一種氣井CO₂水力壓裂后CO₂回收再利用裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氣井CO2壓裂后排液控制裝置，包括固氣液分離器，所述固氣液分離器一端連接氣井；所述固氣液分離器下端連接有分離出的固體與液體的收集器，所述固氣液分離器的出氣口連接有壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)另一端連接有一級(jí)分離膜組件的入口，一級(jí)分離膜組件的另一端出氣口連接氣體出口；所述一級(jí)分離膜組件與氣體出口之間設(shè)置有二級(jí)分離膜組件A，一級(jí)分離膜組件下端出氣口還連接有二級(jí)分離膜組件B，所述二級(jí)分離膜組件B的右端出氣口與二級(jí)分離膜組件A的進(jìn)氣口連接。本發(fā)明通過管匯降壓、砂氣液三相分離器對(duì)返排液進(jìn)行脫砂、脫水處理，然后通過三個(gè)分離膜組件分離CO2和天然氣（CH4），達(dá)到了降低CO-2排放量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2的回收和綜合利用的目的。
【專利說明】
一種氣井CO2水力壓裂后CO2回收再利用裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種氣井CO2水力壓裂后CO2回收再利用裝置，用于新建氣井CO2水力壓裂后排液過程中，消除CO2從氣井中排出后直接進(jìn)入大氣帶來的環(huán)境污染，同時(shí)達(dá)到0)2的回收和綜合利用的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]為降低儲(chǔ)層傷害，提高氣井壓裂試氣效果，CO2水力壓裂在氣田應(yīng)用規(guī)模不斷增加，單井液態(tài)⑶2用量180-250m3，壓裂后返排出壓裂液及⑶2和CH4的混合氣體。開放式的壓裂液返排，導(dǎo)致CO2逸入大氣加劇溫室效應(yīng)，同時(shí)增加壓裂成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明專利的目的是:為氣田提供一種氣井CO2水力壓裂后CO2回收再利用裝置，應(yīng)用于氣井壓裂后排液過程。CO2水力壓裂氣井壓裂返排液中含有壓裂砂、天然氣(CH4)和C02。通過管匯降壓、砂氣液三相分離器對(duì)返排液進(jìn)行脫砂、脫水處理，然后通過雙級(jí)C02/CH4膜分離CO2和天然氣(CH4)，達(dá)到降低CO2排放量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2的回收和綜合利用的目的。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種氣井CO2壓裂后排液控制裝置，包括固氣液分離器，所述固氣液分離器一端連接氣井;所述固氣液分離器下端連接有分離出的固體與液體的收集器，所述固氣液分離器的出氣口連接有壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)另一端連接有一級(jí)分離膜組件的入口，一級(jí)分離膜組件的另一端出氣口連接氣體出口；所述一級(jí)分離膜組件與氣體出口之間設(shè)置有二級(jí)分離膜組件A，二級(jí)分離膜組件A的上方出氣口與一級(jí)分離膜組件的進(jìn)氣口通過管線連通，所述一級(jí)分離膜組件下端出氣口還連接有二級(jí)分離膜組件B，所述二級(jí)分離膜組件B的右端出氣口與二級(jí)分離膜組件A的進(jìn)氣口連接，所述二級(jí)分離膜組件B下端出氣口還連接有低溫CO2回收裝置，所述低溫CO2回收裝置下端連接有高純度CO2收集器。
[0005]所述固氣液分離器下端連接的收集器為壓裂砂收集器和壓裂液收集器。
[0006]所述氣井與固氣液分離器之間連接有降壓緩速裝置。
[0007]所述降壓緩速裝置型號(hào)為PE-0683-CM-002。
[0008]二級(jí)分離膜組件A的上方出氣口與一級(jí)分離膜組件的進(jìn)氣口通過管線連通，該管線上設(shè)置有單向閥。
[0009]所述一級(jí)分離膜組件為UBE生產(chǎn)的C0-710FX I膜。
[0010]所述二級(jí)分離膜組件A與二級(jí)分離膜組件B結(jié)構(gòu)相同，均為UBE生產(chǎn)的C0-710FX4膜。
