一种适用于高粘度油井井下双螺旋变螺距气液分离装置

1.本发明涉及一种适用于高粘度油井井下双螺旋变螺距气液分离装置，属于气液分离技术领域。


背景技术：

2.在井下无杆泵作业过程中，气体是影响泵效的主要原因之一，需要采用高效的气液分离器进行井下气和液分离。螺旋分离器的分离效率，将直接影响油井泵油效果。常规螺旋分离器的螺距由于是相同的，数值也是一定的，在实际使用中会造成各油田在不同油气比的油井中都只能使用一种规格型号的气液分离器，而油井的产液量是不断变化的并且各井的产量和油液粘度也不一样，根据某一种油气比和产量设计的螺旋分离器不仅分离效率低，而且影响整个泵油系统的工作性能。


技术实现要素：

3.本发明提供一种适用于高粘度油井井下双螺旋变螺距气液分离装置，解决了常规的等距单头螺旋分离器适用性弱，即在不同油气比的油井中往往只能使用一种规格型号的气液分离器，分离效率低的问题，适用于同时要求高处理量和高粘度油井场合。
4.本发明可以通过以下技术方案实现：
5.一种适用于高粘度油井井下双螺旋变螺距气液分离装置，包括内筒，内筒内设有气液收集仓和气液进口，所述气液收集仓包括排油通道和排气通道；外筒，套在内筒外；旋转驱动装置；螺旋分离器，螺旋分离器设于内筒内，螺旋分离器包括分离螺旋片、导叶片和转轴，转轴的一端与旋转驱动装置连接，所述分离螺旋片为双螺旋变螺距螺旋片。
6.本发明的一种实施方式中，所述分离螺旋片的螺距自上而下依次减小；所述导叶片的数量有两个，其中一个导叶片位于另一个导叶片的上方。
7.本发明的一种实施方式中，所述排气通道设于气液收集仓的中心轴线上并连通于内筒与外筒之间组成的环形空间，排油通道设于气液收集仓的一侧。
8.本发明的一种实施方式中，所述气液收集仓的上方设有离心泵和第一轴承座，所述离心泵通过第一轴承座固定在内筒内壁的上方。
9.本发明的一种实施方式中，所述螺旋分离器还包括第二轴承座，所述第二轴承座设于所述内筒内部，所述第二轴承座包括基座和轴承，所述基座固定连接于所述内筒的内壁，所述轴承与所述转轴的下端可旋转连接。
10.本发明的一种实施方式中，所述螺旋分离器还设有进液口，所述进液口位于第二轴承座的外侧。
11.本发明的一种实施方式中，所述螺旋分离器底部的壳体通过法兰与旋转驱动装置连接，所述法兰之间设有密封套。
12.本发明的一种实施方式中，所述外筒与内筒之间还设有封隔器和动力线缆；所述内筒内还设有止回阀，所述止回阀的上方安装有放空阀。
13.本发明的一种实施方式中，还包括外部控制系统，所述外部控制系统包括接线盒、电机控制箱以及变压器。
14.本发明的一种实施方式中，所述外筒上还设有井口装置，所述井口装置连通有负压装置，所述排气通道的出气口通过所述负压装置将分离的气体抽出。
15.有益效果
16.1、本发明通过电机带动螺旋分离器转动，能够将进入内筒的气液混合物通过离心作用将油液甩到筒体内壁上，且分离器的一级、二级导叶对流体有一个很好的导流作用，继而流体通过出油口进入进入离心泵工作区域最终被抽至地面。分离出的气体通过排气通道进入内筒和外筒形成的环形空间采至地面，实现气-液的分离。
17.2、本发明的装置结构紧凑，在井下自动实现气液分离，并将气、液分别举升到地面，有别于传统的单头螺旋固定螺距螺旋式分离器，采用双螺旋变螺距式可大大地增加流体的旋转速度，减少流体在螺旋分离器的作用时间，实现气液彻底分离，有效提高气液分离效率且分离器旋转速度由电机可调，实现高转速度，特别适用于高粘度油井作业需求。
18.3、本发明螺旋分离器壳体的底部通过法兰与旋转驱动装置连接，所述法兰之间设有密封套，通过密封圈防止油漏出。
19.4、本发明外筒与内筒之间还设有封隔器，所述封隔器能够将井内的气体混合物与井外隔开。
20.5、本发明内筒内还设有止回阀，所述止回阀的上方安装有放空阀，所述止回阀能够防止分离的油液向油井倒流，放空阀能够将有压力的油液或气体在紧急情况下排放掉，以保证系统安全性。
21.6、本发明结构简洁，能够实现小型化节约占地面积，易于集成且便于组装和维修。
附图说明
22.图1为本发明的双螺旋变螺距气液分离装置结构图；
23.图2为分离装置中的螺旋分离器的结构示意图；
24.图3为气液收集仓结构合示意图；
25.图4为本发明的使用示意图；
26.附图标记说明：
