井下油气水砂分离方法及分离器与流程

本发明有关于一种分离方法及分离器，尤其有关于一种油田开发领域中应用的井下油气水砂分离方法及分离器。

背景技术：

随着油田进入高含水开采期，出现的同井注采技术、以及为提高泵效所需的气液分离技术，都需要高效的井下油水或气水分离技术。

现有的井下油水或气水分离装置不能有效实现对高含水原油中油水或气水的分离和开采。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种井下油气水砂分离方法，通过该分离方法可实现在井下对高含水原油中的油水或气水进行快速分离。

本发明的另一目的是提供一种井下油气水砂分离器，可实现在井下对高含水原油中的油水或气水进行快速分离。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种井下油气水砂分离方法，其包括如下步骤：

步骤1：在油套环空中沿采出液的流出方向分割出多个空间，每个所述空间内提供与所述油套环空相连通的容纳腔，以使油套环空中的原油分为多份分别流入多个容纳腔中，每个容纳内的原油中的液体下降速度相对所述油套环空内的原油中的液体下降速度降低，且每个容纳腔内原油中的油滴或气泡的上升速度相对所述油套环空内的原油中的油滴或气泡的上升速度提高；

步骤2：沿采出液的流出方向，在采出液的出液管道上开设多个进液孔组，每个所述进液孔组与一个所述容纳腔相对连通；

步骤3：所述油套环空的原油流入每个所述容纳腔后进行油气水的分离，分离后的油滴或气泡自所述容纳腔回流至所述油套环空，分离后的采出液同时自多个所述进液孔组流入所述出液管道。

在本发明的实施例中，所述步骤3包括：

根据不同井的产液量、不同油套环空的面积及出液管道的面积，确定油套环空与出液管道内的压差值；

根据所述压差值调整所述出液管道上不同位置处的进液孔组的过流面积，以使自各所述进液孔组同时流入所述出液管道内的采出液的流量均相等。

在本发明的实施例中，所述容纳腔的数量N根据如下公式计算得出：

其中，Q为油井产液量；T_t为原油在所述容纳腔中的预期停留时间；V为所述容纳腔的容积。

在本发明的实施例中，所述原油在所述容纳腔中的预期停留时间T_t为25s～150s。

在本发明的实施例中，所述容纳腔的容积V为50ml～250ml。

在本发明的实施例中，在所述步骤2中，每个所述进液孔组均包括多个进液孔，每个所述进液孔组的多个所述进液孔沿所述出液管道的圆周方向间隔设置，所述进液孔的孔径d由如下公式计算得出：

其中，q为自所述进液孔中流过的采出液的流量；ρ为采出液的密度；Δp为所述出液管道的内外压差。

在本发明的实施例中，所述出液管道的内外压差Δp由如下公式计算得出：

Δp＝1.25ρv²

其中，v为通过所述进液孔的采出液的流速。

在本发明的实施例中，自所述进液孔中流过的采出液的流量q由如下公式计算得出：

其中，Q为油井产液量；N为所述容纳腔的数量；n为每个所述进液孔组中的所述进水孔的数量。

在本发明的实施例中，两两相邻的所述进液孔组之间的距离为10mm～55mm。

在本发明的实施例中，所述井下油气水砂分离方法还包括：

步骤4：利用在各所述容纳腔中放置滤料，使原油中的油滴流经所述滤料时，油滴变为油膜，所述油膜在所述滤料中受到向上的压力剃度大于向下的压力剃度，促进所述油膜在所述滤料内向上滑动。

在本发明的实施例中，所述容纳腔具有多个出砂孔，多个所述出砂孔与所述油套环空相连通。

本发明还提供一种井下油气水砂分离器，其包括：

出液管道，其上设有多个进液孔组，多个所述进液孔组沿所述出液管道的轴向方向间隔设置；

多个沉降杯，多个所述沉降杯彼此相连套设在所述出液管道上，每个所述沉降杯具有与每个所述进液孔组相对连通的容纳腔，所述沉降杯具有进液口。

在本发明的实施例中，所述井下油气水砂分离器位于井下套管内，所述出液管道与设置在所述套管内的油管相连，所述套管和所述油管之间形成的油套环空通过所述进液口与所述容纳腔相连通。

在本发明的实施例中，每个所述进液孔组均包括多个进液孔，每个所述进液孔组的多个所述进液孔沿所述出液管道的圆周方向间隔设置，位于所述出液管道的出液端的所述进液孔的孔径大于位于所述出液管道末端的所述进液孔的孔径。