[0011]所述低溫C02回收裝置的型號(hào)為HL-HSG-100。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明主要由降壓緩速裝置、固氣液分離器、三個(gè)分離膜組件以及低溫CO2回收裝置組成。主要配套工具是壓縮機(jī)、壓裂砂收集器、壓裂液收集器和低溫CO2回收裝置。
[0013]本發(fā)明中采用降壓緩速裝置，從井里產(chǎn)出的液體通過降壓緩速裝置產(chǎn)生節(jié)流作用，可以控制壓力，限制流速，保護(hù)回收處理設(shè)備。
[0014]本發(fā)明中采用固氣液分離器:返排液通過三相分離器，通過沉降作用分離出壓裂返排液中的回流壓裂砂，液體被分離并在儲(chǔ)液罐中收集液體，氣體在分離器頂部，進(jìn)入分離膜組件進(jìn)行分離處理。
[0015]三個(gè)分離膜組件，當(dāng)⑶2、CH4混合氣體在一定壓力條件下透過一級(jí)分離膜組件時(shí)，CO2高分子滲透膜內(nèi)擴(kuò)散滲透速率明顯大于CH4,利用膜對(duì)混合物各組分選擇性滲透性能的差異，來實(shí)現(xiàn)CO2XH4的分離。選擇性再好的膜在壓力作用下透過CO2組分的同時(shí)，都會(huì)有一定量CH4的滲透，為了實(shí)現(xiàn)CO2高回收率和高純度，設(shè)定為雙級(jí)膜分離，經(jīng)過雙級(jí)分離后即認(rèn)為氣體純度100%。
[0016]I)降低了 CO2排放量，降低了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。
[0017]2)實(shí)現(xiàn)CO2的回收和綜合利用，變廢為寶，降低成本。
[0018]本發(fā)明應(yīng)用于氣井壓裂后排液過程，通過管匯降壓、砂氣液三相分離器對(duì)返排液進(jìn)行脫砂、脫水處理，然后通過三個(gè)分離膜組件分離CO2和天然氣(CH4),達(dá)到了降低CO2排放量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2的回收和綜合利用的目的。
[0019]以下將結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0020]圖1為氣井CO2水力壓裂后CO2回收再利用裝置示意圖。
[0021 ]圖中，附圖標(biāo)記:丨、氣井；2、降壓緩速裝置;3、固氣液分離器;4、壓裂砂收集器;5、壓裂液收集器;6、壓縮機(jī);7、一級(jí)分離膜組件;8、二級(jí)分離膜組件A;9、單向閥；10、氣體出口； 11、二級(jí)分離膜組件B; 12、低溫CO2回收裝置;13、高純度CO2收集器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1:
為了克服現(xiàn)有裝置進(jìn)行開放式的壓裂液返排，導(dǎo)致CO2逸入大氣加劇溫室效應(yīng)，同時(shí)增加壓裂成本的問題，本發(fā)明提供如圖1所示的一種氣井CO2水力壓裂后CO2回收再利用裝置，本發(fā)明通過管匯降壓、砂氣液三相分離器對(duì)返排液進(jìn)行脫砂、脫水處理，然后通過三個(gè)分離膜分離CO2和天然氣(CH4)，達(dá)到降低CO2排放量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2的回收和綜合利用的目的。
[0023]—種氣井⑶2壓裂后排液控制裝置，包括固氣液分離器3，所述固氣液分離器3 —端連接氣井I;所述固氣液分離器3下端連接有分離出的固體與液體的收集器，所述固氣液分離器3的出氣口連接有壓縮機(jī)6，所述壓縮機(jī)6另一端連接有一級(jí)分離膜組件7的入口，一級(jí)分離膜組件7的另一端出氣口連接氣體出口 10;所述一級(jí)分離膜組件7與氣體出口 10之間設(shè)置有二級(jí)分離膜組件AS，二級(jí)分離膜組件AS的上方出氣口與一級(jí)分離膜組件7的進(jìn)氣口通過管線連通，所述一級(jí)分離膜組件7下端出氣口還連接有二級(jí)分離膜組件Bll，所述二級(jí)分離膜組件BI I的右端出氣口與二級(jí)分離膜組件A8的進(jìn)氣口連接，所述二級(jí)分離膜組件BI I下端出氣口還連接有低溫CO2回收裝置12，所述低溫CO2回收裝置12下端連接有高純度⑶2收集器13。
