液气分离器
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底座高度较低；排液机构复杂，控制元件众多，故障率高 受环境影响大：
1）需要气源，冬季控制气路易冰堵； 2）液位机构上的浮筒受泥浆的腐蚀易脱落； 3）低温下蝶阀开关慢、密封效果差；
处理量较小：泥浆2880m3/d，天然气84000m3/d 在解放128井欠平衡钻井中,并连两台分离器.多次出现安全阀憋开现象
在超高压气井钻井时，由于进入井筒的气量、液量差别很大。这就
400 600
φ 1200
要求分离器的处理能力应具有比较宽的适应范围，其处理气量、液 量的能力必须能满足压井施工需要，在方案设计时，主要考虑
分离器的任务是处理连续气相和大气泡 提供适当的驻留时间使小气泡聚集在液面下一定深度范围 固相岩屑不能在分离器内沉积
钻井液进口设计为4″ 排液管线下部配置排污阀
35MPa高压由壬管线, 可以调节管线方向及角 度。高压管线上设计有 压力表和传感器接口， 可以观察进液端的压力
进液管线下部安装排污 阀，用于排空罐体内及 进液管线中的积液
，用于排空罐体内及排液
管线中的积液
塔里木油田应用
排气管为273mm管线
2011
17
18 19 20
中古431-H1
中古261H 中古21-H5 中古11-7H
5353~5567
6441~6980 6208~6367.8 6205~6302
214
539 339.8 97
塔里木油田应用
通过调研国内外液气分离器使用情况，结合塔里木
井控要求 , 研制了大气常压式液气分离器 .从 2002 年以 来，配备120多套,在数百口预探井、探井、开发井安 装使用，分别用于高压气井压井、碳酸盐岩油气藏控 压钻井、空气钻井的气举等作业；从使用情况看，该 液气分离器结构简单，操作和维修简便 , 处理量大 , 分 离效果显著，安全性高，没有在现场出现过一次故障.
钻井液处理量
天然气处理量 排液处理量
2880m3/d 84，000m3/d
7920m3/d 500,000m3/d
调压阀、液位机构、气 U形管（无控制元件， 动蝶阀（维护难度较大） 维护方便快捷）
气源
环境影响 排液管 排气管 排液口高度
要气源驱动
大 Φ100 （4″） Φ100（4″） 2.45m
不要
设计承受内压强度为1.2 MPa,能满足最大气量时的瞬间压力释放的要求
脱气结构
脱气结构设计为孔板交叉排列,脱气板与水平方向成15°夹角,脱气板上设有排气通道,
8块主板对称分布
设计参数
额定工作压力1.2MPa，液体最大处理量270 m3/h,气最大处理量20000 m3/h左右
气泡分离工作原理
正确操作与使用:
1.不能代替放喷管线作放喷通道用.当出现以下情况时,应立即打开节9关闭节 10用放喷管线放喷并点火燃烧: (1). 分离出的液体逐渐减少排气管气量愈来愈大或因泥浆回收管线的泥浆中 气量增加 (2). 回收管线泥浆中监测到有毒有害气体溢出时 2.使用后 ,必须打开进液管和回液管排空阀排尽泥浆、再打开盲法兰彻底清 除进液管和回液管中的泥浆和沉沙并重新装配以备下次再用.
