CN205516904U - 螺旋加速式油气分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种螺旋加速式油气分离器，该螺旋加速式油气分离器包括：外筒；内筒，套设在外筒内；转轴，套设在内筒内，转轴能够转动，内筒与转轴之间形成第一环状空间；中筒，套设于外筒与内筒之间，中筒与外筒之间形成第二环状空间，该第二环状空间通过连接管与该第一环状空间连通；驱动叶片，设置在转轴上并位于内筒的下方，驱动叶片能够随转轴转动并驱动分离后的液体进入该第二环状空间。由于驱动叶片能够随转轴高速转动，可以为待分离的气液混合物提供较高的切向速度从而达到气液分离的效果，从而可以通过重力的作用达到气液分离的目的，进而可以适用于高气液比、大产量油井的油气分离，并能够达到较好的油气分离效果。

Description

螺旋加速式油气分离器

技术领域

本实用新型涉及油气分离器领域，具体是一种螺旋加速式油气分离器。

背景技术

根据潜油电泵用井下气液分离器工作原理，可分为离心式和涡流式气液分离器两大类。(1)离心式分离器种类较多，其核心是利用其内部螺旋分离结构在潜油电机的高速旋转，在气液密度差作用下，实现气液分离，并利用近出口位置设计导流片进一步实现气液分离和液体与离心泵对接。(2)涡流式气液分离器主要通过涡轮对气液混合物流体增压，使一部分气体溶解于液体中，同时剩余游离态气体实际体积变小，入泵气液比降低，从而达到提高潜油电泵工作效率。总之，目前潜油电泵气液分离器存在以下两点不足：

(1)气液混合物从井下气液分离器底部进入，在上部出口处形成气在内圈、液在外圈的同心圆分布，整个过程中气液始终有接触，同时离心泵入口(即液体出口)压力最低，气体不可避免地向低压处流动，导致气体分离不完全，分气效率降低。

(2)潜油电泵工作时，气液混合物在沉没压力的作用下流入井下气液分离；受高气液比流体条件限制，入分离器流体少、气体多，出口处液体不足以填满井下气液分离器出口通道时，会使更多的气体进泵，分气效果差。

实用新型内容

为了克服现有的螺旋气锚的对于高气液比、大产量油井的油气分离效果差的不足，本实用新型提供了一种螺旋加速式油气分离器，以达到提高油气分离效果的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种螺旋加速式油气分离器，该螺旋加速式油气分离器包括：外筒；内筒，套设在外筒内；转轴，套设在内筒内，转轴能够转动，内筒与转轴之间形成第一环状空间；中筒，套设于外筒与内筒之间，中筒与外筒之间形成第二环状空间，该第二环状空间通过连接管与该第一环状空间连通；驱动叶片，设置在转轴上并位于内筒的下方，驱动叶片能够随转轴转动并驱动分离后的液体进入该第二环状空间。

进一步地，该螺旋加速式油气分离器还包括筒状的上盖，上盖的上端设置有环形上凸台，该环形上凸台的周向设有多个用于连接的通孔，上盖的上端与转轴的上端平齐，上盖的下端与外筒的上端密封连接。

进一步地，该螺旋加速式油气分离器还包括盖筒连接体，盖筒连接体为筒状结构，盖筒连接体套设于转轴外，盖筒连接体的外表面与外筒密封连接，盖筒连接体的下端与内筒的上端密封连接，盖筒连接体内设有连通该第一环状空间的内腔。

进一步地，盖筒连接体套设在外筒的上端内，盖筒连接体上端的外径与外筒的内径相同，盖筒连接体的上端内设置有环形的内凸台，该内凸台设有连通盖筒连接体的内腔和盖筒连接体外部的多个油液出口，盖筒连接体的下端为圆锥状结构，盖筒连接体下端的锥顶与内筒的上端密封连接。

