本發(fā)明涉及應(yīng)用于井下油水分離領(lǐng)域中能夠在井下狹小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣液兩相介質(zhì)高效分離的裝置，具體涉及的是一種采氣井井下多級(jí)氣量自適應(yīng)旋流分離裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著油氣勘探開發(fā)的深入，氣井的產(chǎn)量不斷增加，但同時(shí)也帶來了氣液混合的問題。氣井中常會(huì)有地層水流入井底，當(dāng)氣井產(chǎn)量高、井底氣液速度大而井中流體的數(shù)量相對(duì)較少時(shí)，水會(huì)被氣流攜帶至地面。然而，積液的存在會(huì)增大對(duì)氣層的回壓，限制其生產(chǎn)能力，有時(shí)甚至?xí)鈱油耆珘核缹?dǎo)致關(guān)井。

2、為了解決氣井含氣量過高的問題，技術(shù)人員提出了一些解決方案，專利文獻(xiàn)1，cn201811502377.1，利用潛油電泵,配合氣液分離器將井液進(jìn)行水氣分離,分離出的氣體沿套管繼續(xù)上行經(jīng)油管或套管排出井口,分離出的水被離心泵增壓后注入到注入層,但是，這一方案下，分離后氣相中的氣體仍攜帶少量液體，而且只能進(jìn)行一次氣液分離，不能針對(duì)分離后的氣液相混合物再進(jìn)行氣液分離，因此氣液分離效率并不高。專利文獻(xiàn)2，cn202110068457.6，管道內(nèi)部頂端設(shè)置有三級(jí)螺旋片、兩級(jí)節(jié)流裝置、兩級(jí)錐形管、兩級(jí)絲網(wǎng)以及尾管來進(jìn)行氣液分離，在離心作用下向四周運(yùn)動(dòng)并被壁面所捕捉，分離大部分液滴,小部分由絲網(wǎng)分離，但是該方案下，在各相介質(zhì)流速很快的工況下，少許氣體會(huì)夾雜到液體中，是很難實(shí)現(xiàn)高效分離的。此外，專利文獻(xiàn)cn202210691687.2中所述裝置使用旋流分離，能夠?qū)庀嗪鸵合嗤耆蛛x，但該裝置占用空間大，各零部件裝置復(fù)雜，不便于拆裝和維修，不適用于空間狹小的氣井。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種采氣井井下多級(jí)氣量自適應(yīng)旋流分離裝置，這種采氣井井下多級(jí)氣量自適應(yīng)旋流分離裝置用于解決現(xiàn)有技術(shù)中氣液分離裝置復(fù)雜，不適用于空間狹小的氣井及存在氣液分離效率不高的問題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種采氣井井下多級(jí)氣量自適應(yīng)旋流分離裝置包括脫氣結(jié)構(gòu)和沉積回注結(jié)構(gòu)，脫氣結(jié)構(gòu)包括一級(jí)氣液分離模塊，一級(jí)氣液分離模塊包括氣液進(jìn)口外管、上氣管、回氣螺旋流道、透氣管、上聚液錐形管、回氣輸液錐形管；回氣螺旋流道設(shè)置于氣液進(jìn)口外管內(nèi)，回氣螺旋流道的上部為上導(dǎo)氣管，回氣螺旋流道內(nèi)部設(shè)置回氣錐形空腔，上導(dǎo)氣管與回氣錐形空腔相通，回氣錐形空腔下端口對(duì)接回氣輸液錐形管，上氣管上穿回氣輸液錐形管并從上導(dǎo)氣管穿出，透氣管套裝于上氣管外，透氣管與上氣管之間的環(huán)空和上導(dǎo)氣管與上氣管之間的環(huán)空構(gòu)成上氣通道，透氣管位于回氣錐形空腔的部位設(shè)置多個(gè)進(jìn)氣口；上聚液錐形管設(shè)置于回氣螺旋流道下端且環(huán)繞在回氣輸液錐形管外，回氣輸液錐形管的上錐部位設(shè)置多個(gè)回氣輸液口；沉積回注結(jié)構(gòu)包括下螺旋流道、下聚液錐形管、倒錐、離心泵，下螺旋流道通過其回氣通道連接上氣管，下聚液錐形管上端口連接在下螺旋流道下面，下聚液錐形管下端口連接倒錐，倒錐連接離心泵，離心泵連接下油管接箍。

