CN211692433U - 井下三相分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油机械领域，尤其涉及井下三相分离器。包含上下依次分布的上段脱气部分（X）、中段螺旋离心分离部分（Y）、尾段重力分离部分（Z）;能实现液、气、砂三相高效分离，气体进入油套环空，砂粒落入沉砂管中，分离后的井液进入泵内，从而提高泵效，延长检泵周期。可广泛用于机抽油井、排水采气井。使用方便，且可重复使用。经现场使用证明：可显著提高泵效，延长检泵周期。

Description

井下三相分离器

技术领域

本实用新型涉及石油机械领域，尤其涉及井下三相分离器。

背景技术

随着油田开发的深入，油井在采油过程中，都采出或多或少的伴生气。如果油井的油气比较大，则这些气体对泵效将产生很大影响，严重的井甚至发生气锁，即在抽汲时由于气体在泵内的压缩与膨胀，使吸入和排出凡尔无法打开，出现抽不出油的现象。对于含气油井要提高泵的充满系数就必须降低进泵原油的油气比。因此，采用多项分离技术是提高泵效的有效途径之一。

实用新型内容

实用新型的目的：为了提供一种效果更好的井下三相分离器，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

井下三相分离器，其特征在于，包含上下依次分布的上段脱气部分X、中段螺旋离心分离部分Y、尾段重力分离部分Z；尾段重力分离部分Z和中段螺旋离心分离部分Y之间对接的部分包含进油口A，进油口A连通朝下的外沉淀区域B，外沉淀区域B在尾段重力分离部分 Z中部的底部位置连通液相上升通道C，液相上升通道C连通着中间段连接口D，中间段连接口D连通着外螺旋气液分离部分E，外螺旋气液分离部分E上方连通着外部的离心液体下沉部分F，离心液体下沉部分F上方连通着气体段上升部分G，液体下沉部分F下方连通着下沉液体中心通口I,下沉液体中心通口I位于最中间的液体上升通道J，液体上升通道J连通着液体运输通道K。

本实用新型进一步技术方案在于，气体段上升部分G包含凡尔放气部分H。

本实用新型进一步技术方案在于，井下三相分离器位于油管S中；外沉淀区域B下方连通着沉降固态收集部分N，沉降固态收集部分N 下方为堵头O；沉降固态收集部分N中能容纳砂子。

本实用新型进一步技术方案在于，井下三相分离器上方连接着抽油泵P。

本实用新型进一步技术方案在于，尾段重力分离部分Z和油管之间为第一相分离区域M。

本实用新型进一步技术方案在于，尾段重力分离部分Z内部中空为液相上升通道C，尾段重力分离部分Z上的部分包含一个以上的凸起，该凸起位于外沉淀区域B中；进液接头1包含一圈的进油口A，一圈的进油口A内部连通吸入芯管2和变径接头3后进入尾管4外侧，尾管外侧为外沉淀区域B，尾管底部包含尾管扶正接头5。

本实用新型进一步技术方案在于，中段螺旋离心分离部分Y的双流向接头15对接尾段重力分离部分Z，双流向接头15通过密封扶正接头13和密封圈14连通着下中心管12和外中心管11之间外螺旋气液分离部分E，下中心管12朝上对接着螺旋管7，连通管6对接着外中心管11；连通管6外部和壳体之间为离心液体下沉部分F；离心液体下沉部分F下方通过管道连接着螺旋管7中部的液体上升通道J下方的下沉液体中心通口I；中段螺旋离心分离部分Y的液体上升通道 J连通着上中心管19，上中心管19连通着外管接头18、油管短节一 17和管杆接头16连接着上段脱气部分X。

本实用新型进一步技术方案在于，上段脱气部分X：气体段上升部分G位于内管28和外筒29之间；内管28对接着变扣接头27，变扣接头27的口部对接着分流接头23的中空部分即液体运输通道K；分流接头23对接着油管短节二22，油管短节二22对接着接箍21。

本实用新型进一步技术方案在于，所述的凡尔放气部分H包含凡尔座26，凡尔座26上布置有钢球25，还包含凡尔罩10，凡尔罩10 上包含孔。

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：井下三相分离器与有杆泵配套使用，由重力式分离器和螺旋式分离器串联构成，经结构参数优化设计，能实现液、气、砂三相高效分离，气体进入油套环空，砂粒落入沉砂管中，分离后的井液进入泵内，从而提高泵效，延长检泵周期。可广泛用于机抽油井、排水采气井。使用方便，且可重复使用。经现场使用证明：可显著提高泵效，延长检泵周期。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为上段脱气部分X的结构示意图；

图2为中段螺旋离心分离部分Y的结构示意图；

图3为尾段重力分离部分Z的结构示意图；

图4为本专利的布置示意图；

图5为本专利的外部结构示意图；

图6为本专利的逻辑图；

X上段脱气部分、Y中段螺旋离心分离部分、Z尾段重力分离部分；

A进油口；B外沉淀区域；C液相上升通道；D中间段连接口； E外螺旋气液分离部分；F、离心液体下沉部分；G气体段上升部分；H.凡尔放气部分；I下沉液体中心通口；J.液体上升通道；K.液体运输通道；L抽油泵连接管；M第一相分离区域；N沉降固态收集部分；O堵头；U抽油杆；P抽油泵；Q抽油路径管；R井下三相分离器；S油管；

