一种井口气液分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种井口气液分离装置，属于气液分离技术领域。


背景技术：

2.在油田的采油生产中，为提高单井产量及采收率，常常会向采油井内注氮气和二氧化碳。注气后在放喷或开抽初期，气体瞬时排量大，集输系统存在超压运行风险；同时可能产生段塞、液击等现象，影响系统安全运行。另外，气体进入生产系统，会严重影响天然气纯度，造成分离后的天然气无法正常使用。现场应对措施是在井口将油井采出液排放到罐车内，进行放空生产。单井需占用罐车1-2台，生产时间2-10天，特车费用高、罐车运行负荷大；同时，井口人工倒罐作业劳动强度大，油井不能连续生产影响采油时率。
3.对此，申请公布号为cn109304061a的中国发明专利申请公开了一种油气井测试放喷用气液分离器，包括旋转射流惯性一级分离器和离心旋流回转式二级分离器，一级分离器内可以形成旋转射流分离和惯性分离，二级分离器内可以形成离心旋流分离和重力式分离，进一步增加气液分离效果。一级分离器上设置有一级分离器气液入口(即一级进口)、一级分离器排液口、一级分离器排气管(连接一级排气口)，二级分离器上设置有二级分离器气液入口(即二级进口)、二级分离器排液口(即二级排液口)、二级分离器排气管(连接二级排气口)，一级分离器的排气管与二级分离器的气液入口相通。
4.上述油气井测试放喷用气液分离器在使用时会存在一定的隐患，例如当二级分离器中的液体存储过多而未及时排放时，液体会沿着二级分离器的排气管排出，也即从二级分离器排出的气体中会含有液体，这不仅影响气液分离的最终效果，而且会造成环境污染。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种能够保证最终的气液分离效果、同时还能够避免造成环境污染的井口气液分离装置。
6.为实现上述目的，本实用新型中井口气液分离装置的采用如下技术方案：
7.一种井口气液分离装置，包括一级气液分离器和二级气液分离器，一级气液分离器包括供物相进入的一级进口、用于排气的一级排气口以及用于排液的一级排液口，二级气液分离器包括通过第一管路与一级排气口相连的二级进口，二级气液分离器还包括用于排气的二级排气口和用于排液的二级排液口，井口气液分离装置还包括收集筒体，收集筒体包括通过第二管路与二级排气口相连的三级进口，收集筒体的顶部设置有用于排气的三级排气口，收集筒体内设置有第一浮球阀，第一浮球阀用于在收集筒体内的液面上升至设定高度后封堵所述三级排气口。
8.上述技术方案的有益效果在于：本实用新型的井口气液分离装置还包括收集筒体，收集筒体包括通过第二管路与二级排气口相连的三级进口，这样从二级排气口排出的气体就可以通过三级进口进入收集筒体内，收集筒体的顶部设置有用于排气的三级排气口，因此收集筒体内的气体可以通过三级排气口排出。
9.同时，收集筒体内设置有第一浮球阀，第一浮球阀用于在收集筒体内的液面上升至设定高度后封堵所述三级排气口，这样当二级气液分离器中的液体存储过多未及时排放而进入收集筒体中时，收集筒体具有一定的储存作用，并且在第一浮球阀的作用下，当收集筒体内的液面上升至设定高度后，第一浮球阀会封堵三级排气口，此时气液都不能排出，从根本上保证液体不会从井口气液分离装置排出到外界，避免造成环境污染，保证了最终的气液分离效果。
10.进一步地，一级气液分离器包括一级筒体和设置在一级筒体内的分离器本体，所述的一级进口、一级排气口和一级排液口均设置在一级筒体上，分离器本体包括本体进口、本体排气口和本体排液口，本体进口通过进口管路与一级进口连接，本体排气口和本体排液口与一级筒体的内腔连通；一级筒体内还设置有第二浮球阀，第二浮球阀用于在一级筒体内的液面上升至设定高度后封堵所述一级排气口。