在本发明的实施例中，所述沉降杯内设有滤料箱，所述滤料箱套设在所述出液管道上，所述滤料箱沿采出液的流出方向位于与每个所述容纳腔对应连通的一个所述进液孔组的下游端，所述滤料箱内设有滤料。

在本发明的实施例中，所述沉降杯具有多个出砂孔。

在本发明的实施例中，所述沉降杯包括：

杯体，其具有周壁及底壁，所述底壁具有内环侧及外环侧，所述周壁的下端连接在所述底壁的外环侧，所述外环侧的水平高度高于所述内环侧的水平高度，所述杯体与所述出液管道之间形成所述容纳腔；

杯座，其上端连接在所述底壁的内环侧，所述杯座套设在所述出液管道上。

在本发明的实施例中，所述杯座的下端凸设有多个定位销，所述杯座的上端设有多个定位孔，所述定位销与所述定位孔上下相对设置；两两相邻的所述沉降杯通过一个所述沉降杯的所述定位销插接在另一所述沉降杯的所述定位孔内而相互连接在一起。

在本发明的实施例中，所述杯座的下端沿圆周方向间隔设有避让所述进液孔组的多个开口槽。

在本发明的实施例中，两两相邻的所述杯体之间形成有间隙部，所述间隙部为所述沉降杯的所述进液口。

本发明的特点及优点是：

一、本发明的井下油气水砂分离方法，采用沿出液管道内的采出液的流动方向设计多个容纳腔的方式，使油套环空中的原油分别从每个容纳腔对应的一个进液孔组同时流入出液管道，利用多个纵向分布在出液管道上的容纳腔来分担整个井筒内的油套环空的原油的流量，可使每个容纳腔内的原油的下降速度减少为常规油井油套环空中进液口处的原油的下降速度的1/N(N为容纳腔的个数)，即提高了油滴或气泡在原油中上浮的相对速度，从而最终达到油气水高效分离的目的。

另外，本发明的井下油气水砂分离方法，通过容纳腔的多个出砂孔，可使高含水原油中的砂子从容纳腔中排出，实现砂与水的分离。

再有，本发明的井下油气水砂分离方法，通过在容纳中设置盛装有多孔介质的滤料箱，可提高原油中的油滴的分离速度。

二、本发明的井下油气水砂分离器，通过在出液管道的轴向方向上设置多个沉降杯，每个沉降杯对应出液管道上的一个进液孔组，通过多个沉降杯分担整个油套环空中的原油总量，使油套环空中的原油分成多份，以实现降低每个沉降杯内液体的下降速度，促进油滴或气泡与水的分离的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的井下油气水砂分离方法的流程示意图。

图2为本发明的井下油气水砂分离方法的具体步骤示意图。

图3为本发明的井下油气水砂分离器安装在井下油管上的结构示意图。

图4为图3的A部放大图示意图。

图5为本发明的井下油气水砂分离器的沉降杯的剖面结构示意图。

图6为本发明的井下油气水砂分离器的滤料箱的主视剖视图。

图7为本发明的井下油气水砂分离器的滤料箱的仰视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

如图1所示，本发明提供了一种井下油气水砂分离方法，其包括如下步骤：

步骤1：在油套环空中沿采出液的流出方向分割出多个空间，每个所述空间内提供与所述油套环空相连通的容纳腔，以使油套环空中的原油分为多份分别流入多个容纳腔中，每个容纳内的原油中的液体下降速度相对所述油套环空内的原油中的液体下降速度降低，且每个容纳腔内原油中的油滴或气泡的上升速度相对所述油套环空内的原油中的油滴或气泡的上升速度提高；

步骤2：沿采出液的流出方向，在采出液的出液管道上开设多个进液孔组，每个所述进液孔组与一个所述容纳腔相对连通；

步骤3：所述油套环空的原油流入每个所述容纳腔后进行油气水的分离，分离后的油滴或气泡自所述容纳腔回流至所述油套环空，分离后的采出液同时自多个所述进液孔组流入所述出液管道。

具体是，当油滴或气泡的上浮速度大于油套环空中采出流体向下流动的速度时，油滴或气泡才会从采出流体中分离出来。由物理化学和流体力学理论可知，油滴或气泡的上浮速度可由斯托克斯公式计算，即

