CN110617051A - 倒置倒流灌装系统中的气体排出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，包括导流罩、旋转式气体分离器和导流环；导流罩竖立于油井内，导流罩的上端开口、下端密封；旋转式气体分离器包括套筒、下接头、上接头和旋流组件，套筒与导流罩之间形成环形油气流道，下接头设有油气进口，上接头设有第一排气口和过油腔；导流环安装于导流罩与上接头之间，导流环沿径向设置有排气孔，排气孔的内端与第一排气口相连，排气孔的外端与设于导流罩上的第二排气口相连，导流环沿轴向设置有过流通道，过流通道的上端与导流罩的上部连通，过流通道的下端与环形油气流道连通。本发明将导流罩式自然分离和旋转式强制分离结合起来，提高气液分离的效果。

Description

倒置倒流灌装系统中的气体排出装置

技术领域

本发明涉及采油设备技术领域，具体涉及一种倒置倒流灌装系统中的气体排出装置。

背景技术

在高气液比的油井(气井)生产中，受限于气体的分离效率，很难采用潜油电泵生产，因为气体分离效率低，很容易就会造成潜油电泵气锁而无法生产。

潜油电泵通常采用导流罩式自然分离和旋转式强制分离。其中导流罩式自然分离的原理是在倒置导流罩上端，通过气体和液体的比重不同，气体会向上流动，而液体由于泵的抽吸作用向下流入倒置罐装系统；旋转式强制分离的原理是气水混合物进入后通过旋转产生离心力，进而分离气体和液体。

然而，导流罩式自然分离和旋转式强制分离的结构完全不同，造成两者不能同时使用，如何将导流罩式自然分离和旋转式强制分离结合起来提高气液分离的效果是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，以将导流罩式自然分离和旋转式强制分离结合起来，提高气液分离的效果。

本发明提供了一种倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，包括：导流罩，所述导流罩竖立于油井内，导流罩的上端开口、下端密封；旋转式气体分离器，旋转式气体分离器包括沿轴向设于所述导流罩内的套筒、连接于所述套筒下端的下接头、连接于所述套筒上端的上接头、以及设于所述下接头和上接头之间的套筒内的旋流组件，所述套筒与导流罩之间形成环形油气流道，所述下接头的周壁上设有油气进口，所述上接头的周壁上设有第一排气口，上接头内设有过油腔；以及导流环，所述导流环安装于所述导流罩与上接头之间，所述导流环沿径向设置有排气孔，所述排气孔的内端与所述第一排气口相连，排气孔的外端与设于所述导流罩上的第二排气口相连，导流环沿轴向设置有过流通道，所述过流通道的上端与导流罩的上部连通，过流通道的下端与所述环形油气流道连通。

进一步地，所述导流环与导流罩、以及导流环与上接头之间分别通过O型圈密封。

进一步地，所述旋流组件包括转动安装于所述上接头和下接头之间的转轴以及从下至上依次安装于所述转轴上的诱导轮和涡轮，所述涡轮和上接头之间的套筒内设有一段分离腔。

进一步地，所述转轴的上端伸出所述上接头并设置有第一花键轴，所述第一花键轴与潜油电泵轴下端的花键套相连接，所述转轴的下端伸出所述下接头并设置有第二花键轴，所述第二花键轴通过联轴器与电机的输出轴连接。

进一步地，所述诱导轮和涡轮之间设置有扶正体，所述扶正体包括包括内环体、外环体、以及连接在所述内环体和外环体之间的旋转式叶片，所述外环体固定于所述套筒的内周面，所述内环体转动套接于所述转轴外。

进一步地，所述套筒包括内套筒以及套接于所述内套筒外的外套筒，所述上接头的下端插接于所述外套筒的上端内并抵在所述内套筒的上端，所述下接头插接于所述外套筒的下端内并抵在所述内套筒的下端。

进一步地，所述内套筒由上下两段组成，所述扶正体抵在上下两段内套筒的端部之间。

进一步地，所述上接头内设置有内筒体、与所述内筒体的内部相通的第一通道、以及与内筒体和上接头的周壁之间的流道相通的第二通道，所述第一通道与所述第一排气口相通，所述第二流道与所述过油腔相通。