1.进液接头；2.吸入芯管；3.变径接头；4.尾管；5.尾管扶正接头；6.连通管；7.螺旋管；8.外管；9.变扣接头二；10.接箍二；11. 外中心管；12.下中心管；13.密封扶正接头；14.密封圈；15.双流向接头；16.管杆接头；17.油管短节一；18.外管接头；19.上中心管；20.变扣接头；21.接箍；22.油管短节二；23.分流接头；24.凡尔罩； 25.钢球；26.凡尔座；27.变扣接头；28.内管；29.外筒；30.密封扶正接头；31.O型号密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。

实施例一：结合图1和图2；井下三相分离器，其特征在于，包含上下依次分布的上段脱气部分X、中段螺旋离心分离部分Y、尾段重力分离部分Z；尾段重力分离部分Z和中段螺旋离心分离部分Y 之间对接的部分包含进油口A，进油口A连通朝下的外沉淀区域B，外沉淀区域B在尾段重力分离部分Z中部的底部位置连通液相上升通道C，液相上升通道C连通着中间段连接口D，中间段连接口D连通着外螺旋气液分离部分E，外螺旋气液分离部分E上方连通着外部的离心液体下沉部分F，离心液体下沉部分F上方连通着气体段上升部分G，液体下沉部分F下方连通着下沉液体中心通口I,下沉液体中心通口I位于最中间的液体上升通道J，液体上升通道J连通着液体运输通道K。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：第一级重力离心分离部分即尾段重力分离部分Z：利用井液中气、砂、液的比重差、井液在分离器中换向流动及井液在分离器中流动和停留时间，将井液中大量的气和砂粒分离出来。分离出的气体沿第一相分离区域进入油套环形空间及朝上进入油管和本专利之间的空间，分离出的砂粒沉入下部的沉砂口袋即沉降固态收集部分N中，分离后的井液沿吸入芯管即液相上升通道C进入第二级(螺旋螺旋离心分离部分)即中段螺旋离心分离部分Y。

第二级(螺旋螺旋离心分离部分)即中段螺旋离心分离部分Y：第一级分离后的井液在压差作用下，进入螺旋流道外螺旋气液分离部分 E即高速旋转。在足够长的旋流时间内，井液中的小气泡大气泡已在第一级中分离出去将向螺旋管中心聚集形成较大气泡，而分离后的井液将被旋向螺旋外管即连通管6。当气、液到达连通管6的排出口时，分离后的井液将沿切向被旋出连通管6与外管间的环空中，气体将进入上段脱气部分X中。连通管6与外管间的井液将沿连通管6下行，进入中心引流管的下沉液体中心通口I，再沿中心引流管上行到达泵的吸入端。在此过程中分离后的井液中所含气体将进一步分离。随着小气泡逐渐聚集形成大气泡，由于气液密度差和液体向下流动，部分大气泡滑脱并上浮到分离器内环形空间上段脱气部分，经排气阀打开排入油套环空中。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。

实施例二：作为进一步的可改进方案或者并列方案，气体段上升部分G包含凡尔放气部分H。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：该部分能够进行气体分离。

实施例三：作为进一步的可改进方案或者并列方案，井下三相分离器位于油管S中；外沉淀区域B下方连通着沉降固态收集部分N，沉降固态收集部分N下方为堵头O；沉降固态收集部分N中能容纳砂子。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：启出来后能够打开堵头对砂子进行处理。

实施例四：作为进一步的可改进方案或者并列方案，井下三相分离器上方连接着抽油泵P。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：抽油泵的抽油能够提供整体液体朝上运行的动力。

实施例五：作为进一步的可改进方案或者并列方案，尾段重力分离部分Z和油管之间为第一相分离区域M。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：在该第一相分离区域M能够进行初步的固体沉降，气体上升。

实施例六：作为进一步的可改进方案或者并列方案，尾段重力分离部分Z内部中空为液相上升通道C，尾段重力分离部分Z上的部分包含一个以上的凸起，该凸起位于外沉淀区域B中；进液接头1包含一圈的进油口A，一圈的进油口A内部连通吸入芯管2和变径接头3后进入尾管4外侧，尾管外侧为外沉淀区域B，尾管底部包含尾管扶正接头5。中段螺旋离心分离部分Y的双流向接头15对接尾段重力分离部分Z，双流向接头15通过密封扶正接头13和密封圈14连通着下中心管12和外中心管11之间外螺旋气液分离部分E，下中心管 12朝上对接着螺旋管7，连通管6对接着外中心管11；连通管6外部和壳体之间为离心液体下沉部分F；离心液体下沉部分F下方通过管道连接着螺旋管7中部的液体上升通道J下方的下沉液体中心通口 I；中段螺旋离心分离部分Y的液体上升通道J连通着上中心管19，上中心管19连通着外管接头18、油管短节一17和管杆接头16连接着上段脱气部分X。上段脱气部分X：气体段上升部分G位于内管28 和外筒29之间；内管28对接着变扣接头27，变扣接头27的口部对接着分流接头23的中空部分即液体运输通道K；分流接头23对接着油管短节二22，油管短节二22对接着接箍21。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：本处的结构能够起到更好的具体结构，类似的实现方式均在本专利的保护范围内，连接的部分采用密封连接或者是螺纹连接等，类似的连接结构属于通用常识。

