一种离心式油气分离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分离装置，特别是一种用于井下或地面的油气分离装置，属于石油天然气采输技术领域。
【背景技术】
[0002]油气资源的勘探开发是影响国家发展的重要因素。地质及钻井资料表明，油和气通常是以共存的方式出现。在石油天然气开采过程中，以钻头和钻杆等为主的钻井工具通常需要钻至深达数千米的地方来开发这些资源。除钻井外，将油气由井底向地面输送也是一项非常重要的工艺。由于油气处于地下且运输距离较远，通常需要用专门的工具进行输送，例如螺杆栗。然而，由于螺杆栗特殊的结构和工作原理，螺杆栗适用于输送纯液体物质，而气体或气液混合物不适合用螺杆栗进行输送。螺杆栗的工作原理在于定子和转子间的啮合，且定子和转子的外表面均由橡胶制成。工程实践表明，当螺杆栗的定子和转子在有液体润滑时，定子和转子上的橡胶具有较长的寿命。然而，当液相物质中夹杂气体时，螺杆栗的寿命将大幅降低。
[0003]螺杆栗是一种容积式的栗，当液相流体中夹杂有气体时，不利于定转子间的冷却和润滑，从而加剧定转子间橡胶的干摩擦。同时，气体在液相流体中通常会以微小气泡的形式存在，这些气泡在螺杆栗的定子和转子啮合过程中溃灭，在溃灭的瞬间产生极大的冲击力和高温，橡胶表面经受这种冲击力反复作用后将发生疲劳失效，出现凹坑并加剧破坏。除此之外，液相流体中的气泡在溃灭时还将造成液体的相互撞击，由此产生热量使螺杆栗内部温度升高，且流体的运动还将浪费系统能量。
[0004]现有关于油气分离或气液分离的技术多采用旋流的方式进行，然而，油气开采通常是在地面下数千米进行且油气井的直径很小，将常规旋流式结构的分离装置设置于井下不便于对油气的高效分离。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于为了克服上述难点，特提出一种离心式油气分离装置，用于实现井下或地面的油气分离。
[0006]为达到上述目的，本发明解决此技术问题采用的技术方案是:
[0007]—种离心式油气分离装置，主要由输入管、筒体、螺旋杆和分离接头组成，其特征在于:油气混合物由输入管输入，经由筒体内部的螺旋杆作用后流向分离接头并实现油气分离；所述输入管通过螺纹与筒体连接，螺旋杆通过螺纹与筒体连接并固定于筒体内，筒体通过螺纹与分离接头连接。
[0008]所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述筒体包括筒体顶扣、膨胀腔、筒体主体和筒体底扣；所述筒体顶扣与分离接头连接，筒体底扣与输入管连接；所述筒体主体为直圆筒，筒体主体在其顶端直径扩大形成膨胀腔。
[0009]所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述螺旋杆包括锥头、上螺旋叶片、下螺旋叶片、支撑杆和固定盘，所述上螺旋叶片和下螺旋叶片的数量均为2片，上螺旋叶片和下螺旋叶片的旋向相反；位于支撑杆底端的固定盘用于与筒体连接从而固定螺旋杆于筒体上；所述固定盘上设有用于油气流动的流道。
[0010]所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述分离接头包括接头顶扣、气流通道、油流通道、接头底扣和穹顶，所述接头顶扣与输出设备连接，气流通道用于排放油气混合物中的气体，油流通道用于排放油气混合物中的液态油，接头底扣用于与筒体顶扣连接；所述油流通道沿分离接头的中心轴均布排列，其数量为8个；所述分离接头的底部向上隆起形成穹顶利于气体排放。
[0011]所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于当油气混合物由输入管输入时，油气混合物在下螺旋叶片的作用下液相流体将甩向筒体内壁，油气混合物在由下螺旋叶片流向上螺旋叶片时将产生剪切效应；油气混合物在脱离上螺旋叶片流向膨胀腔时将产生负压效应。
[0012]与现有技术相比，本发明具有的有益效果是:(1)本发明装置不影响正常的油气输运工艺，但可实现油气分离从而提高螺杆栗等采油设备的效率；(2)本发明装置长度短，结构简单且操作简便，对系统影响小；(3)本发明装置基于流体动力学理论和流体力学实验，利用剪切效应和负压效应实现对油气的分离。
【附图说明】
[0013]图1为本发明装置的结构示意图；
[0014]图2为本发明装置的筒体的结构示意图；
[0015]图3为本发明装置的螺旋杆的结构示意图；
[0016]图4为本发明装置的螺旋杆底端的固定盘的结构示意图；
[0017]图5为本发明装置的分离接头的结构示意图；
[0018]图6为本发明装置的分离接头的俯视图；
[0019]图中:1.输入管，2.筒体，2a.筒体顶扣，2b.膨胀腔，2c.筒体主体，2d.筒体底扣，3.螺旋杆，3a.锥头，3b.上螺旋叶片，3c.下螺旋叶片，3d.支撑杆，3e.固定盘，4.分离接头，4a.接头顶扣，4b.气流通道，4c.油流通道，4d.接头底扣，4e.穹顶。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0021]如图1所示，一种离心式油气分离装置，主要由输入管1、筒体2、螺旋杆3和分离接头4组成，其特征在于:油气混合物由输入管1输入，经由筒体2内部的螺旋杆3作用后流向分离接头4并实现油气分离；所述输入管1通过螺纹与筒体2连接，螺旋杆3通过螺纹与筒体2连接并固定于筒体2内，筒体2通过螺纹与分离接头4连接。