11.上述技术方案的有益效果在于：物相通过一级进口、进口管路、本体进口进入分离器本体中进行气液分离，分离出的气体通过本体排气口进入一级筒体内，进而通过一级排气口排出，同时分离器本体中的液体通过本体排液口进入一级筒体内。一级筒体内还设置有第二浮球阀，第二浮球阀用于在一级筒体内的液面上升至设定高度后封堵所述一级排气口，这样当一级筒体内的液体过多，譬如长时间未对一级筒体中的液体进行排放或者物相为纯液相时，一级筒体内的液面上升，第二浮球阀会封堵一级排气口，避免大量的液体进入二级气液分离器中。
12.进一步地，一级排液口设置在一级筒体的中部，一级排液口上连接有一级排液管，一级排液管用于连接计量站，一级排液管上安装有一级排液阀和单流阀。
13.上述技术方案的有益效果在于：使用时可以将一级排液阀常开，当一级筒体内的压力大于油井回压时，液体从一级排液阀排出，避免一级筒体内压力过高，单流阀保证计量站中的液体不会回流进入一级筒体内。
14.进一步地，一级排液口位于一级进口的上方。
15.上述技术方案的有益效果在于：布置合理，保证一级筒体内可以储存一定量的液体。
16.进一步地，第二浮球阀包括第二浮球，本体排气口上连接有本体排气管，本体排气管的顶端高于第二浮球。
17.上述技术方案的有益效果在于：本体排气口上连接有本体排气管，本体排气管的顶端高于第二浮球，这样在液面未上升至第二浮球处以及第二浮球上浮的过程中，本体排气管仍可以正常排气，也即分离器本体始终能够进行气液分离操作，保证工作效率。
18.进一步地，一级筒体的顶部安装有安全阀。
19.上述技术方案的有益效果在于：设置安全阀防止超压运行，保证设备与工作人员的安全。
20.进一步地，一级筒体的底部安装有排污阀。
21.上述技术方案的有益效果在于：可以通过定时打开排污阀将一级筒体内的污物排出。
22.进一步地，第一管路上安装有第一阀门，第二管路上安装有第二阀门。
23.上述技术方案的有益效果在于：可以人为控制一级气液分离器、二级气液分离器
以及收集筒体之间的连通情况。
24.进一步地，二级排液口位于二级气液分离器的底部，二级排液口上连接有二级排液管，二级排液管上安装有二级排液阀。
25.上述技术方案的有益效果在于：可以通过定时打开二级排液阀将二级气液分离器内的液体排放。
26.进一步地，收集筒体的底部设置有三级排液管，三级排液管上安装有三级排液阀。
27.上述技术方案的有益效果在于：可以通过定时打开三级排液阀将收集筒体内的液体排放。
附图说明
28.图1为本实用新型中井口气液分离装置实施例1的结构示意图。
29.图中：1、一级气液分离器；11、一级筒体；12、分离器本体；121、本体排气管；13、排污管；131、排污阀；14、进口管路；141、进口阀；15、一级排液管；151、单流阀；152、一级排液阀；16、第二浮球阀；17、安全阀；2、第一管路；21、第一阀门；3、二级气液分离器；31、二级排液管；311、二级排液阀；4、第二管路；41、第二阀门；5、收集筒体；51、三级排液管；511、三级排液阀；52、第一浮球阀；53、三级排气管；531、三级排气阀。
具体实施方式
30.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
33.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步地详细描述。
34.本实用新型中井口气液分离装置的实施例1如图1所示，井口气液分离装置包括一级气液分离器1、二级气液分离器3、收集筒体5。
35.其中，一级气液分离器1包括供物相进入的一级进口、用于排气的一级排气口以及用于排液的一级排液口。具体的，一级气液分离器1包括一级筒体11和设置在一级筒体11内