27.1、离心泵；2、第一轴承座；3、排油通道；4、排气通道；5、导叶片；6、分离螺旋片；7、进液口；8、第二轴承座；9、旋转驱动装置；10、转轴；11、气液进口；12、封隔器；13、机械密封；14、螺旋分离器；15、油管；16、止回阀；17、放空阀；18、动力电缆；19、井口装置；20、接线盒；21、电机控制箱；22、变压器；23、气体混合物；24、内筒；25、外筒。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
29.实施例1
30.一种适用于高粘度油井井下双螺旋变螺距气液分离装置，如图1-4所示，包括：
31.内筒24，内筒24内设有气液收集仓和气液进口11，所述气液收集仓包括排油通道3、排气通道4；
32.外筒25，套在内筒24外；
33.旋转驱动装置9；
34.螺旋分离器14，螺旋分离器14设于内筒24内，螺旋分离器14包括分离螺旋片6、导叶片5和转轴10，转轴10的一端与旋转驱动装置9连接，所述分离螺旋片6为双螺旋变螺距螺旋片；所述分离螺旋片6用于分离气液，所述导叶片5用于导流。
35.如图1或2所示，所述分离螺旋片6的螺距自上而下依次减小；所述导叶片5的数量有两个，其中一个导叶片5位于另一个导叶片5的上方，通过两个上下导叶片5实现两级导流作用，导流效率更高。
36.进一步地，所述内筒24优选耐压、耐腐蚀的金属圆筒，旋转驱动装置9可以是电机，在井下环境中应使用高防护等级的潜水电机。
37.进一步地，所述排气通道4的出气口可以配合井口装置19连通负压装置将分离出的气体抽出，所述井口装置19设置在外筒25上。
38.进一步地，还包括外部控制系统，所述外部控制系统包括接线盒20、电机控制箱21以及变压器22。
39.如图3所示，所述排气通道4设于气液收集仓的中心轴线上端并连通于内筒24与外筒25之间组成的环形空间，排油通道3设于气液收集仓的一侧，排油通道3的数量由若干个且呈均匀分布。
40.进一步地，所述气液收集仓的上方设有离心泵1和第一轴承座2，所述离心泵1通过第一轴承座2固定在内筒24内壁的上方，油液通过离心泵1被抽至地面。
41.进一步地，所述螺旋分离器14还包括第二轴承座8，所述第二轴承座8设于所述内筒24内部，所述第二轴承座8包括基座和轴承，所述基座固定连接于所述内筒24的内壁，所述轴承与所述转轴10的下端可旋转连接。
42.进一步地，所述螺旋分离器14还设有进液口7，所述进液口7位于第二轴承座8的外侧，从气液进口11进入的气体混合物23经过进液口7进入到螺旋分离器14内。
43.进一步地，所述螺旋分离器14壳体的底部通过法兰与旋转驱动装置9连接，所述法兰之间设有密封套13。
44.进一步地，所述外筒25与内筒24之间还设有封隔器12，所述封隔器12用于将井内的气体混合物23与井外隔开。
45.进一步地，所述内筒24与外筒25之间还设有动力线缆18，所述动力线缆18用于给旋转驱动装置9上电。
46.进一步地，所述气液收集仓的外侧套有油管15。
47.进一步地，所述内筒24内还设有止回阀16，所述止回阀16的上方安装有放空阀17，所述止回阀16用于防止分离的油液向油井倒流，放空阀17用于将有压力的油液或气体在紧急情况下排放掉，以保证系统安全性。
48.本发明的工作原理：将电机设于竖直设置的内筒24中且电机轴朝上，通过动力线缆18给旋转驱动装置9上电从而带动螺旋分离器14的转轴10转动，进而带动分离螺旋片6和
导叶片5旋转，螺旋分离器14能够将进入内筒24的气液混合物23通过离心作用将油液甩到筒体内壁上，待分离气体通过离心作用向内侧移动，油液向外侧移动，从而达到气液分离。分离出的气体进入排气通道4进入内筒24和外筒25之间组成的环形空间，并通过与井口装置19连通的负压装置采至地面，分离出的油液通过排油通道3和离心泵1最终被抽至地面。
49.其中，设置的双螺旋变螺距螺旋分离器14的分离螺旋片6的螺距自上而下依次减小，与相等螺距、相等螺旋长度的单螺旋结构相比，双螺旋变螺距螺旋分离器可大大地增加流体的旋转速度，减少流体在螺旋分离器14的作用时间，实现气液彻底分离，有效提高气液分离效率并且分离器旋转14速度由电机可调、可控，特别适用于高粘度油井作业需求。
50.其中，止回阀16的作用为防止分离的油液向油井倒流，放空阀17安装于止回阀16之上，目的为将有压力的油液或气体在紧急情况下排放掉，以保证系统安全性。同时装置结构简洁，能够实现小型化节约占地面积，易于集成且便于组装和维修。
51.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同更换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。