一种潜油电泵的固液气分离管柱的制作方法

本实用新型涉及油田采油技术领域，尤其涉及一种潜油电泵的固液气分离管柱。

背景技术：

潜油电泵作为重要的机械采油设备在油田得到了广泛应用。潜油电泵的特点是采油的排量大，操作方便，适用性强，能够适用于一些特殊井如大斜度井，水平井等。国内油田地质条件普遍较为复杂，原油开采难度普遍较大，部分油井产出流体中气液含量比较高，并且随着开采的进行地层出砂量随之增加，这将致使位于管柱上的潜油电泵不仅受到油、气、水等的长期腐蚀，潜油电泵经常因吸入口(即潜油电泵的离心泵的吸入口)含气量较高而频繁发生气锁停泵；并且地层的产出流体中含有砂粒，砂粒将进入潜油电泵的流道，致使潜油电泵的叶轮和导轮长期处于磨损状态，当出砂量较大时甚至可能致使泵轴被卡死，导致电泵故障，检泵周期短，严重制约了油井的正常生产。

现有的潜油电泵井内，采用在潜油电泵的底部悬挂防砂管柱的方式，防止砂粒进入潜油电泵，并且在潜油电泵的吸入口增加气液分离器，以防止电泵发生气锁。

但是当地层出砂较为严重时防砂管柱的防砂效果较差，难以有效防止砂粒进入潜油电泵。

技术实现要素：

本实用新型提供一种潜油电泵的固液气分离管柱，该潜油电泵的固液气分离管柱能在地层出砂较为严重时，也能有效地防止砂粒进入潜油电泵。

本实用新型提供了一种潜油电泵的固液气分离管柱，包括：位于油井套管内的潜油电泵组件、气液分离器、旋流分离器和导流防砂组件；

气液分离器和旋流分离器均与潜油电泵组件连接，气液分离器位于旋流分离器的上方，潜油电泵组件与油管连接；

导流防砂组件包括防砂内管、防砂外管和封隔器，防砂内管连接在潜油电泵组件和旋流分离器之间，防砂内管套设在防砂外管内且部分伸出防砂外管外，防砂外管与防砂内管连接，防砂外管的两端封闭；

旋流分离器位于防砂外管内；

封隔器位于防砂外管和油井套管之间的环形空间内。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，防砂外管具有第一防砂段和与第一防砂段同轴连接的沉砂段；

第一防砂段上具有多个第一通孔，沉砂段用于收集经旋流分离器分离出的砂粒。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，防砂内管具有第二防砂段和与第二防砂段同轴连接的导流段；

第二防砂段上具有多个第二通孔，导流段用于将旋流分离器内的井液经第二防砂段导入潜油电泵组件内。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，导流防砂组件还包括丝堵和第一封闭件；

第一封闭件套设在导流段的外侧壁并且与防砂外管的上端连接，以封闭防砂外管的上端；

丝堵用于封闭防砂外管的下端。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，导流防砂组件还包括固定件，固定件用于固定旋流分离器。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，旋流分离器具有第一进液口、第一出液口和出砂口，