进一步地，该内凸台的内表面间隔的设置有两个环形凹槽，每个环形凹槽内均设置有上端密封孔挡，在两个环形凹槽之间设置有上端旋转轴承，上端旋转轴承套设于转轴外，该上端旋转轴承通过两个上端密封孔挡固定，并且该上端旋转轴承能够支撑转轴。

进一步地，内筒和中筒之间套设有螺旋叶片，螺旋叶片在内筒与中筒之间形成螺旋空间，螺旋叶片为双螺旋叶片，该双螺旋叶片的外侧与中筒的内壁焊接固定。

进一步地，内筒的下部与转轴密封，内筒的下部设有油液入口，中筒的下部设置有配合通孔，连接管的两端分别连接油液入口与配合通孔，中筒的下端设置有环状凸台，该环状凸台的外径与外筒的内径相同。

进一步地，沿中筒的长度方向，中筒的筒壁上间隔的设置有多个出液孔，每个出液孔的两端分别连通该螺旋空间和该第二环状空间。

进一步地，外筒的下端依次连接有气液入口和下盖，驱动叶片位于外筒的下端内，下盖和气液入口均为筒形且套设于转轴外，气液入口的筒壁上设有连通气液入口内外的多个通孔，下盖的上端内设置有下端旋转轴承，下端旋转轴承套设于转轴外，下端旋转轴承能够支撑转轴。

进一步地，下盖的上端内设置有环形凹槽，该环形凹槽内设置有下端密封孔挡，下端旋转轴承通过下端密封孔挡固定于下盖的上端内，下盖的下端外设有环形下凸台，该环形下凸台的周向设有多个用于连接的通孔。

本实用新型的有益效果是：

驱动叶片随转轴高速旋转，为气液混合相提供了较高切向速度从而可以通过离心作用达到气液分离；利用密度差异，使气液正向速度出现差异从而可通过重力作用达到气液分离。

外筒留有较大的空间，为气液提供了良好的重力分离场所，保障了气液分离的高效性。

分离器上下分别设置轴承，并用孔挡固定，使转轴正常、高效运行得到了保证，从而提高了整个气液分离系统的稳定性与可靠性。

分离器转轴两端设置的花键可以与电机、泵、保护器等的转轴花键配套相连，无需额外提供动力源，经济性高；且电机转速可调，因而分离器转轴转速可控，操作性好；分离器上下通过螺栓与电机、泵等连接固定，安装方便。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中上盖的结构示意图；

图4为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中盖筒连接体的结构示意图；

图5为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中转轴的结构示意图；

图6为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中外筒的结构示意图；

图7为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中内筒的结构示意图；

图8为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中中筒的结构示意图；

图9为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中螺旋叶片的结构示意图；

图10为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中驱动叶片的结构示意图；

图11为本实用新型螺旋加速式油气分离器实施例的结构示意图中气液入口的结构示意图。

图中附图标记：1、上盖；2、上端旋转轴承；3、盖筒连接体；4、转轴；5、外筒；6、内筒；7、中筒；8、螺旋叶片；9、连接管；10、驱动叶片；11、气液入口；12、下端旋转轴承；13、下盖；14、上端密封孔挡；16、下端密封孔挡；17、通孔；18、上盖的下端；31、油液出口；32、环形凹槽；41、花键结构；51、气体出口；61、油液入口；71、出液孔；72、配合通孔；73、环状凸台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图11所示，本实用新型实施例提供了一种螺旋加速式油气分离器，该螺旋加速式油气分离器包括外筒5、内筒6、转轴4、中筒7和驱动叶片10。内筒6套设在外筒5内。转轴4套设在内筒6内，转轴4的两端均设置有花键结构41，该转轴4通过花键结构41与驱动装置连接并能够转动，内筒6与转轴4之间形成第一环状空间。中筒7套设于外筒5与内筒6之间，中筒7与外筒5之间形成第二环状空间，该第二环状空间通过连接管9与该第一环状空间连通。驱动叶片10设置在转轴4上并位于内筒6的下方，驱动叶片10为4个，沿转轴4的周向均布并能够随转轴4转动。该驱动叶片10能够驱动分离后的液体进入该第二环状空间内。

