本發(fā)明涉及應(yīng)用于采氣井井下氣液分離領(lǐng)域中的分離裝置，具體涉及的是一種采氣井井下動態(tài)旋流分離裝置及其注采方法，是一種能夠針對采氣井含液造成的自噴井壓力不足情況，完成氣、液兩相介質(zhì)高效分離的裝置。

背景技術(shù)：

1、我國的天然氣生產(chǎn)正在穩(wěn)步增長，技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化生產(chǎn)措施正在推動產(chǎn)量提升，各大油田通過優(yōu)化采氣井生產(chǎn)措施和工藝攻關(guān)，提高了采收率，日產(chǎn)氣量實(shí)現(xiàn)了跨越式增長。但隨著采氣井開采的發(fā)展，我國許多地區(qū)的采氣井普遍出現(xiàn)了采氣井含液的現(xiàn)象。尤其是在氣田開發(fā)的中后期，隨著采氣井壓力的遞減，地層水的出現(xiàn)導(dǎo)致采氣井開始積液，造成了自噴井壓力不足的情況，導(dǎo)致采氣井自噴能力持續(xù)下降、采氣井產(chǎn)量降低，以至于氣相滲透率降低，對氣層造成傷害，增加壓力損失，加速產(chǎn)氣量的下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致采氣井停產(chǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)針對采氣井含液造成的自噴井壓力不足情況的井下氣液分離工作，相關(guān)技術(shù)人員提出了一些解決方案，專利文獻(xiàn)1，cn202211480549.6所示，其設(shè)計(jì)了一種井下電動氣液分離裝置，通過在集氣罩內(nèi)安裝電機(jī)和繞流結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)氣液的主動分離，提高分離效率和可靠性。但是，這一方案下裝置的適應(yīng)性受一定的限制，在特定的氣液比和流量條件下工作效率較高，在氣液比變化較大或流量波動明顯時(shí)，分離效率會受到影響，無法保證各種環(huán)境下的工作穩(wěn)定性。專利文獻(xiàn)2，?cn202210691687.2所示，該方案設(shè)計(jì)了一種可滑動的內(nèi)襯，通過改變內(nèi)襯的位置調(diào)整氣核的長度，從而適配不同氣體含量的氣液混合物的油井，可以適應(yīng)不同井況。但是，這一方案下還需外接復(fù)雜的舉升設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)對氣液的抽吸，生產(chǎn)工序繁瑣，生產(chǎn)成本較高，對作業(yè)空間要求較大。

3、此外專利文獻(xiàn)3，?cn202321961857.0中設(shè)計(jì)了一種油氣分離計(jì)量裝置，可以實(shí)現(xiàn)油、氣、水三相介質(zhì)的分離工作并分別計(jì)量，但該裝置僅適用于高氣液比、大流量的井口分離工作，具有一定的局限性；專利文獻(xiàn)4，?cn201410300864.5中所述裝置使用旋流分離技術(shù)分離多項(xiàng)介質(zhì)，但該裝置占用空間大，裝置復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，不便于拆裝和維修。

