一种井下抽油泵泵前防气装置

本公开涉及涉及油气田开发领域，具体地说，涉及的是一种可应用于高含气油井开采领域中的井下抽油泵配套装置。

背景技术：

1、我国大部分油田已处在开采阶段的中后期，不能通过井筒内部自身压力驱动采油，需要通过人工举升的方法进行开采。常见的举升方法有抽油杆泵，螺杆泵，电潜泵举升等。但伴随井筒内压力的变化，会使得天然气的溶解度减低，部分天然气会从油水混合物中析出。另一方面，近几年随着气体驱油方法的发展，如采用co2进行驱油，提高原油的产出率，这些都会导致井筒内的气体含量显著增加，导致泵侵蚀严重，甚至产生气锁，使得泵的举升效率减低，同时采出液含气也会对后期油水分离产生影响，增加处理成本。

2、现有技术中，已有了一些针对井下抽油泵设计的泵前防气装置，基本原理就是通过井下气液分离技术，对气液混合物进行分离，从而实现泵前防气的功能，例如如中国文献cn220849971u号所公开的一种防气锁抽油泵，以及cn218717434u所公开的防气锁装置。

3、但是，经过研究后发现：

4、cn220849971u号所公开的防气锁抽油泵，就是将防气装置与抽油泵简单结合，没有考虑到含砂造成的影响，同时使用该装置还需要更换抽油泵，成本较高，对于高含气量的气液混合物，不能起到很好的防气效果。此外，该防气泵依然会存在气蚀现象。

5、cn218717434u号所公开的防气锁装置，活动部件如摩擦环等容易损坏，极大增加了维修成本，同时不能适用于较大流速的井下工况。

6、此外，还有中国文献号cn208669292u所公开的多级防砂防气装置，该装置用到了螺旋形叶片提高防气效果，但是螺旋叶片制造难度大，加工成本高，同时在低流速区下分离效率不好。中国文献号cn208221069u所公开的旋流式防砂防气阀门，通过旋桨的旋转使流体处于流动状态，从而达到防气防砂的作用，但是旋桨的旋转会使阀门磨损严重，增加维修成本。

7、因此，目前尚无有效的泵前防气装置。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的技术问题，本公开提出了一种井下抽油泵泵前防气装置，该种装置采用多级分离的形式，能够适用于抽油泵的变流速抽吸运动，可有效减少采出液中的含气量，并且结构简单、分离效率高，通过增加沉降腔段数以及第二作用单元长度就能够适应不同处理量的要求。

2、本公开的第一个方面，给出了一种装置组件，该组件包括第二作用单元。

3、所述第二作用单元包括顶部接头201、旋流外壳202、单向阀203、溢流顶盖204、旋流套筒205以及旋流中心管206；

4、旋流外壳202上端与顶部接头201通过螺纹连接，起到连接固定的作用；旋流外壳202上端开有若干个圆形出气口2021；

5、单向阀203包括限位板2031、阀球2032和座圈2033；

6、限位板2031下端为圆形挡板，直径与旋流外壳202的内径相同，与旋流外壳202同轴；

7、座圈2033上端为圆形挡板，直径与旋流外壳202的内径相同，与旋流外壳202同轴；

8、座圈2033底部有环形支撑块，使气体能从阀球2032所处流道流出；

9、限位板2031与座圈2033组合后形成圆形截面的流道，其中，限位板2031与座圈2033的底面对齐贴合，用于防止气体进入；对齐贴合后，阀球2032能够在限位板2031与座圈2033中上下移动；