本发明的有益效果体现在：油井内的气液混合流体流经导流罩的上端时，比重较轻的大部分气体会从液体中分离出去，比重较大的液体则夹杂着少量的气体吸入导流罩内，并依次经过导流环上的过流通道、套筒与导流罩之间的环形油气流道，再从下接头上的油气进口进入旋转式气体分离器内，夹杂着少量气体的液体在旋转式气体分离器内进一步气液分离，分离出来的气体通过导流环上的排气孔排出导流罩外，而分离出来的液体从过油腔进入潜油电泵内并经潜油电泵排出。本申请将导流罩式自然分离和旋转式强制分离结合起来，导流罩式自然分离将大部分气体分离出去，旋转式气体分离器再将剩余的小部分残留气体分离出去，不仅提高了油气分离的效率，同时还提高了油气分离的效果，满足了潜油电泵生产的要求，通过设置导流环，既能够满足气液混合流体通过，又能够将旋转式气体分离器分离出来的气体导出导流罩外，防止气液混合流体将分离出来的气体带回旋转式气体分离器的油气进口。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的导流环的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图。

附图中：10表示导流罩；11表示第二排气口；20表示旋转式气体分离器；

21表示套筒；211表示内套筒；212表示外套筒；22表示下接头；221表示油气进口；23表示上接头；231表示第一排气口；232表示过油腔；233表示内筒体；234表示第一通道；235表示第二通道；24表示旋流组件；241表示转轴；242表示诱导轮；243表示涡轮；244表示分离腔；245表示第一花键轴；246表示第二花键轴；247表示扶正体；2471表示内环体；2472表示外环体；2473表示旋转式叶片；25表示环形油气流道；26表示O型圈密封；30表示导流环；31表示排气孔；32表示过流通道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，包括导流罩10、旋转式气体分离器20以及导流环30。

如图1所示，导流罩10竖立于油井内，导流罩10的上端开口、下端密封。旋转式气体分离器20包括沿轴向设于导流罩10内的套筒21、连接于套筒21下端的下接头22、连接于套筒21上端的上接头23、以及设于下接头22和上接头23之间的套筒21内的旋流组件24，套筒21与导流罩10之间形成环形油气流道25，下接头22的周壁上设有油气进口221，上接头23的周壁上设有第一排气口231，上接头23内设有过油腔232，气液混合流体从油气进口221进入后，旋流组件24搅动气液混合流体旋转产生离心力，在离心力的作用下，油气分布为比较重的液体甩至靠近套筒21的内周壁，较轻的气体或较轻的气液乳化物集中在套筒21的轴心部位，进而分离气体和液体，分离出来的液体从过油腔232排出，气体从第一排气口231排出。

具体地，旋流组件24包括转动安装于上接头23和下接头22之间的转轴241以及从下至上依次安装于转轴241上的诱导轮242和涡轮243，涡轮243和上接头23之间的套筒21内设有一段分离腔244，工作过程中，诱导轮242使从油气进口221进入的气液混合流体具有一定的初始旋转速度，经涡轮243的加速形成高速旋转的涡流，加速后的气液在分离腔244内实现分离。

由于分离后的气体聚集在靠近转轴241的区域，液体汇聚在靠近套筒21内周壁的区域，在本实施例中，上接头23内设置有内筒体233、与内筒体233的内部相通的第一通道234、以及与内筒体233和上接头23的周壁之间的流道相通的第二通道235，第一通道234与第一排气口231相通，第二流道与过油腔232相通，这样，分离出来的气体依次经过第一通道234和第一排气口231排出，而分离出来的液体次经过第二流道和过油腔232排出。

在本实施例中，转轴241的上端伸出上接头23并设置有第一花键轴245，第一花键轴245与潜油电泵轴下端的花键套相连接，转轴241的下端伸出下接头22并设置有第二花键轴246，第二花键轴246通过联轴器与电机的输出轴连接，这样，转轴241的上端通过第一花键轴245与潜油电泵轴相连，转轴241的下端通过第二花键轴246与电机的输出轴相连，即可通过电机同时带动转轴241和潜油电泵轴转动工作。

为了防止转轴241在转动过程中断裂，诱导轮242和涡轮243之间设置有扶正体247，扶正体247包括包括内环体2471、外环体2472、以及连接在内环体2471和外环体2472之间的旋转式叶片2473，外环体2472固定于套筒21的内周面，内环体2471转动套接于转轴241外，这样，通过扶正体247的液体还可以通过内环体2471和外环体2472之间的旋转式叶片2473进行旋转加速，进一步提高液体的旋转速度。

在本实施例中，套筒21包括内套筒211以及套接于内套筒211外的外套筒212，上接头23的下端插接于外套筒212的上端内并抵在内套筒211的上端，下接头22插接于外套筒212的下端内并抵在内套筒211的下端，这样便于安装固定上接头23和下接头22，进一步地，内套筒211由上下两段组成，扶正体247抵在上下两段内套筒211的端部之间，这样便于安装和固定扶正体247。

