CN109944580A - 一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统 - Google Patents

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钟功祥
向令
严鹏
胥卜轩
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Abstract

本发明公开了一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统,该系统包括上泵、下泵和油水分离器。本泵的上下接箍与2.875寸的油井油管相接,泵体最大直径处直径为Φ118mm,泵之间的连接通过接头用螺纹连接。本发明的主要优点是:本系统工作一次可实现一次抽油一次注水。将两个抽油泵进行串联的同时,在其下部再连接一个用于油水分离的旋流器。这样,注采抽油泵可以实现油水旋流分离和双泵的组合优势,实现油水的更好分离,并且实现将油水分离器分离出的油抽到地面的同时,将油水分离器分离出的水增压注入到注入层。

Description

一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统
技术领域
本发明属于机械设备技术领域,具体涉及一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统。
背景技术
井下油水分离技术,就是将油井中产出来的含水高的液体,经过旋流离心分离设备来进行离心分离,将水和油分开,分开出来的水通过抽油泵的加压再注回地下注水层,分开出来的油液经过抽油泵抽汲到地面。目前,我国大部分油田已进入中、高含水开发阶段,综合含水率已达到或超过80%,东部主力油田的综合含水率已经超过90%,含油污水已成为一种量大且广泛的污染源,石油生产中的一个突出问题就是如何减少含油污水的产量。井下油水分离技术可有效解决这一问题突出问题。
井下油水分离系统所用到的泵主要有电动潜油泵、螺杆泵和机抽泵。电动潜油泵油水分离系统相对复杂、投资大、维护成本高;螺杆泵油水分离系统在使用过程中,其要领部位容易损坏,维修麻烦,耗时费钱,工作时还会产生大量的热能,引起橡胶定子老化,甚至是烧损。机抽泵油水分离系统相对简单、投资少、维护成本低。机抽泵系统主要由注采泵、抽油机、油水分离器、封隔器、抽油杆等部分组成。目前与机抽泵结合的比较多的油水分离系统主要是利用重力分离的注采机抽泵,并且注采机抽泵采用的是双作用泵。
重力型和旋流型井下油水分离系统不同之处在于重力型井下油水分离器系统没有用于进行生产液分离的机械分离装置。所谓重力型,就是利用油水密度差让生产液在油套环空中自然地进行油水分离。所以,重力型井下油水分离系统井下安装结构只包含了用于原油举升和底水回注的动力泵系统。重力型系统中生产液在油套环空空间进行自然分离需要一定的时间,所以重力型系统不能够应用与产量高的含水井,对于DAPS系统而言极限的产量为190.8m3/d(1200bbl/d)。
随着高含水井数量的增加,粘稠度越来越高,迫切需要一种高效、节能、低成本的井下油水分离系统,在考虑了旋流型水力旋流器和重力型水力旋流器的各自优缺点后,本发明将机抽泵与水力旋流器结合,研发了一套机抽用采注一体式井下油水分离系统。
发明内容
本发明目的是为了通过机抽用采注一体式泵井下油水分离系统,采用了机抽泵与水力旋流器相结合的方案,实现同井注采的目的。
本发明所采用的技术方案是:一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统,包括上泵、下泵、油水分离器三部分,所述上泵包括上接箍、上泵筒、抽油杆接头、上柱塞、游动阀阀罩、阀球、游动阀阀座、游动阀接头、下拉杆、上泵筒下部接头、进油阀接头、进油阀阀罩、进油阀阀座、阀座顶紧螺栓、中部接头;所述下泵包括下泵筒上部接头、下泵筒外层管上部管、下泵柱塞、下泵筒上管、下泵筒中部接头、下泵筒外层管下部管、下泵筒下管、进水阀阀罩、进水阀阀座、流道转换接头;所述油水分离器包括油水分离器上接头、油水分离器、油水分离器外筒、注水阀接头、注水阀阀座、注水阀阀罩、下接箍以及各型号的O型密封圈,所述上泵于下泵串联,下泵的底端连接油水分离器。
其中中部接头和下泵筒中部接头与拉杆之间均采用O型密封圈密封。各个组成部分的连接均采用螺纹连接。
本发明所包含的流道有分离水流道,分离油流道和回注水流道。通过在注水泵上方开换向槽,将上行的分离水流道换成下行的回注水流道,使井下油水分离系统的三个流道能够均匀分布在油管内部,且呈120゜布置,使流道得以简化,极大的减小了流体在流道中的流阻,进而降低了流道中的压降。
本发明所涉及的油水分离器是基于经典的Colman-Thew旋流器模型进行优化得到的双锥水力旋流器,所述油水分离器分为圆柱段、大锥段、小锥段、进液口、溢流口、底流口。油水分离器上部接头与流道装向接头之间采用O型密封圈密封。
进行串联的两泵分为上下泵,上泵抽油,下泵注水,且相互独立,互不影响,能够很好地实现抽油和注水。下泵进水阀阀罩、进水阀阀座采用两个固定阀,用于防止抽走的分离水相回流。
本发明的优点:综合了机抽泵结构简单、成本低和旋流分离器分离效率高等明显优势。不同于其他注采机抽泵,本发明没有直接使用双作用泵,而是将两个泵串联,一个泵抽油,一个泵注水,二者独立工作互不干扰,能够很大程度上解决传统的注采机直接使用双作用泵而出现的抽不上去油或油被注入水层等问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图,
图2为图1的A-A剖视图,
图3为图1的B-B剖视图,
图4为图1的C-C剖视图,
图5为图1的D-D剖视图,
图6为图1的E-E剖视图,
图7为图1的F-F剖视图。
图中:图1中,01上接箍、02上泵筒、03抽油杆接头、04上柱塞、05游动阀阀罩、06阀球、07游动阀阀座、08游动阀接头、09下拉杆、10上泵筒下部接头、11进油阀接头、12进油阀阀罩、13进油阀阀座、14阀座顶紧螺栓、15中部接头、16O型圈(Φ22.4)、17下泵筒上部接头、18下泵筒外层管上部管、19下泵柱塞、20下泵筒上管、21下泵筒中部接头、22O型圈(Φ71)、23下泵筒外层管下部管、24下泵筒下管、25进水阀阀罩、26进水阀阀座、27流道转换接头、28O型圈(Φ80)、29油水分离器上接头、30油水分离器、31O型圈(Φ77.5)、32油水分离器外筒、33注水阀接头、34注水阀阀座、35注水阀阀罩、36下接箍。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1,本发明由上泵、下泵、油水分离器三部分组成,上泵包括上接箍01、上泵筒02、抽油杆接头03、上柱塞04、游动阀阀罩05、阀球06、游动阀阀座07、游动阀接头08、下拉杆09、上泵筒下部接头10、进油阀接头11、进油阀阀罩12、进油阀阀座13、阀座顶紧螺栓14、中部接头15,下泵包括下泵筒上部接头17、下泵筒外层管上部管18、下泵柱塞19、下泵筒上管20、下泵筒中部接头21、下泵筒外层管下部管23、下泵筒下管24、进水阀阀罩25、进水阀阀座26、流道转换接头27,油水分离器包括油水分离器上接头29、油水分离器30、油水分离器外筒32、注水阀接头33、注水阀阀座34、注水阀阀罩35、下接箍36以及各种型号的O型圈16、22、28、31。
上泵与下泵串联,下泵的底端连接油水分离器。上接箍01通过螺纹连接上泵筒02,抽油杆通过抽油杆接头03与上柱塞04连接,下拉杆09与游动阀接头08连接。上泵筒下部接头10与上泵筒02和进油阀接头11连接。中部接头15连接下泵筒上部接头17和进油阀接头11,中部接头15与下拉杆09之间有两个O形密封圈16。下泵柱塞19与下拉杆09连接。下泵筒中部接头21连接下泵筒上管20和下泵筒外层管下部管23,下泵筒中部接头21与下泵筒下管23之间有两个O型密封圈22。流道转换接头27连接在油水分离器上接头29与下泵筒外层管下部管23之间。油水分离器外筒32与油水分离器上接头29之间有O型密封圈31。注水阀接头33连接油水分离器外筒32和下接箍36。
上泵和下泵进行串联,上泵即抽油泵,下泵为注水泵,抽油泵与注水泵独立工作互不影响,实现抽油注水一体式泵。抽油泵与注水泵的压力可适应不同井况,不会出现油抽不上去或将油注入注水层等情况。通过流道转换接头27,将抽油注水流道规整,简化了流道。下泵进水阀阀罩25、进水阀阀座26采用两个固定阀,可有效防止抽走的分离水相回流的情况。油水分离器上部接头与流道装向接头之间需要密封,本发明采用的是O型密封圈密封。
流体流动过程为来自生产层油水混合物经过旋流器进液口切向进入旋流器,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,由溢流口流出到环空流道进入分离油流道,被抽油泵举升到地面,密度较大的水向下流动经过尾管流进分离水流道,通过注水泵注入回注水流道从而被注入地层。
本发明在装配时,各密封圈需要涂润滑脂。各连接件采用足够大的扭矩拧紧,确保连接可靠,密封可靠。阀与阀座成对装配,装配前应配验。装配完成后应进行试压,并确保拉动杆塞,运动灵活无阻拦。
本发明不局限与单一旋流器的使用,多个旋流器的配合使用更能大幅度提升工作处理量。

