液气分离器

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几天晚上看见3号台子因气侵而点火，整个火炬燃起了5米高的火焰，于是我在想，如果我们所打的井也进入了目的层，液气分离器这套设备是否也像他们那样使用的那么潇洒。那么自己亲手安装的液气分离器究竟是个什么状态呢？

正文：

    正如名字一样，液气分离器是把液体和气体之间分离的设备。而分离方法有重力沉降和离心分离法，按放置形式又可以分卧式和立式的，在处理沉砂方面立式要比卧式好，而内部结构大多是容器内部设置多道折流板的方式，目的是增加液流的行程和液流的接触面积，从而提高分离效率。

                  图1 立式液气分离器

    本井使用的是承德江钻的液气分离器，其型号为1200/1.6。这个型号的意义是液气分离器的内径为1200mm，最大工作压力为1.6MPa。

  钻井液液气分离器是气侵钻井液初级脱气的专用设备，主要用于清除气侵钻井液中直径大约在φ3～φ25mm的大气泡。这些大气泡是指大部分充满井眼环空某段的钻井液中的膨胀性气体，若不除掉，容易引起井涌，甚至喷出钻盘表面。该设备采用防硫材质,适合于含H2S气体处理。

                                      图2 液气分离器部位详解

     下面将本液气分离器的三围资料呈现给读者。

1、主体直径：       φ1200     mm；

2、处 理 量：       250～300   m3/h；

3、进液口直径：     φ168      mm；

4、排液口直径：     φ219      mm；

5、排气口直径：     φ219      mm；

6、设计压力：       1.6       MPa；

     通过上面的三围资料，不难发现进液口的直径168mm，转换为英制单位是6寸，而排液口和排气口直径219mm转成英制单位是8寸的。那么在安装液气分离器的时候就要注意，节流管汇的闸门组的法兰接口直径是φ103mm/35MPa的，如果要连接液气分离器的进液口就需要转换法兰103/35转6寸。而液气分离器上罐管线和排气管线，厂家在配置的管线都是带有凹槽的8寸管子。那么液气分离器对应的钢圈(垫环)6寸的应该是DN150，而8寸的是DN200。连接6寸的法兰螺栓是M24*130的，而连接8寸法兰盘的是M27*170的，为什么要啰嗦这么多呢，是想提醒读者在收货时注意垫环和螺栓的个数，以免在安装时缺少螺栓和垫环延误安装的进度。

                                    图3 上罐、排气、进液口管线细节图

    其工作原理也很简单，当井内发生溢流了，地层中不断有气进入井筒，从井内返出的带压含气钻井液经节流管汇，由节流管汇的节流阀控制流量后流出，经液气分离器进液管进入分离器总成上部，根据离心、减压、膨胀等原理，使游离态的气体从钻井液中分离出来。经过初次分离后的钻井液由上向下流经多层分离板，并在分离板上分离成薄层，使气体暴露在钻井液表面，气泡破裂，钻井液体和气体得到分离，分离出的气体经过分离器顶部经排气管排往至防喷点火燃烧，除气候的钻井液经排液管排出分离器进入钻井循环系统。

                                  图4 各管线的流程图解

   在安装方面要注意，液气分离器是与节流管汇配套使用的，分离器摆放在节流管汇外侧，距离约1.5-2米，便于连接进液管线。安装位置地面应平整、坚实，底座需用地脚螺栓固定。

   分离器筒体部分在运输中水平放置在支架体上，分离器摆放就位后，将分离器顶部吊起至筒体呈垂直位置，穿好 定位和开口销，分离器顶部设有4个耳板，可安装绷绳4根φ15mm以上为标准。

   进液管用高压软管与节流管汇连接，出液管连接到振动筛缓冲池内，液气分离器的排气管应接出井场，排气管的直径根据液气分离器的型号规格选定，尽量减少弯头，管线长度不得少于50米，管线上不允许连接闸门，应处于长期通畅，无堵塞状态，管线连接处必须密封良好，并采用适当方法固定。分离出的钻井液需经振动筛除固处理。

压力表表面应朝向井场方向，易于观察。安全阀泄压器口应朝向防喷管线方向。排气管线接至燃烧池，排气管线和防喷管线并排，距防喷管线约30cm，排气管线长度应等于该井防喷管线的长度。排气管线的出口方向可以与防喷管线一致，也可单独一个方向，每10米一个固定点，固定基础质量不少于200KG,固定螺栓不小于16mm。

                                  图4 液气分离器压力表

液气分离器在使用时要注意：

1、液气分离器是在受控的情况下进行液气分离、回收钻井液的专用设备，严禁在失控的情况下作防喷之用。

2、在欠平衡钻井作业和压井之前，要打开节流管汇与钻井液气分离器进液管连接的手动平板阀。在压井循环过程中，必须仔细观察分离器顶部的压力表读数和安全阀的情况，当压力表读数超过额定工作压力时(此时安全阀自动打开排气卸压)，应迅速打开节流管汇与防喷管线相连接的平板阀放喷泄压，此时若分离器顶部压力表读数仍大于额定工作压力，则应关闭与进液管连接的手动平板阀，停止使用液气分离器。

