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1、中国石油便携式井口集液器设计与使用中国石油概况 小组简介 选题理由 设定目标 提出并选择方案 制定对策 对策实施 效果评价 巩固推广 总结中国石油苏苏里格地区气井采取井间间串联联、干管集输输的生产产工艺艺，站内生产产分离器集液为为全站所有单单井的混合液。而苏苏里格地区井间连续间连续 性较较差，单单井产产液量大，多层层位射孔开采，致使同一座集气站内气井水质质差异性大，所以混合液进进行的水样样分析对单对单 井生产产指导导性不强，达不到优优化生产产的目的。气井水质质分析是气井分析的重要组组成部分，为为地质质分析、生产动态监测产动态监测 、气井泡沫排水等生产产制度制定提供重要依据。因此，急需要一套工艺
2、艺方案，在低成本，生产产井干扰扰小，安全性能高的前提下实现实现 气井单单井取液，实现单实现单 井水质质分析。一、概 况图1 苏里格气井生产工艺 中国石油二、小组简介 小组名称技术研究QC小组成立时间2010年4月本次课题实现苏里格生产模式下的气井单井取液活动日期2010年4月-2010年12月课题类型创新型小组成员8人成员受教 育情况大专以上活动次数27次出勤率100%活动 时间100 小时小组简介：中国石油二、小组简介 序 号姓名性 别学历受QC教育时间组内职务职务或职称1杨 鹏男大学本科100小时组 长经 理2康 宁男大学本科100小时副组长副经理3王彦良男大学本科100小时副组长副经理4
3、张国荣男大学本科100小时副组长副经理5张海均男大学本科80小时成 员技术员6翟羽佳女大学本科80小时成 员技术员7王晓冬男大学专科80小时成 员技术员8吕 伟男大学本科80小时成 员技术员小组成员简介：中国石油三、 选题理由生产需求气井水质分析是气井分析的重要组成部 分，为地质分析、生产动态监测、气井泡沫 排水等生产制度制定提供重要依据。工艺条件技术支撑人员素质苏里格生产工艺可实现各单井独立生产 ，井口具备放空、取压设施，为单井取液提 供先提条件。目前气液分离工艺成熟，重力沉降、折 流分离、超滤分离等分离手段都可实现气井 气液分离，为此课题的研究提供技术支撑。本QC小组成员文化程度较高，长期
4、奋战 在采气生产一线，具备丰富的实践经验和扎 实的专业理论知识。实 现 单 井 取 液 计 量中国石油四、设定目标安全、快捷、适用、经济的完成单井取液，并在一定程度上 实现单井产液计量。安全性：工艺艺、容器选选用要符合天然气生产产各项规项规 范；操作过过程风险风险 性小。快捷性：单单井取液过过程在8小时时以内完成。适用性：取液操作人数控制在3人以内；取液配合车辆车辆 控制为为1辆辆（载载重3t以内）。经济经济 性：研制费费用控制在5万元人民币币以内；使用过过程产产生费费用控制在0.07万元以内。图2 预计目标中国石油五、提出并选择方案方案一：将干管内目标井以外的气井关闭，由站内分离器单独 对目
5、标井进行气液分离，收集液样。1、提出各种方案小组成员采用头脑风暴法，围绕目标进行无限制的自由联想和讨论，提出许多想法和看法，初步归纳成以下三种方案。图3 方案一示意图 中国石油方案二：在气井地面管线处增加可拆卸分离器，直接在生产过程中对该单井进行气液分离、取样。方案三：在井口压力表考克放空处增加气液分离装置，设计成常压容器。图4 方案二示意图 五、提出并选择方案中国石油五、提出并选择方案2、方案对比择优方案一：优优点：可利用现现有设备进设备进 行；操作简单简单 。缺点：在计计量时时，每座站只能开一口单单井，对对非目标标井影响太大； 为为消除管线线、分离器遗遗留混合液，目标标井取液量必须须增多，