第二防砂段具有第二出液口，导流段具有第二进液口；

第一出液口与第二进液口连接；

第二防砂段与潜油电泵组件连接。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，

潜油电泵组件包括动力电缆和从上到下依次连接的泄油阀、单流阀、离心泵、保护器和电机；

泄油阀与油管连接，电机与第二防砂段连接；

气液分离器连接在保护器和离心泵之间。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，

还包括连接器，连接器位于电机和第二防砂段之间。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，

还包括导流组件，导流组件包括导流管、第二封闭件和第三封闭件；

第二封闭件和第三封闭件分别用于封闭导流管的两端；

第二防砂段、连接器、电机、保护器和部分气液分离器位于导流管内；

气液分离器的出气口位于导流管外，气液分离器的吸入口位于导流管内。

作为一种可选的方式，本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，

第二封闭件套设在气液分离器的外侧壁并且与导流管的上端连接，以封闭导流管的上端；

第三封闭件套设在第二防砂段的外侧壁并且与导流管的下端连接，以封闭导流管的下端。

本实用新型提供的潜油电泵的固液气分离管柱，通过设置气液分离器和旋流分离器，气液分离器位于旋流分离器的上方，先通过旋流分离器进行固液分离，然后再通过气液分离器进行气液分离，满足潜油电泵的防砂与防气的目的。通过设置导流防砂组件，导流防砂组件包括防砂内管、防砂外管和封隔器，旋流分离器位于防砂外管内，先通过防砂外管进行初步防砂，减少进入旋流分离器内井液的含砂量，即进行初步的固液分离，然后再通过旋流分离器进一步进行固液分离，提高了防砂效果，即使地层出砂较为严重时，也能有效地防止砂粒进入潜油电泵。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种潜油电泵的固液气分离管柱实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种潜油电泵的固液气分离管柱实施例中旋流分离器和导流防砂组件的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种潜油电泵的固液气分离管柱实施例中固液分离的使用状态图；

图4为本实用新型提供的一种潜油电泵的固液气分离管柱实施例中气液分离的使用状态图。

附图标记说明：

1-油管挂；

2-油管；

3-动力电缆；

4-泄油阀；

5-单流阀；

6-离心泵；

7-气液分离器；

71-出气口；

72-吸入口；

8-导流组件；

81-导流管；

82-第二封闭件；

83-第三封闭件；

9-保护器；

10-电机；

11-连接器；

12-防砂内管；

121-第二进液口；

122-第二防砂段；

123-导流段；

124-第二出液口；

13-防砂外管；

131-第一防砂段；

132-沉砂段；

133-丝堵；

14-封隔器；

15-旋流分离器；

151-第一进液口；

152-第一出液口；

153-出砂口；

16-油井套管；

17-第一封闭件；

18-固定件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

潜油电泵作为重要的机械采油设备在油田得到了广泛应用。潜油电泵的特点是采油的排量大，操作方便，适用性强，能够适用于一些特殊井如大斜度井，水平井等。国内油田地质条件普遍较为复杂，原油开采难度普遍较大，部分油井产出流体中气液含量比较高，并且随着开采的进行地层出砂量随之增加，这将致使位于管柱上的潜油电泵不仅受到油、气、水等的长期腐蚀，潜油电泵经常因吸入口含气量较高而频繁发生气锁停泵；并且地层的产出流体中含有砂粒，砂粒将进入潜油电泵的流道，致使潜油电泵的叶轮和导轮长期处于磨损状态，当出砂量较大时甚至可能致使泵轴被卡死，导致电泵故障，检泵周期短，严重制约了油井的正常生产。

现有的潜油电泵井内，采用在潜油电泵的底部悬挂防砂管柱的方式，防止砂粒进入潜油电泵，并且在潜油电泵的吸入口增加气液分离器，以防止电泵发生气锁。

但是，当地层出砂较为严重时防砂管柱的防砂效果较差，难以有效防止砂粒进入潜油电泵。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种潜油电泵的固液气分离管柱，通过设置气液分离器和旋流分离器，气液分离器位于旋流分离器的上方，先通过旋流分离器进行固液分离，然后再通过气液分离器进行气液分离，满足潜油电泵的防砂与防气的目的。通过设置导流防砂组件，导流防砂组件包括防砂内管、防砂外管和封隔器，旋流分离器位于防砂外管内，先通过防砂外管进行初步防砂，减少进入旋流分离器内井液的含砂量，即进行初步的固液分离，然后再通过旋流分离器进一步进行固液分离，提高了防砂效果，即使地层出砂较为严重时，也能有效地防止砂粒进入潜油电泵。

