井下同井采注气液分离器的制作方法

本发明涉及一种应用于天然气开发领域中的用于潜油电泵同井采注的井下气液分离装置。

背景技术：

在气井生产过程中容易产生气、水同产的现象，气井的产水会造成气井积液，对气井的生产会产生严重伤害，最终会导致气井因水淹而停产。对于气井积液的问题，通常采用排水采气技术。电潜泵排水采气举升系统具有排量范围大、扬程高和管理方便等优点。目前电潜泵排水采气举升系统是将分离出的液体排出到地面进行处理，大量的液体的举升将消耗大量电能，同时增加地面水处理投入及增加了环境污染的风险。同井采注工艺技术可以实现井下气液分离及采出水回注。但当电潜泵排水采气举升系统应用到高气液比的积液气井中时，由于井液中所含游离气对多级离心泵的举升能力的影响，会出现气锁这一极端现象。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种井下同井采注气液分离器，该种气液分离器能应用到积液气井，并与顶置式潜油电泵结合实现气液混合流在井下分离，且分离出的液体注入到井下回注层中，分离出来的气体采出。

本发明的技术方案是：该种井下同井采注气液分离器，包括上外壳、进液外壳以及下外壳，其独特之处在于：所述气液分离器还具有气液分离主体、气液分隔罩以及气液外螺旋体；

其中，上外壳具有连接法兰盘和内容腔，沿垂向上开有供上传动轴穿过的中央通孔，在所述内容腔的上部开有排气孔；

进液外壳的上部开有进液孔，进液外壳与上外壳之间通过法兰连接；进液外壳的下端与下外壳的顶端之间通过螺纹连接；下外壳的底端具有下外壳排液段，所述下外壳排液段开有供下传动轴穿过的中央通孔，并且沿垂向开有若干下外壳排液孔道；

所述气液分离主体位于由上外壳、进液外壳以及下外壳围成的腔体内；所述气液分离主体由气液分离主体上传动轴、气液分离主体导流段、气液分离主体倒锥段以及气液分离主体下传动轴由上至下依序连接后构成；在所述气液分离主体导流段外焊接有导流叶片；气液分离主体上传动轴通过第三滚动轴承和第三动密封结构实现与所述上外壳的转动连接和密封；气液分离主体下传动轴通过第一滚动轴承和第四动密封结构实现与所述下外壳的转动连接和密封。

在气液分离主体倒锥段上开有进气孔，与所述进气孔相连接的排气孔道沿垂向贯穿所述气液分离主体倒锥段和气液分离主体导流段，所述排气孔道的出口位于上外壳的内容腔中；所述气液分离主体导流段与所述上外壳之间放置有第二动密封结构。

气液分隔罩为空心的倒置锥台形，其下部设有气液分隔罩排液孔，气液分隔罩与气液分离主体倒锥段的下端通过螺纹联接，气液分隔罩的锥角大于气液分离主体倒锥段的锥角，以使得两者之间留有环形空间，所述环形空间与气液分隔罩排液孔相连通。

气液外螺旋体亦为空心的倒置锥台形，其锥角与气液分隔罩的锥角相同；气液外螺旋体的内部固定有外螺旋片，外螺旋片中央的空间恰可供气液分离主体倒锥段和气液分隔罩嵌入；气液外螺旋体的底端开有供下传动轴穿过的中央通孔，传动轴与所述气液外螺旋体的底端之间通过第一动密封和第二滚动轴承实现转动密封连接；所述气液外螺旋体的底端开有气液外螺旋排液孔，所述气液外螺旋体的中段开有气液外螺旋外壳排液孔。

所述气液外螺旋体与下外壳之间采用螺纹联接。

本发明具有如下有益效果：本种气液分离器的气液分离主体传动轴与电潜泵传动轴联接，电潜泵电机运行后，传动轴带动气液分离器主体传动轴旋转，气液混合流由进液外壳的进液孔进入气液分离主体中，在导流叶片的作用下使混合流向下流动到气液外螺旋体内，在外螺旋片带动下，使气液混合流在旋转过程中产生离心力，促使存在密度差异的气液两相产生分离，并在气液分隔罩的分隔作用下使得气液两相实现分开，气体在气液分离主体倒锥段经过内轴上的排气通道孔向上运动，经上外壳的排气孔排到装置体外，液体经气液外螺旋外壳排液孔进入下外壳腔内。进入气液分隔罩内的液体在离心力的作用下由气液分隔罩排液孔和气液外螺旋排液孔排出，与其它液体向下运动经下外壳排液段的排液孔进入潜油电泵吸入口。本种气液分离器可适用于产水、气井的同井采注工艺中，减少甚至消除气体对潜油电泵功效的影响。