6、耗时长时长 。方案二：优优点：直接实现单实现单 井取液；耗时较时较 短；气井影响小。缺点：必须须新增压压力容器设备设备 ，审审批复杂杂，费费用高；要求在井口拆 卸阀门阀门 ，更换换容器，工作量大，存在一定安全风险风险 （阀门阀门内漏的井无法更换换）。方案三：优优点：直接实现单实现单 井取液；耗时较时较 短；气井影响小；安装拆卸方便；常压压容器使用、制作简单简单 。缺点：必须须合理设计设计 内部结结构，达到集液目的。中国石油小组成员讨论决定采用第三套方案来完成本课题，目前主要解决困难：设计分离器内部结构，达到采集目的。五、提出并选择方案序 号突破内容评评估综综合得 分选选定突破 口安全性快捷性适
7、用性经济经济性1目标标井单单独 进进分离器取 液531110不选选2井口加装承 压压分离器553316不选选3井口设设置常 压压分离器555520选选定表中：优优秀：5分 一般：3分 较较差：1分评估及选定表中国石油六、制定对策实现实现 便携式单单井集液器的设计设计 需要完成外部连连接、内部构造、液样储样储 集三部分的设计设计 。具体分析如下图图：图5 方案三分析树状图 中国石油六、制定对策整个井口集液器从无到有制造出来，需要材料、设计设计 、工艺艺制作等多个环节环节 相协协作，经过经过 小组讨论组讨论 ，针对针对 以上三个部分制定对对策表：序号要求对对策目标标措施完成时间时间负责负责 人1连
8、接口设计自主设计取保密封、拆卸方便、可 重复使用结合压力表考克接头，设计 配 套接口2010年8月15日杨鹏2导管选材自主选材承压4.0MPa，可弯曲， 可加工固定接头根据市面上有的承压软 管选择 导管2010年8月15日康宁3分离后气体排放自主设计确保集液器在使用过程 为常压出气口直接与大气联通，保证 孔径大于进气口2010年8月20日张海均4液体收集通道自主设计保证汇 集的液样能流入 储集腔在储集腔支撑上板上设计 孔道 ，方便流入2010年8月20日杨鹏5液样储 集腔自主设计保证储 集液样全部流出 ，无积液；分离气体不 得窜入储集腔下板设计 斜面，上板半 密封2010年8月20日王晓冬6捕
9、液架构自主设计确保气体中液滴析出、附 着、汇集、下落制作筛管，改变气流方向；制 作挡板，使液滴碰撞下落2010年8月27日康宁7雾状液滴捕集材料自主选材使气体中雾状液滴得以 捕捉设计 使用气液聚结器滤芯2010年8月21日康宁8集液器安全设计自主设计防止设备 超压及内部结 构损坏增大内部气体通道容量；在出 口处增加档杆，增强内部结构 固定2010年8月27日张海均中国石油七、对策实施1、对策实施原理：在通径100mm的管段内根据气体折射规律设置两层挡板，让 气体按固定角度喷入集液器，含有小液滴的气体在管壁、挡板与挡板间 反复碰撞，结合为大液滴，最后滑落至积液包内，达到集液目的。设计 出的集液器
10、命名为 I型集液器。图6 I型集液器示意图I型内部上挡 板图7 I型集液器内部结构集液器研制过程：中国石油 2、实验验证对13口井进行实验，可在2 小时内实现井口取液4口，平 均取液600ml，且该4口井为 产液量较大气井。图8 I型集液器取液情况七、对策实施在现场操作时发现大量雾状气 体逃逸。以挡板靠液滴碰撞集液 ，捕集效率低，雾状液滴随气体 逃逸，下一步计划更换捕集方式 。部分逃逸气体图9 I型现场使用情况3、效果分析中国石油原理：在通径100mm的管段内设置一头为盲端的筛管，外套气液聚 结器滤芯。气体由筛管一头接入，由筛孔喷出，经过气液聚结器滤芯后 到放空端，小液滴经过气液聚结器滤芯凝聚
