專利名稱：渦流式氣液分離器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于地下生產(chǎn)井、特別是在生產(chǎn)石油的含砂井中，與潛油電
泵配合使用，從井液中分離氣體的井下渦流式氣液分離器。
背景技術：
目前，配合潛油電泵進行采油生產(chǎn)的井下油氣分離器主要有兩種，一種被稱為沉 淀式，利用氣液密度不同，產(chǎn)生自然分離；另一種被稱為旋轉式，也是利用氣液密度不同，但 通過分離轉子等部件使氣液混合物產(chǎn)生旋轉，強迫氣液進行分離。沉淀式分離器因效率較 低，應用較少；旋轉式分離器分離效率可以達到30%，可適應約3%。的含砂量，應用較多。然 而由于石油開采的持續(xù)進行，井液含氣、含砂量逐漸增高，旋轉式分離器無法提供更高的分 離效率，已不能適應含砂量更高的井下生產(chǎn)，常因出現(xiàn)斷裂等故障造成經(jīng)濟損失。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供分離效率更高，能夠適應更大含砂量的井下 渦流式氣液分離器。該分離器比現(xiàn)有分離器更適應含砂量大的井，可以大大提高氣體分離 效率的。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的渦流式氣液分離器，包括固定在腔體內(nèi)的軸，在所 述軸的下段從下至上依次固定大傾角誘導輪、下扶正體及渦流加速器；所述的大傾角誘導 輪的輪轂的圓周方向均布形狀相同、繞軸向螺旋向上旋轉180°的導輪葉片，導輪葉片的入 口安放角為25° 35° ，出口安放角為2(T 30° ;所述的下扶正體包括內(nèi)輪轂及外輪 轂，在內(nèi)、外輪轂之間沿圓周方向均布形狀相同的旋轉式葉片，旋轉式葉片的入口安放角為 35° 45° ，出口安放角為55。 65° ;所述的渦流加速器沿輪轂的圓周方向均布有形狀 相同的渦流葉片，渦流葉片的入口安放角為35° 45° ，出口安放角為75。 85° 。 所述的導輪葉片入口安放角為28。 32° ，出口安放角為23。 25° ;所述的旋 轉式葉片入口安放角為38。 42° ，出口安放角為58。 62° ;所述的渦流葉片入口安放 角為36° 40° ，出口安放角為76。 80° 。所述的大傾角誘導輪上的導輪葉片、扶正器 上的旋轉式葉片及渦流加速器上的渦流葉片分別2個、3個、3個。 本實用新型的有益效果是由于在轉動的軸上依次安裝了大傾角誘導輪、下扶正 體及渦流加速器，而且?guī)讉€部件上均布的葉片采用最為合理的入口安放角和出口安放角， 既提高氣液也加大了排量，使得該分離器的分離效率超過30%，適應井液含砂量達到5%。， 使?jié)撚碗姳脩糜诟吆瑲饧案吆熬捎统蔀楝F(xiàn)實。

附圖1為本實用新型的結構示意圖； 附圖2為附圖1中序號9大傾角誘導輪的結構示意圖； 附圖3為附圖2的A-A剖視圖；[0010] 附圖4為附圖2的B向視圖； 附圖5為附圖1中序號7渦流加速器結構示意圖； 附圖6為附圖5的C向視圖； 附圖7為附圖1中序號8下扶正器的結構示意圖； 附圖8為附圖7的D向視圖。 