[发明专利]一种井下气液分离器

说明书

本发明公开了一种井下气液分离器，包括壳体和位于壳体内的转轴，转轴与壳体转动连接且转轴上设有叶轮，用于分离气液混合物，叶轮包括诱导轮；壳体的两端分别连接上接头和下接头；下接头用于引导气液混合物进入壳体内；上接头上设有交叉导流轮，用于将分离后的液体送至潜油电泵、气体送入潜油电泵与套管之间的环空，叶轮还包括位于诱导轮和交叉导流轮之间的过渡轮和直叶轮，过渡轮的一端与诱导轮连接、另一端与直叶轮连接；直叶轮的叶轮沿转轴轴向延伸，过渡轮为螺旋形且叶轮间距大于诱导轮的叶轮间距；所述诱导轮不少于五级叶轮，所述过渡轮不少于两级叶轮。本井下气液分离器具有较高的分离效率。

技术领域

本发明涉及采油设备技术领域，特别是与潜油电泵配合，在井下进行气液分离的一种井下气液分离器。

背景技术

随着油藏的开采，区块地表压力逐渐下降，油层产生脱气现象，这增加了采油的工作难度。为了应对这种问题，人们研发了潜油电泵系统，井下气液分离器则是潜油电泵系统的核心部位，其主要功能为分离井液，就是在井液运送至潜油电泵前借助气液分离器进行分离处理，将气体从井液中分离出去，从而降低气体对潜油离心泵的限制，防止出现汽蚀、气锁等情况，进而延长潜油电泵机组的工作寿命。

目前，井下气液分离器已有很多，其部件相似，如中国申请专利CN200420032906.3公开的一种井下油气分离器，其主要包括壳体、主轴下接头、诱导轮、叶轮、分离轮、分离头等部件，该设备能够在井下实现气液分离，然而当前对井下气液分离器的研究相对缺乏，各部件仅仅是简单组合，缺乏对其结构尺寸等方面的具体了解，也难以发挥其各个部件之间的协同分离作用，整体而言，总体分离效率较低。

发明内容

为解决现有技术条件的不足，本发明提供了一种井下气液分离器，发明人通过数值模拟与实际测试相结合的方式，对井下气液分离器两相流运动和其内部结构进行分析，优化了井下气液分离器的结构并优化其参数参数，提升了气液分离器的分离效率，本发明的技术方案如下。

一种井下气液分离器，包括壳体，壳体内沿壳体轴向设有转轴，转轴与壳体转动连接且转轴上设有叶轮，用于分离气液混合物，所述叶轮包括诱导轮；壳体的两端分别连接上接头和下接头；下接头用于引导气液混合物进入壳体内；上接头上设置有交叉导流轮，用于将分离后的液体送至潜油电泵、气体送入潜油电泵与套管之间的环空，其特征在于，所述叶轮还包括位于诱导轮和交叉导流轮之间的过渡轮和直叶轮，过渡轮的一端与诱导轮连接、另一端与直叶轮连接；直叶轮的叶轮沿转轴轴向延伸，过渡轮为螺旋形且叶轮间距大于诱导轮的叶轮间距；所述诱导轮不少于五级叶轮，所述过渡轮不少于两级叶轮。

本发明井下气液分离器的工作原理如下：转轴具有旋转作用，诱导轮为螺旋形具有汽蚀性作用，井液在这种作用下借助诱导轮生成压头，从而使得井液的分离效率得以提升。之后井液进入过渡轮，此时井液的环向速度已经转化为轴向压力，从而降低机械运作所产生的能耗；井液抵达至直叶轮，也就是分离舱，井液处于高速旋转的状态，但因为气液的质量存在差别，液体质量明显大于气体，液体经过分离输送至分离舱管壁，气体则在转轴位置集中，最后借助交叉导流轮分别排出气液分离器，然后，油潜离心泵负责吸收液体，油套环空间则输送气体，这就完成了气液分离。

作为本发明的一种具体实施方式，所述诱导轮入口流体流速为0.2m/s～0.8m/s。

作为本发明的一种具体实施方式，所述诱导轮入口流速不大于0.7m/s。

作为本发明的一种具体实施方式，所述下接头设置有流体入口，流体入口与转轴中心线的夹角为15°-30°，此时分离效率最高。

作为本发明的一种具体实施方式，，所述上接头和所述下接头中均设置有支座，所述转轴经轴承与支座转动连接。这样可以减少壳体中的内构件，便于安装。

与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的井下气液分离器设置有不同的叶轮型式，并设计了相关的参数，本气液分离器的分离效率较高，能够保持80％以上。