实施例七：作为进一步的可改进方案或者并列方案，所述的凡尔放气部分H包含凡尔座26，凡尔座26上布置有钢球25，还包含凡尔罩10，凡尔罩10上包含孔。

总的来说：井下三相分离器与有杆泵配套使用，由重力式分离器和螺旋式分离器串联构成，经结构参数优化设计，能实现液、气、砂三相高效分离，气体进入油套环空，砂粒落入沉砂管中，分离后的井液进入泵内，从而提高泵效，延长检泵周期。可广泛用于机抽油井、排水采气井。使用方便，且可重复使用。经现场使用证明：可显著提高泵效，延长检泵周期。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。

需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (9)

1.井下三相分离器，其特征在于，包含上下依次分布的上段脱气部分(X)、中段螺旋离心分离部分(Y)、尾段重力分离部分(Z)；尾段重力分离部分(Z)和中段螺旋离心分离部分(Y)之间对接的部分包含进油口(A)，进油口(A)连通朝下的外沉淀区域(B)，外沉淀区域(B)在尾段重力分离部分(Z)中部的底部位置连通液相上升通道(C)，液相上升通道(C)连通着中间段连接口(D)，中间段连接口(D)连通着外螺旋气液分离部分(E)，外螺旋气液分离部分(E)上方连通着外部的离心液体下沉部分(F)，离心液体下沉部分(F)上方连通着气体段上升部分(G)，液体下沉部分(F)下方连通着下沉液体中心通口(I),下沉液体中心通口(I)位于最中间的液体上升通道(J)，液体上升通道(J)连通着液体运输通道(K)。

2.如权利要求1所述的井下三相分离器，其特征在于，气体段上升部分(G)包含凡尔放气部分(H)。

3.如权利要求1所述的井下三相分离器，其特征在于，井下三相分离器位于油管(S)中；外沉淀区域(B)下方连通着沉降固态收集部分(N)，沉降固态收集部分(N)下方为堵头(O)；沉降固态收集部分(N)中能容纳砂子。

4.如权利要求1所述的井下三相分离器，其特征在于，井下三相分离器上方连接着抽油泵(P)。

5.如权利要求1所述的井下三相分离器，其特征在于，尾段重力分离部分(Z)和油管之间为第一相分离区域(M)。

6.如权利要求1所述的井下三相分离器，其特征在于，尾段重力分离部分(Z)内部中空为液相上升通道(C)，尾段重力分离部分(Z)上的部分包含一个以上的凸起，该凸起位于外沉淀区域(B)中；进液接头(1)包含一圈的进油口(A)，一圈的进油口(A)内部连通吸入芯管(2)和变径接头(3)后进入尾管(4)外侧，尾管外侧为外沉淀区域(B)，尾管底部包含尾管扶正接头(5)。

7.如权利要求1所述的井下三相分离器，其特征在于，中段螺旋离心分离部分(Y)的双流向接头(15)对接尾段重力分离部分(Z)，双流向接头(15)通过密封扶正接头(13)和密封圈(14)连通着下中心管(12)和外中心管(11)之间外螺旋气液分离部分(E)，下中心管(12)朝上对接着螺旋管(7)，连通管(6)对接着外中心管(11)；连通管(6)外部和壳体之间为离心液体下沉部分(F)；离心液体下沉部分(F)下方通过管道连接着螺旋管(7)中部的液体上升通道(J)下方的下沉液体中心通口(I)；中段螺旋离心分离部分(Y)的液体上升通道(J)连通着上中心管(19)，上中心管(19)连通着外管接头(18)、油管短节一(17)和管杆接头(16)连接着上段脱气部分(X)。

8.如权利要求1或者7所述的井下三相分离器，其特征在于，上段脱气部分(X)：气体段上升部分(G)位于内管(28)和外筒(29)之间；内管(28)对接着变扣接头(27)，变扣接头(27)的口部对接着分流接头(23)的中空部分即液体运输通道(K)；分流接头(23)对接着油管短节二(22)，油管短节二(22)对接着接箍(21)。

9.如权利要求2所述的井下三相分离器，其特征在于，所述的凡尔放气部分(H)包含凡尔座(26)，凡尔座(26)上布置有钢球(25)，还包含凡尔罩(10)，凡尔罩(10)上包含孔。

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