圖中1-上護蓋，2-上連接螺栓，3-上接頭總成，4-襯套，5-軸，6-殼體，7_渦流加 速器，8-下扶正體，9-大傾角誘導輪，10-下接頭總成，11-花鍵套，12-下連接螺栓，13-下 護蓋，14-軸孑L 15-輪轂，16-誘導葉片，17-葉片出口安放角，18-葉片入口安放角，19-渦 流葉片，20-輪轂，21-軸孑L 22-葉片出口安放角，23-葉片入口安放角，24-外輪轂，25-內(nèi) 輪轂，26-軸孔，27-旋轉式葉片，28-葉片出口安放角，29-葉片入口安放角，30-上扶正體， 31-交叉導輪，32-上軸套，33-中軸套，34-內(nèi)軸套，35-外軸套，36-固定螺釘，37-出氣孔， 38-進液孔，39-襯套，40襯套
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明 由附圖1所示，該渦流式氣液分離器，主要包括由上接頭總成3與內(nèi)置襯套(4，39， 40)的殼體6及下接頭總成10組成的腔體以及腔體內(nèi)固定的轉動軸5以及軸5上固定的大 傾角誘導輪9、下扶正體8及渦流加速器7。其中上接頭總成3包括筒形的上接頭、上扶正 體30、交叉導輪31 ，上扶正體30及交叉導輪31的外徑與上接頭內(nèi)孔緊配合；下接頭總成10 包括上大下小帶進液孔38的下接頭及接頭內(nèi)孔細脖處的內(nèi)軸套34及外軸套35，內(nèi)軸套34 可在外軸套35中轉動；上接頭總成3中的上接頭、殼體6、下接頭總成10中的下接頭依次 螺紋連接，組成井液流動限制的腔體，創(chuàng)建渦流式氣液分離器的基本框架；腔內(nèi)軸5的上部 通過鍵固定上軸套32，上扶正體30及交叉導輪31固定在上軸套32的上部，從而對軸5的 上端起支撐保護作用，使其有更好的穩(wěn)定性；而交叉導輪31上有與上接頭壁上的孔37聯(lián)通 的通道，使氣液通過不同的通道實現(xiàn)分離，且交叉導輪31通過螺釘36與上接頭相對固定； 軸5的下部穿過下接頭總成10內(nèi)的內(nèi)軸套34并由鍵固定，使其形成軸5的下部支撐；軸5 的中部通過鍵固定中軸套33，而中軸套33上固定下扶正體8，下扶正體8的外輪轂24與殼 體6的內(nèi)徑緊配合，對軸5形成中間支撐，使其保持良好的轉動穩(wěn)定性；下扶正體8的上下 端軸段上分別固定渦流加速器7及大傾角誘導輪9。 所述的大傾角誘導輪9是渦流式氣液分離器的關鍵部件，其性能的好壞直接影響 渦流式氣液分離器的分離效率，由附圖2-附圖4所示，該大傾角誘導輪9通過軸孔14由鍵 固定在軸5上，沿輪轂15的圓周方向設有2個均布的、形狀相同的誘導葉片16，此誘導葉片 16繞軸向螺旋向上旋轉180°如附圖2、3所示，所述的誘導葉片16的兩個端部分布在兩個 不相等的圓周上，誘導葉片16在與軸線垂直斷面上的形狀為弧形，在該斷面上，誘導葉片 16在位于較小圓周的表面切線方向與大傾角誘導輪9反旋轉方向圓周切線間的夾角為葉 片入口安放角18，如附圖4所示；誘導葉片16的弧形在位于較大圓周的表面切線方向與大 傾角誘導輪9反旋轉方向圓周切線間的夾角為葉片出口安放角17，如附圖3所示；所述的 誘導葉片16的入口安放角18為25° 35° ，出口安放角17為20。 30° ;為使本實用 新型的技術方案更加完善，以獲得最佳的導流效果，所述大傾角誘導輪9的誘導葉片16的入口安放角18可為28。 32° ，出口安放角17可為23° 25° ;也可進一步確定誘導葉 片16的入口安放角18為30。，出口安放角17為24。。