CN103835693A

CN103835693A - 防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器

Info

Publication number: CN103835693A
Application number: CN201410118754.7A
Authority: CN
Inventors: 康强; 赵传伟; 陈志达
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-06-04

Abstract

本发明涉及陆上井下石油开采设备，特别涉及一种防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器。目前全国各大油田常用的井下油水分离器多是将多级旋流器串联起来，一方面旋流器多级串接导致自身细长的轴向结构占据很大井下空间，且稳定性较差，另一方面传统方法选用的第二级旋流器圆柱段直径和第一级旋流器所用的相同，分离效果不太理想。本发明它克服了传统旋流器轴向长度较长、易发生失稳、第二级分离效率较低等缺点。本发明具有如下优点：它将传统旋流分离器整套装置轴向长度缩小一倍，节省井下空间，大大的增加了系统的稳定性、可靠性、安全性；第二级采用小流量并联形式的旋流器组，大大提高了第二级旋流器组的分离效率。

Description

防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器

技术领域

本发明涉及陆上井下石油开采设备，特别涉及一种防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器。

背景技术

随着全国油田的进一步开发，特别是油田进入中后期开采后，为了提高原油产量，各油田普遍采用注水强驱技术，这就导致了油井含水量的逐年增加，开采成本越来越高，大量的产出水也给环境带来诸多负面影响，尤其对于西北等各大油田，水资源严重缺乏，导致注水成本更高。随着全国各大油田新问题的出现，解决技术应运而生，井下油水分离与产出水回注技术就是为解决油田产水量高而经济有效地一种解决方法。水力旋流器在井下实现油水的分离，分离出的低含油水再重新注入到井下，低含水油被举升至地面，由此来完成油水的分离。

目前全国各大油田常用的井下油水分离器多为将多级旋流器串联起来，一方面旋流器多级串接导致自身细长的轴向结构占据很大井下空间，同时井下环境复杂、液流流速较大，细长结构的旋流分离器容易发生失稳，易造成事故的发生，另一方面传统方法选用的第二级旋流器圆柱段直径和第一级旋流器所用的相同，而旋流器的分离效率随着其径向直径的增大而减小，而第一级旋流器分离后的油水混合物中，油所占的体积比例分数很低，选用传统的方法分离效果不太理想，达不到预期的目标。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，它克服了传统旋流器轴向长度较长，易发生失稳，第二级分离效率较低等缺点，其采用的技术方案如下：

一种防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器，由机组油管接头、交叉口流道、双锥旋流器A、中部壳体、支撑管A、支撑座、汇流盘、罐体、底部分流盘、支撑管B、支撑盘、双锥旋流器B、底部支撑盘、电泵机组、举升油管组成，其特征在于所述整套装置的外壳由油管接头、交叉口流道、中部壳体和罐体组成，所述机组油管接头和交叉口流道通过法兰连接，交叉口流道和中部壳体上端通过螺纹接接，中部壳体下端通过螺纹连接和罐体上端连接，所述罐体内腔上端设有阶梯状的凸起，所述机组油管接头左边开有环形流道，环形流道上开有孔，用于固定电泵机组，右边开有阶梯流道，阶梯流道上端用来固定举升油管。

上述的第一级旋流分离器由双锥旋流器A、支撑管A、支撑座组成，所述双锥旋流器A圆柱段插装于交叉口流道下端设的孔中，尾管下端通过螺纹连接插装于底部分流盘中间开的孔，尾管上端穿过支撑座中间开的孔，中间孔外有6个小孔，支撑管A下端插装于支撑座中间孔中，支撑管A上端如楔形，支撑固定双锥旋流器A。

上述的第二级旋流分离器由汇流盘、底部分流盘、支撑管B、支撑盘、双锥旋流器B、底部支撑盘，所述支撑盘置于罐体的阶梯状凸起上端，支撑盘上设有三类不同大小的孔，由内到外依次为1个中心孔、6个第二圈孔，6个第三圈孔，双锥旋流器A穿过中心孔，双锥旋流器B圆柱段穿过第二圈孔，第一级分离后的油水混合物经过支撑盘的第三圈孔到达双锥旋流器B的入口，所述支撑盘上端接汇流盘，所述6个双锥旋流器B呈并联形式，所述汇流盘下端开有圆柱形流道，上端设有6个小孔，所述双锥旋流器B尾管穿过底部分流盘中心孔外开的6个小孔后，通过螺纹连接插装于底部支撑盘开的6个小孔中，所述底部分流盘上开有4个环形流道，所述支撑盘下端设有支撑管B。