图1为本实用新型提供的一种潜油电泵的固液气分离管柱实施例的结构示意图；图2为本实用新型提供的一种潜油电泵的固液气分离管柱实施例中旋流分离器和导流防砂组件的结构示意图。如图1-图2所示，本实用新型的潜油电泵的固液气分离管柱，包括：位于油井套管16内的潜油电泵组件、气液分离器7、旋流分离器15和导流防砂组件；

气液分离器7和旋流分离器15均与潜油电泵组件连接，气液分离器7位于旋流分离器15的上方，潜油电泵组件与油管2连接；

具体的，气液分离器7用于气液分离，旋流分离器15用于固液分离。在使用时，固体颗粒沿壁面的快速运动会造成旋流分离器15内壁磨损，为了延长旋流分离器15的使用期限，应采用耐磨材料制造或采用耐磨材料作为旋流分离器15的内衬。

导流防砂组件包括防砂内管12、防砂外管13和封隔器14，防砂内管12连接在潜油电泵组件和旋流分离器15之间，防砂内管12套设在防砂外管13内且部分伸出防砂外管13外，防砂外管13与防砂内管12连接，防砂外管13的两端封闭；

可选的，防砂外管13的上端封闭且与防砂内管12连接，防砂外管13的下端封闭且用于伸入井液内；

旋流分离器15位于防砂外管13内；

需要说明的是，防砂内管12和防砂外管13均用于防砂，防砂内管12和防砂外管13可以是精密打孔筛管或者精密割缝筛管，本实用新型在此不作限定。

封隔器14位于防砂外管13和油井套管16之间，具体的，防砂外管13的外侧壁和油井套管16的内侧壁之间具有间隙，封隔器14位于防砂外管13的外侧壁和油井套管16的内侧壁之间的间隙内，以封闭防砂外管13与油井套管16之间的环形空间，可选的，封隔器14靠近防砂外管13的上端，防砂外管13的下端伸入井液内。

可选的，封隔器14为皮碗封隔器，皮碗封隔器是靠封隔器外径与油井套管16内径的过盈和压差实现密封，且具有一定的挡砂功能。

本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，通过设置气液分离器和旋流分离器，气液分离器位于旋流分离器的上方，先通过旋流分离器进行固液分离，然后再通过气液分离器进行气液分离，满足潜油电泵的防砂与防气的目的。通过设置导流防砂组件，导流防砂组件包括防砂内管、防砂外管和封隔器，旋流分离器位于防砂外管内，先通过防砂外管进行初步防砂，减少进入旋流分离器内井液的含砂量，即进行初步的固液分离，然后再通过旋流分离器进一步进行固液分离，提高了防砂效果，即使地层出砂较为严重时，也能有效地防止砂粒进入潜油电泵。

具体的，本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，防砂外管13具有第一防砂段131和与第一防砂段131同轴连接的沉砂段132；

第一防砂段131用于防砂，第一防砂段131上具有多个第一通孔，沉砂段132用于收集经旋流分离器15分离出的砂粒。

换而言之，防砂外管13的上端具有连通防砂外管13的内壁和外壁的第一通孔，即防砂外管13的上端为第一防砂段131，防砂外管13的下端未设置连通防砂外管13的内壁和外壁的通孔，即防砂外管13的下端为沉砂段132，防砂外管13的下端封闭，以使沉砂段132收集经旋流分离器15分离出的砂粒。

防砂内管12具有第二防砂段122和与第二防砂段122同轴连接的导流段123；

第二防砂段122用于防砂，第二防砂段122上具有多个第二通孔，导流段123用于将旋流分离器15内的井液经第二防砂段122导入潜油电泵组件内。

第二防砂段122和第一防砂段131的结构相同，导流段123和沉砂段132的结构相同，在此不一一赘述。

防砂外管13的上端和下端封闭的方式可以为：导流防砂组件还包括丝堵133和第一封闭件17；

第一封闭件17套设在导流段123的外侧壁并且与防砂外管12的上端连接，以封闭防砂外管13的上端；

可选的，第一封闭件17可以为套筒，套筒的内侧壁与导流段123的外侧壁连接，套筒的外侧壁与防砂外管13的上端连接，可以通过焊接将套筒的内侧壁与导流段123的外侧壁连接，套筒的外侧壁与防砂外管13的上端连接，也可以通过螺纹连接，将套筒的内侧壁与导流段123的外侧壁连接，套筒的外侧壁与防砂外管13的上端连接，本实施例在此不作限定。