气,流到沉砂仓后，再进入真空除气器进行常规除气
液气分离器分类
按其作用原理
重力式 旋流式 螺道式
按液位控制机构
浮筒式 U形管式
百叶窗式
过滤式 真空式
混合式
பைடு நூலகம்
液气分离器工作原理
分离器罐体直径选用直径越大,分离效果越好 U型管设计：U型管的高度一般为2m左右，满足一般的钻井工况 压力式旋流分离器,可通过调整排液管线阀门开度，或设置液位控制系统,
无 Φ273 mm （10″） Φ273mm（ 10″） 6m
塔里木油田应用
2006 年 12 月，集团 公 司 组 织 专 家 对 ZQF1200/0.862 钻井 液气体分离器进行了科 技成果鉴定。并获得国
家实用新型专利。
塔里木油田应用 塔里木油田分离器配套标准
使用地 点 工作 压力 (MPa) 罐体 内径 (mm) 进液 管径 (″) 排液 管径 (″) 排气 管径 (″) 泥浆 气体处 处理 理量 量 (M3/d) 3 (M /d)
安装电子式流量控制阀，改变分离器的工作压力来调整分离器的处理效果
常规液气分离器结构设计
液气分离量的设计
尺寸：钻井液进口设计为103mm,与欠平衡钻井专用节流管汇一致，排气口设计为
180mm,液、固体排出口设计为250mm
主腔容积：有效高度设计为7m,主腔容积为8m3的圆柱体结构
承载能力
体处理量减小
液气分离器工作原理 塔里木油田应用
塔里木油田应用
2001年以前，塔里木油田所用的液气分离器型号都是
NQF800/0.7，从作用原理上讲是压力式旋流分离器，液 位控制机构都是浮筒式，罐体直径为800mm，排液管线 和排气管线均用4〞管线，经过长期使用发现，该型分离 器存在以下问题
塔里木油田应用
改进思路
借鉴国外容易维护、处理量较大的
“U” 形管大气常压式钻井液气分离
器工作原理和相关资料，提出了研制 满足塔里木油田高压高产气井的大处 理量泥浆气体分离器的思路
U型管自动排液
不受环境影响
减少维修工作量
塔里木油田应用
改进后分离器的主要参数
排气管
φ273
φ1200
主腔参数：高度6.5m,直径1.2m, 进液口尺寸:103mm转273mm 排液口尺寸:273mm
塔里木油田应用
年度 序号 1 2009 2 3 4 5 6 7 8 2010 9 10 11 12 13 14 15 16 井号 塔中62-11H 塔中62-10H 中古162-1H 塔中721-5H 塔中26-5H 塔中82-1H 中古14-2H 塔中 中古15-1H 塔中62-H8 塔中62-H12 塔中26-H3 中古231H 中古21-1H 塔中622-2H 塔中82-2H 使用井段（m） 4869-5843 5102-5190 6102-6780 5952-6213 4313-5323 5249-6280 6297-6551 5383-5779 钻塞 4420-5007 4731-4779.24 4630-4730 5892-6215 5741-6365 4967-4993 5408-5935 控压进尺（m） 974 598 678 261 1010 1031 254 396 397 587 48.24 100 324 637 26 527
容积7.86m3
5°
6500
排气口尺寸:273mm,安装长度:75米
“U”形管高度:4.855m
额定工作压力:0.862MPa
2°
12500
当泥浆密度1.2克/立方厘米，气体最大处理量：
进液管 U形排液管
50万方/天，泥浆处理量：7920方/天
5200
4"由壬
φ273 φ273
塔里木油田应用
800
720
气体最大处理量的计算
最大处理气量是指处理器下部U型管高度产生的静液柱压力时的气体处理量，其
计算公式为:
式中：Q——最大气体排量, L——排气管有效长度,
d——排气管内径, pa——管线出口压头,
h——U型管内的高度, r——U型管内的流体密度
T——流体温度,
增大排气管的直径,提高U型管的高度,减少排气管线上的阻力损失,能提高分离器的除气能力 节流管汇之后并连两个液气分离器 随着钻井液密度增加，钻井液气分离器最大气
5°
除气柱到达井口之外,分离器均能正常工作
