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，所述壓縮機另一端連接有一級分離膜組件的入口，一級分離膜組件的另一端出氣口連接氣體出口；所述一級分離膜組件與氣體出口之間設置有二級分離膜組件A，一級分離膜組件下端出氣口還連接有二級分離膜組件B，所述二級分離膜組件B的右端出氣口與二級分離膜組件A的進氣口連接。本發明通過管匯降壓、砂氣液三相分離器對返排液進行脫砂、脫水處理，然后通過三個分離膜組件分離CO2和天然氣（CH4），達到了降低CO-2排放量的同時實現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
技術領域
[0001]本發明涉及一種氣井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入大氣帶來的環境污染，同時達到0)2的回收和綜合利用的目的。
【背景技術】
[0002]為降低儲層傷害，提高氣井壓裂試氣效果，CO2水力壓裂在氣田應用規模不斷增加，單井液態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，導致CO2逸入大氣加劇溫室效應，同時增加壓裂成本。

【發明內容】

[0003]本發明專利的目的是: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返排液進行脫砂、脫水處理，然后通過雙級C02/CH4膜分離CO2和天然氣(CH4)，達到降低CO2排放量的同時實現CO2的回收和綜合利用的目的。
[0004]本發明采用的技術方案為:
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，所述壓縮機另一端連接有一級分離膜組件的入口，一級分離膜組件的另一端出氣口連接氣體出口；所述一級分離膜組件與氣體出口之間設置有二級分離膜組件A，二級分離膜組件A的上方出氣口與一級分離膜組件的進氣口通過管線連通，所述一級分離膜組件下端出氣口還連接有二級分離膜組件B，所述二級分離膜組件B的右端出氣口與二級分離膜組件A的進氣口連接，所述二級分離膜組件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為PE-0683-CM-002。
[0008]二級分離膜組件A的上方出氣口與一級分離膜組件的進氣口通過管線連通，該管線上設置有單向閥。
[0009]所述一級分離膜組件為UBE生產的C0-710FX I膜。
[0010]所述二級分離膜組件A與二級分離膜組件B結構相同，均為UBE生產的C0-710FX4膜。
[0011]所述低溫C02回收裝置的型號為HL-HSG-100。
[0012]本發明的有益效果為:
本發明主要由降壓緩速裝置、固氣液分離器、三個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、壓裂砂收集器、壓裂液收集器和低溫CO2回收裝置。
[0013]本發明中采用降壓緩速裝置，從井里產出的液體通過降壓緩速裝置產生節流作用，可以控制壓力，限制流速，保護回收處理設備。
[0014]本發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，液體被分離并在儲液罐中收集液體，氣體在分離器頂部，進入分離膜組件進行分離處理。
[0015]三個分離膜組件，當⑶2、CH4混合氣體在一定壓力條件下透過一級分離膜組件時，CO2高分子滲透膜內擴散滲透速率明顯大于CH4,利用膜對混合物各組分選擇性滲透性能的差異，來實現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，都會有一定量CH4的滲透，為了實現CO2高回收率和高純度，設定為雙級膜分離，經過雙級分離后即認為氣體純度100%。
[0016]I)降低了 CO2排放量，降低了環保風險。
[0017]2)實現CO2的回收和綜合利用，變廢為寶，降低成本。
[0018]本發明應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返排液進行脫砂、脫水處理，然后通過三個分離膜組件分離CO2和天然氣(CH4),達到了降低CO2排放量的同時實現CO2的回收和綜合利用的目的。
[0019]以下將結合附圖進行進一步說明。
【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;7、一級分離膜組件;8、二級分離膜組件A;9、單向閥；10、氣體出口； 11、二級分離膜組件B; 12、低溫CO2回收裝置;13、高純度CO2收集器。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
為了克服現有裝置進行開放式的壓裂液返排，導致CO2逸入大氣加劇溫室效應，同時增加壓裂成本的問題，本發明提供如圖1所示的一種氣井CO2水力壓裂后CO2回收再利用裝置，本發明通過管匯降壓、砂氣液三相分離器對返排液進行脫砂、脫水處理，然后通過三個分離膜分離CO2和天然氣(CH4)，達到降低CO2排放量的同時實現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6，所述壓縮機6另一端連接有一級分離膜組件7的入口，一級分離膜組件7的另一端出氣口連接氣體出口 10;所述一級分離膜組件7與氣體出口 10之間設置有二級分離膜組件AS，二級分離膜組件AS的上方出氣口與一級分離膜組件7的進氣口通過管線連通，所述一級分離膜組件7下端出氣口還連接有二級分離膜組件Bll，所述二級分離膜組件BI I的右端出氣口與二級分離膜組件A8的進氣口連接，所述二級分離膜組件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]本發明的使用過程如下:一旦氣井I壓裂完成后，從井里產出的返排液體先流向一個固液氣三相分離器3，產生的固體和液體被分離，產生的沙河液進行收集。產生的氣體在固液氣分離器3頂部，通過壓縮機6后，帶有一定壓力的氣體即C02/CH4混合氣體進入一級分離膜組件7，分離后非滲透氣CH4作為副產品，還混有少量CO2,進入二級分離膜組件AS進行二次分離,得到的滲透氣再通過單流閥9返回一級分離膜組件7重新分離，分離后得到的非滲透氣CH4接管線或燃燒處理;一級分離膜組件7—級分離得到的富CO2組分的滲透氣通過二級分離膜組件Bll后得到高純度C02，最終經過低溫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，該操作持續一直到通過多功能氣體檢測儀觀察到氣體組分中CH4含量大于90%時操作人員終止返排作業。這是壓裂完井收集和報告排放數據的終點。從井場搬走返排設備，搬進生產設備。