3、上述方案中脫氣結(jié)構(gòu)還包括二級(jí)氣液分離模塊，二級(jí)氣液分離模塊設(shè)置于一級(jí)氣液分離模塊和沉積回注結(jié)構(gòu)之間，二級(jí)氣液分離模塊包括中間連接外管、二級(jí)螺旋流道、內(nèi)氣液分離多孔管、多個(gè)透液錐形管，二級(jí)螺旋流道下端口螺紋連接內(nèi)氣液分離多孔管，上氣管從二級(jí)螺旋流道和內(nèi)氣液分離多孔管中穿過并與二者之間的環(huán)空形成上氣通道，內(nèi)氣液分離多孔管外串聯(lián)安裝多個(gè)透液錐形管，內(nèi)氣液分離多孔管設(shè)置多個(gè)回氣口，每個(gè)回氣口對(duì)應(yīng)一個(gè)透液錐形管，每個(gè)透液錐形管設(shè)置多個(gè)通液口，通流口與中間連接外管內(nèi)腔相通。

4、上述方案中氣液進(jìn)口外管為具有頂?shù)耐搀w，筒體頂設(shè)置有中心孔，氣液進(jìn)口外管上部還設(shè)置了第一進(jìn)液口，氣液進(jìn)口外管上端螺紋連接上油管接箍，氣液進(jìn)口外管下端螺紋連接上聚液錐形管上端口外設(shè)置的連接筒，連接筒下端螺紋連接上連接外管，上連接外管下端螺紋連接上連接裝置；上氣管上端位于氣液進(jìn)口外管中心孔中，氣液進(jìn)口外管中心孔下端螺紋連接回氣螺旋流道的上導(dǎo)氣管，回氣螺旋流道的回氣錐形空腔上端螺紋連接與透氣管上端，回氣錐形空腔下端螺紋連接回氣輸液錐形管的上端口。

5、上述方案中中間連接外管上端與上連接裝置螺紋連接，透氣管下端與二級(jí)螺旋流道的回氣通道上端螺紋連接，二級(jí)螺旋流道的回氣通道下端與內(nèi)氣液分離多孔管上端螺紋連接，5個(gè)相同的透液錐形管均與內(nèi)氣液分離多孔管通過螺紋連接；上連接裝置設(shè)置有第二進(jìn)液口，上聚液錐形管與中間連接外管通過第二進(jìn)液口相通。

6、上述方案中下螺旋流道設(shè)置于下連接外管中，下連接外管上端與下連接裝置螺紋連接，下連接裝置上端螺紋連接中間連接外管，下連接裝置設(shè)置有中心螺紋孔和扇形口，下連接裝置通過中心螺紋孔分別連接上氣管和下螺旋流道的回氣通道；下聚液錐形管上端口外設(shè)置連接筒，連接筒兩端均設(shè)置螺紋結(jié)構(gòu)，連接筒上端螺紋連接下連接外管，連接筒下端螺紋連接泵間連接管；泵間連接管下端與泵管連接裝置通過螺紋連接；泵管連接裝置下端與離心泵螺紋連接；倒錐上端與下聚液錐形管下端口螺紋連接，倒錐下端與離心泵上端通過螺紋連接，倒錐用于舉升回注液相；離心泵下端與油管接箍連接裝置上端通過螺紋連接；油管接箍連接裝置下端與下油管接箍上端通過螺紋連接；通過沉積回注結(jié)構(gòu)進(jìn)行第三級(jí)氣液混合物分離，分離后的液相經(jīng)離心泵排入下油管接箍，完成三級(jí)氣液分離。

7、上述方案中下聚液錐形管下部為圓管段，圓管段穿過泵管連接裝置的通管口與倒錐相連，這一結(jié)構(gòu)起到聚液沉積作用，更好的將氣體排回螺旋流道的回氣通道并流回地面。

8、上述方案中下聚液錐形管和倒錐組成聚液沉積結(jié)構(gòu)，在聚液沉積結(jié)構(gòu)進(jìn)行最后的液相沉積回注，經(jīng)過三級(jí)的氣液分離后，大量的液相通過下聚液錐形管時(shí)，再次將液相小液滴聚成大液滴，再將液相通過變徑的方式聚集到下聚液錐形管下部圓管段中，通過下聚液錐形管下部圓管段的延伸伸長(zhǎng)達(dá)到聚液沉積的效果，液相流向倒錐實(shí)現(xiàn)整體的回注過程，流入離心泵中。