3、在进行常规压力作业，需使用分离器处理含气钻井液时，应根据当时的控制套管压力，适当调整节流阀的开度来控制从井内返出的气量。

4、液气分离器工作时，出液口若有气体流出，应调节节流阀，降低液气入口的流量。筒体下部的排污阀应定时打开排砂，以避免沉砂堵塞出液口。

5、在液气分离器整个使用过程中，需保障排气管线出口主端的自动点火火头的供电，以确保排出的可燃气体能及时燃烧，防止污染环境。

6、液气分离器每次使用完毕后，应关闭进液管与节流管汇相连接的手动平板阀，并打开分离器底部的排污阀，排出残留的钻井液和沉砂。

7、每口井结束后拆开入孔、排液管的下法兰和排污阀，对分离器的管线进行清洗。

                                                图5 安全阀

    下面介绍下液气分离器的点火装置。它是由火炬主体、高能点火高压包、点火器控制箱、引火筒、高温高压电缆、波纹软管、石油液化气罐（液化气用户自配）、安装支架、等部分组成。其工作原理为高能点火器采用电容储能，半导体电咀发火，火花能量大（单火花能量达焦耳数量级），具有很强的自净化能力，不受气压污染影响，抗油、抗水、抗结焦、耐高温高压屏蔽电缆，传输损耗低，可屏蔽点火能量的杂散辐射，防止对其他现场电子设备的电磁干扰。点火控制箱，具有手动，自动，遥控三种点火方式。控制箱内装有电瓶和充电控制系统，在无外部电源情况下仍可使用。

                                                          图6  火炬

     使用程序：

1、将放喷管线安装到燃烧器（火炬）进气口。

2、连接好电缆与液化气软管。

3、调整好调风螺母

4、启动电子点火器。

5、打开液化气罐，操作电子点火器点燃引火管（一级点火）。

6、燃烧着的引火管将放空气体点燃（二级点火）。

7、关闭液化气罐，熄灭引火管，任由可燃放空气体燃烧。

                                     图7 火炬简图和点火箱

          GDX高能点火控制箱使用说明

1.准备与开机：

连接好液化气管线。连接电源线、控制输出线、高压线、和点火电杆（连线之前电源开关应处在左方关的位置）。打开控制箱电源开关，电源指示灯亮，电压表应指示12V左右。

2.手动点火：

按住控制箱上手动点火按钮，点火杆放电，杆前端应该发出“叭,叭,叭,…………”的爆炸声音，电流表指示点火电流1.5A左右。

3.无线遥控点火：

将室外天线连接好，操作遥控发射器按钮，点火杆放电，遥控发射器上的指示灯亮，点火杆放电。

4.自动点火：

打开自动点火开关，既开始自动点火，点火指示灯间歇点亮。自动点火时间不宜超过30分钟。     

5.充电操作：

当内部电压下降到10.5V时，此时应对点火控制器充电。

接通220V外部电源，打开电源开关，即进入充电模式，充满后应断开电源停止充电。

充电指示灯均匀闪亮-------进入充电状态

充电指示灯长亮-----------充满

充电指示灯不亮-----------电池有问题 ，接触不良或电池损坏

仪器长期不用时要关掉电源。并且每隔1～2个月进行充电一次，以保持电瓶正常工作。

6． 本产品质保时间为一年。

由于运输安全考虑 液化气罐需要用户自行罐装。

特别安全警示：

本仪器无防爆功能，使用时要远离可燃气源，千万注意！注意高压！  控制箱严禁带电开盖！严禁带电连接！非专业人员请勿随意拆开！

3．YPD20/3.5型液气分离器电子点火装置技术参数：

火炬技术参数：

燃烧器（火炬）通径：  DN200mm

入口连接法兰：8寸1.0 MPa

入口段直径：Φ219

外型尺寸： 1700X3500X600（长x 高x 宽）

火炬重量：约600 Kg

工作压力：1.0 MPa

控制箱技术参数：

电源：AC220V/50HZ：

电瓶：12V7.2Ah

无线遥控器工作频率：315MHz。

无线遥控距离： 100M

控制电缆电压： AC12V

点火电流：1500～1700mA

仪器箱到高压点火器连接电缆长度：100m±10﹪

仪器箱外型尺寸：270x150x260（长x 高x 宽）

相对湿度：＜90﹪

工作温度：-30℃～60℃

消耗功率：≤60W

点火操作方式：自动间歇，遥控，手动。

点火高压包技术参数：

点火介质：石油液化汽
   电源电压：AC12V　50HZ
   火花能量：6J
   火花频率：3-8次／秒
   外型尺寸：220×175×110
   点火杆安装螺纹： M20×1.5
   点火杆耐温： 1300℃
   点火杆直径：18　
   电缆连接方式：铠装