的分离器本体12，上述的一级进口、一级排气口和一级排液口均设置在一级筒体11上，一级排气口位于一级筒体11的顶部。分离器本体12为现有技术中的旋流分离器，如专利文献cn200991661y中公开的旋流分离器，包括本体进口、本体排气口和本体排液口，本体进口通过进口管路14与一级进口连接，且进口管路14延伸至一级筒体11外部，用于供油井采出液进入分离器本体12中。为方便使用，进口管路14上安装有进口阀141。
36.如图1所示，本体排气口上连接有本体排气管121，本体排气管121和本体排液口均与一级筒体11的内腔连通。一级筒体11的底部安装有排污管13，排污管13上安装有排污阀131，可以通过定时打开排污阀131将一级筒体11内的污物排出。一级筒体11的顶部设置有安全阀17，安全阀17可以防止一级筒体11内的压力过高，防止一级气液分离器1超压运行。
37.上述一级排液口设置在一级筒体11的中部，且位于一级进口的上方，一级排液口上连接有一级排液管15，一级排液管15用于连接计量站，且一级排液管15上安装有一级排液阀152和单流阀151。使用时可以将一级排液阀152常开，当一级筒体11内的压力大于油井回压时，液体从一级排液阀152排出，避免一级筒体11内压力过高。其中，单流阀151可以保证计量站中的液体不会回流进入一级筒体11内。
38.一级筒体11内还设置有第二浮球阀16，第二浮球阀16用于在一级筒体11内的液面上升至设定高度后封堵上述一级排气口。第二浮球阀16的具体结构和工作原理属于现有技术，如专利文献cn209645910u中公开的浮球阀，主要包括固定在一级筒体11内的第二阀座、沿上下方向导向移动安装在第二阀座上的第二阀杆，第二阀杆的底部设置有第二浮球，第二浮球会随着一级筒体11内的液体上升，当一级筒体11内的液体过多，液面上升到设定高度后，第二阀杆的顶部将一级排气口封堵，从而避免液体从一级筒体11中排出。
39.如图1所示，本体排气管121向上延伸至一级筒体11内的顶部，并且本体排气管121的顶端高于第二浮球，这样在液面未上升至第二浮球处以及第二浮球上浮的过程中，本体排气管121仍可以正常排气，也即分离器本体12始终能够进行气液分离操作，保证工作效率。
40.二级气液分离器3包括供气液混合物进入的二级进口、用于排气的二级排气口和用于排液的二级排液口，二级进口位于上部、二级排气口位于顶部，其他具体结构和工作原理也属于现有技术，如专利文献cn107557087a中公开的气液分离装置。如图1所示，二级气液分离器3的二级进口通过第一管路2与一级气液分离器1的一级排气口相连，第一管路2上安装有第一阀门21，方便控制一级气液分离器1和二级气液分离器3的连通与否。上述的二级排液口位于二级气液分离器3的底部，二级排液口上连接有二级排液管31，二级排液管31上安装有二级排液阀311，可以通过定时打开二级排液阀311将二级气液分离器3内的液体排放。
41.收集筒体5包括三级进口、用于排气的三级排气口和用于排液的三级排液口，三级进口位于收集筒体5的上部，三级排气口位于收集筒体5的顶部，三级排液口位于收集筒体5的底部。其中，三级进口通过第二管路4与二级气液分离器3的二级排气口相连，第二管路4上安装有第二阀门41，方便控制二级气液分离器3和收集筒体5的连通与否。上述的三级排液口上连接有三级排液管51，三级排液管51上安装有三级排液阀511，可以通过定时打开三级排液阀将收集筒体内的液体排放。上述的三级排气口上连接有三级排气管53，三级排气管53上安装有三级排气阀531，方便控制排气与否。
42.此外，收集筒体5内设置有第一浮球阀52，第一浮球阀52用于在收集筒体5内的液面上升至设定高度后封堵上述三级排气口。第一浮球阀52的结构和工作原理与第二浮球阀16相同，也即第一浮球阀52包括固定在收集筒体5内的第一阀座、沿上下方向导向移动安装在第一阀座上的第一阀杆，第一阀杆的底部设置有第一浮球，第一浮球会随着收集筒体5内的液体上升，当收集筒体5内的液体过多，液面上升到设定高度后，第一阀杆的顶部将三级排气口封堵，从而避免液体从收集筒体5中排出。