[0024]本發(fā)明的使用過程如下:一旦氣井I壓裂完成后，從井里產(chǎn)出的返排液體先流向一個(gè)固液氣三相分離器3，產(chǎn)生的固體和液體被分離，產(chǎn)生的沙河液進(jìn)行收集。產(chǎn)生的氣體在固液氣分離器3頂部，通過壓縮機(jī)6后，帶有一定壓力的氣體即C02/CH4混合氣體進(jìn)入一級(jí)分離膜組件7，分離后非滲透氣CH4作為副產(chǎn)品，還混有少量CO2,進(jìn)入二級(jí)分離膜組件AS進(jìn)行二次分離,得到的滲透氣再通過單流閥9返回一級(jí)分離膜組件7重新分離，分離后得到的非滲透氣CH4接管線或燃燒處理;一級(jí)分離膜組件7—級(jí)分離得到的富CO2組分的滲透氣通過二級(jí)分離膜組件Bll后得到高純度C02，最終經(jīng)過低溫CO2回收裝置12液化后，回收至高純度0)2收集器13。
[0025]在排液過程中，該操作持續(xù)一直到通過多功能氣體檢測(cè)儀觀察到氣體組分中CH4含量大于90%時(shí)操作人員終止返排作業(yè)。這是壓裂完井收集和報(bào)告排放數(shù)據(jù)的終點(diǎn)。從井場(chǎng)搬走返排設(shè)備，搬進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備。
[0026]返出液量通常開始較高，在返排作業(yè)期間隨著時(shí)間推移返出液量減少，而氣產(chǎn)量通常開始較低，在返排作業(yè)期間隨著時(shí)間推移氣產(chǎn)量增加。
[0027]本發(fā)明應(yīng)用于氣井壓裂后排液過程，通過管匯降壓、砂氣液三相分離器對(duì)返排液進(jìn)行脫砂、脫水處理，然后通過三個(gè)分離膜組件分離CO2和天然氣(CH4),達(dá)到了降低CO2排放量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2的回收和綜合利用的目的。
[0028]實(shí)施例2:
基于實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中，所述固氣液分離器3下端連接的收集器為壓裂砂收集器4和壓裂液收集器5。
[0029]所述氣井I與固氣液分離器3之間連接有降壓緩速裝置2。
[0030]本發(fā)明中，一旦氣井I壓裂完成后，從井里產(chǎn)出的返排液體通過液體減速降壓裝置2對(duì)管線進(jìn)行節(jié)流，通過降低壓力、減緩流速保護(hù)下游測(cè)試生產(chǎn)設(shè)備。通過液體減速降壓裝置2后，液體先流向一個(gè)固液氣三相分離器3，返排液通過固液氣三相分離器3，通過沉降作用分離出壓裂返排液中的回流壓裂砂并收集在壓裂砂收集器4中，液體被分離并在壓裂液收集器5中收集液體，氣體在分離器頂部，進(jìn)入C02/CH4分離膜組件進(jìn)行分離處理。
[0031 ] 所述降壓緩速裝置2型號(hào)為PE-0683-CM-002。
[0032]本發(fā)明中采用進(jìn)口的型號(hào)為PE-0683-CM-002的降壓緩速裝置2，從井里產(chǎn)出的液體通過降壓緩速裝置產(chǎn)生節(jié)流作用，可以控制壓力，限制流速，保護(hù)回收處理設(shè)備。
[0033]二級(jí)分離膜組件A8的上方出氣口與一級(jí)分離膜組件7的進(jìn)氣口通過管線連通，該管線上設(shè)置有單向閥9。單向閥9可以阻止氣體的逆向流動(dòng)，更好的分離氣體，不被混淆。
[0034]所述一級(jí)分離膜組件7為UBE生產(chǎn)的C0-710F X I膜。
[0035]所述二級(jí)分離膜組件A8與二級(jí)分離膜組件BII結(jié)構(gòu)相同，均為UBE生產(chǎn)的⑶-710F
X 4膜。
[0036]所述低溫CO2回收裝置12的型號(hào)為HL-HSG-100。
[0037]本發(fā)明中的一級(jí)分離膜組件7、二級(jí)分離膜組件AS和二級(jí)分離膜組件BII三個(gè)分離膜組件:當(dāng)C02、CH4混合氣體在一定壓力條件下透過高分子膜時(shí)，CO2高分子滲透膜內(nèi)擴(kuò)散滲透速率明顯大于CH4,利用膜對(duì)混合物各組分選擇性滲透性能的差異，來實(shí)現(xiàn)⑶2、CH4的分離。選擇性再好的膜在壓力作用下透過CO2組分的同時(shí)，都會(huì)有一定量CH4的滲透，為了實(shí)現(xiàn)CO2高回收率和高純度，設(shè)定為雙級(jí)膜分離，經(jīng)過雙級(jí)分離后即認(rèn)為氣體純度100%。