式(1)中：K为常数；D为油滴或气泡的直径，单位m；Δρ为油滴或气泡与采出液的密度差，单位kg/m³；μ为采出液的粘度，单位Pa·s。对一口井而言，上述各参数都是常数，且计算结果表明气泡或油滴的上升速度很小。

常规油井油套环空中进液口处原油的下降速度为

式(2)中：Q为油井产液量，单位m³/d；A为油套环空的截面积，单位m²。

由此可看出，常规生产过程中，油井产液量Q是根据具体油藏内原油的粘度、渗透率、油层厚度等参数确定的，该油井产液量Q和油套环空的截面积A都是不能随意改变的，也就是说对某一具体油井而言，其油套环空中的原油的下降速度为常数。

在本发明的步骤1和步骤2中，在油套环空中沿采出液的流出方向分割出多个空间，且在每个空间内提供与该油套环空相连通的容纳腔；然后，沿采出液的流出方向，在采出液的出液管道上开设多个进液孔组，每个所述进液孔组与一个容纳腔相对连通。本发明采用沿出液管道内的采出液的流动方向设计多个容纳腔的方式，使油套环空中的原油分别从每个容纳腔对应的一个进液孔组流入出液管道，由此可得出，此时的原油在容纳腔中的下降速度变为

式(3)中：N为容纳腔的个数。不难看出，利用多个纵向分布在出液管道上的容纳腔来分担整个井筒内的油套环空的原油的流量，可使每个容纳腔内的原油的下降速度减少为常规油井油套环空中进液口处的原油的下降速度的1/N，即提高了油滴或气泡在原油中上浮的相对速度，从而最终达到油气水高效分离的目的。

在本发明的一个实施方式中，为保证原油在容纳腔内有足够的停留时间来确保分离效果，出液管道上所有进液孔组所需的容纳腔的数量N根据如下公式计算得出：

式(4)中，Q为油井产液量；T_t为原油在容纳腔中的预期停留时间；V为容纳腔的容积。

在式(4)的基础上，就可计算出多个容纳腔所组成的整个分离器的长度L为

式(5)中：△L为容纳腔的布置间距，单位m。该式表明，分离器的长度L主要取决于油井产液量Q、原油在容纳腔中的预期停留时间T_t、容纳腔的容积V及容纳腔的布置间距△L。

具体的，对一口井而言，上述各种因素在设计过程中是可变的。首先是取决于原油在容纳腔中的预期停留时间T_t，一般为25s～150s，其影响因素主要有容纳腔的形状和制作容纳腔所需的材质；其次取决于容纳腔的布置间距△L，该容纳腔的布置间距△L实际上是指出液管道上两两相邻的进液孔组之间的距离，一般为10mm～55mm，实验结果表明分离效率随容纳腔的布置间距△L的减小而增加，反之亦然；最后是受油套环空尺寸影响的容纳腔的容积V，油井套管尺寸越大、出液管道的尺寸越小可设计出的容纳腔的容积V越大，反之可设计出的容纳腔的容积V越小，一般情况下容纳腔的容积V为50ml～250ml。由此可知，油井产液量Q是分离器总长度L的决定性因素。

在本发明的实施例中，在所述步骤2中，每个所述进液孔组均包括多个进液孔，每个所述进液孔组的多个所述进液孔沿所述出液管道的圆周方向间隔设置，所述进液孔的孔径d由如下公式计算得出：

式(6)中，q为自进液孔中流过的采出液的流量；ρ为采出液的密度；Δp为出液管道的内外压差。

其中，该出液管道的内外压差Δp由如下公式(7)计算得出：

Δp＝1.25ρv² (7)

式(7)中，v为通过进液孔的采出液的流速。

另外，自所述进液孔中流过的采出液的流量q由如下公式(8)计算得出：

其中，Q为油井产液量；N为容纳腔的数量；n为每个进液孔组中的进液孔的数量。

由式(6)不难看出，进液孔的孔径d与工作压差Δp存在着一一对应的关系。进液孔的孔径d越大，越有利于机械加工，同时工作压差Δp越小，对抽油泵的工况的影响也就越小。反之，进液孔的孔径d越小，越不利于机械加工，同时工作压差Δp越大，加装气锚对抽油泵的工况的影响也就越大，同时也容易被采出液中的杂质堵塞。