参照图1、图2和图3，导流环30安装于导流罩10与上接头23之间，为了确保导流环30与导流罩10和上接头23之间密封，导流环30与导流罩10、以及导流环30与上接头23之间分别通过O型圈密封26。导流环30沿径向设置有排气孔31，排气孔31的内端与第一排气口231相连，排气孔31的外端与设于导流罩10上的第二排气口11相连，导流环30沿轴向设置有过流通道32，过流通道32的上端与导流罩10的上部连通，过流通道32的下端与环形油气流道25连通。

油井内的气液混合流体流经导流罩10的上端时，比重较轻的大部分气体会从液体中分离出去，比重较大的液体则夹杂着少量的气体吸入导流罩10内，并依次经过导流环30上的过流通道32、套筒21与导流罩10之间的环形油气流道25，再从下接头22上的油气进口221进入旋转式气体分离器20内，夹杂着少量气体的液体在旋转式气体分离器20内进一步气液分离，分离出来的气体通过导流环30上的排气孔31排出导流罩10外，而分离出来的液体从过油腔232进入潜油电泵内并经潜油电泵排出。本申请将导流罩式自然分离和旋转式强制分离结合起来，导流罩式自然分离将大部分气体分离出去，旋转式气体分离器20再将剩余的小部分残留气体分离出去，不仅提高了油气分离的效率，同时还提高了油气分离的效果，满足了潜油电泵生产的要求，通过设置导流环30，既能够满足气液混合流体通过，又能够将旋转式气体分离器20分离出来的气体导出导流罩10外，防止气液混合流体将分离出来的气体带回旋转式气体分离器20的油气进口221。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，其特征在于，包括：

导流罩，所述导流罩竖立于油井内，导流罩的上端开口、下端密封；

旋转式气体分离器，旋转式气体分离器包括沿轴向设于所述导流罩内的套筒、连接于所述套筒下端的下接头、连接于所述套筒上端的上接头、以及设于所述下接头和上接头之间的套筒内的旋流组件，所述套筒与导流罩之间形成环形油气流道，所述下接头的周壁上设有油气进口，所述上接头的周壁上设有第一排气口，上接头内设有过油腔；

以及导流环，所述导流环安装于所述导流罩与上接头之间，所述导流环沿径向设置有排气孔，所述排气孔的内端与所述第一排气口相连，排气孔的外端与设于所述导流罩上的第二排气口相连，导流环沿轴向设置有过流通道，所述过流通道的上端与导流罩的上部连通，过流通道的下端与所述环形油气流道连通。

2.根据权利要求1所述的倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，其特征在于，所述导流环与导流罩、以及导流环与上接头之间分别通过O型圈密封。

3.根据权利要求1所述的倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，其特征在于，所述旋流组件包括转动安装于所述上接头和下接头之间的转轴以及从下至上依次安装于所述转轴上的诱导轮和涡轮，所述涡轮和上接头之间的套筒内设有一段分离腔。

4.根据权利要求3所述的倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，其特征在于，所述转轴的上端伸出所述上接头并设置有第一花键轴，所述第一花键轴与潜油电泵轴下端的花键套相连接，所述转轴的下端伸出所述下接头并设置有第二花键轴，所述第二花键轴通过联轴器与电机的输出轴连接。

5.根据权利要求3或4所述的倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，其特征在于，所述诱导轮和涡轮之间设置有扶正体，所述扶正体包括包括内环体、外环体、以及连接在所述内环体和外环体之间的旋转式叶片，所述外环体固定于所述套筒的内周面，所述内环体转动套接于所述转轴外。

6.根据权利要求5所述的倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，其特征在于，所述套筒包括内套筒以及套接于所述内套筒外的外套筒，所述上接头的下端插接于所述外套筒的上端内并抵在所述内套筒的上端，所述下接头插接于所述外套筒的下端内并抵在所述内套筒的下端。

7.根据权利要求6所述的倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，其特征在于，所述内套筒由上下两段组成，所述扶正体抵在上下两段内套筒的端部之间。

8.根据权利要求1所述的倒置倒流灌装系统中的气体排出装置，其特征在于，所述上接头内设置有内筒体、与所述内筒体的内部相通的第一通道、以及与内筒体和上接头的周壁之间的流道相通的第二通道，所述第一通道与所述第一排气口相通，所述第二流道与所述过油腔相通。