一种页岩气除砂分离装置 |
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| 申请号 | CN202111633403.6 | 申请日 | 2021-12-29 | 公开(公告)号 | CN114278272B | 公开(公告)日 | 2023-03-21 |
| 申请人 | 中国矿业大学; | 发明人 | 张瑞刚; 吴国代; 申建; 李明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 页岩 气除砂设备技术领域，提出了一种页岩气除砂分离装置，包括分离管和安装在分离管上部的分离网，分离管内安装有用于气砂分离的分离机构，分离机构位于分离网的下方；分离管的下部同轴固定安装有收砂管，收砂管上同轴固定安装有进气管，进气管与收砂管之间构成收砂腔。本发明结构简单，以通过分离网对页岩气进行除砂，并利用气砂分离机构防止分离网堵塞，同时对 地层 砂进行收集，便于集中处理。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种页岩气除砂分离装置，其特征在于，包括分离管和安装在分离管上部的分离网，分离管内安装有用于气砂分离的分离机构，分离机构位于分离网的下方； |
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| 说明书全文 | 一种页岩气除砂分离装置技术领域[0001] 本发明属于页岩气除砂设备技术领域，具体涉及一种页岩气除砂分离装置。 背景技术[0003] 页岩气是直接储存在页岩地层中的天然气，其主要成分是甲烷，是一种可开采的天然气资源。而页岩气的开采主要是利用大量的压裂液灌入页岩地层进行液压碎裂，使得 页岩地层中储存的天然气得以释放，因此，页岩气开采过程中，流体中携带部分地层砂，从 井口到气液分离器之间存在众多弯头、针形阀等节流阀极易因固体颗粒的冲蚀作用而失 效，对设备造成严重危害，降低了页岩气开采的工作效率和成本。 发明内容[0004] 本发明旨在提供一种页岩气除砂分离装置，以对页岩气进行除砂分离工作，从而提升页岩气开采的工作效率和降低成本。 [0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种页岩气除砂分离装置，包括分离管和安装在分离管上部的分离网，分离管内安装有用于气砂分离的分离机构，分离机构位 于分离网的下方； [0006] 分离管的下部同轴固定安装有收砂管，收砂管上同轴固定安装有进气管，进气管与收砂管之间构成收砂腔。 [0008] 在本发明的一种优选实施方式中，扇叶机构包括固定在分离管上的外环，环同轴设置有同轴固定在转轴上的内环，外环与内环之间设置有若干沿内环周向布置的若干扇 叶，扇叶的一端与外环转动配合，扇叶的另一端固定在内环上。 [0009] 在本发明的一种优选实施方式中，外环上开有环形的滑槽，扇叶上固定有滑块，扇叶通过滑槽和滑块与外环滑动配合。 [0011] 在本发明的一种优选实施方式中，收砂管上可拆卸连接有回收箱，收砂管上开有与回收箱连通的回收口。 [0012] 在本发明的一种优选实施方式中，还包括位于分离网上方的文氏管，文氏管与分离管连通，文氏管的喉管段与收砂腔的底部连通，且连通处位于回收口处。 [0013] 在本发明的一种优选实施方式中，文氏管的喉管段与回收箱的上部连通。 [0014] 在本发明的一种优选实施方式中，文氏管和分离管上均设置有法兰盘。 [0015] 在本发明的一种优选实施方式中，收砂管的底部倾斜，且靠近回收口的一端低于远离回收口的一端。 [0016] 本发明的原理及其有益效果：(1)本发明中，通过进气管向分离管内送入页岩气，并经过分离网进行气砂分离工作，阻碍在分离管内的地层砂，在重力的作用下掉落至收砂 管内，并通过回收口掉落至回收箱内，如此达到气砂分离的目的。 [0017] (2)本发明中，页岩气的流动作用下会带动扇叶转动，进而扇叶带动转轴和刮板转动，刮板转动时对分离网上的地层砂进行刮除，极大的降低分离网堵塞的几率，进一步减小 了分离网更换的几率。 [0018] (3)本发明中，经过气砂分离的页岩气进至文氏管内，文氏管的喉管段产生负压，并对回收口处抽负压，在负压的作用下将收砂管内的页岩气抽走，尽量避免页岩气进去至 回收箱内，当然，如果页岩气进入至回收箱内，在喉管段的负压作用下将回收箱内的页岩气 送入至文氏管内，降低页岩气的浪费。 [0020] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中： [0021] 图1是本申请实施例中的页岩气除砂分离装置的剖视图。 [0022] 图2图1的A部分放大图。 [0023] 图3是本申请实施例中的分离机构的结构示意图。 [0024] 图4是本申请实施例中的分离机构的俯视图。 [0025] 说明书附图中的附图标记包括：回收箱11、收砂管12、回收口121、法兰盘13、导砂板14、进气管15、分离管16、密封件17、文氏管18、分离网21、分离孔22、刮板23、扇叶24、支撑轴25、轴承26、限位板27、转轴28、外环31、滑槽32、内环33、滑块34、封闭板41、固定片51、固定件52。 具体实施方式[0026] 下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0027] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明的限制。 [0028] 在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。 [0029] 本申请提供一种页岩气除砂分离装置，其目的在于，对页岩气进行除砂分离工作，降低地层砂对页岩气的处理设备的影响，并对地层砂进行收集，便于集中处理，基本如附图 1、附图2、附图3和附图4所示，包括分离管16和文氏管18，文氏管18与分离管16之间设置有 分离网21，分离网21的分离孔22的孔径为100um左右，分离网21的上部和下部均设置有呈环 形的固定部，固定部由两块环形的固定片51构成，两块固定片51至今构成环形的凹槽，安装 时，将文氏管18的一端插入至凹槽内，将分离管16的一端插入至凹槽内，通过固定件52(固 定件52为紧固螺栓或螺钉等)穿过文氏管18、分离管16和两块固定片51，将分离网21螺纹固 定连接在文氏管18和分离管16上，本实施例中，通过固定片51和凹槽对分离网21密封，同时 以插入分离管16和文氏管18，再使用固定件52固定的方式，便于分离网21的拆装。文氏管18 的上端和分离管16的下端均同轴设置有法兰盘13。 [0030] 分离管16内设置有位于分离网21下方的分离机构，分离机构包括转轴28，转轴28的上端固定有与筛网相抵的刮板23，刮板23的下方设置有扇叶机构，扇叶机构包括同轴螺 栓固定在分离管16上的外环31，外环31同轴设置有内环33，内环33与转轴28同轴固定连接， 内环33与外环31之间设置有若干扇叶24，外环31上开有呈环形的滑槽32，扇叶24的一端固 定连接有位于滑槽32内的滑块34，扇叶24通过滑槽32和滑块34与外环31呈环形的滑动配 合，扇叶24的另一端螺钉固定连接在内环33上。 [0031] 扇叶24机构的下方设置有轴承26，轴承26的内圈与转轴28同轴固定连接，轴承26的外圈固定连接有若干支撑轴25，若干支撑轴25沿轴承26的外圈均布，若干支撑轴25与分 离管16螺栓固定连接。如此，转轴28与分离管16转动配合，转轴28上同轴固定连接有与轴承 26相抵的限位板27，通过限位板27以对转轴28进行辅助支撑。 [0032] 分离管16的下端通过法兰盘13同轴固定连接有收砂管12，收砂管12的上端固定连接有导砂板14，收砂管12的底部开有回收口121，收砂管12的底部倾斜，且靠近回收的一侧 低于远离回收口121的一侧。收砂管12上同轴固定连接有进气管15，进气管15贯穿收砂管12 且与分离管16连通，进气管15的出口朝向分离网21，进气管15与收砂管12之间构成收砂腔。 本实施例中，收砂管12上水平滑动配合有用于封闭回收口121的封闭板41，封闭板41可以人 工推动或拉动封闭板41，以对回收口121进行启闭，也可以通过驱动件，如：气缸、液压缸或 电控缸等推动或拉动封闭板41，以对回收口121进行启闭。 [0033] 本实施例中，文氏管18的喉管段螺栓固定连接有由弹性材料制成的密封件17，喉管段通过管道与收砂腔连通，且连通处位于回收口121处的上部，管道挤压密封件17以使得 密封件17形变且密封件17将喉管段与管道之间的间隙封闭。 [0034] 本实施例中，还包括回收箱11，回收箱11与分离管16螺栓可拆卸连接，回收箱11通过回收口121与收砂腔连通。喉管段通过管道与回收箱11的上部连通。 [0035] 本实施例中，通过法兰盘13固定连接有与文氏管18连通的出气管，通过气泵对出气管抽吸，含有地层砂的页岩气通过进气管15进入至分离管16内，并且流向分离网21，分离 网21对页岩气和地层砂进行分离，再进入至文氏管18和出气管收集，被分离网21阻隔的地 层砂在重力的作用下，掉落至收砂腔内， [0036] 地层砂可能将分离网21堵塞，因此可以采用分离机构将分离网21上的地层砂刮下，且也会掉落至收砂腔内。具体的：页岩气流动作用下会带动扇叶24转动，进而扇叶24会 带动转轴28和刮板23转动，刮板23转动时对分离网21上的地层砂进行刮除，如此可以降低 分离网21堵塞的几率，同时，刮下的地层砂也会掉落至收砂腔内，并可以利用导砂板14进行 一定的导砂。 [0037] 本实施例中，地层砂会沿收砂管12的底部流向回收口121，再通过回收口121掉落至回收箱11内，以达到收集的目的。在收集地层砂的过程中，还对页岩气进行一定的回收。 具体的：页岩气以一定的流速在文氏管18内流动，因此文氏管18的喉管段会产生一定的负 压(参考：伯努利定理)，进而回收腔和回收箱11内的页岩气会流向文氏管18，又由于其负压 作用较小，难以将重量较大的地层砂送入至文氏管18内，如此，降低回收箱11内的页岩气， 减少页岩气的浪费。 [0038] 本实施例中，需要对回收箱11内的地层砂进行处理时，通过封闭板41将回收口121封闭，如此阻断回收箱11与收砂腔的连通，在对地层砂进行处理时，地层砂留在收砂腔内。 [0039] 综上所述，本申请通过页岩气的流动以进行地层砂和页岩气的分离，由于分离机构的作用，大大的降低了分离网21堵塞的几率，延长了除砂装置更换过滤网的时间，同时， 本申请无需设置其他额外的动力设备，因此，本申请的页岩气除砂分离装置的整体结构相 比现有的分离装置体积大大降低，制造成本降低，并且由于无需额外的动力设备，降低了能 源消耗，能够达到节能减排的目的，还进行了页岩气的回收，降低了页岩气在分离过程中浪 费的量。 [0040] 在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述 术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料 或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 |
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