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動態(tài)旋流分離裝置，這種采氣井井下動態(tài)旋流分離裝置用于現(xiàn)有技術(shù)中在氣田開發(fā)的中后期，隨著采氣井壓力的遞減，地層水出現(xiàn)導(dǎo)致采氣井開始積液，自噴井壓力不足，導(dǎo)致采氣井自噴能力持續(xù)下降、采氣井產(chǎn)量降低的問題；本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種采氣井井下動態(tài)旋流分離裝置的注采方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種采氣井井下動態(tài)旋流分離裝置包括旋流分離結(jié)構(gòu)、氣體舉升結(jié)構(gòu)，旋流分離結(jié)構(gòu)包括旋流分離腔、傳動軸、擋板和深井螺桿泵，氣體舉升結(jié)構(gòu)包括橋式通道和風(fēng)扇；深井螺桿泵的外部套筒上端與旋流分離腔下端螺紋連接，旋流分離腔上端與橋式通道外圈螺紋連接，橋式通道上端外圈連接液相舉升腔，液相舉升腔連接油管接箍；深井螺桿泵的轉(zhuǎn)子聯(lián)接傳動軸，傳動軸從下到上依次設(shè)置螺旋流道、多個(gè)錐筒、擋流板、風(fēng)扇，旋流分離腔的下端同軸設(shè)置內(nèi)筒，螺旋流道位于內(nèi)筒中且通過其下端外側(cè)的螺紋結(jié)構(gòu)與內(nèi)筒螺紋連接，擋板下端伸入旋流分離腔與內(nèi)筒之間，擋板上端與橋式通道的下端內(nèi)圈螺紋連接，多個(gè)錐筒、擋流板和風(fēng)扇均位于擋板中，擋板與旋流分離腔之間的環(huán)形空間為輸油腔，最上面的錐筒封擋于擋流板下口處，擋流板螺紋連接于擋板內(nèi)壁，錐筒上均勻設(shè)置通氣孔，錐筒內(nèi)壁上相鄰兩個(gè)通氣孔之間設(shè)置導(dǎo)流通道，導(dǎo)流通道為左旋導(dǎo)流槽；橋式通道上設(shè)有輸油口、輸油通道以及輸氣口和輸氣通道；傳動軸帶動風(fēng)扇工作，旋流分離出的氣相通過風(fēng)扇的舉升繼續(xù)向上流動，通過橋式通道的輸氣口進(jìn)入輸氣通道，繼續(xù)向上流動進(jìn)入集氣腔，完成氣相的收集工作。

3、上述方案中液相舉升腔對應(yīng)的部位為液體舉升結(jié)構(gòu)，液體舉升結(jié)構(gòu)包括曲型螺桿泵、變徑、過渡環(huán)、上萬向節(jié)，油管接箍的下端與變徑的上端經(jīng)接頭、閥座通過螺紋連接；變徑下端螺紋連接曲型螺桿泵；曲型螺桿泵通過其轉(zhuǎn)子與上萬向節(jié)上端螺紋連接；曲型螺桿泵定子外壁的下端與過渡環(huán)的內(nèi)壁螺紋連接；上萬向節(jié)的下端與傳動軸螺紋連接；過渡環(huán)的外壁與橋式通道的上端內(nèi)圈通過螺紋連接。

4、上述方案中橋式通道為筒體，筒體軸線處設(shè)置軸套，軸套與筒體通過環(huán)形橋連接，環(huán)形橋上部的筒體壁均勻設(shè)置有輸氣通道，輸氣通道的上口開口于橋式通道上端外圈與內(nèi)圈之間的環(huán)形空間，輸氣口設(shè)置于環(huán)形橋下側(cè)；環(huán)形橋下部的筒體壁均勻設(shè)置有輸油通道，輸油通道的下口開口于橋式通道下端外圈與內(nèi)圈之間的環(huán)形空間，輸油口設(shè)置于環(huán)形橋上側(cè)。

5、上述方案中傳動軸下端通過下萬向節(jié)連接深井螺桿泵的轉(zhuǎn)子，深井螺桿泵的轉(zhuǎn)子與下萬向節(jié)的下端通過螺紋連接；下萬向節(jié)的上端與傳動軸通過螺紋連接，深井螺桿泵上設(shè)置進(jìn)料孔及螺釘定位孔。

6、上述方案中螺旋流道套在傳動軸上，錐筒通過螺紋連接安裝在傳動軸上，螺旋流道上設(shè)置進(jìn)油口。

7、上述方案中錐筒的數(shù)量至少為3個(gè)，風(fēng)扇的數(shù)量至少為3個(gè)，風(fēng)扇為固定安裝在傳動軸外的風(fēng)扇葉片。

8、上述采氣井井下動態(tài)旋流分離裝置的注采方法;