10、单向阀203中心孔穿过旋流中心管206紧密贴合，以保证密封性；

11、限位板2031与顶部接头201紧密接触，座圈2033底部支撑块与溢流顶盖204顶部贴合，具有固定支撑的作用；

12、溢流顶盖204上端开有切向的矩形出气槽2041，用于使分离后的气体排出；

13、旋流套筒205上端开有对称的矩形切向入口2051，所述切向入口方向与出气槽2041的方向相同；

14、溢流顶盖204下端设置有第一圆形挡板，所述第一圆形挡板直径与旋流外壳202的内径相同，溢流顶盖204通过所述第一圆形挡板与旋流外壳202保持同轴定位；

15、旋流套筒205上端设置第二圆形挡板，所述第二圆形挡板直径与旋流外壳202的内径相同，旋流套筒205通过所述第二圆形挡板与旋流外壳202保持同轴定位；

16、旋流中心管206中间开有流道，且底部开有沉降腔，同时开有四个对称小孔，用于连通内外流道，使被旋流分离后的液体能够从小孔进入内部流道，并被泵抽吸至地面；

17、旋流中心管206依次穿过溢流顶盖204，旋流套筒205，形成密封；旋流中心管206上段与顶部接头201通过螺纹连接，形成密封，防止液体溢出。

18、进一步地，所述第一圆形挡板与第二圆形挡板贴合，紧密连接，用于阻止旋流外壳中的液体向上流动，稳定第二作用单元的流场。

19、进一步地，旋流中心管206的锥段部分与直管部分采用焊接方式连接，锥段锥角α的范围是80°-88°

20、本公开的第二个方面，给出了一种井下抽油泵泵前防气装置，应用前述装置组件中的任一种，以及第一作用单元和导向头3。

21、所述第一作用单元包括沉降外壳101、底部接头102、防砂中心管103以及沉降腔104；

22、沉降外壳101下端与底部接头102上端通过螺纹连接，起到固定支撑作用以及防止气液混合物进入；

23、沉降外壳101上端开有若干入口1011，用于减少压力损失以及使被初次分离出的气体能够通过所述长条状入口逃逸至油套环空，实现气液首次分离；

24、防砂中心管103开有上下两排小孔，所述小孔用于使沉降腔104中的液体能够进入防砂中心管103内；

25、沉降腔104通过定位槽与防砂中心管103外壁的固定销连接；沉降腔104个数至少为2个；

26、所述导向头包括顶部螺纹301、定位块302、导向流道303、内螺纹304以及底部螺纹305；

27、导向流道303位于所述导向头内部，底部开有1个圆形入口，侧方开有圆形出口，流体由底部圆形入口进入，由侧方圆形出口流出；

28、第一作用单元与第二作用单元通过导向头3连接；其中，

29、导向头3上端与旋流外壳202下端通过顶部螺纹301连接，起到连接固定的作用，同时形成密封，防止外部气体进入；

30、导向头3下端与沉降外壳101上端通过底部螺纹305连接；导向流道303与防砂中心管103上端通过内螺纹304连接，导向流道303用于改变混合物的流向，使防砂中心管103中的气液混合物能够流经导向流道303，并进入第二作用单元；

31、定位块302与旋流套筒205下端及旋流中心管206下端的环形缝隙紧密连接，形成密封，防止液体流出；

32、定位块302与旋流中心管206卡紧，形成密封，防止液体溢出；

33、圆形出气口2021的出口面积小于入口1011的入口面积，以利于分离后的气体排出；

34、由第一作用单元初步分离的气液混合物由所述切向入口进入。

35、进一步地，所述沉降腔的底部为圆弧形，能够在沉降过程中，于腔底处形成液面，防止后续气体的进入。

36、进一步地，所述入口1011为带圆角的长条状的入口，用于减少压力损失以及使被初次分离出的气体能够通过所述入口逃逸至油套环空，实现气液首次分离。

37、进一步地，导向流道303的侧方开有至少4个轴对称的圆形出口，流体由底部圆形入口进入，由侧方圆形出口流出，具有稳定流场的作用。

38、本说明书一个或多个实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

39、首先，本公开提出的泵前防气装置采用多级分离，将第一作用单元和第二作用单元的功能进行了结合性应用，克服了现有的泵前防气装置，在变流速工况下，防气效果不好的问题，能够充分适配井下抽油泵的全速度区间，提供稳定的防气效果。

40、其次，相对于防气锁抽油泵，安装更换更为简单，可通过接头直接安装在抽油泵下方，节省更换抽油泵的费用。

41、再次，本公开提出的泵前防气装置相对于其他泵前防气装置，结构更为简单紧凑，一方面便于加工，减少加工成本，确保生产作业安全，另一方面，装置内部主要分离结构无活动部件，工作稳定性高，能够减少维修费用。

42、此外，本公开提出的泵前防气装置，依靠重力和离心力的协同作用，具备一定的防砂功能，同时实现了泵外的高效防气，优于传统泵外防气装置，可以适用于高含气油井，同时，所需空间更小，有助于推动井下抽油泵泵前防气装置向小型化设计方向发展。

43、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

44、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。