43.本实用新型中井口气液分离装置的工作原理为：
44.物相从进口管路14进入一级气液分离器1，气液通过分离器本体12进行第一次分离。气相从一级筒体11顶部的一级排气口排出，通过第一管路2进入二级气液分离器3，气液进行第二次分离，脱水后的气体通过第二管路4进入收集筒体5中，最后从收集筒体5顶部的三级排气管53排出；液相从各级排液阀或者排污阀排出。
45.若物相全部为液相时，第二浮球阀16的第二浮球会很快上升，不断升高的液面使得第二浮球阀16将一级排气口封堵，而不断进入的物相使得一级筒体11内的压力升高，当一级筒体11内的压力大于油井回压时，液相从一级排液阀152排出，避免液体进入二级气液分离器3中。此时，一级气液分离器1等同于一段承压管线。
46.若物相全部为气相时，一级气液分离器1中的第二浮球阀16会保持打开状态，气体通过二级气液分离器3后从收集筒体5的三级排气口持续排出，此时，井口气液分离装置等同于一段放空管线。
47.若物相为混相(即气液混合物)，第二浮球阀16等同于气体排量控制阀，若液位到达高限，第二浮球阀16关闭、一级排液阀152排液；若气量超限，压迫液面下降，气体从一级排气口排出。使用过程中，可以定时开启排污阀131、二级排液阀311和三级排液阀511，排出污物或液体。
48.而当长时间未对二级气液分离器中3的液体进行排放时，液体会进入收集筒体5内，收集筒体5可以起到一定的储存作用，当收集筒体5内的液面上升至设定高度后，第一浮球阀52关闭三级排气口，此时气液都不能排出，从根本上保证液体不会从井口气液分离装置排出到外界，避免造成环境污染，保证了最终的气液分离效果。因此，本实用新型的井口气液分离装置通过二级分离设计实现了连续、密闭、高效气液分离，能够适应不同气液比的油井，并且通过双浮球阀液位控制保证安全运行，避免液体直接从井口气液分离装置排出而造成环境污染和能源浪费。
49.本实用新型中井口气液分离装置的实施例2：与实施例1不同的是，收集筒体底部没有三级排液管，每隔一段时间由人工将筒体内的液体抽掉或倒掉。
50.本实用新型中井口气液分离装置的实施例3：与实施例1不同的是，二级排液口上不连接二级排液管，二级排液口直接排放液体。
51.本实用新型中井口气液分离装置的实施例4：与实施例1不同的是，第一管路和第二管路上均不安装阀门。
52.本实用新型中井口气液分离装置的实施例5：与实施例1不同的是，一级筒体的底部不安装排污阀，一级筒体内的液相仅通过一级排液阀排出。
53.本实用新型中井口气液分离装置的实施例6：与实施例1不同的是，一级筒体的顶部不安装安全阀。
54.本实用新型中井口气液分离装置的实施例7：与实施例1不同的是，一级排液口位于一级进口的下方或者位于同一高度。
55.本实用新型中井口气液分离装置的实施例8：与实施例1不同的是，本体排气管的顶端低于第二浮球，或者本体排气口上不连接本体排气管，此时在一级筒体内的液面低于本体排气口或本体排气管顶端时，分离器本体正常使用，否则分离器本体无法工作，只能待一级筒体内的液体排出后才可以继续工作。
56.本实用新型中井口气液分离装置的实施例9：与实施例1不同的是，一级排液口设置在一级筒体的底部，并且当油井回压比较小时，一级排液管上可以不设置单流阀。
57.本实用新型中井口气液分离装置的实施例10：与实施例1不同的是，一级气液分离器液可以只有分离器本体，一级进口、一级排气口和一级排液口均设置在分离器本体上，此时一级气液分离器中不设置第二浮球阀，仅靠第一浮球阀防止液体从三级排气口排出。
58.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。