井筒内气液固分离装置及其设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112576233A(43)申请公布日2021.03.30(21)申请号202011462246.2(22)申请日2020.12.08(71)申请人梅瀚文地址301600天津市静海区静海县静海镇津德路东方仕嘉3号楼1门1202号(72)发明人梅瀚文(74)专利代理机构深圳君信诚知识产权代理事务所(普通合伙)44636代理人刘伟(51)Int.Cl.E21B43/38(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称井筒内气液固分离装置及其设计方法(57)摘要本发明提供一种井筒内气液固分离装置，所述外管的上端通过与外扣装配连接于上接头，外管的上端设有多个贯穿其上的进液孔；内管插设于外管内并相互间隔，内管的上端通过与内扣装配连接于上接头；扩径短节连接于内管下端以悬置于外管内；内管、扩径短节与外管共同围成内外管环空，且内外管环空满足预设的过流面积；扩径短节的过流面积不小于外接的上泵油管的过流面积；下接头通过丝扣连接于外管的下端；提升短节的下端插设连接于上接头的上端，油管节箍套设连接于提升短节的上端。本发明还提供一种井筒内气液固分离装置的设计方法。与相关技术相比，本发明的井筒内气液固分离装置可靠性好且使用寿命长。CN112576233ACN112576233A权利要求书1/2页1.一种井筒内气液固分离装置，其运用于煤层气井排采设备的排采泵和沉砂管之间，其特征在于，所述井筒内气液固分离装置包括油管节箍、提升短节、上接头、外管、进夜孔、内管、扩径短节以及下接头；所述上接头呈中空环状，所述上接头的下端设有位于其外侧的外扣和位于其内侧的内扣；所述外管的上端通过与所述外扣装配连接于所述上接头，所述外管的上端设有多个贯穿其上的所述进液孔；所述内管插设收容于所述外管内并相互间隔，所述内管的上端通过与所述内扣装配连接于所述上接头，并使得所述内管与所述上接头连通；所述扩径短节连接于所述内管下端以悬置于所述外管内，且所述扩长短节与外管相互间隔；所述内管、所述扩径短节与所述外管共同围成内外管环空，且所述内外管环空满足预设的过流面积，以实现气液分离；所述扩径短节的过流面积不小于外接的上泵油管的过流面积，以使所述扩径短节位置处的液体流速低于外接的上泵油管的任意位置的液体流速，以实现固体颗粒从液体中沉降分离；所述下接头通过丝扣连接于所述外管的下端；所述提升短节的下端插设连接于所述上接头的上端，所述油管节箍套设连接于所述提升短节的上端。2.根据权利要求1所述的井筒内气液固分离装置，其特征在于，所述进液孔从所述外管距离所述上接头150mm处往下布设，所述进液孔的孔径和数量设计满足所有所述进液孔的最大过流速度低于0.2m/s。3.根据权利要求1所述的井筒内气液固分离装置，其特征在于，所述内外管环空满足预设的过流面积，具体包括：以所述井筒内气液固分离装置外接的排采泵最大理论排量计算，使所述内管的内径满足流速为2m/s；所述外管的外径比所述井筒内气液固分离装置外接的井筒套管的内径最少小6mm；所述内外管环空满足液体最大流速低于直径0.1mm的气泡的上浮速度；所述外管的内径与所述扩径短节的外径之差大于10mm；所述外管的长度满足所述内外管环空的有效分离容积大于排采泵单次抽吸的容积。4.根据权利要求1所述的井筒内气液固分离装置，其特征在于，所述扩径短节的下端与所述下接头的净空距离至少为200mm。5.根据权利要求1所述的井筒内气液固分离装置，其特征在于，上接头上端接提升短节和油管节箍，包括：所述提升短节的长度为400mm，其直径与外接的上泵油管一致，所述油管节箍的直径与所述提升短节的直径匹配。6.一种如权利要求1所述的井筒内气液固分离装置的设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤S1、设计所述外管和所述内管的规格参数：2CN112576233A权利要求书2/2页以页气泡上浮速度为0.2m/s为基础，设所述外管内径为D外管内径，单位：mm；所述外管长度为L外管，单位：m；以外接上泵油管的外径为基础，设内管外径为D内管外径，单位“mm；内管内径为D内管内径，单位：mm；内管长度为L内管，单位：m；将外接的排采泵的日产液理论最大排量设为Q，单位：m3/d；冲次为n，单位：次/min；设所述进液孔的孔径为d，单位：mm；孔的数量为k，单位:个；步骤S2，获取所述外管和所述内管的规格参数：以所述内管内的液体上行流速为2m/s，得到：D内管内径＝3.84√Q(1)根据公式(1)计算结果，在管材序列里选择合适的所述内管，同时确定相应的D内管外径；以所述内外管环空内的液体下行流速0.2m/s，得到：2D外管内径＝√(147.44Q+D内管外径)(2)根据公式(2)计算结果，并以D外管外径小于外