附图说明：

图1是本发明所述井下同井采注气液分离器的总装剖视图。

图2是本发明所述井下同井采注气液分离器的总装配示意图。

图3是本发明所述气液分离主体与导流片、气液分隔罩组装后的总装示意图。

图4是本发明所述气液分离主体的结构示意图。

图5是本发明所述导流叶片的结构示意图。

图6是本发明所述气液分隔罩的结构示意图。

图7是本发明所述进液外壳的结构示意图。

图8是本发明所述上外壳的结构示意图。

图9是本发明所述下外壳的结构示意图。

图10是本发明所述气液外螺旋体的结构示意图。

图11是本发明所述气液外螺旋体外壳的结构示意图。

图12是本发明所述外螺旋片的结构示意图。

图中1-气液分离主体上传动轴，2-上外壳，3-排气孔4-气液分离主体， 5-进液孔，6-气液分离主体导流段，7-进液外壳，8-导流叶片，9-排气通道孔，10-气液分离主体倒锥段，11-外螺旋片，12-气液外螺旋体，13-气液分隔罩，14-气液分隔罩排液孔，15-气液外螺旋排液孔，16-下外壳，17-气液分离主体下传动轴，18-第四动密封，19-下外壳排液段，20-下外壳排液孔，21-第一滚动轴承，22-第二滚动轴承，23-第一动密封，24-气液外螺旋外壳排液孔，25-第一动密封，26-第三动密封，27-第三滚动轴承。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图12所示，该种井下同井采注气液分离器，包括上外壳2、进液外壳7以及下外壳16，其独特之处在于：所述气液分离器还具有气液分离主体4、气液分隔罩13以及气液外螺旋体12。

其中，上外壳2具有连接法兰盘和内容腔，沿垂向上开有供上传动轴穿过的中央通孔，在所述内容腔的上部开有排气孔3；

进液外壳7的上部开有进液孔5，进液外壳7与上外壳2之间通过法兰连接；进液外壳7的下端与下外壳16的顶端之间通过螺纹连接；下外壳,16的底端具有下外壳排液段19，所述下外壳排液段开有供下传动轴17穿过的中央通孔，并且沿垂向开有若干下外壳排液孔道20。

所述气液分离主体4位于由上外壳2、进液外壳7以及下外壳16围成的腔体内；所述气液分离主体由气液分离主体上传动轴1、气液分离主体导流段6、气液分离主体倒锥段10以及气液分离主体下传动轴17由上至下依序连接后构成；在所述气液分离主体导流段6外焊接有导流叶片8；气液分离主体上传动轴1通过第三滚动轴承27和第三动密封结构26实现与所述上外壳的转动连接和密封；气液分离主体下传动轴17通过第一滚动轴承21和第四动密封结构18实现与所述下外壳的转动连接和密封。

在气液分离主体倒锥段10上开有进气孔9，与所述进气孔相连接的排气孔道沿垂向贯穿所述气液分离主体倒锥段和气液分离主体导流段，所述排气孔道的出口位于上外壳2的内容腔中；所述气液分离主体导流段与所述上外壳之间放置有第二动密封结构25。

气液分隔罩13为空心的倒置锥台形，其下部设有气液分隔罩排液孔14，气液分隔罩13与气液分离主体倒锥段10的下端通过螺纹联接，气液分隔罩13的锥角大于气液分离主体倒锥段10的锥角，以使得两者之间留有环形空间，所述环形空间与气液分隔罩排液孔14相连通。

气液外螺旋体12亦为空心的倒置锥台形，其锥角与气液分隔罩的锥角相同；气液外螺旋体的内部固定有外螺旋片11，外螺旋片中央的空间恰可供气液分离主体倒锥段和气液分隔罩嵌入；气液外螺旋体的底端开有供下传动轴17穿过的中央通孔，传动轴与所述气液外螺旋体的底端之间通过第一动密封23和第二滚动轴承22实现转动密封连接；所述气液外螺旋体的底端开有气液外螺旋排液孔15，所述气液外螺旋体的中段开有气液外螺旋外壳排液孔24。

所述气液外螺旋体与下外壳16之间采用螺纹联接。

本装置在气液分离主体的气液分离主体导流段设有导流叶片，这样有助于气液混合流在向下流动的过程中具有一定旋转速度；另外，本装置设有的气液外螺旋体，其倒锥形结构能够使气体和液体在向下运动过程中速度改变不会太大，减少气体和液体能量的损失，其外螺旋有助于气液进行分离；本装置在气液分隔罩下部设置的气液分隔罩排液孔，可以使进入气液分离罩内的液体由气液分离罩排液孔排出。

本种分离器与潜油电泵结合,采用顶置式电潜泵排水采气举升系统，可以实现气液混合流在井下分离，且分离出的液体注入到井下回注层中，分离出来的气体被采出。其具体工作过程如下：当潜油电泵启动时，电潜泵电机的运行，通过传动轴使分离器主体旋转，气液混合流由进液外壳的进液孔进入气液分离主体中，在导流叶片的作用下，使气液混合流具有一定旋转速度并向下流动到气液外螺旋体内。然后在外螺旋片带动下，使气液混合流形成螺旋流，气液混合流在旋转过程中所产生离心力，促使存在密度差异的气液两相产生分离，低密度的气体向中心移动，高密度的液体向外壁运动，并在气液分隔罩的分隔作用下使得气液两相实现分开，气体在气液分离主体倒锥段经过内轴上的排气通道孔向上运动，经上外壳的排气孔排到装置体外，液体经气液外螺旋外壳排液孔进入下外壳腔内，从而实现气液分离。进入气液分隔罩内的液体在离心力的作用下由气液分隔罩排液孔和气液外螺旋排液孔排出，与其它液体向下运动经下外壳排液段的下外壳排液孔进入潜油电泵吸入口。