“卡泵”。

据权威调查，一般油井检泵周期在360天左右，而卡泵后检泵周期不足180天，个别严重的只有60天左右，极大降低了油井时率，增加了生產成本和管理難度。

针对这一问题，各油田普遍采用了激光割缝、金属绕丝筛管工艺。

但通过实践证明，这两种技术均只能简单将堵塞物防在泵外，不能从根本上解决泥浆、压裂液残渣堵塞筛管问题，起出后的工具被泥浆、污垢堵塞的现象比较常见。

为了经济有效地解决上述问题，运用液体旋流技术，研制井下除砂装置，从工艺上解决泵下泥、砂问题。

2 结构和原理井下除砂装置主要运用液体旋流技术实现泥砂分离。

该装置有上、下两组尺寸不同的孔眼，内部装有上下T型管，当大、小两组孔眼同时进液时，液体经过对流、转向、分离、沉降，使地层砂及泥浆沉降至底部连接的尾管，从而达到保护固定凡尔，有效延长出泥、砂井的检泵周期。

整体结构如下图1所示。

与现有防砂装置相比，主要有三方面结构发生变化，促进泥砂分离。

①进液方式改变，提高液体流速，促使泥砂快速沉降。

同常规防砂装置相比，进液面积减少，但进泵液流速度明显提高，加大了携砂、带泥能力。

入腔后因环空面积比入口面积加大4.7倍，为砂、泥沉降提供了条件。

除砂旋流器的用途及注意事项

除砂旋流器的用途及注意事项
除砂旋流器基于重力及离心力的工作原理，主要用于清除重于水的固体颗粒，水由进水管切向进入离心过滤器体内，旋转产生离心力，推动泥砂及密度较高的固体颗粒沿管壁移动，形成旋流，使泥砂和石块进入集砂罐，净水则顺流沿出水口流出，即完成水砂分离。