至此似乎可以得到如下的结论：无论从机械加工的角度来考虑，还是从减小加装气锚对抽油泵工况影响的角度来考虑，似乎可以得出进液孔的孔径d越大越好的结论。但是，任何事务都有两面性，进液孔孔径过大又会引出下面的问题。

由于采出液在出液管道中流动时，由于粘性的作用会产生一定的磨阻压差，通过理论分析推导可以得到整个出液管道内的摩阻压差Δpf的计算公式为

式(9)中：D为出液管道的内径，单位m；Q(x)为出液管道不同位置x处的流量，单位m³/s；μ为采出液的粘度，单位Pa·s。这个摩阻压差会导致出液管道上下两端的进液孔组的工作压差存在一定的差别。由小孔口的淹没出流流量的计算公式可知，沿采出液的流动方向，出液管道上游端(也即在竖直井筒中，该上游端即为出液管道的最下端)和其下游端(也即在竖直井筒中，该上游端即为出液管道的最上端)的进液孔的流量分别为

现定义流量比为

则有

从上式可以看出，如果沿采出液的流动方向于出液管道上采用相同进液孔孔径时，流量比α永远大于1.0。也就是说，由于磨阻压差Δpf的存在会使出液管道下游端的孔口处的流动压差比出液管道上游端的孔口处的流动压差大了Δpf，这样就会导致通过出液管道下游端处的进液孔组的流量大于其上游端处的进液孔组的流量，因此，如果采用较大的进液孔孔径，则对应的气锚的工作压差Δp较小，尽管孔径较大有利于进液孔的加工，但会造成流量比α过大的现象，严重时可能造成出液管道下游端的孔口的流量远远大于出液管道上游端的孔口的流量，采出液几乎全部从出液管道下游端的进液孔组顺畅地流入出液管道，并将气体携入锚管，而使气锚失去了意义。

为了解决出液管道上游端和下游端进液不均匀、流量比较大的问题，可以通过减小进液孔孔径的方法来增大出液管道内外的工作压差Δp，从而尽量消除由于出液管道内摩阻压差Δpf所产生的进液不均匀的影响。

由于设计前孔径、工作压差和流量比都是未知数，三者又密切相关。因此，确定合理的流量比上限值也就成为分离方法设计计算的难点和创新点，设计中一味追求流量比无限趋近于1.0是不现实的，因此在实际的设计过程中采用的流量比上限为1.05，出液管道下游端和出液管道上游端的进液孔组的流量相对差值小于5％时便可看作已经实现了等流量。

在实际测算中，参见图2所示，首先给定一个进液孔组内进液孔的孔径初始值(通常取初值为1mm)，然后计算该进液孔内外的工作压差Δp及出液管道内的摩阻压差Δpf，然后再用式(12)计算出对应的流量比。如果对应的流量比大于1.05就逐步减小进液孔的孔径直至满足流量比的要求，反之如果对应的流量比小于1.05就逐步加大进液孔的孔径直至满足流量比的要求，这样设计出的进液孔的孔径既有利于进液孔的机械加工工艺，又能够满足等流量的设计目标。

根据图2的流程计算的结果表明，油井产液量Q为50m³/d～200m³/d(所需的分离器长度为8m～23m)的条件下，采用直径为0.8mm～1.0mm的进液孔即可达到流量比小于1.05的设计目标。

采用自出液管道的下游端至出液管道的上游端统一的进液孔的孔径进行分离方法设计计算过程中，对于产液量过大(例如大于200m³/d)的油井也有可能出现计算出的分离器过长(例如大于30m)、孔径过小(例如小于0.8mm)的情况，既不利于机械加工也容易发生进液孔堵塞。此时，可以通过自出液管道的下游端至出液管道的上游端逐步加大进液孔孔径或增加每个容纳腔对应的进液孔的数目的方法，减小出液管道下游端的进液流量，而增加出液管道上游端的进液流量，进而使分离器保持纵向上流量基本相等。

因此，在本发明的一个实施方式中，所述步骤3包括：根据不同井的产液量、不同油套环空的面积及出液管道的面积，确定油套环空与出液管道内的压差值；根据所述压差值调整所述出液管道上不同位置处的进液孔组的过流面积，以使自各所述进液孔组同时流入所述出液管道内的采出液的流量均相等(也即，使自各所述进液孔组同时流入所述出液管道内的采出液的流量均近似相等)，利用多个容纳腔等流原理，也即利用沿出液管道轴向上的多个容纳腔或其它类似结构的装置，使每个容纳腔内原油中液体的下降速度相对油套环空中原油中液体的下降速度降低，促进原油中油滴或气泡与水的分离。这样设置的好处可克服由于采出液在出液管道内和油套环空内流动过程中由于流动阻力差异导致的内外压差变化对出液管道不同部位的流量变化的影响，利于油滴或气泡的快速分离。