由于驱动叶片10能够随转轴4高速转动，可以为待分离的气液混合物提供较高的切向速度从而达到气液分离的效果，而且本实用新型实施例利用了密度差异，使气液正向速度出现差异，从而可以通过重力的作用达到气液分离的目的，进而可以适用于高气液比、大产量油井的油气分离，并能够达到较好的油气分离效果。

如图3所示，该螺旋加速式油气分离器还包括筒状的上盖1。上盖1的上端设置有环形上凸台，该环形上凸台的周向设有多个用于连接的通孔17，上盖1的上端与转轴4的上端平齐，上盖的下端18为锥状结构，该锥状结构的小径端朝向上盖1的上端，该锥状结构的大径端与外筒5的上端密封连接。本实用新型实施例中的上盖1通过通孔17与抽油泵连接。

如图1和图4所示，该螺旋加速式油气分离器还包括盖筒连接体3。盖筒连接体3为筒状结构，盖筒连接体3套设于转轴4外。盖筒连接体3的外表面与外筒5密封连接，盖筒连接体3的下端与内筒6的上端密封连接，盖筒连接体3内设有连通该第一环状空间的内腔。

进一步地，盖筒连接体3套设在外筒5的上端内，盖筒连接体3在装入状态时其上端与外筒5的上端平齐。盖筒连接体3上端的外径与外筒5的内径相同。盖筒连接体3的上端内设置有环形的内凸台，该内凸台设有连通盖筒连接体3的内腔和盖筒连接体3外部的八个油液出口31。盖筒连接体3的下端为圆锥状结构，盖筒连接体3下端的锥顶与内筒6的上端密封连接。

本实用新型实施例中的该内凸台的内表面间隔的设置有两个环形凹槽32。每个环形凹槽32内均设置有上端密封孔挡14。在两个环形凹槽32之间设置有上端旋转轴承2，上端旋转轴承2套设于转轴4外，该上端旋转轴承2通过两个上端密封孔挡14固定，并且该上端旋转轴承2能够支撑转轴4。该上端密封孔挡14的作用有两个，第一个是对转轴4进行动态密封，第二个作用是对上端旋转轴承2进行支撑固定。

设置盖筒连接体3，能够对外筒5的上部进行密封，从而使分离出的气体能够由外筒5上设置的气体出口5排出。需要说明的是，本实用新型实施例中的气体出口51设置在外筒5的上端，该气体出口51位于盖筒连接体3的上端下方。该气体出口51的数量可以为多个，具体孔径的大小和个数可以根据所需排出气体的流量进行设计。本实用新型实施例中的气体出口51为2×8个的交错通孔。本实用新型实施例中的盖筒连接体3还能对转轴4进行支撑，使转轴4能够正常转动。

如图2和图9所示，内筒6和中筒7之间套设有螺旋叶片8，螺旋叶片8在内筒6与中筒7之间形成螺旋空间。当待分离的气液混合物在驱动叶片10的作用下进入到该螺旋空间内时，由于离心力的作用，油液和气体会被分离，从而达到油液分离的目的。本实用新型实施例中的螺旋叶片8为双螺旋叶片，该双螺旋叶片的外侧与中筒7的内壁相切并且采用点焊固定的方式密封连接。

如图2和图7所示，本实用新型实施例中的内筒6的下部设置有环状内凸起，该环状内凸起与转轴4动态密封。内筒6的下部还设有油液入口61。中筒7的下部设置有配合通孔72，连接管9的两端分别连接油液入口61与配合通孔72。上述油液入口61和配合通孔72均为4个。

进一步地，沿中筒7的长度方向，中筒7的筒壁上间隔的设置有三个出液孔71，每个出液孔71的两端分别连通该螺旋空间和该第二环状空间。中筒7的下端设置有环状凸台73，该环状凸台73的外径与外筒5的内径相同。

