本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于天然氣開發(fā)領(lǐng)域中的用于潛油電泵同井采注的井下氣液分離裝置。

背景技術(shù)：

在氣井生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生氣、水同產(chǎn)的現(xiàn)象，氣井的產(chǎn)水會造成氣井積液，對氣井的生產(chǎn)會產(chǎn)生嚴(yán)重傷害，最終會導(dǎo)致氣井因水淹而停產(chǎn)。對于氣井積液的問題，通常采用排水采氣技術(shù)。電潛泵排水采氣舉升系統(tǒng)具有排量范圍大、揚程高和管理方便等優(yōu)點。目前電潛泵排水采氣舉升系統(tǒng)是將分離出的液體排出到地面進行處理，大量的液體的舉升將消耗大量電能，同時增加地面水處理投入及增加了環(huán)境污染的風(fēng)險。同井采注工藝技術(shù)可以實現(xiàn)井下氣液分離及采出水回注。但當(dāng)電潛泵排水采氣舉升系統(tǒng)應(yīng)用到高氣液比的積液氣井中時，由于井液中所含游離氣對多級離心泵的舉升能力的影響，會出現(xiàn)氣鎖這一極端現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種井下同井采注氣液分離器，該種氣液分離器能應(yīng)用到積液氣井，并與頂置式潛油電泵結(jié)合實現(xiàn)氣液混合流在井下分離，且分離出的液體注入到井下回注層中，分離出來的氣體采出。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：該種井下同井采注氣液分離器，包括上外殼、進液外殼以及下外殼，其獨特之處在于：所述氣液分離器還具有氣液分離主體、氣液分隔罩以及氣液外螺旋體；

其中，上外殼具有連接法蘭盤和內(nèi)容腔，沿垂向上開有供上傳動軸穿過的中央通孔，在所述內(nèi)容腔的上部開有排氣孔；

進液外殼的上部開有進液孔，進液外殼與上外殼之間通過法蘭連接；進液外殼的下端與下外殼的頂端之間通過螺紋連接；下外殼的底端具有下外殼排液段，所述下外殼排液段開有供下傳動軸穿過的中央通孔，并且沿垂向開有若干下外殼排液孔道；

所述氣液分離主體位于由上外殼、進液外殼以及下外殼圍成的腔體內(nèi)；所述氣液分離主體由氣液分離主體上傳動軸、氣液分離主體導(dǎo)流段、氣液分離主體倒錐段以及氣液分離主體下傳動軸由上至下依序連接后構(gòu)成；在所述氣液分離主體導(dǎo)流段外焊接有導(dǎo)流葉片；氣液分離主體上傳動軸通過第三滾動軸承和第三動密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與所述上外殼的轉(zhuǎn)動連接和密封；氣液分離主體下傳動軸通過第一滾動軸承和第四動密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與所述下外殼的轉(zhuǎn)動連接和密封。

在氣液分離主體倒錐段上開有進氣孔，與所述進氣孔相連接的排氣孔道沿垂向貫穿所述氣液分離主體倒錐段和氣液分離主體導(dǎo)流段，所述排氣孔道的出口位于上外殼的內(nèi)容腔中；所述氣液分離主體導(dǎo)流段與所述上外殼之間放置有第二動密封結(jié)構(gòu)。

氣液分隔罩為空心的倒置錐臺形，其下部設(shè)有氣液分隔罩排液孔，氣液分隔罩與氣液分離主體倒錐段的下端通過螺紋聯(lián)接，氣液分隔罩的錐角大于氣液分離主體倒錐段的錐角，以使得兩者之間留有環(huán)形空間，所述環(huán)形空間與氣液分隔罩排液孔相連通。

氣液外螺旋體亦為空心的倒置錐臺形，其錐角與氣液分隔罩的錐角相同；氣液外螺旋體的內(nèi)部固定有外螺旋片，外螺旋片中央的空間恰可供氣液分離主體倒錐段和氣液分隔罩嵌入；氣液外螺旋體的底端開有供下傳動軸穿過的中央通孔，傳動軸與所述氣液外螺旋體的底端之間通過第一動密封和第二滾動軸承實現(xiàn)轉(zhuǎn)動密封連接；所述氣液外螺旋體的底端開有氣液外螺旋排液孔，所述氣液外螺旋體的中段開有氣液外螺旋外殼排液孔。