11、为大液滴滑落至积液包内， 达到集液目的。改进的集液器命名为 II型集液器。图10 II型集液器示意图图11 II型集液器内部结构集液器第一次改进过程：1、对策实施II型内部筛管七、对策实施中国石油对I型集液器未取出液的9口井进行实验，可在3小时内实现井口取液 6口，平均液量300ml，其余3口井经多次验证发现不产液。图13 I I型集液器取液情况七、对策实施2、实验验证图12 II型集液器安装示意图中国石油实现了对产液较小的气井取液，捕集效果明显。捕集时间较I型长。 聚集液滴在刚形成，体积较小时容易随气体带出，造成捕集效率低。分析为：气液聚结器滤芯捕集雾状液滴效果明显，弥补了I型的不足 ，可从
12、绝大部分产液井中取出液样，在设计中应想办法弥补小液滴被带 出的弊端。下一步计划修改结构。七、对策实施3、效果分析气液聚结器滤芯I I型I型放空口放空口进气口进气口取液口取液口图14 I、 I I型集液器中国石油七、对策实施原理：在内部结构设计上将I型集液器与II型集液器有机结合，修改挡 板结构，增长气体通过路径，增大碰撞几率。在内部结构固定方面采用 活动设计，随时可实现I型与II型之间的转换，也可同时使用，应对气井 不同的产液情况，提高捕集效率。设计的集液器命名为 III型集液器集液器第二次改进过程：1、对策实施图15 I I I型集液器现场取液情况图16 I I I型集液器剖面结构中国石油挡
13、板与管壁密封，防止带 液气体逃逸新型挡板，板叶呈弧度， 向下倾斜，方便收集液样 汇集、下落。气液聚结器滤芯，对含 液气体过滤梅花板支撑，在液体能自 由下落的同时，防止气体 直接窜入积液腔挡板、滤芯可分离式设计， 随时更换集液方式安装限定螺栓，防止挡板喷 出，增强安全性积液腔斜面设计，保证 液样全部流出带刻度容器储集液样，在一 定程度上完成产液计量七、对策实施图17 I I I型集液器示意图中国石油对全区21口产液井进行实验，均可在一小时内收集到化验基本用量 （300ml）。2、实验验证改进后的III型集液器已适用于各种类型的产液井，分离效率高，装卸 方便。增加刻度容器以后已经能在一定程度上完成
14、产液量的计量，整体 使用效果良好。3、效果分析七、对策实施图18 I I I型集液器筛管图19 I I I型集液器可拆卸挡板中国石油八、效果评价 经过小组选用III型便携式井口集液器对我区33口产液井取液试验，能100%完成取液任务，便携式井口集液器研制成功。中国石油本次QC小组活动实际投入远小于预算，并达到预定目标值，开创了单井集液的新途径。设设定目标标实际实际 完成评评价安全性符合各项项生产规产规 定； 操作风险风险 小符合各项规项规 定；使用常压压容器达标标快捷性单单井取液过过程在8小时时 以内完成平均1.5-2小时时达标标适用性操作人员员3人； 配合车辆车辆 1辆辆1人可完成操作； 1
15、辆辆皮卡配合（载载重 0.95t）达标标经济经济 性研究经费经费 5万元； 操作费费用0.07万元研究经费经费 0.42万元；操作费费用10元达标标八、效果评价 中国石油九、巩固措施和推广1、巩固措施经作业区领导同意，为此新设备的操作使用制定标准作业程序。3、推广目前已在作业三区推广实施应用，下步计划在第五采气厂推广应用。2、下步改进计划增加气量计量装置，在计量产液量的同时计算单井液气比中国石油十、总结1、通过本次QC小组活动，使小组成员在天然气气液分离工艺方面的认识明显提高，更清晰的把握了气井产液规律，为下一步优化气井生产制度打好了坚实基础。2、在整个研究过程中，小组严格按照PDCA程序进行，解决问题逻辑性强，决策阶段实事求是，恰当运用头脑风暴法，进一步提高小组成员分析、解决问题的能力。3、此次QC小组活动，紧抓安全为第一主旨，能在日常生产中发现问题，并创造性的解决问题，使小组的创新能力进一步提高，为我们下一个QC课题的研究建立信心。中国石油汇报结束！请各位评委批评指正！