上述的第一级旋流分离器整体结构和第二级旋流分离器整体结构呈串联形式。

本发明具有如下优点：它将传统旋流分离器整套装置轴向长度缩小一倍，节省井下空间，大大的增加了系统的稳定性、可靠性、安全性；第二级采用小流量并联形式的旋流器组，大大提高了第二级旋流器组的分离效率。

附图说明

图1：本发明装置的总体结构示意图；

图2：本发明装置的总体结构剖视图；

图3：图2中A-A剖视图；

图4：图2中B-B剖视图；

图5：图2中C-C剖视图；

图6：图2中D-D剖视图；

图7：图2中E-E剖视图；

图8：图2中F-F剖视图；

符号说明

1. 机组油管接头，2. 交叉口流道，3. 双锥旋流器A，4. 中部壳体，5. 支撑管A，6. 支撑座，7. 汇流盘，8. 罐体，9. 底部分流盘，10. 支撑管B，11. 支撑盘，12. 双锥旋流器B，13. 底部支撑盘，14. 电泵机组，15. 举升油管。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

如图1-8所示，一种防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器，由机组油管接头1、交叉口流道2、双锥旋流器A3、中部壳体4、支撑管A5、支撑座6、汇流盘7、罐体8、底部分流盘9、支撑管B10、支撑盘11、双锥旋流器B12、底部支撑盘13、电泵机组14、举升油管15组成，其特征在于所述整套装置的外壳由油管接头1、交叉口流道2、中部壳体4和罐体8组成，所述机组油管接头1和交叉口流道2通过法兰连接，交叉口流道2和中部壳体4上端通过螺纹接接，中部壳体4下端通过螺纹连接和罐体8上端连接，所述罐体8内腔上端设有阶梯状的凸起，所述机组油管接头1左边开有环形流道，环形流道上开有孔，用于固定电泵机组14，右边开有阶梯流道，阶梯流道上端用来固定举升油管15。

优选的第一级旋流分离器由双锥旋流器A3、支撑管A5、支撑座6组成，所述双锥旋流器A3圆柱段插装于交叉口流道2下端设的孔中，尾管下端通过螺纹连接插装于底部分流盘9中间开的孔，尾管上端穿过支撑座6中间开的孔，中间孔外有6个小孔，支撑管A5下端插装于支撑座6中间孔中，支撑管A5上端如楔形，支撑固定双锥旋流器A3。

优选的第二级旋流分离器由汇流盘7、底部分流盘9、支撑管B10、支撑盘11、双锥旋流器B12、底部支撑盘13，所述支撑盘11置于罐体8的阶梯状凸起上端，支撑盘11上设有三类不同大小的孔，由内到外依次为1个中心孔、6个第二圈孔，6个第三圈孔，双锥旋流器A3穿过中心孔，双锥旋流器B12圆柱段穿过第二圈孔，第一级分离后的油水混合物经过支撑盘11的第三圈孔到达双锥旋流器B12的入口，所述支撑盘11上端接汇流盘7，所述6个双锥旋流器B12呈并联形式，所述汇流盘7下端开有圆柱形流道，上端设有6个小孔，所述双锥旋流器B12尾管穿过底部分流盘9中心孔外开的6个小孔后，通过螺纹连接插装于底部支撑盘13开的6个小孔中，所述底部分流盘9上开有4个环形流道，所述支撑盘13下端设有支撑管B10。

