便攜式井口集液器設(shè)計(jì)與使用

1、便攜式井口集液器設(shè)計(jì)與使用第1頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一概況小組簡(jiǎn)介選題理由設(shè)定目標(biāo)提出并選擇方案制定對(duì)策對(duì)策實(shí)施效果評(píng)價(jià)鞏固推廣總結(jié)第2頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一蘇里格地區(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(zhì)差異性大，所以混合液進(jìn)行的水樣分析對(duì)單井生產(chǎn)指導(dǎo)性不強(qiáng)，達(dá)不到優(yōu)化生產(chǎn)的目的。氣井水質(zhì)分析是氣井分析的重要組成部分，為地質(zhì)分析、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、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

2、方案，在低成本，生產(chǎn)井干擾小，安全性能高的前提下實(shí)現(xiàn)氣井單井取液，實(shí)現(xiàn)單井水質(zhì)分析。一、概 況圖1 蘇里格氣井生產(chǎn)工藝 第3頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一二、小組簡(jiǎn)介 小組名稱技術(shù)研究QC小組成立時(shí)間2010年4月本次課題實(shí)現(xiàn)蘇里格生產(chǎn)模式下的氣井單井取液活動(dòng)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(dòng)次數(shù)27次出勤率100%活動(dòng)時(shí)間100小時(shí)小組簡(jiǎn)介：第4頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一二、小組簡(jiǎn)介 序號(hào)姓名性別學(xué)歷受QC教育時(shí)間組內(nèi)職務(wù)職務(wù)或職稱1楊 鵬男大學(xué)本科100小時(shí)組 長(zhǎng)經(jīng) 理2康 寧男大

3、學(xué)本科100小時(shí)副組長(zhǎng)副經(jīng)理3王彥良男大學(xué)本科100小時(shí)副組長(zhǎng)副經(jīng)理4張國(guó)榮男大學(xué)本科100小時(shí)副組長(zhǎng)副經(jīng)理5張海均男大學(xué)本科80小時(shí)成 員技術(shù)員6翟羽佳女大學(xué)本科80小時(shí)成 員技術(shù)員7王曉冬男大學(xué)?？?0小時(shí)成 員技術(shù)員8呂 偉男大學(xué)本科80小時(shí)成 員技術(shù)員小組成員簡(jiǎn)介：第5頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一三、 選題理由生產(chǎn)需求 氣井水質(zhì)分析是氣井分析的重要組成部分，為地質(zhì)分析、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、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(shù)支撐人員素質(zhì) 蘇里格生產(chǎn)工藝可實(shí)現(xiàn)各單井獨(dú)立生產(chǎn)，井口具備放空、取壓設(shè)施，為單井取液提供先提條件。 目前氣液分離工藝成熟，重力

4、沉降、折流分離、超濾分離等分離手段都可實(shí)現(xiàn)氣井氣液分離，為此課題的研究提供技術(shù)支撐。 本QC小組成員文化程度較高，長(zhǎng)期奮戰(zhàn)在采氣生產(chǎn)一線，具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)。 實(shí) 現(xiàn) 單 井 取 液 計(jì) 量第6頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一四、設(shè)定目標(biāo) 安全、快捷、適用、經(jīng)濟(jì)的完成單井取液，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)液計(jì)量。安全性：工藝、容器選用要符合天然氣生產(chǎn)各項(xiàng)規(guī)范；操作過程風(fēng)險(xiǎn)性小?？旖菪裕?jiǎn)尉∫哼^程在8小時(shí)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(jì)性：研制費(fèi)用控制在5萬元人民幣以內(nèi)；使用過程產(chǎn)生費(fèi)用控制在0.

5、07萬元以內(nèi)。圖2 預(yù)計(jì)目標(biāo)第7頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一五、提出并選擇方案方案一：將干管內(nèi)目標(biāo)井以外的氣井關(guān)閉，由站內(nèi)分離器單獨(dú) 對(duì)目標(biāo)井進(jìn)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(fēng)暴法，圍繞目標(biāo)進(jìn)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8頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一方案二：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(duì)該單井進(jìn)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(shè)計(jì)成 常壓容器。圖4 方案二示意圖 五、提出并選擇方案第9頁，共26