所述氣液外螺旋體與下外殼之間采用螺紋聯(lián)接。

本發(fā)明具有如下有益效果：本種氣液分離器的氣液分離主體傳動軸與電潛泵傳動軸聯(lián)接，電潛泵電機運行后，傳動軸帶動氣液分離器主體傳動軸旋轉(zhuǎn)，氣液混合流由進液外殼的進液孔進入氣液分離主體中，在導(dǎo)流葉片的作用下使混合流向下流動到氣液外螺旋體內(nèi)，在外螺旋片帶動下，使氣液混合流在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，促使存在密度差異的氣液兩相產(chǎn)生分離，并在氣液分隔罩的分隔作用下使得氣液兩相實現(xiàn)分開，氣體在氣液分離主體倒錐段經(jīng)過內(nèi)軸上的排氣通道孔向上運動，經(jīng)上外殼的排氣孔排到裝置體外，液體經(jīng)氣液外螺旋外殼排液孔進入下外殼腔內(nèi)。進入氣液分隔罩內(nèi)的液體在離心力的作用下由氣液分隔罩排液孔和氣液外螺旋排液孔排出，與其它液體向下運動經(jīng)下外殼排液段的排液孔進入潛油電泵吸入口。本種氣液分離器可適用于產(chǎn)水、氣井的同井采注工藝中，減少甚至消除氣體對潛油電泵功效的影響。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明所述井下同井采注氣液分離器的總裝剖視圖。

圖2是本發(fā)明所述井下同井采注氣液分離器的總裝配示意圖。

圖3是本發(fā)明所述氣液分離主體與導(dǎo)流片、氣液分隔罩組裝后的總裝示意圖。

圖4是本發(fā)明所述氣液分離主體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明所述導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明所述氣液分隔罩的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明所述進液外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明所述上外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明所述下外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本發(fā)明所述氣液外螺旋體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本發(fā)明所述氣液外螺旋體外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是本發(fā)明所述外螺旋片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1-氣液分離主體上傳動軸，2-上外殼，3-排氣孔4-氣液分離主體， 5-進液孔，6-氣液分離主體導(dǎo)流段，7-進液外殼，8-導(dǎo)流葉片，9-排氣通道孔，10-氣液分離主體倒錐段，11-外螺旋片，12-氣液外螺旋體，13-氣液分隔罩，14-氣液分隔罩排液孔，15-氣液外螺旋排液孔，16-下外殼，17-氣液分離主體下傳動軸，18-第四動密封，19-下外殼排液段，20-下外殼排液孔，21-第一滾動軸承，22-第二滾動軸承，23-第一動密封，24-氣液外螺旋外殼排液孔，25-第一動密封，26-第三動密封，27-第三滾動軸承。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

由圖1至圖12所示，該種井下同井采注氣液分離器，包括上外殼2、進液外殼7以及下外殼16，其獨特之處在于：所述氣液分離器還具有氣液分離主體4、氣液分隔罩13以及氣液外螺旋體12。

其中，上外殼2具有連接法蘭盤和內(nèi)容腔，沿垂向上開有供上傳動軸穿過的中央通孔，在所述內(nèi)容腔的上部開有排氣孔3；

進液外殼7的上部開有進液孔5，進液外殼7與上外殼2之間通過法蘭連接；進液外殼7的下端與下外殼16的頂端之間通過螺紋連接；下外殼,16的底端具有下外殼排液段19，所述下外殼排液段開有供下傳動軸17穿過的中央通孔，并且沿垂向開有若干下外殼排液孔道20。

所述氣液分離主體4位于由上外殼2、進液外殼7以及下外殼16圍成的腔體內(nèi)；所述氣液分離主體由氣液分離主體上傳動軸1、氣液分離主體導(dǎo)流段6、氣液分離主體倒錐段10以及氣液分離主體下傳動軸17由上至下依序連接后構(gòu)成；在所述氣液分離主體導(dǎo)流段6外焊接有導(dǎo)流葉片8；氣液分離主體上傳動軸1通過第三滾動軸承27和第三動密封結(jié)構(gòu)26實現(xiàn)與所述上外殼的轉(zhuǎn)動連接和密封；氣液分離主體下傳動軸17通過第一滾動軸承21和第四動密封結(jié)構(gòu)18實現(xiàn)與所述下外殼的轉(zhuǎn)動連接和密封。