丝堵133用于封闭防砂外管13的下端。

具体的，本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，旋流分离器15与防砂内管12的连接结构为，旋流分离器15具有第一进液口151、第一出液口152和出砂口153，可选的，第一进液口151位于旋流分离器15的侧壁，第一出液口152和出砂口153分别位于旋流分离器15的上端和下端，出砂口153流出的砂粒进入防砂外管13被丝堵133封闭的下端；

第二防砂段122具有第二出液口124，导流段123具有第二进液口121；

第一出液口152与第二进液口121连接；

第二防砂段122与潜油电泵组件连接。

进一步的，本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，导流防砂组件还包括固定件18，固定件18用于固定旋流分离器15。

具体的，固定件18位于防砂外管13的内侧壁和旋流分离器15的外侧壁之间，通过固定件18使旋流分离器15固定在防砂外管13的内侧壁，以防止旋流分离器15在工作时发生转动，从而影响防砂效果。

进一步的，本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，潜油电泵组件包括动力电缆3和从上到下依次连接的泄油阀4、单流阀5、离心泵6、保护器9和电机10；

离心泵6可以为多级离心泵；

泄油阀4与油管2连接，电机10与第二防砂段122连接；

气液分离器7连接在保护器9和离心泵6之间。

其中，动力电缆3用于给潜油电泵组件提供能源。

单流阀5是控制流体单向流动的阀门，其目的是防止流体回流。

泄油阀4通常安装在单流阀5以上一至两根油管2处，设置泄油阀4的目的在于：当工作人员作业提起油管2时，使得油管2中的原油流入到油井套管16内，从而防止原油流到油井外而污染环境。

保护器9用于密封电机10，防止井液进入电机10。具体的，保护器9能使电机10内部压力和吸入口处压力保持平衡，同时当电机10运行时，电机10内的润滑油因温度升高而膨胀，保护器9内有足够的空间储存因膨胀而溢出的油。反之，当润滑油的温度下降而收缩时，保护器9内的油又可返回补充给电机10。

离心泵6、保护器9和电机10之间的连接方式为：保护器9的上端与离心泵6的吸入口连接，且轴端相接，以使离心泵6的泵轴的重量、液压负载以及叶轮的轴向力全部或部分地传到保护器9的止推轴承上。保护器9的下端与电机10连接，并允许电机10轴由于升温而伸长。

可选的，本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，还包括连接器11，连接器11位于电机10和第二防砂段122之间，其中，连接器11用于固定电机10。

本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，还包括导流组件8，导流组件8包括导流管81、第二封闭件82和第三封闭件83；

第二封闭件82和第三封闭件83分别用于封闭导流管81的两端；

第二防砂段122、连接器11、电机1、保护器9和部分气液分离器7位于导流管81内；导流管81内的第二防砂段122进一步对进入气液分离器7的井液进行防砂，减少了进入潜油电泵组件内的砂粒。

具体的，气液分离器7的出气口71位于导流管81外，气液分离器7的吸入口72位于导流管81内，气液分离器7分离出的气体经气液分离器7的出气口71排出，减少了电机10和离心泵6受到的气体腐蚀。

