[发明专利]井筒内气液固分离装置及其制造方法

权利要求书

1.一种井筒内气液固分离装置，其运用于煤层气井排采设备的排采泵和沉砂管之间，其特征在于，所述井筒内气液固分离装置包括油管节箍、提升短节、上接头、外管、进液孔、内管、扩径短节以及下接头；

所述上接头呈中空环状，所述上接头的下端设有位于其外侧的外扣和位于其内侧的内扣；

所述外管的上端通过与所述外扣装配连接于所述上接头，所述外管的上端设有多个贯穿其上的所述进液孔；

所述内管插设收容于所述外管内并相互间隔，所述内管的上端通过与所述内扣装配连接于所述上接头，并使得所述内管与所述上接头连通；

所述扩径短节连接于所述内管下端以悬置于所述外管内，且所述扩径短节与外管相互间隔；

所述内管、所述扩径短节与所述外管共同围成内外管环空，且所述内外管环空满足预设的过流面积，以实现气液分离；

所述扩径短节的过流面积不小于外接的上泵油管的过流面积，以使所述扩径短节位置处的液体流速低于外接的上泵油管的任意位置的液体流速，以实现固体颗粒从液体中沉降分离；

所述下接头通过丝扣连接于所述外管的下端；

所述提升短节的下端插设连接于所述上接头的上端，所述油管节箍套设连接于所述提升短节的上端。

2.根据权利要求1所述的井筒内气液固分离装置，其特征在于，所述进液孔从所述外管距离所述上接头150mm处往下布设，所述进液孔的孔径和数量设计满足所有所述进液孔的最大过流速度低于0.2m/s。

3.根据权利要求1所述的井筒内气液固分离装置，其特征在于，所述内外管环空满足预设的过流面积，具体包括：

以所述井筒内气液固分离装置外接的排采泵最大理论排量计算，使所述内管的内径满足流速为2m/s；

所述外管的外径比所述井筒内气液固分离装置外接的井筒套管的内径最少小6mm；

所述内外管环空满足液体最大流速低于直径0.1mm的气泡的上浮速度；

所述外管的内径与所述扩径短节的外径之差大于10mm；

所述外管的长度满足所述内外管环空的有效分离容积大于排采泵单次抽吸的容积。

4.根据权利要求1所述的井筒内气液固分离装置，其特征在于，所述扩径短节的下端与所述下接头的净空距离至少为200mm。

5.根据权利要求1所述的井筒内气液固分离装置，其特征在于，上接头上端接提升短节和油管节箍，包括：

所述提升短节的长度为400mm，其直径与外接的上泵油管一致，所述油管节箍的直径与所述提升短节的直径匹配。

6.一种如权利要求1所述的井筒内气液固分离装置的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤S1、设计所述外管和所述内管的规格参数：

以页气泡上浮速度为0.2m/s为基础，设所述外管内径为D_外管内径，单位：mm；所述外管长度为L_外管，单位：m；

以外接上泵油管的外径为基础，设内管外径为D_内管外径，单位“mm；内管内径为D_内管内径，单位：mm；内管长度为L_内管，单位：m；

将外接的排采泵的日产液理论最大排量设为Q，单位：m³/d；冲次为n，单位：次/min；

设所述进液孔的孔径为d，单位：mm；孔的数量为k，单位:个；

步骤S2，获取所述外管和所述内管的规格参数：

以所述内管内的液体上行流速为2m/s，得到：

D_内管内径＝3.84√Q (1)

根据公式(1)计算结果，在管材序列里选择合适的所述内管，同时确定相应的D_内管外径；

以所述内外管环空内的液体下行流速0.2m/s，得到：

D_外管内径＝√(147.44Q+D_内管外径²) (2)

根据公式(2)计算结果，并以D_外管外径小于外接的井筒套管内径6mm为条件，在管材序列里选择合适的外管；

以进液孔的孔径d为8mm或者10mm为基础，以液体进入所述进液孔的流速小于0.2m/s，得到：

k147.44Q/d² (3)

根据公式(3)计算结果，以每圈孔数的倍数，确定所述进液孔的总数量；

以所述内外管环空的容积大于外接的排采泵的单冲次抽吸容量为基础，得到所述内外管环空的有效分离长度为L：

L884.6Q/n/(D_外管内径²-D_内管外径²) (4)

根据公式(4)计算结果，使L加上所述进液孔布置段长度，作为所述内管最小长度L_内管；以内管长度L_内管+扩径短节长度+扩径短节与下接头净空距离0.2m，作为所述外管的最小长度L_外管。