本發(fā)明涉及的是一種應(yīng)用于高壓井下氣液分離領(lǐng)域中的分離裝置，具體涉及的是一種能夠在井下狹小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)油、氣兩相介質(zhì)高效分離的裝置，一種氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)氣井開采技術(shù)的不斷發(fā)展，井下氣液分離是開采和處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但含水量的增加加大了氣井排液采氣的難度，必須加強(qiáng)排液力度才能達(dá)到生產(chǎn)目標(biāo)，提高產(chǎn)量。這需要更多的技術(shù)和設(shè)備投入，增加了生產(chǎn)成本。

2、為了解決氣井氣液分離效率低，難以在井下充分分離的問題，技術(shù)人員提出了一些解決方案，專利文獻(xiàn)1，cn201510683020.8所示，其利用螺旋桿上的葉片進(jìn)行氣液分離，使氣液混合物經(jīng)由筒內(nèi)部的螺旋桿作用流向分離接頭，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣液分離，但是，這一方案下，分離后的氣相中仍攜帶少量液滴，而且只能進(jìn)行一次氣液分離，不能針對(duì)分離后的氣相再進(jìn)行氣液分離，因此氣液分離效率并不高。

3、專利文獻(xiàn)2，cn201621062438.3所示，氣液分離出的氣體不再與產(chǎn)出的混合液接觸，但仍有少量氣體進(jìn)入抽油泵，會(huì)影響油泵工作效率的同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間會(huì)對(duì)油泵造成損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，這種氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置用于解決現(xiàn)有技術(shù)中氣液分離裝置分離效率不高的問題，或氣液分離后仍然有少量氣體進(jìn)入抽油泵，影響油泵工作效率的問題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置包括氣液分離結(jié)構(gòu)和氣液分流結(jié)構(gòu)，氣液分離結(jié)構(gòu)設(shè)置于氣液分流結(jié)構(gòu)之下，氣液分離結(jié)構(gòu)包括下部外管、內(nèi)管，下部外管、內(nèi)管同軸設(shè)置，下部外管上端和內(nèi)管下端均設(shè)置進(jìn)液口，內(nèi)管中設(shè)置一級(jí)螺旋流道和二級(jí)螺旋流道，一級(jí)螺旋流道上端連接引流倒錐，二級(jí)螺旋流道上端連接引流錐管；氣液分流結(jié)構(gòu)包括上部外管、泵外管、固定環(huán)、旁通流道、橋式通道，上部外管、泵外管同軸設(shè)置，固定環(huán)螺紋連接于下部外管上端，?固定環(huán)中部通過設(shè)置環(huán)形槽形成內(nèi)外兩層的筒體，內(nèi)層為內(nèi)套，固定環(huán)上部為僅有外壁的單層筒體，固定環(huán)外壁上端連接橋式通道，橋式通道上端連接上部外管，泵外管內(nèi)設(shè)置螺桿泵，旁通流道為錐形管，錐形管的下部設(shè)置若干旁通流道開孔，旁通流道設(shè)置于橋式通道之下且伸入固定環(huán)的內(nèi)套中，旁通流道與固定環(huán)內(nèi)套之間的環(huán)形空間為導(dǎo)流腔，導(dǎo)流腔為漸縮的，導(dǎo)流腔在旁通流道與固定環(huán)內(nèi)套的上端口之間時(shí)為環(huán)形間隙；含有氣液兩相的混合液先進(jìn)入氣液分離結(jié)構(gòu)進(jìn)行二級(jí)氣液分離后，分離后的氣相在旁通流道內(nèi)向上運(yùn)行，經(jīng)橋式通道進(jìn)入上部外管與泵外管之間的環(huán)形氣道并流出，夾雜著少量氣相的液相在螺桿泵提供壓力差的作用下沿導(dǎo)流腔向上運(yùn)行，液相中夾雜的氣相從旁通流道下方開孔向旁通流道內(nèi)匯集，再次分離后的液相從環(huán)形間隙噴射出并經(jīng)橋式通道在螺桿泵抽吸下從泵外管流出。

3、上述方案中橋式通道為內(nèi)部具有隔斷的筒體，隔斷將筒體分隔為氣腔和油腔，氣腔通過通道連接與旁通流道相通，氣腔通過橋式通道中心兩側(cè)開孔與油腔壁內(nèi)設(shè)置的橋式通道上端環(huán)形開口相通，橋式通道上端環(huán)形開口與所述環(huán)形氣道相通；氣腔壁設(shè)置橋式通道下部環(huán)形開口，橋式通道下部環(huán)形開口與油腔相通，油腔頂設(shè)置橋式通道上端中心開孔，油腔通過橋式通道上端中心開孔與引出管相通，油腔通過橋式通道上端中心開孔與管泵連接螺紋連接，管泵連接與螺桿泵螺紋連接；橋式通道中間部分外壁直徑與固定環(huán)外壁的直徑相等，橋式通道油腔頂外壁具有外螺紋，橋式通道氣腔壁設(shè)置有外螺紋。