高压输出电压：DC2500伏

4．问题和解决办法

问      题	原    因	建 议 解 决 方 法
按下点火按钮后，点火装置不点火	1.控制箱内电瓶亏电 2.输出保险烧断                3.连接电缆和点火连接线断线             4. 高压连接线的接头未接紧固 5.点火导电杆损坏            6. 可能点火装置坏了 7.点火控制器和点火装置型号（编号）不对	1.充电后，再用 2.更换同型号保险管 3.检查连接导线和点火导线 4. 关闭点火控制器，检查后，再连接紧固 5.检查是否断列或更换 6. 联系售后服务或维修 7.检查更换同型号（编号）的系统
点火器工作时,导电杆前端发出“叭,叭,叭,…”的声音	点火电击声音.	正常现象.
点火装置各连接处打火花	连接的接头处未拧紧。	拧紧（注意瓷件不可用力过大）
在未接外部电源情况下， 使用时间过短。（小于5分钟）	1控制器的内置电瓶未充足电	1重新充电至正常。
点火控制器不充电，外部电源指示灯无显示	1无交流电源输入 2交流电源保险熔断	1检查外接交流电源。 2更换同型号保险管。
在接通外部电源情况下 充电指示灯不亮， 电瓶不充电，	电瓶不良或损坏	联系更换同型号电瓶。
点火控制器输出电压过低 小于10V	也许控制器内电压转换器有故障	联系售后服务或维修。
点火控制器充电不足 充电指示灯闪亮不停	也许控制器充电系统有故障	联系售后服务或维修。

5．注意事项：

点火控制箱的外接电源为220V/50Hz交流电源。

严禁在高压点火导线与点火导电杆未连接的状况下开启点火开关；

GDX高能点火控制箱在工作时的输出电压为交流12V电压，严禁带电移动、连接和碾压。

GDX高能点火控制箱的输出电源只能与点火高压包装置连接。不可作为其它电源使用。

GDX高能点火控制箱和点火装置为非防爆产品，注意安装环境周围不能有易燃液体和挥发性的易爆气体。

高能的点火导电杆内由高频瓷件组成，安装时应轻拿轻放，严禁抛丢，弯折，碾压。

点火工作时,导电杆前端应该发出“叭,叭,叭,叭,…………”的爆炸声音.否则视为点火器有故障.

点火控制箱在未连接外接电源时，工作中：当内部电压下降到10.4V—11V时，此时应对点火控制器充电。当过放电后再对电瓶充电较困难。

安装和连接：

1.安装点火装置时一定要选择空旷不会引起火灾的地方。

应符合《GB50183-2004石油天然气工程设计防火规范》

点火装置距离井口至少70米以上，具体安装方法请参考井控技术手册

及《API  RP 521泄压系统及减压系统指导手册》

《HG/T20570.12-95火炬系统设置》

《SH3009-2001可燃性气体排放系统设计规范》

2.燃烧器底座要与基础固定牢靠，需要时辅以绷绳。

3.点火控制箱应安放在避免日晒雨淋及风沙和环境温度低于40℃且无易燃易爆物质的地方,严禁倒置，并应可靠接地（放在绝缘的地方应连接接地线）。

4.点火装置安装在管线的防雨电器盒上，要求与管线连接可靠（与之接地）。火炬筒体与防雨电器盒要有5米以上的距离。

5.将点火控制器与点火装置用配备的控制电缆连接紧固；连接时请注意与点火控制器和点火装置的连接方向。并且该导线需要采取抗高温、防碾压保护。

6.将不锈钢点火电杆与打火电嘴连接好后固定在引火管上（见安装示意图），用耐高温高压电缆与点火装置连接起来，由于都是含有瓷件安装时注意轻拿轻放，严禁抛丢、敲打、弯折、碾压。

                           6点火装置易损件

名称	代号	型号	数量	价格	备注
航空插头		P20K3Q	2
橡胶两芯软电缆		YC-2x2.5mm2	100米
铠装高温高压电缆		FF46	10米
不锈钢点火杆		Φ18 X 1M	1
高压包		GNQ-05	1
液化气软管		Φ8    GB2551-92	1
蓄电瓶		HYS1272 (12V7.2Ah)	1
充电器		12V1A   CD04Q06	1
保险管		2A	2
电源转换器		DC12V-AC220V	1
继电器		HH53P AC220V	1
遥控手柄		315MHz	1
遥控手柄电池		6F22 9V	1

本装置保修时间为一年

超出保修期及，由于非质量原因引起的故障及零件损坏，厂家需要收取一定费用。

参考资料

1、田富林《井控装置实用手册》

2、YPD20/3.5型液气分离器电子点火装置使用说明书