[0038]本發(fā)明降低了0)2排放量，降低了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提供的裝置，實(shí)現(xiàn)了 CO2的回收和綜合利用，變廢為寶，降低成本。
[0039]本發(fā)明應(yīng)用于氣井壓裂后排液過程，通過管匯降壓、砂氣液三相分離器對(duì)返排液進(jìn)行脫砂、脫水處理，然后通過雙級(jí)C02/CH4膜分離CO2和天然氣(CH4)，達(dá)到了降低CO2排放量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2的回收和綜合利用的目的。
[0040]本發(fā)明中涉及到的裝置均為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中將不進(jìn)行一一敘述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:包括固氣液分離器(3)，所述固氣液分離器(3 )—端連接氣井(I);所述固氣液分離器(3)下端連接有分離出的固體與液體的收集器，所述固氣液分離器(3)的出氣口連接有壓縮機(jī)(6)，所述壓縮機(jī)(6)另一端連接有一級(jí)分離膜組件(7)的入口，一級(jí)分離膜組件(7)的另一端出氣口連接氣體出口(10);所述一級(jí)分離膜組件(7)與氣體出口(10)之間設(shè)置有二級(jí)分離膜組件A(S)，二級(jí)分離膜組件A(S)的上方出氣口與一級(jí)分離膜組件(7)的進(jìn)氣口通過管線連通，所述一級(jí)分離膜組件(7)下端出氣口還連接有二級(jí)分離膜組件B(Il)，所述二級(jí)分離膜組件B(Il)的右端出氣口與二級(jí)分離膜組件A( 8 )的進(jìn)氣口連接，所述二級(jí)分離膜組件B( 11)下端出氣口還連接有低溫CO2回收裝置(12)，所述低溫CO2回收裝置(12)下端連接有高純度CO2收集器(13)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:所述固氣液分離器(3)下端連接的收集器為壓裂砂收集器(4)和壓裂液收集器(5)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:所述氣井(I)與固氣液分離器(3)之間連接有降壓緩速裝置(2)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:所述降壓緩速裝置(2)型號(hào)為PE-0683-CM-002。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:二級(jí)分離膜組件A(S)的上方出氣口與一級(jí)分離膜組件(7)的進(jìn)氣口通過管線連通，該管線上設(shè)置有單向閥(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:所述一級(jí)分離膜組件(7)為UBE生產(chǎn)的C0-710FX I膜。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:所述二級(jí)分離膜組件A( 8 )與二級(jí)分離膜組件B( 11)結(jié)構(gòu)相同，均為UBE生產(chǎn)的C0-71 OF X 4膜。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:所述低溫CO2回收裝置(12)的型號(hào)為HL-HSG-100。
【文檔編號(hào)】E21B43/34GK105927202SQ201610269603
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】王亞娟, 何明舫, 張燕明, 馬占國(guó), 肖元相, 周長(zhǎng)靜, 問曉勇, 胡陽明, 畢曼, 郝瑞芬
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油天然氣股份有限公司