4、上述方案中內(nèi)管的下端及下部外管的下端分別與內(nèi)外管連接螺紋連接，內(nèi)外管連接下端與油管接箍螺紋連接；一級(jí)螺旋流道下端與內(nèi)外管連接的上端開孔螺紋連接，一級(jí)螺旋流道上端與引流倒錐下端通過螺紋連接。

5、上述方案中內(nèi)管上端螺紋連接螺旋鏈接，螺旋鏈接上端螺紋連接二級(jí)螺旋流道連接，二級(jí)螺旋流道上端螺紋連接引流錐管。

6、上述方案中固定環(huán)下端內(nèi)壁直徑與內(nèi)管內(nèi)壁直徑相等，固定環(huán)下端具有外螺紋，下部外管上端具有內(nèi)螺紋，固定環(huán)與外管通過螺紋連接，固定環(huán)的下端口將下部外管與內(nèi)管之間的環(huán)形空間封閉。

7、上述方案中旁通流道下部的旁通流道開孔成環(huán)形均勻分布，自上而下分為5層；旁通流道上端與通道連接下端通過螺紋連接；通道連接上端與橋式通道下端通過螺紋連接。

8、上述方案中上部外管下端與橋式通道通過螺紋連接，泵外管下端與橋式通道引出管壁內(nèi)壁通過螺紋連接。

9、本發(fā)明具有以下有益效果：

10、1、本發(fā)明對(duì)含氣混合液進(jìn)行一級(jí)旋流分離后，使含少量液體的氣相通過引流倒錐進(jìn)入二級(jí)分離，從而實(shí)現(xiàn)二次氣體過濾處理，且二次氣液分離與旋流分離互不干擾，在具有高分離效率的同時(shí)兼具了快速分離的特點(diǎn)，能夠適配旋流器內(nèi)部流速快的特性。

11、2、本發(fā)明創(chuàng)新性的提出了一種螺桿泵井氣井開采工藝技術(shù)，通過在常規(guī)螺桿泵添加氣液高精度旋流分離器來實(shí)現(xiàn)氣液兩相介質(zhì)的高效分離，極大的降低水淹井問題的出現(xiàn)，增強(qiáng)了螺桿泵設(shè)備的在氣井中的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)分離、分流和泵體的聯(lián)合使用。

12、3、本發(fā)明提出的分流結(jié)構(gòu)，利用其特殊結(jié)構(gòu)，將分離后的氣液分開排出，實(shí)現(xiàn)氣相在井下壓力作用噴射排出，液相在螺桿泵提供壓力差的作用下被抽出，保證氣液分離效率的同時(shí)，氣相又不與泵體接觸，也能提高泵的使用壽命，同時(shí)增強(qiáng)裝置整體的配合性。

13、4、本發(fā)明提出的分離結(jié)構(gòu)能夠接入在井筒狹小空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了高效分離，達(dá)到了收集液相，排出氣相的目的，且涉及的兩級(jí)旋流裝置在極小的空間內(nèi)部布置，不僅提高了氣液分離效率，還增強(qiáng)了設(shè)備的實(shí)用性，是一種利用聚集、旋流技術(shù)相結(jié)合的一體化井下兩相高效分離裝置，能夠在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣液兩相介質(zhì)的高效分離，提高氣井開采的經(jīng)濟(jì)性。

14、5、本發(fā)明橋式通道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將氣液兩相分流，實(shí)現(xiàn)氣相不與泵體接觸的效果，同時(shí)氣液兩相由壓力差的作用被抽出。

15、6、本發(fā)明利用分離腔內(nèi)的螺旋流道結(jié)構(gòu)將氣液進(jìn)行分離，同時(shí)兩級(jí)螺旋流道的布置可實(shí)現(xiàn)氣液再分離，實(shí)現(xiàn)二級(jí)分離。此外，開孔螺旋流道上端的引流錐管頂部設(shè)有小孔徑開口，氣相流通直徑變小，流速增快的同時(shí)能進(jìn)一步聚集引流錐管外圍的少部分氣相，實(shí)現(xiàn)氣相的射流排出，提高了分離效率。同時(shí)，由螺桿泵壓力差作用抽出的氣相不與泵體接觸，可延長(zhǎng)泵的使用年限。