在本发明的一个实施方式中，所述井下油气水砂分离方法还包括：

步骤4：利用在各所述容纳腔中放置滤料，使原油中的油滴流经所述滤料时，油滴变为油膜，所述油膜在所述滤料中受到向上的压力剃度大于向下的压力剃度，促进所述油膜在所述滤料内向上滑动并形成大油滴。

具体是，所述容纳腔中设有滤料箱，所述滤料箱套设在所述出液管道上，所述滤料箱沿采出液的流出方向位于与每个所述容纳腔对应连通的一个所述进液孔组的下游端，所述滤料箱内设有滤料。

该滤料箱内的滤料为可改变润湿性的多孔介质，例如，亲油石英砂或覆膜石英砂等，滤料箱的上表面和下表面均为筛网结构，该筛网结构的筛网孔径小于滤料的粒径。

该滤料箱是利用相渗原理，使高含水原油中的油滴流经滤料时，小油滴变为油膜，由于油膜受到向上的压力剃度大于向下的压力剃度，因此油膜在滤料内向上滑动，油膜是吸附多孔介质内孔隙表面的，多孔介质从下到上存在压力梯度，油膜受压力梯度影响上浮出滤料，剩余的液体直接通过多孔介质下沉到容纳腔的底部，在多孔介质出口处油膜形成大的油滴，上浮速度更快，提高分离效率。

在本发明的实施例中，所述容纳腔具有多个出砂孔，多个所述出砂孔与所述油套环空相连通。该些出砂孔可使高含水原油中的砂子从容纳腔中排出，实现砂与水的分离。

实施方式二

如图3至图7所示，本发明还提供一种井下油气水砂分离器10，该井下油气水砂分离器10是利用实施方式一的井下油气水砂分离方法设计的，当然，根据实施方式一的井下油气水砂分离方法也可设计出其他结构的分离器，本实施方式二中的分离器10仅为其中一个具体实例，本领域技术人员根据本实施方式二的实例设计出的类似结构的分离器都应涵盖在本发明的实施例范围内。

该井下油气水砂分离器10包括出液管道1和多个沉降杯2，其中：出液管道1上设有多个进液孔组11，多个所述进液孔组11沿所述出液管道1的轴向方向间隔设置；多个沉降杯2彼此相连套设在所述出液管道1上，每个所述沉降杯2具有与每个所述进液孔组11相对连通的容纳腔21，所述沉降杯2具有进液口24。

具体是，多个沉降杯2彼此相连套设在出液管道1上，多个沉降杯2的上端通过上定位套101固定连接在出液管道1上，多个沉降杯2的下端通过下定位套102固定连接在出液管道1。本发明的井下油气水砂分离器10位于井下套管内，请配合参阅图3所示，井下油气水砂分离器10的出液管道1与设置在套管内的油管3相连，套管和油管3之间形成的油套环空31通过每个沉降杯2的进液口24与沉降杯2的容纳腔21相连通。在一示例性实施例中，油管3的下端可依次间隔连接有多个井下油气水砂分离器10，其中，油管3的上端依次通过分离器接头4、管柱接头5、接箍6和抽油泵接头7与抽油泵(图中未示出)相连，多个井下油气水砂分离器10的下端连接有丝堵或洗井阀8。该井下油气水砂分离器10的外径小于分离器接头4的外径。

本发明通过在出液管道1的轴向方向上设置多个沉降杯2，每个沉降杯2对应出液管道1上的一个进液孔组11，通过多个沉降杯2分担整个油套环空31中的原油总量，使油套环空31中的原油分成多份，以实现降低每个沉降杯2内液体的下降速度，促进油滴或气泡与水的分离的目的。

例如，该井下油气水砂分离器10有n个沉降杯2(n为自然数)，则每个沉降杯2内液体的下降速度就为油套环空31中全部原油下降速度的1/n。在一实施例中，当选择设计沉降杯2的个数为30～2000个时，让数量众多的沉降杯2来分担整个油套环空31内原油的总量，使得每个沉降杯2内的液体下降速度与普通分离器下降速度相比减少30～2000倍，从而提高了油滴或气泡与水的分离效率。

