[發明專利]一種井下氣液旋流分離裝置

在審

• 申請號: 202011348510.X
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112360425A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 李楓
• 申請（專利權）人: 大慶東大盛源科技開發有限公司
• 主分類號: E21B43/38
• 分類號: E21B43/38
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

一種井下氣液旋流分離裝置。主要解決現有旋流分離裝置分離出的氣相夾帶液滴的問題。其特征在于：所述分離裝置采用嵌套管式結構，用墊圈將來氣套管兩側進行密封；來氣套管內包括圓柱外殼和切向入口外殼，其中圓柱外殼用來保護內部結構，減輕內部結構的磨損和腐蝕；內部結構包括切向入口盤，上部旋流腔、內部旋流器以及氣液分離腔；混合相進入來氣管道后，沿著切向入口進入內部旋流器進行初次分離，內部旋流器內嵌套氣相分離腔為了以減小分離出來氣相的含液量；在內部旋流器的上方設置了上部旋流腔，用于對分離出的氣相進行多級分離。

技術領域

本發明涉及一種應用于石油、化工、環保等領域中的旋流分離裝置。

背景技術

隨著石油的深度開采，井下含水率逐年提高，在井下分離水相、氣相是必須進行的分離操作。此外，水相作為雜質在氣相流率較大的情況下，會被氣相攜帶，從而影響已分離的氣相體積分數。當前，已有的氣錨裝置雖然可以適用于井下狹小的空間在井下分離水相、氣相，但是分離效果不好，且經常發生損壞、不易修理。

發明內容

為了解決背景技術中提到了的現有技術問題，本發明提出了一種井下氣液旋流分離裝置，該種裝置通過嵌套式結構來實現井下分離水相、氣相的功能，不但安裝方便，而且即便外部套管外殼發生磨損，也不會對氣液分離造成實質性的影響，從而保障分離過程的連續性和有效性。

本發明的技術方案是：

本種井下氣液旋流分離裝置，具有來氣管道5、來氣入口1以及氣相出口4和一級液相出口2。其獨特之處在于：所述分離裝置還包括多級液相出口3、墊圈6、上部旋流腔8、氣液分離腔9、切向入口盤7以及內部旋流器10。

所述來氣管道5包含切向入口外殼501和圓柱外殼502；所述入口外殼和圓柱外殼之間留有縫隙，縫隙范圍在1mm~3mm之間，所述縫隙通過置入墊圈6來實現密封。

所述切向入口盤7在上表面均勻分布4個螺紋孔，在側面對稱分布兩個矩形的切向入口，所述切向入口的入口高度為整個切向入口盤的2/3；切向入口盤7位于切向入口外殼501內部。

所述上部旋流腔8包括平面法蘭盤和漏斗狀分離段；所述上部旋流腔為薄壁結構，位于所述切向入口盤的上方，通過螺栓與所述切向入口盤上的4個螺紋孔連接。

所述氣液分離腔9包括平面法蘭盤和氣液分離段，所述氣液分離腔為薄壁結構，和上部旋流腔8相連，位于上部旋流腔8的下方；所述氣液分離腔嵌套在所述內部旋流器中心。

內部旋流器10包括平面法蘭盤和旋流體，經焊接而成，所述旋流體為薄壁結構；內部旋流器10位于切向入口外殼502的下方。

本裝置內的組成部件按照如下方式固定，即按照軸向定位首先將內部旋流器10和來氣管道5固定好，再放入切向入口盤7，然后放入氣液分離腔9，最后放入上部旋流腔8；通過4個螺栓將內部旋流器10、來氣管道、切向入口盤7、氣液分離腔9以及上部旋流腔8相連接。

本種井下氣液旋流分離裝置是由來氣管道、墊圈、上部旋流腔、氣液分離腔、內部旋流器等組件組合構成；來液進入旋流器內進行一次旋流分離，再進入氣液分離腔和上部旋流腔實現多級分離處理。通過來氣管道與切向入口外殼一體的方式固定旋流器，在來液管道內部設置墊圈進行密封。通過在旋流器內部嵌套氣液分離腔和上部旋流腔，實現兩級高精度氣-液分離。

混合相從來氣管道的切向入口外殼進入，混合液在旋流器形成旋流狀態，密度較大的水相在外旋流的作用下近腔壁向下運移，其旋轉方向與來液進入裝置時方向一致，同時，輕質氣相在內旋流的作用下向裝置的軸心運移沿小孔進入氣液分離腔內和上部旋流腔內。其旋轉方向與入口來液旋轉方向相反。輕質氣相攜帶少量液體上升到氣液分離腔和上部旋流腔內，繼續旋流分離，密度大的液滴在離心力的作用下甩向器壁，最后從氣相旋流腔底部排出并與旋流器的水相匯合排出裝置，密度小的氣相則處于旋流中心通過排氣管道排出裝置。實現同一裝置內多級旋流高效氣液分離。