具体的，第二封闭件82套设在气液分离器7的外侧壁并且与导流管81的上端连接，以封闭导流管81的上端；

第三封闭件83套设在第二防砂段122的外侧壁并且与导流管81的下端连接，以封闭导流管81的下端。

可选的，第二封闭件82和第三封闭件83可以均为套筒，气液分离器7的外侧壁和导流管81的上端均与第二封闭件82焊接或者通过螺纹连接，第二防砂段122的外侧壁和导流管81的上端均与第三封闭件83焊接或者通过螺纹连接。

可选的，导流管81、第二封闭件82和第三封闭件83可以一体成型，以形成导流组件8。

可选的，动力电缆3穿过第二封闭件82与电机10连接，动力电缆3与第二封闭件82之间高压密封。

图3为本实用新型提供的一种潜油电泵的固液气分离管柱实施例中固液分离的使用状态图；图4为本实用新型提供的一种潜油电泵的固液气分离管柱实施例中气液分离的使用状态图。如图1、图3和图4所示，本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱工作过程为：

首先，本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱与油井套管16内的油管2连接后，将油管2与油管挂1连接，将油管挂1与采油四通连接，以使本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱悬挂在采油四通上，防砂外管13的下端伸入井液内；

其次，启动电机10，电机10带动离心泵6产生的离心力带动井液将其举升至地面；

具体的，井液通过防砂外管13的第一防砂段131进入防砂外管13内，井液经旋流分离器15的第一进液口151进入旋流分离器15内，电机10带动离心泵6持续运转产生的离心力给旋流分离器15提供了井液在其内部旋流的动力；井液在旋流分离器15的螺旋流道的引导下持续发生旋转，井液在流出螺旋流道后将在旋流分离器15内部加速旋转，分离出密度较低的液相和气相井液沿着旋流分离器15的第一出液口152向上流动，分离出的密度较高的固相砂粒将沿着出砂口153向下流动最终沉入沉砂管132内；

向上流动的井液经防砂内管12的导流段123继续向上流动，此时，在离心泵6持续运转产生的离心力作用下，向上流动的井液经防砂内管12的的第二防砂段122的第二出液口124流出；

随后在导流组件8内即在导流管81内继续向上流动，经气液分离器7的吸入口72进入气液分离器7，在气液分离器7的分离作用下，分离出的气体沿着出气口71流至油管2和油井套管16形成的环形空间放空，分离出的液体沿着油管2继续向上流动，直至被举升至地面。

本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，通过设置气液分离器和旋流分离器，气液分离器位于旋流分离器的上方，先通过旋流分离器进行固液分离，然后再通过气液分离器进行气液分离，满足潜油电泵的防砂与防气的目的。通过设置导流防砂组件，导流防砂组件包括防砂内管、防砂外管和封隔器，旋流分离器位于防砂外管内，先通过防砂外管进行初步防砂，减少进入旋流分离器内井液的含砂量，即进行初步的固液分离，然后再通过旋流分离器进一步进行固液分离，提高了防砂效果，即使地层出砂较为严重时，也能有效地防止砂粒进入潜油电泵。本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，通过设置导流组件，导流组件具有导流管，第二防砂段、连接器、电机、保护器和部分气液分离器位于导流管内；导流管内的第二防砂段进一步对进入气液分离器的井液进行防砂，减少了进入潜油电泵组件内的砂粒。气液分离器的出气口位于导流管外，气液分离器的吸入口位于导流管内，气液分离器分离出的气体经气液分离器的出气口排出，减少了电机和离心泵受到的气体腐蚀。本实施例提供的潜油电泵的固液气分离管柱，减少了作业工序，缩短作业周期；能够有效防止潜油电泵砂堵，并且能够有效防止潜油电泵因气锁而欠载停机，保证潜油电泵的长久运行，并且经过旋流器分离出来的砂粒可以沉积在沉砂管内，在下次作业时可一次将沉砂取出，减少冲捞砂次数，有效缩短作业周期，减少作业成本。

在本实施例说明书的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“内侧壁”、“外侧壁”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例的限制。

此外，在本实用新型说明书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。