在本发明的一实施例中，请配合参阅图4所示，每个所述进液孔组11均包括多个进液孔111，每个所述进液孔组11的多个所述进液孔111沿所述出液管道1的圆周方向间隔设置，位于所述出液管道1的出液端12的所述进液孔111的孔径大于位于所述出液管道1末端13的所述进液孔111的孔径。

具体是，出液管道1沿其轴向方向等间隔设有多组进液孔组11，每组进液孔组11具有多个沿出液管道1的圆周方向等间隔设置的进液孔111，在本实施例中，每组进液孔组11包含2～12个进液孔111，且该进液孔111的孔径为0.5mm～2.0mm。

通过实施方式一的井下油气水砂分离方法可知，将位于出液管道1的出液端12的进液孔111的孔径设计为大于位于出液管道1末端13的进液孔111的孔径，是为了使自各进液孔组11流入出液管道1内的采出液的流量均相等，这样利用多杯等流原理，也即利用沿出液管道1轴向上的多个沉降杯2或其它类似结构的装置，以降低每个沉降杯2内液体的下降速度，促进油滴或气泡与水的分离。同时，这样设置的好处是，以克服由于采出液在出液管道1内和油套环空31内流动过程中由于流动阻力差异导致的内外压差变化对出液管道1不同部位的流量变化的影响，进而使井下油气水砂分离器10保持纵向上流量基本相等，利于油滴或气泡的快速分离。

在本发明的一实施例中，所述沉降杯2内设有滤料箱9，所述滤料箱9套设在所述出液管道1上，所述滤料箱9沿采出液的流出方向位于与每个所述容纳腔21对应连通的一个所述进液孔组11的下游端，所述滤料箱9内设有滤料。

具体是，该滤料箱9大体呈扁圆环柱体形状，请配合参阅图6所示，该滤料箱9由底盘91和扣接在底盘91上方的盖体92组成，底盘91大体呈环形筒状，底盘91具有能盛装滤料的滤料槽911，盖体92大体呈漏斗形的环形板状，其扣接在底盘91的滤料槽911的上方，防止滤料从底盘91中落出；如图7所示，该底盘91的底壁以及盖体92上均设有筛孔93，该些筛孔93用于油滴流入或流出滤料箱9。在本实施例中，滤料箱9内的滤料为可改变润湿性的多孔介质，例如，亲油石英砂或覆膜石英砂等，且该些筛孔的孔径小于滤料的粒径。

该滤料箱9是利用相渗原理，使高含水原油中的油滴流经滤料时，小油滴变为油膜，由于油膜受到向上的压力剃度大于向下的压力剃度，因此油膜在滤料内向上滑动，油膜是吸附多孔介质内孔隙表面的，多孔介质从下到上存在压力梯度，油膜受压力梯度影响上浮出滤料，剩余的液体直接通过多孔介质下沉到沉降杯2的容纳腔21的底部，在多孔介质出口处油膜形成大的油滴，上浮速度更快，提高分离效率。

本发明的井下油气水砂分离器10，采用多个沉降杯2上下相连的结构，并在每个沉降杯2中设有滤料箱9，其相比传统的分离器而言，实现了井下油滴或气泡与水的高效分离，可用于针对高含水井的同井注采技术和提高油井的井下泵效。

在本发明的一实施例中，如图5所示，所述沉降杯2包括杯体22和杯座23，其中：杯体22具有周壁221及底壁222，所述底壁222具有内环侧2221及外环侧2222，所述周壁221的下端连接在所述底壁222的外环侧2222，所述外环侧2222的水平高度高于所述内环侧2221的水平高度，所述杯体22与所述出液管道1之间形成所述容纳腔21；杯座23的上端连接在所述底壁222的内环侧2221，所述杯座23套设在所述出液管道1上。

具体是，杯体1大体呈圆柱筒形，其具有周壁221及底壁222。其中，周壁221的下端连接在底壁222的外环侧2222；底壁222大体呈圆环形，从图5所示的沉降杯2的主视图看，该底壁222的外环侧2222的水平高度高于该底壁222的内环侧2221的水平高度。

