液气分离器基本知识

液气分离器

钻井液液气分离器也是气浸钻井液除气的专用设备，属常压除气范畴，基于常压除气原理，不过它是处理气浸钻井液的初级脱气设备，与除气器的主要区别在于它主要用于清除环空钻井液喷出来的直径≥3mm的大气泡。大气泡是指大部分充满井眼环空某段的钻井液的膨胀性气体，其直径大约为3-25mm。这些大气泡引起井涌。甚至喷出转盘表面。另外，液气分离器主要是靠重力冲撞作用来实现液气分离的，而除气器是采用真空、紊流、离心等原理，除气器的处理气体量比液气分离器少得多，但是清除气体更彻底。通常经液气分离器处理后的钻井液中还会有小气泡，通过振动筛后，需进入除气器再进行常规除气。

液气分离器可以直接从旋转防喷器处进液，也可以从节流管汇外进液。液气分离器按压力分常压式和压力自控式两种。在过去的50年里，它们已经从简单的开式罐发展到复杂的密闭和加压式容器。一般液气分离器是与节流管汇和电子点火装置配套使用的，用于脱离钻井液中的游离气体，可应用于欠平衡钻井液和硫化氢气体的钻井液处理。

液气分离器的类型

常用的液气分离器有两种类型

1.封底式

除气罐底部封闭。钻井液通过一根U形管线回到循环罐内。除气罐内钻井液面的高度，可通过u管的高度增减来控制。

2.开底式

分离器罐无底，下半部潜入钻井液中。罐内的液面依靠底部潜入深度来控制，这种分离器在国外俗称“穷孩子”，说明其简易性。

最简单、最可靠的液气分离器是封底式的。因为它的钻井液柱高度受到循环罐内液面高度的限制。液气分离器的工作压力等于游离气体由排出管排出时的摩擦阻力。分离器内始终保持一定高度的液面（钻井液柱高），如果上述摩擦阻力大于分离器内钻井液柱的静水压力，将造成“短路”，未经分离的气浸钻井液就会直接排入钻井液循环罐内。分离器产生“短路”一般是在气浸钻井液出现大量气体（峰值）的条件下发生的。这表明分离器处理能力不足。液气分离器原理

液气分离器的基本原理都是相同的。开底式的基本结构是一个底部敞开（或有一个直径较大的排出口）的立式钢质圆筒，筒的一侧有一个钻井液入口，顶端是气体排出口。筒体是一个直径为355-610（或者更大一些）的钢质圆筒。当钻井液从井口返出后，经阻气管汇流进入出气筒的入口管，入口关随阻气管的直径而定。例如：阻气管直径为50mm,则入口管直径为100mm,而液气分离器的排气管应为150mm.若圆筒直径是1000mm,则排气口直径应为200mm.液气分离器圆筒内有许多挡板，排列形状各不相同。其作用是承受钻井液的冲击，有助于形成紊流，使钻井液层变薄，以促使气泡与液体分离、破裂、逸出。排气管线应接至远离井场的地方，以便将分离出的气体引向远处。应注意的是排气管内的阻力必须很小，以确保管线回压很小。

液气分离流程如图所示，从井口返出的气浸钻井液经阻气管汇后，以很高的速度沿分离器进液口切线进入分离器内，顺内壁落在专门设计的一系列内挡板上，液体与钢板撞击后，通过碰撞、增大暴露面积后继续向下流动，一部分气泡在撞击后破裂，其余气泡与液体一起形成紊流和薄膜。由于液气分离器圆筒与大气相通，因而气浸钻井液压力降低到几乎等于大气压力，在紊流和薄膜中的气体便迅速膨胀并逸出液面。液气分离后钻井液从下部流入钻井液