9、有益效果

10、1、本發(fā)明提出的一種采氣井井下多級(jí)氣量自適應(yīng)旋流分離裝置包括三級(jí)串聯(lián)的氣液相分離結(jié)構(gòu)，氣液通過螺旋流道的離心加速、管內(nèi)的壓力差和氣液密度差等因素變化，使得氣體分布在中間，液體分布在兩側(cè)，通過一級(jí)一級(jí)的強(qiáng)化分離，使得氣液相分離效率大大提高。

11、2、本發(fā)明一級(jí)脫氣分離機(jī)構(gòu)（即一級(jí)氣液分離模塊）對(duì)氣液混合物進(jìn)行旋流分離后，使部分液滴中的氣相通過設(shè)置的孔徑逐層減小的回氣輸液錐形管經(jīng)回氣螺旋流道腔輸送流入上油管接箍，液體則通過下端管路排到下一級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)第一級(jí)氣液分離處理，且二級(jí)三級(jí)氣液分離與旋流分離分隔在不同腔室內(nèi)，互不干擾，在具有高分離效率的同時(shí)兼具了快速分離的特點(diǎn)，能夠適配旋流器內(nèi)部流速快的特性。

12、3、本發(fā)明第二級(jí)脫氣分離結(jié)構(gòu)（即二級(jí)氣液分離模塊）設(shè)置了5層透液錐形管和內(nèi)氣液分離多孔管，設(shè)置5層透液錐形管是為了更好提高氣液分離的效率，透液錐形管的上端直徑根據(jù)實(shí)際液體流量大小設(shè)置，與中間連接外管之間保持一定的流體通道，保證液體能夠流入下一級(jí)，透液錐形管錐形表面部分開孔通過部分液體，氣體被阻擋并通過內(nèi)氣液分離多孔管表面的口流入上油管接箍，從而在離心加速完成一級(jí)氣液分離后，完成二級(jí)氣液分離，進(jìn)一步提高了裝置的氣液分離效率。

13、4、本發(fā)明沉積回注分離結(jié)構(gòu)是在聚液錐形管下端添加倒錐結(jié)構(gòu)，將液體沉積與氣體完全分離，由于內(nèi)部壓力差的影響將三級(jí)氣液相分離的氣體通過螺旋流道下端管路沿中間管路流入上油管接箍，液相通過變徑的方式聚集在聚液錐形管的下端管道中，通過下端管道的延伸伸長(zhǎng)達(dá)到聚液沉積回注的效果。

14、5、本發(fā)明能夠接入在井筒狹小空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)通路互不干擾，達(dá)到了收集液相，排出氣相的目的，且涉及的三級(jí)旋流裝置在極小的空間內(nèi)內(nèi)部布置，僅利用一個(gè)旋流器占據(jù)的位置實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)裝置的高效布置，不僅提高了氣液分離效率，還增強(qiáng)了設(shè)備的實(shí)用性，是一種利用聚結(jié)回注、旋流技術(shù)相結(jié)合的一體化井下氣液高效分離裝置，能夠在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣液兩相介質(zhì)的高效分離，提高油田開采的經(jīng)濟(jì)性。

15、6、本發(fā)明使含氣混合介質(zhì)在占用空間小的情況下實(shí)現(xiàn)氣液分離，分離后氣相排至設(shè)備外部空間，提高其他運(yùn)行設(shè)備使用壽命，同時(shí)完成了采出液的預(yù)分離，降低后續(xù)分離系統(tǒng)的能耗。

16、7、本發(fā)明設(shè)置三級(jí)氣液相分離，經(jīng)多次氣液分離后，氣相與液相完成分離，將氣相完全分離,脫氣后的液相經(jīng)過聚液錐形管倒灌聚液的原理將液體全部由離心泵抽回排回地下，氣相由上油管接箍流回地面,能夠在占用空間較小的情況下完成氣液兩相的分離；同時(shí)，本發(fā)明螺旋流道避免串流漏液的現(xiàn)象，上氣管能將氣相更好的排出，本發(fā)明還減少管路之間的連接，避免了不必要的拆卸。