6、頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一五、提出并選擇方案2、方案對(duì)比擇優(yōu) 方案一：優(yōu)點(diǎn)：可利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行；操作簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：在計(jì)量時(shí)，每座站只能開一口單井，對(duì)非目標(biāo)井影響太大； 為消除管線、分離器遺留混合液，目標(biāo)井取液量必須增多， 耗時(shí)長(zhǎng)。 方案二：優(yōu)點(diǎn)：直接實(shí)現(xiàn)單井取液；耗時(shí)較短；氣井影響小。 缺點(diǎn)：必須新增壓力容器設(shè)備，審批復(fù)雜，費(fèi)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(fēng)險(xiǎn)（閥門 內(nèi)漏的井無法更換）。 方案三：優(yōu)點(diǎn)：直接實(shí)現(xiàn)單井取液；耗時(shí)較短；氣井影響小；安裝拆卸方便； 常壓容器使用、制作簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：必須合理設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，達(dá)到集液目的。第10頁，共26頁，

7、2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一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(shè)計(jì)分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，達(dá)到采集目的。五、提出并選擇方案序號(hào)突破內(nèi)容評(píng)估綜合得分選定突破口安全性快捷性適用性經(jīng)濟(jì)性1目標(biāo)井單獨(dú)進(jìn)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(shè)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(píng)估及選定表第11頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一六、制定對(duì)策 實(shí)現(xiàn)便攜式單井集液器的設(shè)計(jì)需要完成外部連接、內(nèi)部構(gòu)造、液樣儲(chǔ)集三部分的設(shè)計(jì)。具體分析如下圖：圖5 方案三分析樹狀圖 第12頁，共26頁，2022年

8、，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一六、制定對(duì)策 整個(gè)井口集液器從無到有制造出來，需要材料、設(shè)計(jì)、工藝制作等多個(gè)環(huán)節(jié)相協(xié)作，經(jīng)過小組討論，針對(duì)以上三個(gè)部分制定對(duì)策表：序號(hào)要求對(duì)策目標(biāo)措施完成時(shí)間負(fù)責(zé)人1連接口設(shè)計(jì)自主設(shè)計(jì)取保密封、拆卸方便、可重復(fù)使用結(jié)合壓力表考克接頭，設(shè)計(jì)配套接口2010年8月15日楊鵬2導(dǎo)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(dǎo)管2010年8月15日康寧3分離后氣體排放自主設(shè)計(jì)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(jìn)氣口2010年8月20日張海均4液體收集通道自主設(shè)計(jì)保證匯集的液樣能流入儲(chǔ)集腔在儲(chǔ)集腔支撐上板上設(shè)計(jì)

9、孔道，方便流入2010年8月20日楊鵬5液樣儲(chǔ)集腔自主設(shè)計(jì)保證儲(chǔ)集液樣全部流出，無積液；分離氣體不得竄入儲(chǔ)集腔下板設(shè)計(jì)斜面，上板半密封2010年8月20日王曉冬6捕液架構(gòu)自主設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)使用氣液聚結(jié)器濾芯2010年8月21日康寧8集液器安全設(shè)計(jì)自主設(shè)計(jì)防止設(shè)備超壓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞增大內(nèi)部氣體通道容量；在出口處增加檔桿，增強(qiáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定2010年8月27日張海均第13頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一七、對(duì)策實(shí)施1、對(duì)策實(shí)施

10、 原理：在通徑100mm的管段內(nèi)根據(jù)氣體折射規(guī)律設(shè)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(fù)碰撞，結(jié)合為大液滴，最后滑落至積液包內(nèi)，達(dá)到集液目的。設(shè)計(jì)出的集液器命名為 I型集液器。 圖6 I型集液器示意圖I型內(nèi)部上擋板圖7 I型集液器內(nèi)部結(jié)構(gòu)集液器研制過程：第14頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 對(duì)13口井進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在2小時(shí)內(nèi)實(shí)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8 I型集液器取液情況七、對(duì)策實(shí)施 在現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)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

11、一步計(jì)劃更換捕集方式。部分逃逸氣體 圖9 I型現(xiàn)場(chǎng)使用情況3、效果分析第15頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一 原理：在通徑100mm的管段內(nèi)設(shè)置一頭為盲端的篩管，外套氣液聚結(jié)器濾芯。氣體由篩管一頭接入，由篩孔噴出，經(jīng)過氣液聚結(jié)器濾芯后到放空端，小液滴經(jīng)過氣液聚結(jié)器濾芯凝聚為大液滴滑落至積液包內(nèi)，達(dá)到集液目的。改進(jìn)的集液器命名為 II型集液器。圖10 II型集液器示意圖圖11 II型集液器內(nèi)部結(jié)構(gòu)集液器第一次改進(jìn)過程：1、對(duì)策實(shí)施II型內(nèi)部篩管七、對(duì)策實(shí)施第16頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一 對(duì)I型集液器未取出液的9口井進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在3小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)