当待分离的气液混合物进入螺旋空间时，由于离心力的作用液体会置于靠近中筒7内壁位置，而气体会置于靠近内筒6的位置。在驱动叶片10的驱动作用下，上述待分离的气液混合物向上运动，部分液体会由出液孔71进入到第二环状空间内，并通过连接管9进入到第一环状空间，进而被抽油泵吸出至外部。少部分液体会随气体一起上升至中筒7的上端上部，但由于重力作用，该少部分液体会下落至上述第二环状空间内，进而被抽出。而上述分离出的气体能够由外筒5上部的气体出口51排出。

如图2所示，本实用新型实施例中的外筒5的下端依次连接有气液入口11和下盖13。驱动叶片10位于外筒5的下端内，下盖13和气液入口11均为筒形且套设于转轴4外。气液入口11的筒壁上设有连通气液入口11内外的多个通孔，下盖13的上端内设置有下端旋转轴承12，下端旋转轴承12套设于转轴4外，下端旋转轴承12能够支撑转轴4。

进一步地，下盖13的上端内设置有环形凹槽，该环形凹槽内设置有下端密封孔挡16，下端旋转轴承12通过下端密封孔挡16固定于下盖13的上端内，下盖13的下端外设有环形下凸台，该环形下凸台的周向设有六个用于连接的通孔。该环形下凸台的内外边线设置有45°的倒角，可与其他设备密封连接。

需要说明的是，本实用新型实施例中的螺旋加速式油气分离器一般应用于电泵井，上述实施例中的所涉及的连接均为密封连接。

应用本实用新型实施例中的螺旋加速式油气分离器工作时，转轴4通过两端花键结构41分别与泵、电机的转轴花键配套相连。当电机发动后，带动分离器转轴4转动，转轴4上的驱动叶片10随之转动。待分离气液混合物溢上螺旋加速式油气分离器时由气液入口11上的通孔不断进入螺旋加速式油气分离器内部，经转动的驱动叶片10导向后旋转式涌进内筒6与中筒7间的螺旋空间。由于离心作用，部分液体通过中筒7上的出液孔71而流入中筒7与外筒5之间的第二环状空间。另一部分液体则随气体一同涌出中筒7，液体在惯性作用下向上运动一小段距离后由于重力原因而落入中筒7与外筒5之间的第二环状空间，而气体则继续向上运动到外筒5气体出口51并排出螺旋加速式油气分离器。中筒7与外筒5之间的第二环形状间内的液体落下至中筒7的下端，由于中筒7的环状凸台73与外筒5密封连接。故液体只能通过连接管9流入内筒6与转轴4之间的第二环形空间。由于泵的吸入作用，液体沿第二环形空间不断向上流动，并通过盖筒连接体3上的油液出口31被吸出，从而达到气液分离的目的。从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

驱动叶片随转轴高速旋转，为气液混合相提供了较高切向速度从而可以通过离心作用达到气液分离；利用密度差异，使气液正向速度出现差异从而可通过重力作用达到气液分离。

外筒留有较大的空间，为气液提供了良好的重力分离场所，保障了气液分离的高效性。

分离器上下分别设置轴承，并用孔挡固定，使转轴正常、高效运行得到了保证，从而提高了整个气液分离系统的稳定性与可靠性。

分离器转轴两端设置的花键可以与电机、泵、保护器等的转轴花键配套相连，无需额外提供动力源，经济性高；且电机转速可调，因而分离器转轴转速可控，操作性好；分离器上下通过螺栓与电机、泵等连接固定，安装方便。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种螺旋加速式油气分离器，其特征在于，该螺旋加速式油气分离器包括：