根据气体泥浆密度差，在6米高、直径12米的立式缸体的顶部、底部和侧 面都有开口，泥浆气体混合物被送入分离器入口，进液口处设计有缓冲板， 防止旋流进入分离器降低分离效果。
80
通过一个与流体倾斜5°的钢板把混入泥浆的混合气体分离。流体撞击在
700
钢板上，最大限度地减少对分离器内壁的冲蚀，同时加速泥浆和气体分离
体处理量增加
随分离器直径的增加，钻井液气分离器最大气
体处理量增加，与分离器直径D成二次方关系
随着钻井液粘度的增加，气分离器最大气体处
理量增加
液体最大处理量的计算
在钻井液通过排液孔排出的同时，部分天然气必然会随着钻井液通过排
液孔一起排出，当钻井液的处理量超过某值时，通过排液孔排出的天然
气会超过某值，此时钻井液气分离器失效，找出通过排液孔排出的天然
型
号
钻井
ZQF1200/ 0.862 0.862
4″高 1200 压转 10″
10
10
7920
500000
井下作 ZQF1000/ 0.862 业 0.862
4″高 1000 压转 10″
6
6
6000
400000
塔里木油田应用
安装要求:
1.进液、排液、和排气管路上不得安装任何阀门 2.进液管线和排气管线在有可能造成积液的低位应安装有排液阀的短节
液气分离器工作原理
及应用介绍
二〇一一年十二月 塔里木油田分公司·CNPC
液气分离器工作原理
塔里木油田应用
概
述
液气分离器主要用于处理钻井液中的大气泡
当出现气侵后，进行节流排气作业;当出现溢流后，进行压
井作业;钻井液从节流管汇进入液气分离器，进行脱气处理
上述两种情况分离出来的钻井液还有小气泡，进入振动筛除
，安装距离75米，配 套有阻火阀、火炬管 排气管线上安装1/2″截 止阀及倒齿管，以便录 井队从该处采集气样 排液管出口上方设置了防 虹吸口，避免了虹吸可能 造成的液位控制高度降低
将排液口接入泥浆池计 量罐,通过振动筛进一步 分离泥浆中的气体
塔里木油田应用 钻井液气分离器的效果比较表
对比项目 ZQF800/0.7钻井液气分离 器 ZQF1200/0.862钻井液气分 离器
气的最大值，即可求出钻井液气分离器最大液体处理量
随着钻井液密度增加，最大液体处理量减小 随分离器直径的增加，钻井液气分离器最大液体
处理量增加，与分离器直径D成二次方关系
随分离器额定压力增加，天然气黏度、密度增加
,钻井液气分离器最大液体处理量增加
随着钻井液粘度的增加，钻井液气分离器最大液
1）需要气源，冬季控制气路易冰堵； 2）液位机构上的浮筒受泥浆的腐蚀易脱落； 3）低温下蝶阀开关慢、密封效果差；
处理量较小：泥浆2880m3/d，天然气84000m3/d 在解放128井欠平衡钻井中,并连两台分离器.多次出现安全阀憋开现象
在超高压气井钻井时，由于进入井筒的气量、液量差别很大。这就
400 600
φ 1200
要求分离器的处理能力应具有比较宽的适应范围，其处理气量、液 量的能力必须能满足压井施工需要，在方案设计时，主要考虑
分离器的任务是处理连续气相和大气泡 提供适当的驻留时间使小气泡聚集在液面下一定深度范围 固相岩屑不能在分离器内沉积
钻井液进口设计为4″ 排液管线下部配置排污阀
35MPa高压由壬管线, 可以调节管线方向及角 度。高压管线上设计有 压力表和传感器接口， 可以观察进液端的压力
进液管线下部安装排污 阀，用于排空罐体内及 进液管线中的积液
，用于排空罐体内及排液
管线中的积液
塔里木油田应用
排气管为273mm管线
2011
17
18 19 20
中古431-H1
中古261H 中古21-H5 中古11-7H
5353~5567
6441~6980 6208~6367.8 6205~6302
214
539 339.8 97
塔里木油田应用
通过调研国内外液气分离器使用情况，结合塔里木
井控要求 , 研制了大气常压式液气分离器 .从 2002 年以 来，配备120多套,在数百口预探井、探井、开发井安 装使用，分别用于高压气井压井、碳酸盐岩油气藏控 压钻井、空气钻井的气举等作业；从使用情况看，该 液气分离器结构简单，操作和维修简便 , 处理量大 , 分 离效果显著，安全性高，没有在现场出现过一次故障.
