[发明专利]一种利用重力球的主动式液位控制气液分离器

说明书

本发明的目的在于提供一种利用重力球的主动式液位控制气液分离器，包括外筒、内筒，内筒的顶部伸入至外筒内部，内筒的底部伸出至外筒底部的外部，外筒上设置分离器液相引出口，分离器液相引出口包括横向低端管、竖直管和横向高端管，横向低端管、竖直管与横向高端管依次相连，在竖直管与横向高端管的连通处设置重力球，横向低端管的位置位于外筒的底端，内筒里安装叶轮，内筒的上部设置排液区段，外筒的顶部安装分离器气相引出口，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，内筒的底部安装入口法兰，分离器气相引出口的顶部安装出口法兰。本发明不需要外界干预调控液位仍能实现高效分离。

技术领域

本发明涉及的是一种气液分离器，具体地说是井下气液分离器。

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，上述分离器需要对外筒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。

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利用重力球的主动式液位控制气液分离器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种利用重力球的主动式液位控制气液分离器，其特征是：包括外筒、内筒，内筒的顶部伸入至外筒内部，内筒的底部伸出至外筒底部的外部，外筒上设置分离器液相引出口，分离器液相引出口包括横向低端管、竖直管和横向高端管，横向低端管、竖直管与横向高端管依次相连，在竖直管与横向高端管的连通处设置重力球，重力球上方压力大于下方压力且稳定不动时，重力球阻断竖直管与横向高端管的连通，重力球上方压力小于下方压力后，重力球提升使得竖直管与横向高端管连通，横向低端管的位置位于外筒的底端，内筒里安装叶轮，内筒的上部设置排液区段，外筒的顶部安装分离器气相引出口，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，内筒的底部安装入口法兰，分离器气相引出口的顶部安装出口法兰。

本发明还可以包括：

1、内筒的出口与挡水板之间留有间距，以使得在外筒上部形成重力分离腔室。