技術(shù)特征：

1.一種氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，其特征在于包括如下步驟：這種氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置包括氣液分離結(jié)構(gòu)和氣液分流結(jié)構(gòu)，氣液分離結(jié)構(gòu)設(shè)置于氣液分流結(jié)構(gòu)之下，氣液分離結(jié)構(gòu)包括下部外管、內(nèi)管，下部外管、內(nèi)管同軸設(shè)置，下部外管上端和內(nèi)管下端均設(shè)置進(jìn)液口，內(nèi)管中設(shè)置一級(jí)螺旋流道和二級(jí)螺旋流道，一級(jí)螺旋流道上端連接引流倒錐，二級(jí)螺旋流道上端連接引流錐管；氣液分流結(jié)構(gòu)包括上部外管、泵外管、固定環(huán)、旁通流道、橋式通道，上部外管、泵外管同軸設(shè)置，固定環(huán)螺紋連接于下部外管上端，?固定環(huán)中部通過設(shè)置環(huán)形槽形成內(nèi)外兩層的筒體，內(nèi)層為內(nèi)套，固定環(huán)上部為僅有外壁的單層筒體，固定環(huán)外壁上端連接橋式通道，橋式通道上端連接上部外管，泵外管內(nèi)設(shè)置螺桿泵，旁通流道為錐形管，錐形管的下部設(shè)置若干旁通流道開孔，旁通流道設(shè)置于橋式通道之下且伸入固定環(huán)的內(nèi)套中，旁通流道與固定環(huán)內(nèi)套之間的環(huán)形空間為導(dǎo)流腔，導(dǎo)流腔為漸縮的，導(dǎo)流腔在旁通流道與固定環(huán)內(nèi)套的上端口之間時(shí)為環(huán)形間隙；含有氣液兩相的混合液先進(jìn)入氣液分離結(jié)構(gòu)進(jìn)行二級(jí)氣液分離后，分離后的氣相在旁通流道內(nèi)向上運(yùn)行，經(jīng)橋式通道進(jìn)入上部外管與泵外管之間的環(huán)形氣道并流出，夾雜著少量氣相的液相在螺桿泵提供壓力差的作用下沿導(dǎo)流腔向上運(yùn)行，液相中夾雜的氣相從旁通流道下方開孔向旁通流道內(nèi)匯集，再次分離后的液相從環(huán)形間隙噴射出并經(jīng)橋式通道在螺桿泵抽吸下從泵外管流出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，其特征在于：橋式通道為內(nèi)部具有隔斷的筒體，隔斷將筒體分隔為氣腔和油腔，氣腔通過通道連接與旁通流道相通，氣腔通過橋式通道中心兩側(cè)開孔與油腔壁內(nèi)設(shè)置的橋式通道上端環(huán)形開口相通，橋式通道上端環(huán)形開口與所述環(huán)形氣道相通；氣腔壁設(shè)置橋式通道下部環(huán)形開口，橋式通道下部環(huán)形開口與油腔相通，油腔頂設(shè)置橋式通道上端中心開孔，油腔通過橋式通道上端中心開孔與引出管相通，油腔通過橋式通道上端中心開孔與管泵連接螺紋連接，管泵連接與螺桿泵螺紋連接；橋式通道中間部分外壁直徑與固定環(huán)外壁的直徑相等，橋式通道油腔頂外壁具有外螺紋，橋式通道氣腔壁設(shè)置有外螺紋。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，其特征在于：內(nèi)管的下端及下部外管的下端分別與內(nèi)外管連接螺紋連接，內(nèi)外管連接下端與油管接箍螺紋連接；一級(jí)螺旋流道下端與內(nèi)外管連接的上端開孔螺紋連接，一級(jí)螺旋流道上端與引流倒錐下端通過螺紋連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，其特征在于：內(nèi)管上端螺紋連接螺旋鏈接，螺旋鏈接上端螺紋連接二級(jí)螺旋流道連接，二級(jí)螺旋流道上端螺紋連接引流錐管。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，其特征在于：固定環(huán)下端內(nèi)壁直徑與內(nèi)管內(nèi)壁直徑相等，固定環(huán)下端具有外螺紋，下部外管上端具有內(nèi)螺紋，固定環(huán)與外管通過螺紋連接，固定環(huán)的下端口將下部外管與內(nèi)管之間的環(huán)形空間封閉。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，其特征在于：旁通流道下部的旁通流道開孔成環(huán)形均勻分布，自上而下分為五層；旁通流道上端與通道連接下端通過螺紋連接；通道連接上端與橋式通道下端通過螺紋連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，其特征在于：上部外管下端與橋式通道通過螺紋連接，泵外管下端與橋式通道引出管壁內(nèi)壁通過螺紋連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及的是一種氣井井下射流增強(qiáng)型多級(jí)氣液高效分離裝置，它包括氣液分離結(jié)構(gòu)和氣液分流結(jié)構(gòu)，氣液分離結(jié)構(gòu)包括下部外管、內(nèi)管，下部外管、內(nèi)管同軸設(shè)置，下部外管上端和內(nèi)管下端均設(shè)置進(jìn)液口，內(nèi)管中設(shè)置一級(jí)螺旋流道、引流倒錐、二級(jí)螺旋流道、引流錐管；氣液分流結(jié)構(gòu)包括上部外管、泵外管、固定環(huán)、旁通流道、橋式通道，上部外管、泵外管同軸設(shè)置，橋式通道上端連接上部外管，旁通流道置于橋式通道之下且伸入固定環(huán)的內(nèi)套中，旁通流道與固定環(huán)內(nèi)套之間的環(huán)形空間為導(dǎo)流腔且為漸縮的，導(dǎo)流腔在旁通流道與固定環(huán)內(nèi)套的上端口之間時(shí)為環(huán)形間隙。本發(fā)明將分離后的氣液分開排出，氣相在井下壓力作用噴射排出，液相被抽出，氣相不與泵體接觸。

技術(shù)研發(fā)人員：邢雷,蔣明虎,蔡萌,孫士民,田嗣堯,綦航
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東北石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6