钻井液处理量
天然气处理量 排液处理量
2880m3/d 84，000m3/d
7920m3/d 500,000m3/d
调压阀、液位机构、气 U形管（无控制元件， 动蝶阀（维护难度较大） 维护方便快捷）
气源
环境影响 排液管 排气管 排液口高度
要气源驱动
大 Φ100 （4″） Φ100（4″） 2.45m
不要
设计承受内压强度为1.2 MPa,能满足最大气量时的瞬间压力释放的要求
脱气结构
脱气结构设计为孔板交叉排列,脱气板与水平方向成15°夹角,脱气板上设有排气通道,
8块主板对称分布
设计参数
额定工作压力1.2MPa，液体最大处理量270 m3/h,气最大处理量20000 m3/h左右
气泡分离工作原理
正确操作与使用:
1.不能代替放喷管线作放喷通道用.当出现以下情况时,应立即打开节9关闭节 10用放喷管线放喷并点火燃烧: (1). 分离出的液体逐渐减少排气管气量愈来愈大或因泥浆回收管线的泥浆中 气量增加 (2). 回收管线泥浆中监测到有毒有害气体溢出时 2.使用后 ,必须打开进液管和回液管排空阀排尽泥浆、再打开盲法兰彻底清 除进液管和回液管中的泥浆和沉沙并重新装配以备下次再用.
气,流到沉砂仓后，再进入真空除气器进行常规除气
液气分离器分类
按其作用原理
重力式 旋流式 螺道式
按液位控制机构
浮筒式 U形管式
百叶窗式
过滤式 真空式
混合式
பைடு நூலகம்
液气分离器工作原理
分离器罐体直径选用直径越大,分离效果越好 U型管设计：U型管的高度一般为2m左右，满足一般的钻井工况 压力式旋流分离器,可通过调整排液管线阀门开度，或设置液位控制系统,
无 Φ273 mm （10″） Φ273mm（ 10″） 6m
塔里木油田应用
2006 年 12 月，集团 公 司 组 织 专 家 对 ZQF1200/0.862 钻井 液气体分离器进行了科 技成果鉴定。并获得国
家实用新型专利。
塔里木油田应用 塔里木油田分离器配套标准
使用地 点 工作 压力 (MPa) 罐体 内径 (mm) 进液 管径 (″) 排液 管径 (″) 排气 管径 (″) 泥浆 气体处 处理 理量 量 (M3/d) 3 (M /d)
安装电子式流量控制阀，改变分离器的工作压力来调整分离器的处理效果
常规液气分离器结构设计
液气分离量的设计
尺寸：钻井液进口设计为103mm,与欠平衡钻井专用节流管汇一致，排气口设计为
180mm,液、固体排出口设计为250mm
主腔容积：有效高度设计为7m,主腔容积为8m3的圆柱体结构
承载能力
体处理量减小
液气分离器工作原理 塔里木油田应用
塔里木油田应用
2001年以前，塔里木油田所用的液气分离器型号都是
NQF800/0.7，从作用原理上讲是压力式旋流分离器，液 位控制机构都是浮筒式，罐体直径为800mm，排液管线 和排气管线均用4〞管线，经过长期使用发现，该型分离 器存在以下问题
塔里木油田应用
改进思路
借鉴国外容易维护、处理量较大的
“U” 形管大气常压式钻井液气分离
器工作原理和相关资料，提出了研制 满足塔里木油田高压高产气井的大处 理量泥浆气体分离器的思路
U型管自动排液
不受环境影响
减少维修工作量
塔里木油田应用
改进后分离器的主要参数
排气管
φ273
φ1200
主腔参数：高度6.5m,直径1.2m, 进液口尺寸:103mm转273mm 排液口尺寸:273mm
塔里木油田应用
年度 序号 1 2009 2 3 4 5 6 7 8 2010 9 10 11 12 13 14 15 16 井号 塔中62-11H 塔中62-10H 中古162-1H 塔中721-5H 塔中26-5H 塔中82-1H 中古14-2H 塔中 中古15-1H 塔中62-H8 塔中62-H12 塔中26-H3 中古231H 中古21-1H 塔中622-2H 塔中82-2H 使用井段（m） 4869-5843 5102-5190 6102-6780 5952-6213 4313-5323 5249-6280 6297-6551 5383-5779 钻塞 4420-5007 4731-4779.24 4630-4730 5892-6215 5741-6365 4967-4993 5408-5935 控压进尺（m） 974 598 678 261 1010 1031 254 396 397 587 48.24 100 324 637 26 527