Claims (5)

1.一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统,包括上泵、下泵、油水分离器三部分,其特征在于:所述上泵包括上接箍、上泵筒、抽油杆接头、上柱塞、游动阀阀罩、阀球、游动阀阀座、游动阀接头、下拉杆、上泵筒下部接头、进油阀接头、进油阀阀罩、进油阀阀座、阀座顶紧螺栓、中部接头;所述下泵包括下泵筒上部接头、下泵筒外层管上部管、下泵柱塞、下泵筒上管、下泵筒中部接头、下泵筒外层管下部管、下泵筒下管、进水阀阀罩、进水阀阀座、流道转换接头;所述油水分离器包括油水分离器上接头、油水分离器、油水分离器外筒、注水阀接头、注水阀阀座、注水阀阀罩、下接箍以及各型号的O型密封圈,所述上泵与下泵串联,下泵的底端连接油水分离器。
2.根据权利要求1所述的一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统,其特征在于:通过流道转换接头,将抽油注水流道规整,简化流道。
3.根据权利要求1所述的一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统,其特征在于:下泵进水阀阀罩、进水阀阀座采用两个固定阀,用于防止抽走的分离水相回流。
4.根据权利要求1所述的一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统,其特征在于:所述油水分离器分为圆柱段、大锥段、小锥段、进液口、溢流口、底流口。
5.根据权利要求1所述的一种机抽用采注一体式泵井下油水分离系统,其特征在于:油水分离器上部接头与流道装向接头之间采用O型密封圈密封。
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