12、井口取液6口，平均液量300ml，其余3口井經(jīng)多次驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)不產(chǎn)液。圖13 I I型集液器取液情況七、對(duì)策實(shí)施2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證圖12 II型集液器安裝示意圖第17頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一 實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)液較小的氣井取液，捕集效果明顯。捕集時(shí)間較I型長(zhǎng)。聚集液滴在剛形成，體積較小時(shí)容易隨氣體帶出，造成捕集效率低。 分析為：氣液聚結(jié)器濾芯捕集霧狀液滴效果明顯，彌補(bǔ)了I型的不足，可從絕大部分產(chǎn)液井中取出液樣，在設(shè)計(jì)中應(yīng)想辦法彌補(bǔ)小液滴被帶出的弊端。下一步計(jì)劃修改結(jié)構(gòu)。七、對(duì)策實(shí)施3、效果分析氣液聚結(jié)器濾芯I I型 I型放空口放空口進(jìn)氣口進(jìn)氣口取液口取液口圖14 I、 I I型集

13、液器第18頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一七、對(duì)策實(shí)施 原理：在內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將I型集液器與II型集液器有機(jī)結(jié)合，修改擋板結(jié)構(gòu)，增長(zhǎng)氣體通過路徑，增大碰撞幾率。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定方面采用活動(dòng)設(shè)計(jì)，隨時(shí)可實(shí)現(xiàn)I型與II型之間的轉(zhuǎn)換，也可同時(shí)使用，應(yīng)對(duì)氣井不同的產(chǎn)液情況，提高捕集效率。設(shè)計(jì)的集液器命名為 III型集液器集液器第二次改進(jìn)過程：1、對(duì)策實(shí)施圖15 I I I型集液器現(xiàn)場(chǎng)取液情況圖16 I I I型集液器剖面結(jié)構(gòu)第19頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一擋板與管壁密封，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(jié)

14、器濾芯，對(duì)含液氣體過濾梅花板支撐，在液體能自由下落的同時(shí)，防止氣體直接竄入積液腔擋板、濾芯可分離式設(shè)計(jì)，隨時(shí)更換集液方式安裝限定螺栓，防止擋板噴出，增強(qiáng)安全性積液腔斜面設(shè)計(jì)，保證液樣全部流出帶刻度容器儲(chǔ)集液樣，在一定程度上完成產(chǎn)液計(jì)量七、對(duì)策實(shí)施圖17 I I I型集液器示意圖第20頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一 對(duì)全區(qū)21口產(chǎn)液井進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，均可在一小時(shí)內(nèi)收集到化驗(yàn)基本用量（300ml）。2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 改進(jìn)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(jì)量，整體使用效果良好。3、效果分析七、對(duì)策實(shí)施圖1

15、8 I I I型集液器篩管圖19 I I I型集液器可拆卸擋板第21頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一八、效果評(píng)價(jià) 經(jīng)過小組選用III型便攜式井口集液器對(duì)我區(qū)33口產(chǎn)液井取液試驗(yàn)，能100%完成取液任務(wù)，便攜式井口集液器研制成功。第22頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一 本次QC小組活動(dòng)實(shí)際投入遠(yuǎn)小于預(yù)算，并達(dá)到預(yù)定目標(biāo)值，開創(chuàng)了單井集液的新途徑。設(shè)定目標(biāo)實(shí)際完成評(píng)價(jià)安全性符合各項(xiàng)生產(chǎn)規(guī)定；操作風(fēng)險(xiǎn)小符合各項(xiàng)規(guī)定； 使用常壓容器達(dá)標(biāo)快捷性單井取液過程在8小時(shí)以內(nèi)完成平均1.5-2小時(shí)達(dá)標(biāo)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(dá)標(biāo)經(jīng)濟(jì)性研究經(jīng)費(fèi)5萬元；操作費(fèi)用0.07萬元研究經(jīng)費(fèi)0.42萬元； 操作費(fèi)用10元達(dá)標(biāo)八、效果評(píng)價(jià) 第23頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一九、鞏固措施和推廣 1、鞏固措施 經(jīng)作業(yè)區(qū)領(lǐng)導(dǎo)同意，為此新設(shè)備的操作使用制定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序。3、推廣 目前已在作業(yè)三區(qū)推廣實(shí)施應(yīng)用，下步計(jì)劃在第五采氣廠推廣應(yīng)用。2、下步改進(jìn) 計(jì)劃增加氣量計(jì)量裝置，在計(jì)量產(chǎn)液量的同時(shí)計(jì)算單井液氣比第24頁，共26頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)10分，星期一十、總結(jié)1、通過本次QC小組活動(dòng)，使小組成員在天然氣氣液分離工藝方面的認(rèn)識(shí)明顯提高，更清晰的把握了氣井產(chǎn)