过滤器需定期进行排砂清理，时间按当地水质情况而定。

1，除砂旋流器的用途：
除砂旋流器主要用于含砂水流的初级过滤，可分离水中的砂子和石块，在满足过滤要求的条件下，分离效果可达到：60—150目砂石98-92%。

2，除砂旋流器安装注意事项：
（1）调节好压力，使泥浆均匀的进入除砂器中。

与网式过滤器同时使用效果更佳。

（2）注意好泥浆的流速，防止爆管。

（3）旋流器在开泵与停泵的工作瞬间，由于水流失稳，影响过滤效果。

因此，使用河水常（4）在进水口前应安装一段与进水管等径的直通管，长度是进水口直径的10—15倍，以保证进水水流平稳。

浅析旋流过滤分离技术在天然气净化厂的应用前景

浅析旋流过滤分离技术在天然气净化厂的应用前景赫一≮中国高新技术企业浅析旋流过滤分离技术在天然气净化厂的应用前景◇文/马思平柳洁魏萍刘小宁【摘要1第一净化厂用于天然气分离的原料气分离器原料气过滤器的过滤效果不是很理想,导致装置区时常发生拦液现象,湿净化分离器的携带胺液现象也比较严重,致使胺液跑损量比较大,考虑在原料气分离器后以及湿净化分离器串联一个旋流分离器加大天然气的过滤力度,旋流分离器是利用气液旋转时产生一定的离心力的特性进行分离,一般分离精度可达30t~m,旋流分离器在分离原理上,利用来气的低速切向进气,形成低强度离心力场.分离出气体中较大液体颗粒和股状液体:初步分离后的气体进入直径较小的螺道旋流器中,在螺道旋流器中气流高速旋转,形成强烈的离心力场,将极细小的液体颗粒分离出来,通过3次分离完成气液的初步分离和精细分离.应用在天然气预处理上能够降低拦液次数以及减少胺液损耗量,值得在一净应用.【关键词】拦液胺液夹带分离精度高1第一净化厂过滤器过滤效果现状分析在第一净化厂气液分离设备中应用的最多的是就是重力沉降分离器例如净化气分离器,干净化分离器,废气分离器,放空分液罐,酸气分水器,管式除尘器等.原料气分离器.利用天然气和原油,轻烃,水,沙尘比重的差异进行分离.优点是结构简单,制造方便,操作弹性大;缺点是分离设备大,投资高,分离效果差,一般分离精度为80100t~m,我们在对干线收球结束后排除的杂质进行化验分析的出它的主要成分碳酸亚铁(FeC03)占(20%一40%),硫化亚铁在10%左右,氧化亚铁在2—6%, 其余的主要都是酸不溶物,说明我厂的原料气杂质含量较为复杂,在经过除尘器的初步过滤并不能全部过滤掉全部杂质装置正常生产时原料气分离器内有大量的凝析油.分析其中的组分它主要是是由浮油,分散油,乳化油和溶解油四种形态混合而成.(1)浮油.它铺展在污水表面形成油膜或油层,油滴粒径较大,一般大于100Nm,占总含油的70%～80%以上.(2)分散油.它以油粒(粒径为100～25I~m)状态分散在污水中.这种油不稳定,静止一段时间后往往变成浮油.因此,分散油可用重力沉降法分离,但所需时间比较长(特别是较小的油滴),即处理速度慢.(3)乳化油它呈乳浊状,油滴粒径一般为0.1～25I~m.细小的油珠外边包着一层水化膜且具有一定量的负电荷,水中又含有一定量的表面活性剂,使乳化物呈稳定状态,油粒之间难以合并,长期保持稳定,难以用机械的方法分离.(4)溶解油.油以化学方式溶解于水中,油粒直径在0.1岬以下,甚至到几纳米,极难分离.原料气分离器是利用重力沉降法适合于去除粒径在1001~m至lmm之间的悬浮油滴,但由于重力沉降速度慢. 一般作为原料气进脱硫塔分离的预处理操作单元.重力沉降能去除的最小油滴直径为30～501aan.所以原料气分离器分离效果不是很好.2旋流过滤分离的工艺原理通过分析重力沉降分离,过滤分离和旋风分离的原理,特点和使用条件,可设想如果将天然气首先在低强度离心力场下分离较大液体颗粒或股状液体后,其次在高强度离心力场下分离细小颗粒.最后再经过丝网除雾三种方法联合进行气液分离,并将低强度离心分离,高强度离心分离,丝网捕雾在同一个分离设备中实现,便可达到适用于在流量波动较大和含液量较大情况下,精细地进行气液分离的效果,根据此原理设计的分离设备.便是一种新型的旋流过滤分离器.在分离原理上,利用来气的低速切向进气,形成低强度离心力场,分离出气体中较大液体颗粒和股状液体;初步分离后的气体进入直径较小的螺道旋流器中,在螺道旋流器中气流高速旋转.形成强烈的离心力场,将极细小的液体颗粒分离出来;精分后的含有少量细小液雾的气流经过丝网或波纹板等除雾元件过滤除雾;通过以上3次分离完成气液的初步分离和精细分离.(1)初步分离气液混合物从进口切向进入容器内壁和旋流筒之间的环形空间.在离心力的作用下游离液体和较大的液滴甩向容器壁,并沿容器内壁流人储液区,而气体向下旋转至旋流筒下缘,自下而上转180.进入旋流筒内壁和螺道旋流器外管壁之间的环形空间,进入螺道旋流器.在惯性力的作用下又有部分液体分离.f21高速旋流分离经过初步分离后的气液混合物自上而下进入由520道螺道组成的旋流器进行二次分离.气体在螺道的流通面积下进行高速旋转,在强烈的离心力场作用下.气体夹带的微小液滴被甩向螺道旋流器外管内壁,由于螺道的外圆和外管的内壁有26mm的间隙,在螺道旋流器外管内壁附近气体做向下的剪切流动,使液膜向下流动,完成气体和液体的分离.气体再自下而上旋转180.进入螺道旋流器内管,进入捕雾区(3)丝网捕雾在分离器的上部装有丝网除雾器,除去气体中微量的液雾.分离后的气体自顶部出口流出,可达到含液滴的直径在301-~m以下.3结论与建议介于目前第一净化厂的对原料气的过滤效果不理想的情况,首先考虑加大天然气在集气区的除尘过滤,其次旋流器适合于对原料气进行预分离操作,建议在原料气分离器后串连一个旋流分离器.在下游的脱硫塔之前,再安装一套旋流分离器以控制天然气里的胺液夹带量,最大限度地减少胺液损耗,每年可以节省可观的原材料费用.脱硫装置天然气脱硫系统原来每年补充胺液70t左右,采用旋流器进行胺液脱除后,预计可降低到40t以下.经济效益和环保效益相当显着.同时,天然气经旋流分离后,再不会对再生硫塔造成冲击与腐蚀,减少碱液和脱硫剂的消耗,减少排污,有利于脱硫装置稳定运行参考文献[1】M.H.Weinturb,Ln-plantoperationofEletrolytivcellforOily WastewaterTreatment[J].EnvironProg,1986,3(1):2117-2122.[2]DIRK.D.LINKANDH.M.KINGSTON[J】.EnvironSci.Teehnol,1999,V33, N14:2469～2473.[3]丁德磬,孙在春,杨国华,徐梅清.旋流分器的应用范围.【J】油田化学,1998,15(01):82～86,96(作者单位系长庆油田第一采气安全科)一67—。