容积7.86m3
5°
6500
排气口尺寸:273mm,安装长度:75米
“U”形管高度:4.855m
额定工作压力:0.862MPa
2°
12500
当泥浆密度1.2克/立方厘米，气体最大处理量：
进液管 U形排液管
50万方/天，泥浆处理量：7920方/天
5200
4"由壬
φ273 φ273
塔里木油田应用
800
720
气体最大处理量的计算
最大处理气量是指处理器下部U型管高度产生的静液柱压力时的气体处理量，其
计算公式为:
式中：Q——最大气体排量, L——排气管有效长度,
d——排气管内径, pa——管线出口压头,
h——U型管内的高度, r——U型管内的流体密度
T——流体温度,
增大排气管的直径,提高U型管的高度,减少排气管线上的阻力损失,能提高分离器的除气能力 节流管汇之后并连两个液气分离器 随着钻井液密度增加，钻井液气分离器最大气
5°
除气柱到达井口之外,分离器均能正常工作
根据气体泥浆密度差，在6米高、直径12米的立式缸体的顶部、底部和侧 面都有开口，泥浆气体混合物被送入分离器入口，进液口处设计有缓冲板， 防止旋流进入分离器降低分离效果。
80
通过一个与流体倾斜5°的钢板把混入泥浆的混合气体分离。流体撞击在
700
钢板上，最大限度地减少对分离器内壁的冲蚀，同时加速泥浆和气体分离
体处理量增加
随分离器直径的增加，钻井液气分离器最大气
体处理量增加，与分离器直径D成二次方关系
随着钻井液粘度的增加，气分离器最大气体处
理量增加
液体最大处理量的计算
在钻井液通过排液孔排出的同时，部分天然气必然会随着钻井液通过排
液孔一起排出，当钻井液的处理量超过某值时，通过排液孔排出的天然
气会超过某值，此时钻井液气分离器失效，找出通过排液孔排出的天然
型
号
钻井
ZQF1200/ 0.862 0.862
4″高 1200 压转 10″
10
10
7920
500000
井下作 ZQF1000/ 0.862 业 0.862
4″高 1000 压转 10″
6
6
6000
400000
塔里木油田应用
安装要求:
1.进液、排液、和排气管路上不得安装任何阀门 2.进液管线和排气管线在有可能造成积液的低位应安装有排液阀的短节
液气分离器工作原理
及应用介绍
二〇一一年十二月 塔里木油田分公司·CNPC
液气分离器工作原理
塔里木油田应用
概
述
液气分离器主要用于处理钻井液中的大气泡
当出现气侵后，进行节流排气作业;当出现溢流后，进行压
井作业;钻井液从节流管汇进入液气分离器，进行脱气处理
上述两种情况分离出来的钻井液还有小气泡，进入振动筛除
，安装距离75米，配 套有阻火阀、火炬管 排气管线上安装1/2″截 止阀及倒齿管，以便录 井队从该处采集气样 排液管出口上方设置了防 虹吸口，避免了虹吸可能 造成的液位控制高度降低
将排液口接入泥浆池计 量罐,通过振动筛进一步 分离泥浆中的气体
塔里木油田应用 钻井液气分离器的效果比较表
对比项目 ZQF800/0.7钻井液气分离 器 ZQF1200/0.862钻井液气分 离器
气的最大值，即可求出钻井液气分离器最大液体处理量
随着钻井液密度增加，最大液体处理量减小 随分离器直径的增加，钻井液气分离器最大液体
处理量增加，与分离器直径D成二次方关系
随分离器额定压力增加，天然气黏度、密度增加
,钻井液气分离器最大液体处理量增加
随着钻井液粘度的增加，钻井液气分离器最大液