本发明涉及一种安装在机井中的井底抽油下面的井口生产管道内的多级自调式井底气体分离器，它用于提高人工升液效率。 有人极力建议对人工提升作进一步的研究。在自然条件下，利用岩层形成压力期间所储存的能量通过气举从储油层中获取产油井中流出液态产品。在人工提升时，向系统供给能量，以使油井的产油度较高并有利于回收烃类。但人工提升要求安装特殊的传递能量的设备，因此设备的安装费用和运行费用都较高，而且还增加了能量消耗。与气升井相比，由于机井的产率较低，使其利润率进一步受损。
现有的人工提升方法包括用机械抽油机、离心潜水抽油机，通过一些扩散的洞穴用泵抽方法使气体连续上升和断续上升，与上述这种方法相比，井下气体分离器[专业人员也称之为“气锚”（gas anchor）]是用泵抽方法通过一组洞穴实现升液的井底抽油机。
当井底抽油机的效率随流过该抽油机的气体量增多而降低时，固定在该抽油机之前的井底气体分离器用于截断或至少减少气体量。
虽然对上述井底气体分离器进行了仔细研究，但现有产品的效率相当低。对于石油勘探公司而言，提高效率使得能在具有较高的气-液比率地井中采用人工升液是极其重要的。
井底气体分离器的主要类型包括传统的井底分离器“poor-boy”杯式井底分离器及“LE”型井底分离器。
传统的井底气体分离器或“poor-boy”的特点是有一根外部沉淀分取管和一根同心内吸管，上述分取管的上端有一根多孔连接管和一些存贮杯，其下端有一个帽，以使气液两相混合物通过由生产管道和分离器形成的环形空间而上升，一部分两相混合物流进贮杯并通过多孔连接管穿入外部沉淀分取管，另一部分两相混合物穿入内吸管的下端，同时将液相射向井底抽油机。
现有的“LE”型井底气体分离器的特点是在上端有一条环形通路，一个中央偏导装置，若干存贮杯及一个碎屑罐，以使气液两相混合物通过由生产管道和分离器形成的环形空间而上升，一部分混合物流进存贮杯并通过中央偏导装置，该偏导装置使液相射向井底抽油机。
上述三类分离器的低分离器效率是防碍其应用的主要原因。
本发明的任务是借助于提高现有分离器的效率来解决上述问题。本发明涉及的是一种安装在机井中的井底抽油机下面的井口生产管道内的多级自调式井底气体分离器，以便提高人工升液效率。该分离器包括一段位于分离器和井底抽油机之间的渐缩管和一根同心内吸管。上述井底抽油机与一根外部沉淀分取管相连，该分取管构成分离器的外套，分取管的上段和中段的固定间隔处有一些圆孔;同心内吸管穿过分离器与抽油机之间的渐缩管并可清洁分离器的底部，同心内吸管的直径大体上小于外部沉淀分取管的直径，内吸管上交错地设有截面为倒L形的旁通吸管，内吸管的周围及其附近竖直地依次设置了一些弹性元件，以用于存贮杯横向相叠，存贮杯竖直地依次设置在外部沉淀分取管和内吸管之间的空间中，这样可使每根旁通吸管都处于各自相应的存贮杯的中心位置。
下面结合组成说明书部分的附图对本发明进行详细描述，其中：
图1为采用常规技术的传统井底气体分离器或“poor-boy”的纵向截面图;
图2为采用常规技术的具有一些杯的井底气体分离器的纵向截面图;
图3为采用常规技术的“LE”型井底气体分离器的示意图;
图4A和4B为完成本发明任务的多级自调式井底气体分离器的纵向截面图;
图5为分离器上段的放大图;
图6为分离器下部的放大图。
在开始详细描述本发明的多级自调式井底气体分离器之前，先参见如图1至图3所示的现有的、上面所提到的几类井底气体分离器，以便清楚地反映出上述传统类型与现在所描述的井底气体分离器之间的技术差异。
从图1中可以知道，传统的井底气体分离器或“poor-boy”由一根外部沉淀分取管41和一根具有若干内孔49的同心内吸管47组成，上述分取管的上端有一根多孔连接管43，其下端有一个帽45。图1还示出了位于分离器和井底抽油机51之间的渐缩管生产管道53和喷口帽55。气液两相混合物通过环形空间57上升，同时部分两相混合物通过多孔连接管43进入外部沉淀分取管，并通过一些孔49穿入内吸管47，随后将液相导向井底抽油机。
如图2所示，具有若干杯的井底气体分离器包括一根外部沉淀分取管59和一根同心内吸管67，上述分取管上端有一根多孔连接管61和若干存贮杯63，其下端有一个帽65。图2也示出了分离器与井底抽油机69之间的渐缩管及生产管道71。气液两相混合物通过环形空间73上升，致使部分两相混合物充满存贮杯并通过多孔连接管61穿过外部沉淀分取管59，部分两相混合物穿过内吸管67的下端，同时将液相送入井底抽油。
如图3所示，“LE”型井底抽油机由一条环形通路75，一个中央偏导装置77，若干存贮杯79及一个碎屑罐81组成。图3还示出了一台井底抽油机83，生产管道85和喷口塞87。气液两相混合物通过环形空间89上升，致使部分两相混合物充满存贮杯79并撞击中央偏导装置77，同时使液相流入井底抽油机。