天然气井口旋流除砂器的应用探讨

天然气井口旋流除砂器的应用探讨刘长艳028-*******（四川四维工程设计有限公司，成都，610051）摘要：天然气井出砂问题日趋严重，在天然气井口安装除砂器，可保证井口下游地面设备正常运行。

旋流除砂器用于井口除砂，占地面积小、安装方便、运行费用低、使用方便灵活，能够连续、可靠地完成分离任务。

本文对我国现有气井旋流除砂装置、超高压旋流除砂装置、强制流式天然气井口除砂器以及国外典型井口除砂器的应用现状及特点进行了探讨，指出了天然气井口除砂器应向高压、高效、环保、稳定、自动化方向发展。

关键词：天然气井口；除砂；旋流除砂器引言随着我国天然气田开采不断深入，气井出砂问题日趋严重，对地面集输及处理系统造成了很大的危害。

如引起下游管线、节流管汇、三相分离器、加热炉等地面设备堵塞、腐蚀，增加设备、管线清砂和维修工作量，危害人体健康，污染环境等一系列问题。

在天然气井口安装除砂器，有效地除去天然气中砂砾，将能很好地保护下游设备。

但是，由于井口压力高，介质复杂，流体多变，井口除砂比集气站、计量站，接转站除砂更困难。

井口除砂器通常要服务于多口井，多个气田，各个气田甚至同一气田的不同井之间出砂浓度，砂砾尺寸都不尽相同，井口除砂器操作条件及使用性能上应更具有广泛适应性[1]。

旋流分离技术由于其设备结构简单、占用空间较小、成本低、维护简单、能耗低且高效、环保，在工作过程中能够灵活、连续、可靠地完成分离任务，具备一定的自动性和稳定性，因而日益引起国际石油工程技术界的广泛关注[2]。

目前，井口除砂器在陆上和海上已经安装有100多台，设计压力等级从ANSI Class150到API6A20Kpsi不等，在重油井、凝析油井、高压井、以及气井中广泛采用[3]。

我国从上世纪90年代才开始接触旋流设备，国内多个高校及研究院所进行了文献收集、基础理论研究、新型设备开发等工作，并己经取得了一些成绩。

但是，目前国内用于天然气井口除砂的设备还鲜有报道，用于作者简介：井口的除砂设备种类较多，但差异较大，所以有必要对国内外天然气井口除砂器应现状进行总结分析，找出我国现有天然气除砂器的优缺点，为下一步天然气除砂器的设计研究提供方向。