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专利号: 2018112056059
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种井下滤砂式气液分离装置,它整体设计为对称管体构造,双管轴流器和直丝滤砂器由上而下依次同轴心布置,旋流分离器置入双管轴流器的内轴流管且轴流分离器置入直丝滤砂器的管腔,旋流分离器和轴流分离器由上而下依次同轴心布置,其特征在于:一直丝滤砂器;所述直丝滤砂器采用滤砂式直丝管实现产液进泵前的固液分离,它包括直丝管套和直丝扣;直丝扣采用上细下粗的变截面盘体,直丝管套由直丝体沿直丝扣的圆周方向均匀分布而成,所有直丝体均倾斜放置,由此使得直丝管套呈现上粗下细的V形构造,相邻直丝体间形成的丝缝沿径向外窄内宽,为此直丝管套具备自清洁功能;

一轴流分离器;所述轴流分离器采用第一级轴流式孔隙管实现产液固液分离后的第一级初步气液分离,它包括轴流卡箍和轴流孔隙管;轴流卡箍采用变截面厚壁筒体,轴流卡箍的外环面下部的截面变化处形成卡槽,轴流孔隙管采用半封闭等径长管体,轴流孔隙管的环腔内壁由上而下依次设置锥状轴流面和柱状轴流面,轴流孔隙管的柱状轴流面中下部位置的管壁上铣有沿轴向等间距分层排列的减速孔,轴流孔隙管减速孔的孔道沿径向外细内粗;

一旋流分离器;所述旋流分离器采用第二级分层旋流式多段管实现产液的第二级气液分离,它包括导气管、造旋管、旋流管和导液管;导气管和导液管均采用T型三通管并由进口管段和出口管段组成,导气管的进口管段下端设有倒锥状坡口,导液管的出口管段两侧设有锥状旋流面;造旋管由造旋锥管段和造旋柱管段组成,造旋管的造旋柱管段管壁上钻有射流孔,两列射流孔交错布置;旋流管由上锥管段、中柱管段和下锥管段组成,旋流管的上锥管段和下锥管段的内外环面均采用倒锥面;

一双管轴流器;所述双管轴流器依据内轴流管实现携小气泡产液的缓冲,并通过外轴流管将细砂液体输送至抽油泵,它包括内轴流管、外轴流管、排气管、气管端盖和液管端盖;

内轴流管采用等径细管体,而外轴流管则采用等径粗管体,内轴流管与造旋管和旋流管间构成环形空间,且内轴流管与外轴流管间构成环形空间,内轴流管管壁的上部和下部均设有分层排列的圆形凸台并分别配置气管端盖和液管端盖,外轴流管的外管螺纹下部设有沿径向对称布置的斜孔,排气管采用弯管,且气管端盖和液管端盖均采用法兰盘体。

2.根据权利要求1所述的井下滤砂式气液分离装置,其特征在于:所述井下滤砂式气液分离装置通过双管轴流器的外轴流管接于抽油泵的底部;

所述井下滤砂式气液分离装置的产液进泵前固液分离流程为,产液携砂粒流经直丝管套,大于丝缝的粗砂粒被过滤掉并依据直丝管套V形构造顺利沉降至井底口袋,小于丝缝的细砂粒依据直丝管套自清洁作用随产液顺利流经丝缝并进入直丝管套和轴流孔隙管的环形空间。

3.根据权利要求1所述的井下滤砂式气液分离装置,其特征在于:所述直丝滤砂器中的直丝扣的截面变化处形成卡槽,并实现直丝管套下端的轴向定位,且直丝扣上下截面半径的差值等于直丝管套的管壁厚;

所述直丝滤砂器中的直丝管套的上下两端部分别与轴流卡箍和直丝扣焊接在一起,直丝体由不锈钢丝轧制而成,其截面呈等腰梯形,且直丝体的宽边朝外布置。

4.根据权利要求1所述的井下滤砂式气液分离装置,其特征在于:所述轴流分离器中的轴流卡箍的外环面上部通过管螺纹与外轴流管相连,且轴流卡箍的外环面下部的卡槽实现直丝管套上端的轴向定位,由此将直丝滤砂器和外轴流管连成一体,同时轴流卡箍的环腔内壁通过管螺纹将轴流孔隙管和内轴流管连成一体;