杯座23大体呈圆柱筒形，其上端连接在杯体22的底壁222的内环侧2221，在本实施例中，杯座23的下端沿圆周方向间隔设有避让出液管道1上的进液孔组11的多个开口槽231；进一步的，该杯座23的下端还可凸设有多个定位销232，杯座23的上端设有多个定位孔233，该些定位销232与该些定位孔233上下相对设置，两两相邻的所述沉降杯2通过一个所述沉降杯2的所述定位销232插接在另一所述沉降杯2的所述定位孔233内而相互连接在一起。在本发明中，杯座23的下端设有两个定位销232，两个定位销232径向相对设置，杯座23的上端径向相对的位置处分别设有两个定位孔233，杯座23的两个定位销232的位置与杯座23的两个定位孔233的位置上下相对应。

该沉降杯2在使用时，是将多个本发明的沉降杯2上下插接在一起使用，此处以两个沉降杯上下插接为例进行说明。

具体是，如图4右侧标号所示，位于上方的沉降杯2-1的杯座23-1插入位于下方的沉降杯2-2的杯体22-2的容纳腔21-2中，此时，位于上方的沉降杯2-1的杯座23-1的定位销(图中未示出)会插入位于下方的沉降杯2-2的杯座23-2的定位孔233-2中，从而将相互插接的两个沉降杯进行定位连接。当两个沉降杯上下插接定位后，位于下方的沉降杯2-2的杯体22-2的上端外缘与位于上方的沉降杯2-1的杯体22-1之间形成有间隙部，该间隙部即为位于下方的沉降杯2-2的进液口24-2。

当两个沉降杯上下插接后，套设在具有多个进液孔组11的出液管道1上，此时两个沉降杯的杯座恰好与出液管道1的外周壁相套设配合，出液管道1上的进液孔组11与位于下方的沉降杯2-2的杯体22-2的容纳腔21-2相对设置并靠近位于下方的沉降杯2-2的杯体22-2容纳腔21-2的底部，此时，位于上方的沉降杯2-1的杯座23-1在插入位于下方的沉降杯2-2的杯座23-2上端后，杯座23-2的开口槽恰好与出液管道1的进液孔组11相对，以避让出进液孔组11的位置。当需要对高含水原油或其他需要油水或气水分离的液体进行油水或气水分离时，原油会从进液口24-2流入位于下方的沉降杯2-2的杯体22-2的容纳腔21-2中，容纳腔21-2中的液体经过一定的停留时间后，其内的油滴或气泡与水会自动进行分离，提高油滴或气泡的分离上升速度，从而提高油滴或气泡与水的分离速度。

在本发明的一实施例中，所述杯体22的底壁222设有多个出砂孔223，所述出砂孔223与所述杯体22的容纳腔21相连通。该些出砂孔223可使待液体中的砂子从沉降杯2的杯体22的底部排出，实现砂与水的分离。在本实施例中，该些出砂孔223沿底壁222的圆周方向等间隔设置，优选的，出砂孔223靠近底壁222的内环侧2221设置，底壁222上的出砂孔223可为4～12个，且出砂孔223的孔径可为1.0mm～4.0mm。

在本发明的实施例中，两两相邻的所述杯体22之间形成有间隙部，所述间隙部为所述沉降杯的所述进液口24。

具体是，两两相邻的沉降杯2的杯体22之间形成的间隙部的距离为0.5mm～2.5mm，该间隙部的距离大小可由凸设在每个沉降杯2的杯座23下端的定位销232的长度以及凹设在杯座23上端的定位孔233的深度决定。设计该间隙部的目的是：一方面便于分离出的油滴或气泡从此处逸出；另一方面，便于油套环空内的流体进入沉降杯2内。

该井下油气水砂分离器10在井下能高效的分离油气水砂，进而可将分离出的采出液通过出液管道1抽出并直接回注到其它油层，高含油的液体通过抽油泵采出地面，该井下油气水砂分离器10在气液分离的同时可以大幅度提高泵效，另外，采出液中砂砾的分离也可以相对延长井下油气水砂分离器10和抽油泵的工作寿命。

该井下油气水砂分离器10的具体工作过程如下：

启动抽油泵，油套环空31中的原油通过井下油气水砂分离器10的多个进液口24分别注入每个沉降杯2中，油套环空31中的原油分为多份后在每个沉降杯2的杯体22内进行气液分离，分离后的采出液自出液管道1上的每组进液孔组11的多个进液孔111流入出液管道1内，分离后的气体和/或油滴自多个进液口24排出所述井下油气水砂分离器10，分离后的砂子从多个出砂孔233排出沉降杯2。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。