大傾角誘導輪9采用上述結構，使 得誘導葉片16的入口安放角18及出口安放角17設計合理，即提高渦流式氣液分離器的分 離效率，也加大了大傾角誘導輪9的排量，解決了普通分離器分離效率不高，攜砂能力不強 的問題，且整體結構的材料均采用鎳鑄鐵，具有良好的鑄造性能、機械性能及較好的耐腐蝕 性能。 渦流加速器7是該氣液分離器的另一個關鍵部件，如附圖5及附圖6所示，渦流 加速器7通過軸孔21由鍵固定在軸5上，在其輪轂20的圓周上均布3個形狀相同的單層 軸流式渦流葉片19，如附圖6所示；在位于渦流葉片19右端部弧線的表面切線與水平面的 夾角為葉片入口安放角23，在位于左端部弧線的表面切線與水平面的夾角為葉片出口安放 角22，如附圖5所示；所述的渦流葉片19出口安放角22為75° 85° ，入口安放角23為 35° 45 ;所述渦流葉片19也可設置為另一優(yōu)選范圍，即出口安放角22為76° 80° ， 入口安放角23為36。 40° ;也可進一步地確定渦流葉片19的出口安放角22為78° ， 入口安放角23為38。。該渦流加速器7的整體結構的材料均采用鎳鑄鐵，通過軸5帶動其 旋轉，含氣液體在經(jīng)過渦流加速器7后具有較高的旋轉速度，形成高速旋轉的渦流，在旋轉 運動過程中，氣體通過分離器上部的出氣孔37排到油套環(huán)形空間，使液體進入泵內(nèi)。 所述的下扶正體8如附圖7及附圖8所示，通過軸孔26固定在中軸套33上，該下 扶正體8包括與中軸套33固定的內(nèi)輪轂25及與殼體6固定的外輪轂24，在內(nèi)、外輪轂(25， 24)之間沿圓周方向均布3個形狀相同的旋轉式葉片27，如附圖8所示，旋轉式葉片27的 兩個端部固定在內(nèi)外輪轂(25，24)的圓周上，旋轉式葉片27在位于右端部弧線的表面切線 與水平面的夾角為葉片入口安放角29，旋轉式葉片27在位于左端部弧線的表面切線與水 平面的夾角為葉片出口安放角28;所述的旋轉式葉片27出口安放角28為55。 65° ，入 口安放角29為35。 45 ;另一組優(yōu)選范圍出口安放角28可為58° 62° ，入口安放角 29可為38° 42° ;也可確定入口安放角29為60° ，出口安放角28為40。。該扶正體8 的整體結構的材料均采用鎳鑄鐵，其外輪轂24通過與殼體6螺紋連接的襯套40及襯套39 軸向壓緊在殼體6內(nèi)，不隨軸5的轉動而轉動，不僅起到軸向導流及攜砂的功能，而且起到 扶正軸5的作用。該扶正器由于采用了旋轉式葉片27，可與渦流加速器7及大傾角誘導輪 9很好的配合，起到液體導向作用，減少了液體漏失量及能量損失。 該氣液分離器的上下端分別由螺栓(2，12)固定上護蓋1及下護蓋13，目的是為了 其在儲存和運輸過程中不落入雜物，不磕碰，保證其在下井前有更好的精度； 工作時，將上護蓋1和下護蓋13取下，軸5上端的花鍵軸部分與潛油電泵軸下端 的花鍵套相連接，然后由連接螺栓2將潛油電泵的下端與本分離器的上端固定；軸5下端由 花鍵套11連接下面的電機軸，動力從地面由電纜傳輸?shù)诫姍C，電機將電能轉化成機械能， 帶動軸5及其上的零件轉動。工作過程中，渦流式氣液分離器通過下接頭總成10中的進液 孔38將含氣液體吸入渦流式氣液分離器內(nèi)，通過大傾角誘導輪9的螺旋葉片使液體具有一 定的初始旋轉速度，然后通過扶正體8和渦流加速器7使含氣液體具有較高的旋轉速度，形 成高速旋轉的渦流。為了保證完成氣液分離，從渦流加速器7到交叉導輪31有一段油氣分 離腔，氣液在這里實現(xiàn)分離。