所述轴流分离器中的轴流孔隙管的锥状轴流面采用倒锥面,使得锥状轴流面的流道截面面积不断扩大,其内产液的流速逐渐减小;轴流孔隙管管壁上相邻层间的减速孔交错布置,且每层减速孔沿周向均布,轴流孔隙管的减速孔均采用锥面,且其减速孔倾斜放置,产液流经轴流孔隙管减速孔时的孔道截面面积不断扩大,同时产液流速逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的井下滤砂式气液分离装置,其特征在于:所述井下滤砂式气液分离装置的第一级初步气液分离流程为,携大气泡的产液经由外窄内宽的丝缝进入直丝管套和轴流孔隙管的环形空间,产液流压下降而完成初步气液分离,分离出的一级气体朝上运移并由直丝管套上部的丝缝溢出而进入油管和套管的环形空间,同时分离后携小气泡的产液朝下流动并经外细内粗的减速孔减速后而进入轴流孔隙管的管腔,而后朝上继续流动并由轴流孔隙管的锥状轴流面减速后而进入双管轴流器的管腔。

6.根据权利要求1所述的井下滤砂式气液分离装置,其特征在于:所述旋流分离器中的导气管的进口管段置入造旋管内而导液管的进口管段通过圆周焊与旋流管相连,且导气管和导液管的进口管段均与造旋管和旋流管同轴心布置,导气管和导液管的出口管段均水平布置,导气管通过倒锥状坡口将分离后的二级气体顺利导入导气管内,导液管的锥状旋流面采用锥面,使得锥状旋流面的流道截面面积不断扩大,导液管内细砂液体的流速逐渐减小;

所述旋流分离器的造旋管通过其造旋锥管段与导气管焊接在一起,并通过其造旋柱管段与旋流管焊接在一起,造旋管的造旋锥管段内外环面均采用锥面,且造旋锥管段内外环面所在锥面的小端圆面直径均等于导气管的进口管段外环面直径;造旋管的射流孔均采用圆形孔眼,射流孔的孔壁与造旋管造旋柱管段的环腔内壁保持相切,且射流孔倾斜放置,同时造旋管的射流孔共有两列,每列射流孔的轴线位于同一垂面上,且射流孔轴线所在的垂面均经过造旋管的轴线。

7.根据权利要求1所述的井下滤砂式气液分离装置,其特征在于:所述旋流分离器中的旋流管的上锥管段内外环面所在倒锥面的锥度小于下锥管段内外环面所在倒锥面的锥度,而上锥管段内外环面所在倒锥面的锥高则大于下锥管段内外环面所在倒锥面的锥高,同时上锥管段内环面所在倒锥面的小端圆面直径和下锥管段内环面所在倒锥面的大端圆面直径均等于中柱管段的内径;

所述井下滤砂式气液分离装置的第二级气液分离流程为,内轴流管内携小气泡的产液经射流孔射入造旋管并形成多束旋转液流,而后多束旋转液流在造旋柱管段的环腔内壁底部汇合并最终形成分层旋流,分层旋流进入上锥管段并继续高速旋转分离,分离出的气体运移至旋流管中央并反向上升形成气柱,同时分离后的产液逐步甩向管壁并流入中柱管段,停留一段时间后旋流进下锥管段,下锥管段中流道截面迅速缩小而使得产液不断加速旋转分离,产液中剩余的气泡运移至旋流管中央形成上升气柱,并与上锥管段内的气柱汇合而形成二级气体,而后经导气管导出,同时分离后的细砂液体由导液管的出口管段减速整流后导出。

8.根据权利要求1所述的井下滤砂式气液分离装置,其特征在于:所述双管轴流器中的内轴流管的环腔内壁直径等于轴流孔隙管的锥状轴流面所在倒锥面的大端圆面直径,内轴流管的圆形凸台沿径向对称布置且其圆形凸台的中央部位钻有圆形通孔,外轴流管的外径等于轴流卡箍外环面直径,外轴流管的顶部和内轴流管的底部分别车制外管螺纹,且外轴流管的底部车制内管螺纹而内轴流管的顶部配有盲端法兰盘进行封闭。

9.根据权利要求1所述的井下滤砂式气液分离装置,其特征在于:所述双管轴流器中的排气管的管径等于导气管出口管段的管径,排气管的内侧与气管端盖通过管螺纹相连,且排气管的外侧通过圆周焊的方式接于外轴流管的斜孔,由此实现旋流分离器与油管和套管的环形空间之间保持联通;

所述双管轴流器中的气管端盖的环腔内壁两侧车制管螺纹,液管端盖的环腔内壁内侧车制管螺纹,且液管端盖的环腔内壁直径等于导液管的锥状旋流面所在锥面大端圆面的直径;气管端盖的内侧分别与导气管的出口管段相连,同时液管端盖的内侧分别与导液管的出口管段相连,由此实现旋流分离器在内轴流管管腔中的固定。