优选的第一级旋流分离器整体结构和第二级旋流分离器整体结构呈串联形式。

工作流程为，如图1所示，箭头所指为流体的运动方向，来自采出层的油水混合物经过电泵机组14增压后，高速进入机组油管接头1的左边流道、交叉口流道2的上端环形流道、交叉口流道2的左流道后，高速切向进入双锥旋流器A，沿着圆柱端壁面旋流流动形成螺旋流，高速旋转向下流动进入圆锥段，进入圆锥段后，由于旋流器的截面直径逐渐变小，混合液旋流的速度逐渐加快，同时产生的离心力也同样变大，密度比较小的油向压力较低的轴心处流动，并在轴线中心形成了向上流动的内漩涡，由溢流口排出后，进入交叉口流道2的中间流道、机组油管接头1右流道，由举升油管15举升至地面，分离后密度较大的油水混合物从双锥旋流器A尾管排出后，依次进入底部分流盘9的下部内腔流道、底部分流盘9的四个环形流道、罐体8的内腔、支撑盘11的第三圈孔后、进入汇流盘7下部内腔后，高速切向进入双锥旋流器B，分离后的油从溢流口排出后，汇流盘7将6路油汇合后，依次经过支撑座6外侧孔、交叉口流道2左边流道后，与第一级旋流分离器的油汇合后，被举升至地面，分离后的水经过双锥旋流器B12的尾管排出，进入注入层，完成油水混合物的分离。

Claims

1.一种防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器，由机组油管接头（1）、交叉口流道（2）、双锥旋流器A（3）、中部壳体（4）、支撑管A（5）、支撑座（6）、汇流盘（7）、罐体（8）、底部分流盘（9）、支撑管B（10）、支撑盘（11）、双锥旋流器B（12）、底部支撑盘（13）、电泵机组（14）、举升油管（15）组成，其特征在于所述整套装置的外壳由油管接头（1）、交叉口流道（2）、中部壳体（4）和罐体（8）组成，所述机组油管接头（1）和交叉口流道（2）通过法兰连接，交叉口流道（2）和中部壳体（4）上端通过螺纹接接，中部壳体（4）下端通过螺纹连接和罐体（8）上端连接，所述罐体（8）内腔上端设有阶梯状的凸起，所述机组油管接头（1）左边开有环形流道，环形流道上开有孔，用于固定电泵机组（14），右边开有阶梯流道，阶梯流道上端用来固定举升油管（15）。

2.根据权利要求1所述的防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器，其特征在于所述第一级旋流分离器由双锥旋流器A（3）、支撑管A（5）、支撑座（6）组成，所述双锥旋流器A（3）圆柱段插装于交叉口流道（2）下端设的孔中，尾管下端通过螺纹连接插装于底部分流盘（9）中间开的孔，尾管上端穿过支撑座（6）中间开的孔，中间孔外有6个小孔，支撑管A（5）下端插装于支撑座（6）中间孔中，支撑管A（5）上端如楔形，支撑固定双锥旋流器A（3）。

3.根据权利要求1所述的防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器，其特征在于所述第二级旋流分离器由汇流盘（7）、底部分流盘（9）、支撑管B（10）、支撑盘（11）、双锥旋流器B（12）、底部支撑盘（13），所述支撑盘（11）置于罐体（8）的阶梯状凸起上端，支撑盘（11）上设有三类不同大小的孔，由内到外依次为1个中心孔、6个第二圈孔，6个第三圈孔，双锥旋流器A（3）穿过中心孔，双锥旋流器B（12）圆柱段穿过第二圈孔，第一级分离后的油水混合物经过支撑盘（11）的第三圈孔到达双锥旋流器B（12）的入口，所述支撑盘（11）上端接汇流盘（7），所述6个双锥旋流器B（12）呈并联形式，所述汇流盘（7）下端开有圆柱形流道，上端设有6个小孔，所述双锥旋流器B（12）尾管穿过底部分流盘（9）中心孔外开的6个小孔后，通过螺纹连接插装于底部支撑盘（13）开的6个小孔中，所述底部分流盘（9）上开有4个环形流道，所述支撑盘（13）下端设有支撑管B（10）。

4.根据权利要求2和3所述的防失稳精分离串联式水利旋流油水分离器，其特征在于所述第一级旋流分离器整体结构和第二级旋流分离器整体结构呈串联形式。