外筒(5)；

内筒(6)，套设在外筒(5)内；

转轴(4)，套设在内筒(6)内，转轴(4)能够转动，内筒(6)与转轴(4)之间形成第一环状空间；

中筒(7)，套设于外筒(5)与内筒(6)之间，中筒(7)与外筒(5)之间形成第二环状空间，该第二环状空间通过连接管(9)与该第一环状空间连通；

驱动叶片(10)，设置在转轴(4)上并位于内筒(6)的下方，驱动叶片(10)能够随转轴(4)转动并驱动分离后的液体进入该第二环状空间。

2.根据权利要求1所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，该螺旋加速式油气分离器还包括筒状的上盖(1)，上盖(1)的上端设置有环形上凸台，该环形上凸台的周向设有多个用于连接的通孔，上盖(1)的上端与转轴(4)的上端平齐，上盖(1)的下端与外筒(5)的上端密封连接。

3.根据权利要求1所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，该螺旋加速式油气分离器还包括盖筒连接体(3)，盖筒连接体(3)为筒状结构，盖筒连接体(3)套设于转轴(4)外，盖筒连接体(3)的外表面与外筒(5)密封连接，盖筒连接体(3)的下端与内筒(6)的上端密封连接，盖筒连接体(3)内设有连通该第一环状空间的内腔。

4.根据权利要求3所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，盖筒连接体(3)套设在外筒(5)的上端内，盖筒连接体(3)上端的外径与外筒(5)的内径相同，盖筒连接体(3)的上端内设置有环形的内凸台，该内凸台设有连通盖筒连接体(3)的内腔和盖筒连接体(3)外部的多个油液出口(31)，盖筒连接体(3)的下端为圆锥状结构，盖筒连接体(3)下端的锥顶与内筒(6)的上端密封连接。

5.根据权利要求4所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，该内凸台的内表面间隔的设置有两个环形凹槽(32)，每个环形凹槽(32)内均设置有上端密封孔挡(14)，在两个环形凹槽(32)之间设置有上端旋转轴承(2)，上端旋转轴承(2)套设于转轴(4)外，该上端旋转轴承(2)通过两个上端密封孔挡(14)固定，并且该上端旋转轴承(2)能够支撑转轴(4)。

6.根据权利要求1所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，内筒(6)和中筒(7)之间套设有螺旋叶片(8)，螺旋叶片(8)在内筒(6)与中筒(7)之间形成螺旋空间，螺旋叶片(8)为双螺旋叶片，该双螺旋叶片的外侧与中筒(7)的内壁焊接固定。

7.根据权利要求6所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，内筒(6)的下部与转轴(4)密封，内筒(6)的下部设有油液入口(61)，中筒(7)的下部设置有配合通孔(72)，连接管(9)的两端分别连接油液入口(61)与配合通孔(72)，中筒(7)的下端设置有环状凸台(73)，该环状凸台(73)的外径与外筒(5)的内径相同。

8.根据权利要求6所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，沿中筒(7)的长度方向，中筒(7)的筒壁上间隔的设置有多个出液孔(71)，每个出液孔(71)的两端分别连通该螺旋空间和该第二环状空间。

9.根据权利要求1所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，外筒(5)的下端依次连接有气液入口(11)和下盖(13)，驱动叶片(10)位于外筒(5)的下端内，下盖(13)和气液入口(11)均为筒形且套设于转轴(4)外，气液入口(11)的筒壁上设有连通气液入口(11)内外的多个通孔，下盖(13)的上端内设置有下端旋转轴承(12)，下端旋转轴承(12)套设于转轴(4)外，下端旋转轴承(12)能够支撑转轴(4)。

10.根据权利要求9所述的螺旋加速式油气分离器，其特征在于，下盖(13)的上端内设置有环形凹槽，该环形凹槽内设置有下端密封孔挡(16)，下端旋转轴承(12)通过下端密封孔挡(16)固定于下盖(13)的上端内，下盖(13)的下端外设有环形下凸台，该环形下凸台的周向设有多个用于连接的通孔。