[发明专利]一种基于压差平衡的插管式气液分离器

说明书

本发明的目的在于提供一种基于压差平衡的插管式气液分离器，包括外筒、芯筒、引出管，芯筒的上部伸入至外筒的内部，芯筒的下部伸出至外筒底部的外部，引出管包括横管和竖管，横管与竖管相通，竖管位于外筒与芯筒之间并向下开口，横管的端部伸出至外筒之外，芯筒里安装叶轮，芯筒的上部设置排液区段，外筒的顶部安装气相引出口，分离器气相引出口的下方设置挡水板，挡水板通过连接杆与外筒的顶部相连，芯筒的底部外部安装入口法兰，气相引出口的顶部安装出口法兰。本发明不需要人员参与调控，可满足气液流量变化、不同流型，特别是振荡流型下，高效气液分离的要求。

技术领域

本发明涉及的是一种气液分离装置，具体地说是井下气液分离装置。

背景技术

气液分离技术在石油化工、能源利用、核能开发等领域有着广泛的应用。井下气液分离对于石油开采、延长高含液井的经济寿命有着极其重要的意义。井下待分离的气液混合物具有气液流量变化范围大、流型多样的特点。

目前，多种适用于气液流量范围广、流型多样化的高效气液分离器被提出(“一种双桶气液分离器”，CN 110075622 A；“一种宽流程多流型高效气液分离器”，CN 110075619A；“一种组合式高效气液分离器”，CN 110075618 A；“一种精细化气液分离器”，CN110075623 A)。但是，上述分离器需要对环腔内液位进行精准调控才能实现高效分离，分离器内液位过低，会有大量气泡随液体流出，液位过高则会使得气相出口携带大量液滴(C.Zheng,W.Yang,G.Wang,G.Fan,C.Yan,X.Zeng,and A.Liu,Experimental Study on aNew Type of Separator for Gas Liquid Separation,Frontiers in EnergyResearch,vol.7,2019-09-13 2019)。

在分离器的实际运行中，入口液体流量在不断变化，入口流量的改变同时导致分离器内液位发生变化，为保证高效分离，必须不断调整液位高度使其稳定在合适区间高度内。但是，对井下气液分离器进行精确的液位控制存在以下问题：

1、气液分离器安置于井下千米处，空间狭小，人员无法到达分离器安装位置实时进行手动液位控制；

2、油井孔眼狭小，仅略大于管线直径，配套测量、控制等设备布置十分困难，同时，当设备损坏时，需要将整个管线全部取出，维修费用高昂；

3、分离器运行环境压力高达数兆帕，在此高压环境下能够正常运行的测量装置无法达到液位测量的精度要求；

4、液相出口流量通过地面电缆控制，控制灵敏度差且具有滞后性，无法满足精确实时控制的要求。

以上问题给分离器内液位的精确控制带来了极大的困难，直接影响了分离器的分离效率。因此，有必要研发一种入口流量发生变化时，不需要外界干预调控液位仍能实现高效分离的液位自适应分离器，用于井下的气液分离。

发明内容

本发明的目的在于提供用于井下的、不需要外界干预调控液位仍能实现高效分离的一种基于压差平衡的插管式气液分离器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于压差平衡的插管式气液分离器，其特征是：包括外筒、芯筒、引出管，芯筒的上部伸入至外筒的内部，芯筒的下部伸出至外筒底部的外部，引出管包括横管和竖管，横管与竖管相通，竖管位于外筒与芯筒之间并向下开口，横管的端部伸出至外筒之外，芯筒里安装叶轮，芯筒的上部设置排液区段，外筒的顶部安装气相引出口，分离器气相引出口的下方设置挡水板，挡水板通过连接杆与外筒的顶部相连，芯筒的底部外部安装入口法兰，气相引出口的顶部安装出口法兰。

本发明还可以包括：

1、芯筒出口端的切线与内筒的中心轴线的夹角为60°。