[0026]返出液量通常開始較高，在返排作業期間隨著時間推移返出液量減少，而氣產量通常開始較低，在返排作業期間隨著時間推移氣產量增加。
[0027]本發明應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返排液進行脫砂、脫水處理，然后通過三個分離膜組件分離CO2和天然氣(CH4),達到了降低CO2排放量的同時實現CO2的回收和綜合利用的目的。
[0028]實施例2:
基于實施例1的基礎上，本實施例中，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]本發明中，一旦氣井I壓裂完成后，從井里產出的返排液體通過液體減速降壓裝置2對管線進行節流，通過降低壓力、減緩流速保護下游測試生產設備。通過液體減速降壓裝置2后，液體先流向一個固液氣三相分離器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，進入C02/CH4分離膜組件進行分離處理。
[0031 ] 所述降壓緩速裝置2型號為PE-0683-CM-002。
[0032]本發明中采用進口的型號為PE-0683-CM-002的降壓緩速裝置2，從井里產出的液體通過降壓緩速裝置產生節流作用，可以控制壓力，限制流速，保護回收處理設備。
[0033]二級分離膜組件A8的上方出氣口與一級分離膜組件7的進氣口通過管線連通，該管線上設置有單向閥9。單向閥9可以阻止氣體的逆向流動，更好的分離氣體，不被混淆。
[0034]所述一級分離膜組件7為UBE生產的C0-710F X I膜。
[0035]所述二級分離膜組件A8與二級分離膜組件BII結構相同，均為UBE生產的⑶-710F
X 4膜。
[0036]所述低溫CO2回收裝置12的型號為HL-HSG-100。
[0037]本發明中的一級分離膜組件7、二級分離膜組件AS和二級分離膜組件BII三個分離膜組件:當C02、CH4混合氣體在一定壓力條件下透過高分子膜時，CO2高分子滲透膜內擴散滲透速率明顯大于CH4,利用膜對混合物各組分選擇性滲透性能的差異，來實現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，都會有一定量CH4的滲透，為了實現CO2高回收率和高純度，設定為雙級膜分離，經過雙級分離后即認為氣體純度100%。
[0038]本發明降低了0)2排放量，降低了環保風險。本發明提供的裝置，實現了 CO2的回收和綜合利用，變廢為寶，降低成本。
[0039]本發明應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返排液進行脫砂、脫水處理，然后通過雙級C02/CH4膜分離CO2和天然氣(CH4)，達到了降低CO2排放量的同時實現CO2的回收和綜合利用的目的。
[0040]本發明中涉及到的裝置均為現有技術，本發明中將不進行一一敘述。
【主權項】
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(6)，所述壓縮機(6)另一端連接有一級分離膜組件(7)的入口，一級分離膜組件(7)的另一端出氣口連接氣體出口(10);所述一級分離膜組件(7)與氣體出口(10)之間設置有二級分離膜組件A(S)，二級分離膜組件A(S)的上方出氣口與一級分離膜組件(7)的進氣口通過管線連通，所述一級分離膜組件(7)下端出氣口還連接有二級分離膜組件B(Il)，所述二級分離膜組件B(Il)的右端出氣口與二級分離膜組件A( 8 )的進氣口連接，所述二級分離膜組件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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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)型號為PE-0683-CM-002。5.根據權利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:二級分離膜組件A(S)的上方出氣口與一級分離膜組件(7)的進氣口通過管線連通，該管線上設置有單向閥(9)。6.根據權利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:所述一級分離膜組件(7)為UBE生產的C0-710FX I膜。7.根據權利要求1所述的一種氣井C02壓裂后排液控制裝置，其特征在于:所述二級分離膜組件A( 8 )與二級分離膜組件B( 11)結構相同，均為UBE生產的C0-71 OF X 4膜。8.根據權利要求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)的型號為HL-HSG-100。
【文檔編號】E21B43/34GK105927202SQ201610269603
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】王亞娟, 何明舫, 張燕明, 馬占國, 肖元相, 周長靜, 問曉勇, 胡陽明, 畢曼, 郝瑞芬
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司