氣液旋轉運動過程中，由于氣液兩相密度的不同，其運動軌跡 也不同，在離心力作用下，氣相匯聚在靠近轉動軸5處，液相匯聚在遠離轉動軸5處，最后在空腔內(nèi)實現(xiàn)氣液分離，氣體通過出氣孔37排出到油套環(huán)形空間，而液體進入泵內(nèi)。該渦流 氣液分離器采用與旋轉式分離器相同的連接方式，可直接替代旋轉式分離器與潛油電泵配 合使用，且分離效率超過30% ，適應井液含砂量達到5%。，使?jié)撚碗姳脩糜诟吆瑲饧案吆?砂井采油成為現(xiàn)實。
權利要求一種渦流式氣液分離器，包括固定在腔體內(nèi)的軸(5)，其特征在于在軸(5)的下段從下至上依次固定大傾角誘導輪(9)、下扶正體(8)及渦流加速器(7)；所述的大傾角誘導輪(9)的輪轂(15)的圓周方向均布形狀相同、繞軸向螺旋向上旋轉180°的導輪葉片(16)，導輪葉片(16)的入口安放角(18)為25°～35°，出口安放角(17)為20°～30°；所述的下扶正體(8)包括內(nèi)輪轂(25)及外輪轂(24)，在內(nèi)、外輪轂(25，24)之間沿圓周方向均布形狀相同的旋轉式葉片(27)，旋轉式葉片(27)的入口安放角(29)為35°～45°，出口安放角(28)為55°～65°；所述的渦流加速器(7)沿輪轂(20)的圓周方向均布有形狀相同的渦流葉片(19)，渦流葉片(19)的入口安放角(23)為35°～45°，出口安放角為(22)為75°～85°。
2. 根據(jù)權利要求l所述的渦流式氣液分離器，其特征在于所述的導輪葉片(16)入口 安放角(18)為28° 32° ，出口安放角(17)為23° 25° 。
3. 根據(jù)權利要求l所述的渦流式氣液分離器，其特征在于所述的旋轉式葉片(27)入 口安放角(29)為38° 42° ，出口安放角(28)為58° 62° 。
4. 根據(jù)權利要求l所述的渦流式氣液分離器，其特征在于所述的渦流葉片(19)入口 安放角(23)為36° 40° ，出口安放角(22)為76° 80° 。
5. 根據(jù)權利要求l所述的渦流式氣液分離器，其特征在于所述的大傾角誘導輪(9) 上的導輪葉片(16)、扶正器(8)上的旋轉式葉片(27)及渦流加速器(7)上的渦流葉片(19) 分別2個、3個、3個。
專利摘要本實用新型公開了一種與潛油電泵配合使用的渦流式氣液分離器。主要解決現(xiàn)有分離器的分離效率低，攜砂能力差的問題。其特征在于在轉動軸的下端依次固定大傾角誘導輪、下扶正體及渦流加速器；大傾角誘導輪沿輪轂的圓周方向均布形狀相同、繞軸向螺旋向上旋轉180°的導輪葉片；在下扶正體的內(nèi)、外輪轂之間沿圓周方向均布形狀相同的旋轉式葉片；渦流加速器沿輪毅的圓周方向均布形狀相同的渦流葉片。并且以上的每組葉片采用最為合理的入口安放角和出口安放角，即提高氣液分離的效率，也加大了排量，使得該分離器的分離效率超過30％，適應井液含砂量達到5‰，使?jié)撚碗姳脩糜诟吆瑲饧案吆熬捎统蔀楝F(xiàn)實。
文檔編號B01D19/00GK201543275SQ20092027062
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權日2009年11月20日
發(fā)明者于洪英, 劉恒, 史忠武, 李世輝, 楊元建, 潘志遠, 董振剛, 趙大龍, 趙永武, 鄧輝 申請人:大慶油田力神泵業(yè)(太倉)有限公司