在图4A、4B，5和6中用标号91表示的多级自调式井底气体分离器包括一段位于分离器和井底抽油机93之间的渐缩管和一根同心内吸管99。上述井底抽油机与一根外部沉淀分取管95相连，该分取管构成分离器91的外套，分取管的上段和中段的固定间隔处有一些圆孔97，同心内吸管穿过分离器与抽油机93之间的渐缩管并可清洁分离器91的底部，同心内吸管的直径大体上小于外部沉淀分取管95的直径，内吸管上交错地设有截面为倒L形的旁通吸管101，内吸管的周围及其附近竖直地依次设置了一些弹性元件103，以用于存贮杯横向相叠，存贮杯竖直地依次设置在外部沉淀分取管95和内吸管99之间的空间107中，这样可使每根旁通吸管101都处在各自相应的存贮杯105的中心位置。
由于分离器91安装在生产管109的内部，气液两相混合物通过由生产管道109和分离器91所形成的环形空间111上升，流过圆孔97进入外部沉淀分取管95并充满存贮杯105。环形空间111和存贮杯105之间液体的横向分流发生部分气液分离，剩余部分由存贮杯105内侧进行分离。已分离出的气相经环形空间111上升，而剩余的液体经倒L形旁通吸管101及内吸管99上升，以进入拧紧在分离器和抽油机93之间的渐缩管上的井底抽油机。
这类井底气体分离器91被认为是一种多级装置，因为分离作用由若干带存贮杯105的上分离器和一个下分离器共同完成的，上述下分离级由具有若干孔的外部沉淀分取管95内的下部与内吸管99的下部构成，孔的作用相当于一个沉淀分取器113。
上述分离级之间流体的分配不仅减小了用于更好地分离的杯的内侧液体的垂直下降速度，而且由于横向分流的影响还降低了液体从环形空间111流入用于更好地分离的存贮杯105的速度。所以，分离效率随存贮杯数量的增加而提高。由于装有横向支承存贮杯105的弹性元件103（例如弹簧），所以本发明所提供的井底气体分离器91可以自动调节到工作状态。当液体逐渐注满某个存贮杯105时，该杯的重量增加，并压缩弹簧，杯下降，使通道115开启或使气体的机械堵塞打开，流体进入处于该杯底部和旁通吸管101开口之间的抽油机中。由于下述两个原因：第一，因为两相流的非均相性致使不同的存贮杯105所接收的流体量不等;第二也，是最重要的原因是要求分离器91能以并列方式运行，因此要求每个存贮杯都能自动调节或进行位面控制。
虽然传统的分离器也具有通过多个存贮杯（具有若干杯的气体分离器或“LE”型）或通过在外部沉淀分取管上设有多个开孔（常规的气体分离器或“poor-boy”型）得到多个入口的特点，但这类多个入口不足以确保这些分离器实现多级运行。
在这些入口处，液体集聚在分离器的内部，而气相集聚在外部（环形空间）。如果确实如此，则沿外部沉淀分取管形成密度各异的平行竖直流动且相互连通的通过杯或多个开孔的两股流。在这种条件下，会出现不稳定流，由于从分离器内部流向环形空间（反之亦然）的结果，所以通过调均平均密度可恢复其稳定性。
因此，常规的分离器中在多个入口处的分离作用仅发生在较低的入口处，因此效率降低。在上部入口的内部和外部处，气体的容积系数接近，因而能维持稳定的两相流。
在试验期间若使一些杯靠近，“LE”型井底气体分离器效率较高。正如上面所提到的，增加开口杯数目可能使流动的不稳定性达到较厉害的程度，随着分离效率的降低，由于湍流，仅由设置在较低位置的杯实现分离作用。
本发明所提供的井底气体分离器91以多级的方式工作，内吸管99的下部作为处于该下部与环形空间111之间的唯一的自由通道或机械堵塞。这种连接使在外部沉淀分取管95的下部开孔97处内吸管99和环形空间111中的压力趋于均衡。根据被分离的气体量，在存贮杯105的高度上环形空间的压力高于内吸管99中的压力。在这种条件下，没有气体流入存贮杯105，使存贮杯转变为气密封件，同时，仅通过液体集聚而达到机械堵塞。因此，这种自调节的特点有助于分离器91的多级运行方式。
一个或多个存贮杯105注满时，液体从较高的杯流到较低的杯，而大部分流入沉淀分取器113。通过虹吸作用引起流动，其密度是内吸管99的液柱和环形空间111的液柱之间的高度和平均密度差的函数，是环形空间111中的气体量的直接函数。照这样，存贮杯105和沉淀分取器113将液体直接排向抽油机或其它的存贮杯105和沉淀分取器113，同时能使液体回到原来的存贮杯105或沉淀分取器113。
上面已结合最理想的应用对本发明所提供的多级自调式井底气体分离器进行了描述。显然，阅读并理解了本发明之后，可对其进行各种改型。这些改型或其等同物都认为是落在权利要求书所要求保护的范围内。