9、氣液混合物從進(jìn)料口進(jìn)入深井螺桿泵內(nèi)，向上流動至旋流分離腔的下端待分離腔內(nèi)，然后經(jīng)螺旋流道離心加速，進(jìn)入旋流分離腔內(nèi)的擋板內(nèi)；此時(shí)液相分布于外層向上流動，一部分被擋流板擋下后沿?fù)醢宓膬?nèi)壁先向下流動后再沿?fù)醢迮c旋流分離腔之間的輸油腔向上流動，另一部分通過隨傳動軸轉(zhuǎn)動的錐筒時(shí)，通過導(dǎo)流通道被甩至擋板的內(nèi)壁上，沿?fù)醢逑铝骱笤傺剌斢颓幌蛏狭鲃?；?nèi)層的氣相向上流動至錐筒，通過錐筒上的通氣孔向上流動，完成氣液分離工作；

10、傳動軸帶動風(fēng)扇工作，旋流分離出的氣相通過風(fēng)扇的舉升繼續(xù)向上流動，通過橋式通道的輸氣口進(jìn)入輸氣通道，繼續(xù)向上流動進(jìn)入液相舉升腔的外側(cè)集氣腔，完成氣相的收集工作；同時(shí)，分離后的液相通過橋式通道的輸油口進(jìn)入輸油通道，繼續(xù)向上流動進(jìn)入液相舉升腔內(nèi)；

11、進(jìn)入液相舉升腔的液相通過曲型螺桿泵的抽吸，被舉升至變徑內(nèi)，然后通過油管接箍被輸送至地面，完成液相的收集工作。

12、有益效果

13、1、本發(fā)明對含氣混合液進(jìn)行旋流分離后，為防止旋流分離時(shí)濺起的液相對分離后的氣相造成污染，特設(shè)置了三層以上的錐筒，防止液相進(jìn)入輸氣腔內(nèi)，錐筒上還專門設(shè)置了適應(yīng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)流通道，可以聚結(jié)錐筒壁面上的液相并增強(qiáng)錐筒結(jié)構(gòu)將面上液相甩至邊壁的能力，使之與分離出的液相匯合，保證分離質(zhì)量的同時(shí)提高采收率。

14、2、本發(fā)明設(shè)置了隨傳動軸一同轉(zhuǎn)動的風(fēng)扇，利用風(fēng)扇將旋流分離腔內(nèi)的氣相向上舉升，從而通過橋式通道完成收集，無需另設(shè)氣體舉升裝置及驅(qū)動設(shè)備，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。

15、3、本發(fā)明采用曲型螺桿泵對液相進(jìn)行抽吸舉升，結(jié)構(gòu)簡單、出液均勻、節(jié)能高效，產(chǎn)液連續(xù)穩(wěn)定，具有良好的自吸能力。更重要的是能夠有效放大生產(chǎn)壓差，能夠有效解決采氣井含液造成的自噴井壓力不足問題。本裝置針對采氣井含液造成的自噴井壓力不足情況，能夠?qū)崿F(xiàn)氣液兩相介質(zhì)的高效分離；在井下含液量特別高時(shí)，可直接將井下液體抽吸舉升至地面。而且在本裝置中僅采用深井螺桿泵驅(qū)動一根傳動軸，實(shí)現(xiàn)了對錐筒、風(fēng)扇及曲型螺桿泵等重要運(yùn)動部件的同步驅(qū)動。

16、4、本發(fā)明能夠針對采氣井含液造成的自噴井壓力不足情況，實(shí)現(xiàn)采氣井井下氣液兩相介質(zhì)的旋流分離與收集，在采氣井含液量過高時(shí)直接抽吸舉升出井底積液，保證分離質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)效率。且涉及的曲型螺桿泵與風(fēng)扇能高效地完成對氣相與液相的舉升工作，無需另設(shè)單獨(dú)的舉升裝置與驅(qū)動裝置，降低了生產(chǎn)成本的同時(shí)也很好地適應(yīng)了自噴井壓力不足的情況。