頁巖氣井地面測試系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種頁巖氣井地面測試系統，包括依次連接的壓裂井口、上游數據頭、碎屑捕集器、降壓管匯臺、下游數據頭、熱交換器和兩相分離器，所述兩相分離器的氣體出口分別與主放噴池和副放噴池連接，所述兩相分離器的液體出口與排污池連接，所述兩相分離器的氣體出口還與集氣站連接，所述兩相分離器的氣體出口處設有高級孔板流量計，所述兩相分離器與主放噴池通過主放噴測試管線連接，所述兩相分離器與集氣站通過試采管線連接，所述主放噴測試管線上設有自力式調節閥。本實用新型能夠實現測試求產過程中的天然氣回收，降低污染排放，并且測試求產數據準確。
【專利說明】頁巖氣井地面測試系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種頁巖氣井地面測試系統。
【背景技術】
[0002] 頁巖氣，是從頁巖層中開采出來的天然氣，是一種重要的非常規天然氣資源。頁巖 氣常分布在盆地內厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中，分布范圍廣、厚度大，且普遍含 氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩定的速率產氣。隨著頁巖氣被視為未來能源的"明星" 而大量開采，但其生產開發過程中，如何減少前期地面測試放噴求產過程中燃燒而白白浪 費掉的頁巖氣，充分利用頁巖氣這種清潔高效的能源，仍值得進一步關注和探討。
[0003] 圖1所示為現有技術中的頁巖氣井地面測試系統，求產期間天然氣通過降壓管匯 節流后進入兩相分離器，進過兩相分離器初步分離后直接排放至主、副放噴池進行空放燃 燒，期間運用臨界速度流量計對氣體流動產量進行計量，可求得單井工作制度下的真實產 量。
[0004] 以全國頁巖氣開發示范區焦石壩地區為例，前期十幾口井的開發投產，總結出在 礁石壩地區頁巖氣單井4個工作制（6mm、8mm、10mm、12mm)求產下，產能范圍為6X104m3/ d?60 X 104m3/d，在頁巖氣井前期放噴求產過程中，每天空放燃燒掉6X 104m3/d? 60X 104m3/d天然氣，若按2元/方的天然氣單價計算，每天燃燒掉的頁巖氣的直接經濟損 失為12萬?120萬，燃燒將直接產生二氧化碳10. 6噸-106噸排放，加劇國內各地區霧霾 的問題。與此同時，在放噴求產燃燒的過程中，大量高速氣流在放噴口燃燒會產生劇烈的震 動和噪音，嚴重影響了周圍百姓的生活。
【發明內容】
[0005] 本實用新型要解決的技術問題在于，提供一種能夠實現天然氣回收，降低污染排 放，并且測試求產數據準確的頁巖氣井地面測試系統。
[0006] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種頁巖氣井地面測試系 統，包括依次連接的壓裂井口、上游數據頭、碎屑捕集器、降壓管匯臺、下游數據頭、熱交換 器和兩相分離器，所述兩相分離器的氣體出口分別與主放噴池和副放噴池連接，所述兩相 分離器的液體出口與排污池連接，所述兩相分離器的氣體出口還與集氣站連接，所述兩相 分離器的氣體出口處設有高級孔板流量計，所述兩相分離器與主放噴池通過主放噴測試管 線連接，所述兩相分離器與集氣站通過試采管線連接，所述主放噴測試管線上設有自力式 調節閥；當試采管線的壓力低于集氣站管線壓力時，所述自力式調節閥自動調整至關閉，當 試采管線的壓力高于集氣站管線壓力時，所述自力式調節閥自動平穩開啟。
[0007] 上述方案中，所述降壓管匯臺還通過放壓管線與所述高級孔板流量計連接。
[0008] 上述方案中，所述降壓管匯臺與所述排污池連接，與所述排污池連接的排污管線 上設有液體流量計。
[0009] 上述方案中，所述兩相分離器還通過安全釋放管線與主放噴池連接。
[0010] 上述方案中，所述兩相分離器的氣體出口通過副放噴測試管線與所述副放噴池連 接，所述副放噴測試管線上設有臨界速度流量計。
[0011] 上述方案中，所述自力式調節閥還與閘板閥并聯連接。
[0012] 上述方案中，所述自力式調節閥的下游還設有臨界速度流量計。
[0013] 上述方案中，所述熱交換器通過蒸汽管線與鍋爐連接。
[0014] 實施本實用新型的頁巖氣井地面測試系統，具有以下有益效果：
[0015] 1、本實用新型中設置的自力式調節閥的作用是保持兩相分離器穩定的測試壓力 和集氣站穩定的管網壓力。當試采管線的管網壓力驟然降低時，自力式調節閥會自動調整 甚至關閉，以維持管網壓力；當試采管線的管網壓力逐漸升高時，自力式調節閥會平穩開 啟，將多余的天然氣計量后排放至主放噴池燃燒。本實用新型通過設置自力式調節閥既保 證了天然氣的采集，并減緩了分離器本身的壓力波動，保證了壓力、產量等測試數據的準確 錄取。
[0016] 2、本實用新型中采用高級孔板流量計代替原有的臨界速度流量計進行計量，高級 孔板流量計安裝在兩相分離器出口管線上。高級孔板流量計不需要像臨界速度流量計一樣 考慮臨界流速問題，計量運算時只需要孔板上下游有20-100kpa的壓差就能準確計量，因 此測試兩相分離器流出的氣體產量更加準確。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：
[0018] 圖1是現有技術中頁巖氣井地面測試系統示意圖；