[0022]如图2所示，所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述筒体2包括筒体顶扣2a、膨胀腔2b、筒体主体2c和筒体底扣2d ;所述筒体顶扣2a与分离接头4连接，筒体底扣2d与输入管1连接；所述筒体主体2c为直圆筒，筒体主体2c在其顶端直径扩大形成膨胀腔2b。
[0023]如图3和图4所示，所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述螺旋杆3包括锥头3a、上螺旋叶片3b、下螺旋叶片3c、支撑杆3d和固定盘3e，所述上螺旋叶片3b和下螺旋叶片3c的数量均为2片，上螺旋叶片3b和下螺旋叶片3c的旋向相反；位于支撑杆3d底端的固定盘3e用于与筒体2连接从而固定螺旋杆3于筒体2上；所述固定盘3e上设有用于油气流动的流道3f。
[0024]如图5和图6所示，所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述分离接头4包括接头顶扣4a、气流通道4b、油流通道4c、接头底扣4d和穹顶4e，所述接头顶扣4a与输出设备连接，气流通道4b用于排放油气混合物中的气体，油流通道4c用于排放油气混合物中的液态油，接头底扣4d用于与筒体顶扣2a连接；所述油流通道4c沿分离接头4的中心轴均布排列，其数量为8个或4个；所述分离接头4的底部向上隆起形成穹顶4e利于气体排放。
[0025]实施例1，当油气混合物经输入管1流入分离器时，油气混合物在下螺旋叶片3c的作用下液相流体因较大的离心力作用被甩向筒体2内壁；在此过程中，溶于液相流体中的气体实现油气脱离但是气体仍存在于液相油中；当油气混合物在行至下螺旋叶片3c的上端并流向上螺旋叶片3b的下端时，由于上螺旋叶片3b和下螺旋叶片3c的方向相反，流体将沿相反的旋向流动；在流体由下螺旋叶片3c流向上螺旋叶片3b过程中，流体的动量发生变化且出现能量损失，这些能量中的一部分用于对液相流体提供一个剪切力，即流体在由下螺旋叶片3c流向旋向相反的上螺旋叶片3b的过程中存在着本发明装置对流体的剪切效应；剪切效应的产生将加速气体或气泡在液相流体中的脱离速度。
[0026]当油气混合物行至上螺旋叶片3b的顶端时，一方面支撑杆3d顶端的锥头3a和筒体2上端的膨胀腔2b共同作用，使油气混合物在膨胀腔2b出现降压产生负压效应；另一方面，油气混合物在上螺旋叶片3b的作用下液相流体将主要集中于上螺旋叶片3b的外围，而气体则主要沿上螺旋叶片3b内缘上升；与此同时，在分离接头4的底端设有穹顶4e用于实现油和气的分流。
[0027]以上所述【具体实施方式】用于说明本发明而非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种离心式油气分离装置，主要由输入管(1)、筒体(2)、螺旋杆(3)和分离接头(4)组成，其特征在于:油气混合物由输入管(1)输入，经由筒体(2)内部的螺旋杆(3)作用后流向分离接头(4)并实现油气分离；所述输入管(1)通过螺纹与筒体(2)连接，螺旋杆(3)通过螺纹与筒体(2)连接并固定于筒体(2)内，筒体(2)通过螺纹与分离接头(4)连接。2.根据权利要求1所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述筒体(2)包括筒体顶扣(2a)、膨胀腔(2b)、筒体主体(2c)和筒体底扣(2d);所述筒体顶扣(2a)与分离接头(4)连接，筒体底扣(2d)与输入管(1)连接；所述筒体主体(2c)为直圆筒，筒体主体(2c)在其顶端直径扩大形成膨胀腔(2b)。3.根据权利要求1所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述螺旋杆(3)包括锥头(3a)、上螺旋叶片(3b)、下螺旋叶片(3c)、支撑杆(3d)和固定盘(3e)，所述上螺旋叶片(3b)和下螺旋叶片(3c)的数量均为2片，上螺旋叶片(3b)和下螺旋叶片(3c)的旋向相反；位于支撑杆(3d)底端的固定盘(3e)用于与筒体(2)连接从而固定螺旋杆(3)于筒体(2)上；所述固定盘(3e)上设有用于油气流动的流道(3f)。4.根据权利要求1所述的一种离心式油气分离装置，其特征在于所述分离接头(4)包括接头顶扣(4a)、气流通道(4b)、油流通道(4c)、接头底扣(4d)和穹顶(4e)，所述接头顶扣(4a)与输出设备连接，气流通道(4b)用于排放油气混合物中的气体，油流通道(4c)用于排放油气混合物中的液态油，接头底扣(4d)用于与筒体顶扣(2a)连接；所述油流通道(4c)沿分离接头(4)的中心轴均布排列，其数量为8个；所述分离接头(4)的底部向上隆起形成穹顶(4e)利于气体排放。
【专利摘要】本发明公开了一种离心式油气分离装置，主要由输入管、筒体、螺旋杆和分离接头组成，其特征在于：油气混合物由输入管输入，经由筒体内部的螺旋杆作用后流向分离接头并实现油气分离；所述输入管通过螺纹与筒体连接，螺旋杆通过螺纹与筒体连接并固定于筒体内，筒体通过螺纹与分离接头连接。当油气混合物由输入管输入时，油气混合物在下螺旋叶片的作用下液相流体将甩向筒体内壁，且油气混合物在由下螺旋叶片流向上螺旋叶片时将产生剪切效应使气相脱离液相流体；油气混合物在脱离上螺旋叶片流向膨胀腔时将产生负压效应。本发明结构简单，适用于油气进入采油螺杆泵等设备前的油气分离处理。
【IPC分类】E21B43/34
【公开号】CN105370261
【申请号】CN201510683020
【发明人】汤历平, 祝效华, 刘宇程
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月20日