[发明专利]一种井下气液旋流分离装置

说明书

一种井下气液旋流分离装置。主要解决现有旋流分离装置分离出的气相夹带液滴的问题。其特征在于：所述分离装置采用嵌套管式结构，用垫圈将来气套管两侧进行密封；来气套管内包括圆柱外壳和切向入口外壳，其中圆柱外壳用来保护内部结构，减轻内部结构的磨损和腐蚀；内部结构包括切向入口盘，上部旋流腔、内部旋流器以及气液分离腔；混合相进入来气管道后，沿着切向入口进入内部旋流器进行初次分离，内部旋流器内嵌套气相分离腔为了以减小分离出来气相的含液量；在内部旋流器的上方设置了上部旋流腔，用于对分离出的气相进行多级分离。

技术领域

本发明涉及一种应用于石油、化工、环保等领域中的旋流分离装置。

背景技术

随着石油的深度开采，井下含水率逐年提高，在井下分离水相、气相是必须进行的分离操作。此外，水相作为杂质在气相流率较大的情况下，会被气相携带，从而影响已分离的气相体积分数。当前，已有的气锚装置虽然可以适用于井下狭小的空间在井下分离水相、气相，但是分离效果不好，且经常发生损坏、不易修理。

发明内容

为了解决背景技术中提到了的现有技术问题，本发明提出了一种井下气液旋流分离装置，该种装置通过嵌套式结构来实现井下分离水相、气相的功能，不但安装方便，而且即便外部套管外壳发生磨损，也不会对气液分离造成实质性的影响，从而保障分离过程的连续性和有效性。

本发明的技术方案是：

本种井下气液旋流分离装置，具有来气管道5、来气入口1以及气相出口4和一级液相出口2。其独特之处在于：所述分离装置还包括多级液相出口3、垫圈6、上部旋流腔8、气液分离腔9、切向入口盘7以及内部旋流器10。

所述来气管道5包含切向入口外壳501和圆柱外壳502；所述入口外壳和圆柱外壳之间留有缝隙，缝隙范围在1mm~3mm之间，所述缝隙通过置入垫圈6来实现密封。

所述切向入口盘7在上表面均匀分布4个螺纹孔，在侧面对称分布两个矩形的切向入口，所述切向入口的入口高度为整个切向入口盘的2/3；切向入口盘7位于切向入口外壳501内部。

所述上部旋流腔8包括平面法兰盘和漏斗状分离段；所述上部旋流腔为薄壁结构，位于所述切向入口盘的上方，通过螺栓与所述切向入口盘上的4个螺纹孔连接。

所述气液分离腔9包括平面法兰盘和气液分离段，所述气液分离腔为薄壁结构，和上部旋流腔8相连，位于上部旋流腔8的下方；所述气液分离腔嵌套在所述内部旋流器中心。

内部旋流器10包括平面法兰盘和旋流体，经焊接而成，所述旋流体为薄壁结构；内部旋流器10位于切向入口外壳502的下方。

本装置内的组成部件按照如下方式固定，即按照轴向定位首先将内部旋流器10和来气管道5固定好，再放入切向入口盘7，然后放入气液分离腔9，最后放入上部旋流腔8；通过4个螺栓将内部旋流器10、来气管道、切向入口盘7、气液分离腔9以及上部旋流腔8相连接。

本种井下气液旋流分离装置是由来气管道、垫圈、上部旋流腔、气液分离腔、内部旋流器等组件组合构成；来液进入旋流器内进行一次旋流分离，再进入气液分离腔和上部旋流腔实现多级分离处理。通过来气管道与切向入口外壳一体的方式固定旋流器，在来液管道内部设置垫圈进行密封。通过在旋流器内部嵌套气液分离腔和上部旋流腔，实现两级高精度气-液分离。

混合相从来气管道的切向入口外壳进入，混合液在旋流器形成旋流状态，密度较大的水相在外旋流的作用下近腔壁向下运移，其旋转方向与来液进入装置时方向一致，同时，轻质气相在内旋流的作用下向装置的轴心运移沿小孔进入气液分离腔内和上部旋流腔内。其旋转方向与入口来液旋转方向相反。轻质气相携带少量液体上升到气液分离腔和上部旋流腔内，继续旋流分离，密度大的液滴在离心力的作用下甩向器壁，最后从气相旋流腔底部排出并与旋流器的水相汇合排出装置，密度小的气相则处于旋流中心通过排气管道排出装置。实现同一装置内多级旋流高效气液分离。