[0019] 圖2是本實用新型頁巖氣井地面測試系統示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細 說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0021] 如圖2所示，本實用新型的頁巖氣井地面測試系統包括依次連接的壓裂井口 1、上 游數據頭2、碎屑捕集器3、降壓管匯臺4、下游數據頭13、熱交換器14、兩相分離器15、主放 噴池11、副放噴池6、排污池19和集氣站9。
[0022] 兩相分離器15的氣體出口分別與主放噴池11、副放噴池6和集氣站9連接，兩相 分離器15的液體出口與排污池19連接。兩相分離器15的氣體出口處設有高級孔板流量 計8,兩相分離器15與主放噴池11通過主放噴測試管線連接，兩相分離器15與集氣站9通 過試采管線連接，主放噴測試管線上設有自力式調節閥10。
[0023] 設置自力式調節閥10的作用是保持兩相分離器15穩定的測試壓力和集氣站9穩 定的管網壓力。本實施例中采用的自力式調節閥10為KIMRAY氣動薄膜閥，其具體結構為 現有技術，在此不再贅述。本實施例中進站回收需提供5. 5Mpa管網壓力。當試采管線的管 網壓力驟然降低時，自力式調節閥10會自動調整甚至關閉，以維持管網壓力；當試采管線 的管網壓力逐漸升高時，自力式調節閥10會平穩開啟，將多余的天然氣計量后排放至主放 噴池11燃燒。本實用新型通過設置自力式調節閥10既保證了天然氣的采集，并減緩了兩 相分離器15本身的壓力波動，保證了壓力、產量等測試數據的準確錄取。
[0024] 采用自力式調節閥10后，如果在主放噴測試管線上設置臨界速度流量計7來測試 求產數據存在較大誤差，主要表現在多余氣量通過主測試管線進入臨界速度流量計7時無 法滿足臨界流速要求（通過孔板的氣流必須達到臨界狀態既P下=〇. 546P上），造成產量 不準確。
[0025] 因此，本實用新型采用高級孔板流量計8代替原有的臨界速度流量計7進行計量， 高級孔板流量計8安裝在兩相分離器15出口管線上。高級孔板流量計8不需要像臨界速 度流量計7 -樣考慮臨界流速問題，計量運算時只需要孔板上下游有20-100kpa的壓差就 能準確計量，因此測試兩相分離器15流出的氣體產量更加準確。
[0026] 進一步的，降壓管匯臺4還通過放壓管線5與高級孔板流量計8連接，降壓管匯臺 4中的氣體可以直接通過放壓管線5后通過高級孔板流量計8計量。
[0027] 進一步的，降壓管匯臺4與排污池19連接，與排污池19連接的排污管線18上設 有液體流量計17。
[0028] 進一步的，兩相分離器15還通過安全釋放管線16與主放噴池11連接，出現緊急 狀況時，通過安全釋放管線16進入主放噴池11。
[0029] 進一步的，兩相分離器15的氣體出口通過副放噴測試管線與副放噴池6連接，副 放噴測試管線上設有臨界速度流量計7。
[0030] 進一步的，自力式調節閥10還與閘板閥12并聯連接，建立旁路備用管線做緊急處 理，防止自力式調節閥10發生故障導致失控。
[0031] 進一步的，自力式調節閥10的下游還設有臨界速度流量計7,可以驗證高級孔板 流量計8產量數據做準備。
[0032] 進一步的，熱交換器14通過蒸汽管線20與鍋爐21連接。
[0033] 上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上 述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通 技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況 下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內。
【權利要求】
1. 一種頁巖氣井地面測試系統，包括依次連接的壓裂井口、上游數據頭、碎屑捕集器、 降壓管匯臺、下游數據頭、熱交換器和兩相分離器，所述兩相分離器的氣體出口分別與主放 噴池和副放噴池連接，所述兩相分離器的液體出口與排污池連接，其特征在于，所述兩相分 離器的氣體出口還與集氣站連接，所述兩相分離器的氣體出口處設有高級孔板流量計，所 述兩相分離器與主放噴池通過主放噴測試管線連接，所述兩相分離器與集氣站通過試采管 線連接，所述主放噴測試管線上設有自力式調節閥；當試采管線的壓力低于集氣站管線壓 力時，所述自力式調節閥自動調整至關閉，當試采管線的壓力高于集氣站管線壓力時，所述 自力式調節閥自動平穩開啟。
2. 根據權利要求1所述的頁巖氣井地面測試系統，其特征在于，所述降壓管匯臺還通 過放壓管線與所述高級孔板流量計連接。
3. 根據權利要求1所述的頁巖氣井地面測試系統，其特征在于，所述降壓管匯臺與所 述排污池連接，與所述排污池連接的排污管線上設有液體流量計。
4. 根據權利要求1所述的頁巖氣井地面測試系統，其特征在于，所述兩相分離器還通 過安全釋放管線與主放噴池連接。
5. 根據權利要求1所述的頁巖氣井地面測試系統，其特征在于，所述兩相分離器的氣 體出口通過副放噴測試管線與所述副放噴池連接，所述副放噴測試管線上設有臨界速度流 量計。
6. 根據權利要求1所述的頁巖氣井地面測試系統，其特征在于，所述自力式調節閥還 與閘板閥并聯連接。
7. 根據權利要求1所述的頁巖氣井地面測試系統，其特征在于，所述自力式調節閥的 下游還設有臨界速度流量計。
8. 根據權利要求1所述的頁巖氣井地面測試系統，其特征在于，所述熱交換器通過蒸 汽管線與鍋爐連接。
【文檔編號】E21B47/00GK203879484SQ201420258313
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】唐偉, 韓家新, 吳緒虎, 何曉波, 張相權, 袁洪斌, 胡定洪 申請人:中石化江漢石油工程有限公司井下測試公司