[發(fā)明專利]一種井下氣液分離器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210095083.1
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114482978A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫輝;鐘海全
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/38
• 分類號: E21B43/38
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44525
• 代理人: 胡石開

本發(fā)明公開了一種井下氣液分離器，包括殼體和位于殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與殼體轉(zhuǎn)動連接且轉(zhuǎn)軸上設(shè)有葉輪，用于分離氣液混合物，葉輪包括誘導輪；殼體的兩端分別連接上接頭和下接頭；下接頭用于引導氣液混合物進入殼體內(nèi)；上接頭上設(shè)有交叉導流輪，用于將分離后的液體送至潛油電泵、氣體送入潛油電泵與套管之間的環(huán)空，葉輪還包括位于誘導輪和交叉導流輪之間的過渡輪和直葉輪，過渡輪的一端與誘導輪連接、另一端與直葉輪連接；直葉輪的葉輪沿轉(zhuǎn)軸軸向延伸，過渡輪為螺旋形且葉輪間距大于誘導輪的葉輪間距；所述誘導輪不少于五級葉輪，所述過渡輪不少于兩級葉輪。本井下氣液分離器具有較高的分離效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及采油設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是與潛油電泵配合，在井下進行氣液分離的一種井下氣液分離器。

背景技術(shù)

隨著油藏的開采，區(qū)塊地表壓力逐漸下降，油層產(chǎn)生脫氣現(xiàn)象，這增加了采油的工作難度。為了應對這種問題，人們研發(fā)了潛油電泵系統(tǒng)，井下氣液分離器則是潛油電泵系統(tǒng)的核心部位，其主要功能為分離井液，就是在井液運送至潛油電泵前借助氣液分離器進行分離處理，將氣體從井液中分離出去，從而降低氣體對潛油離心泵的限制，防止出現(xiàn)汽蝕、氣鎖等情況，進而延長潛油電泵機組的工作壽命。

目前，井下氣液分離器已有很多，其部件相似，如中國申請專利CN200420032906.3公開的一種井下油氣分離器，其主要包括殼體、主軸下接頭、誘導輪、葉輪、分離輪、分離頭等部件，該設(shè)備能夠在井下實現(xiàn)氣液分離，然而當前對井下氣液分離器的研究相對缺乏，各部件僅僅是簡單組合，缺乏對其結(jié)構(gòu)尺寸等方面的具體了解，也難以發(fā)揮其各個部件之間的協(xié)同分離作用，整體而言，總體分離效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)條件的不足，本發(fā)明提供了一種井下氣液分離器，發(fā)明人通過數(shù)值模擬與實際測試相結(jié)合的方式，對井下氣液分離器兩相流運動和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行分析，優(yōu)化了井下氣液分離器的結(jié)構(gòu)并優(yōu)化其參數(shù)參數(shù)，提升了氣液分離器的分離效率，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

一種井下氣液分離器，包括殼體，殼體內(nèi)沿殼體軸向設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與殼體轉(zhuǎn)動連接且轉(zhuǎn)軸上設(shè)有葉輪，用于分離氣液混合物，所述葉輪包括誘導輪；殼體的兩端分別連接上接頭和下接頭；下接頭用于引導氣液混合物進入殼體內(nèi)；上接頭上設(shè)置有交叉導流輪，用于將分離后的液體送至潛油電泵、氣體送入潛油電泵與套管之間的環(huán)空，其特征在于，所述葉輪還包括位于誘導輪和交叉導流輪之間的過渡輪和直葉輪，過渡輪的一端與誘導輪連接、另一端與直葉輪連接；直葉輪的葉輪沿轉(zhuǎn)軸軸向延伸，過渡輪為螺旋形且葉輪間距大于誘導輪的葉輪間距；所述誘導輪不少于五級葉輪，所述過渡輪不少于兩級葉輪。

本發(fā)明井下氣液分離器的工作原理如下：轉(zhuǎn)軸具有旋轉(zhuǎn)作用，誘導輪為螺旋形具有汽蝕性作用，井液在這種作用下借助誘導輪生成壓頭，從而使得井液的分離效率得以提升。之后井液進入過渡輪，此時井液的環(huán)向速度已經(jīng)轉(zhuǎn)化為軸向壓力，從而降低機械運作所產(chǎn)生的能耗；井液抵達至直葉輪，也就是分離艙，井液處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，但因為氣液的質(zhì)量存在差別，液體質(zhì)量明顯大于氣體，液體經(jīng)過分離輸送至分離艙管壁，氣體則在轉(zhuǎn)軸位置集中，最后借助交叉導流輪分別排出氣液分離器，然后，油潛離心泵負責吸收液體，油套環(huán)空間則輸送氣體，這就完成了氣液分離。

作為本發(fā)明的一種具體實施方式，所述誘導輪入口流體流速為0.2m/s～0.8m/s。

作為本發(fā)明的一種具體實施方式，所述誘導輪入口流速不大于0.7m/s。

作為本發(fā)明的一種具體實施方式，所述下接頭設(shè)置有流體入口，流體入口與轉(zhuǎn)軸中心線的夾角為15°-30°，此時分離效率最高。

作為本發(fā)明的一種具體實施方式，，所述上接頭和所述下接頭中均設(shè)置有支座，所述轉(zhuǎn)軸經(jīng)軸承與支座轉(zhuǎn)動連接。這樣可以減少殼體中的內(nèi)構(gòu)件，便于安裝。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明的井下氣液分離器設(shè)置有不同的葉輪型式，并設(shè)計了相關(guān)的參數(shù)，本氣液分離器的分離效率較高，能夠保持80％以上。