在氣液分離主體倒錐段10上開有進氣孔9，與所述進氣孔相連接的排氣孔道沿垂向貫穿所述氣液分離主體倒錐段和氣液分離主體導(dǎo)流段，所述排氣孔道的出口位于上外殼2的內(nèi)容腔中；所述氣液分離主體導(dǎo)流段與所述上外殼之間放置有第二動密封結(jié)構(gòu)25。

氣液分隔罩13為空心的倒置錐臺形，其下部設(shè)有氣液分隔罩排液孔14，氣液分隔罩13與氣液分離主體倒錐段10的下端通過螺紋聯(lián)接，氣液分隔罩13的錐角大于氣液分離主體倒錐段10的錐角，以使得兩者之間留有環(huán)形空間，所述環(huán)形空間與氣液分隔罩排液孔14相連通。

氣液外螺旋體12亦為空心的倒置錐臺形，其錐角與氣液分隔罩的錐角相同；氣液外螺旋體的內(nèi)部固定有外螺旋片11，外螺旋片中央的空間恰可供氣液分離主體倒錐段和氣液分隔罩嵌入；氣液外螺旋體的底端開有供下傳動軸17穿過的中央通孔，傳動軸與所述氣液外螺旋體的底端之間通過第一動密封23和第二滾動軸承22實現(xiàn)轉(zhuǎn)動密封連接；所述氣液外螺旋體的底端開有氣液外螺旋排液孔15，所述氣液外螺旋體的中段開有氣液外螺旋外殼排液孔24。

所述氣液外螺旋體與下外殼16之間采用螺紋聯(lián)接。

本裝置在氣液分離主體的氣液分離主體導(dǎo)流段設(shè)有導(dǎo)流葉片，這樣有助于氣液混合流在向下流動的過程中具有一定旋轉(zhuǎn)速度；另外，本裝置設(shè)有的氣液外螺旋體，其倒錐形結(jié)構(gòu)能夠使氣體和液體在向下運動過程中速度改變不會太大，減少氣體和液體能量的損失，其外螺旋有助于氣液進行分離；本裝置在氣液分隔罩下部設(shè)置的氣液分隔罩排液孔，可以使進入氣液分離罩內(nèi)的液體由氣液分離罩排液孔排出。

本種分離器與潛油電泵結(jié)合,采用頂置式電潛泵排水采氣舉升系統(tǒng)，可以實現(xiàn)氣液混合流在井下分離，且分離出的液體注入到井下回注層中，分離出來的氣體被采出。其具體工作過程如下：當(dāng)潛油電泵啟動時，電潛泵電機的運行，通過傳動軸使分離器主體旋轉(zhuǎn)，氣液混合流由進液外殼的進液孔進入氣液分離主體中，在導(dǎo)流葉片的作用下，使氣液混合流具有一定旋轉(zhuǎn)速度并向下流動到氣液外螺旋體內(nèi)。然后在外螺旋片帶動下，使氣液混合流形成螺旋流，氣液混合流在旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生離心力，促使存在密度差異的氣液兩相產(chǎn)生分離，低密度的氣體向中心移動，高密度的液體向外壁運動，并在氣液分隔罩的分隔作用下使得氣液兩相實現(xiàn)分開，氣體在氣液分離主體倒錐段經(jīng)過內(nèi)軸上的排氣通道孔向上運動，經(jīng)上外殼的排氣孔排到裝置體外，液體經(jīng)氣液外螺旋外殼排液孔進入下外殼腔內(nèi)，從而實現(xiàn)氣液分離。進入氣液分隔罩內(nèi)的液體在離心力的作用下由氣液分隔罩排液孔和氣液外螺旋排液孔排出，與其它液體向下運動經(jīng)下外殼排液段的下外殼排液孔進入潛油電泵吸入口。