CN110578681B - 一种油隔离泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油隔离泵系统，属于泵技术领域。油隔离泵系统包括油隔离罐、往复泵及阀单元，阀单元用于控制待输送介质从系统进口流入油隔离罐及控制油隔离罐内的待输送介质从系统出口流出；往复泵的泵口通过管路与油隔离罐的油口连通，油口高于油隔离罐的待输送介质进出口；在油隔离罐的内腔内，位于油口的下方且位于待输送介质进出口的上方，固设有将油隔离罐的内腔分隔成上旋流腔与下旋流腔的旋流器，用于使流经旋流器的流体形成环形旋流；旋流器位于油隔离罐内最高油位的上方。经结构改进之后的油隔离泵系统，不仅能降低油耗，且更具有实际应用意义，可广泛应用于石油开采传输领域中。

Description

一种油隔离泵系统

技术领域

本发明涉及泵技术领域，具体地说，涉及一种油隔离泵系统。

背景技术

如图1所示，为现有油隔离泵系统的结构示意图，其包括油隔离罐01、往复泵02、出口阀组件03及进口阀组件04，往复泵02的泵口通过管路05与油隔离罐01的油口011连通，两个阀组件通过T型管路与油隔离罐03的输送介质进出口连通，且出口阀组件03与进口阀组件04均采用单向阀进行构建，以在工作过程中，往复泵02从油隔离罐01吸入油的过程中，利用进口阀组件04自动开启而出口阀组件03自动关闭，从而使待输送介质从系统进口进入油隔离罐02内，而当往复泵02向油隔离罐01泵出油的过程中，利用进口阀组件04自动关闭而出口阀组件03自动开启，从而使位于油隔离罐01内的待输送介质从系统出口处流出，即两个阀组件一起构成用于控制待输送介质从系统进口流入所述油隔离罐及控制所述油隔离罐内的待输送介质从系统出口流出的阀单元。

由于油隔离泵利用油比重轻的特点，以使油置于隔离罐的上部而浆体等较重待输送介质位于隔离罐下部且二者能直接接触，主要用于输送固-液两相流体，但是从往复泵所泵出的高速油射入泥浆中形成紊乱流场，导致隔离油混入泥浆介质中，并随泥浆从出口阀组件03流出而被带走，造成高油耗的问题；且存在待输送介质内的杂质进入往复泵的油缸中而损坏往复密封副，而影响使用寿命的问题。此外，油隔离泵系统还存在整体体积较大，结构不够紧凑的技术问题，且管线流阻大而存在较大的水力损失。

例如，在公告号为CN2097817U的专利文献中公开了一种油隔泵的隔板式油隔离罐，即用于油隔离泵的油隔离液力端，如其附图所示，其包括油隔离罐1及置于该油隔离罐体1中的塑料隔离板4，以将该油隔离罐1的内腔分隔成位于板上部的油室6及位于板下部的水室7，并在塑料隔离板4的外周缘与罐壁之间存有2毫米左右的间隙。油隔离罐1的上端口2与往复泵的泵口连接，下端口3与泥浆管通过单向阀连接，以形成稳定的泵送效果，从而构成油隔离泵系统，在使用过程中，为了使塑料隔离板4在使用过程中能始终保持在油与泥浆的间隔界面处，需将塑料隔离板4的密度设置成介于油与泥浆之间，从而能悬浮在二者间隔界面之间而随油位的升降而升降，以降低往复泵所泵出的高速油对泥浆面的冲击而造成紊流动，有效避免油渗入泥浆中而被带走，以减少油的损耗量，且能有效地减少泥浆等杂质进入往复泵的油缸中而影响往复泵的密封性能；但是，在实际现场工况中，难以做到使塑料隔离板的密度始终介于油与泥浆之间，且存在有隔离板4与罐壁之间的间隙随高速油的冲击而不断处于变化中，导致整个过程并不稳定，难以在实际场景中使用，且存在塑料隔板在上下浮动的过程中堵住油或泥浆的进出口。

此外，为了解决上述油隔离难的问题，人们对还对上述塑料隔离板4的结构进行改进，例如，在公告号为CN202531377U的专利文献中公开了一种智能型球隔离油隔离泵，其包括隔离罐及置于该隔离罐内的隔离浮球，其与塑料隔离板的工作机理一样，需将隔离浮球的整体平均密度设置成介于油与泥浆之间，以通过随油位升降的隔离浮球而缓冲往复泵所泵出的高速油对泥浆的冲击，不仅能避免油被带走而造成较大的油耗，且能有效地减少泥浆等杂质进入往复泵的油缸中而降低往复泵的使用寿命，为了避免浮球对上下两端口的堵塞，其通过在隔离浮球上浮下沉的行程两端设置整流筛板。与上述专利文献等现有技术所存在的问题一样，其也难以在实际工况中得到应用。

油隔离泵系统在上世纪70年代初就被引入中国，但由于存在油耗高且杂质容易进入往复泵的油缸内的问题，难以得到较大范围的实际使用，目前属于基本被淘汰的状态，即使人们通过较大的努力，例如前述专利文献等公开文献所记载的相关努力，但仍未获取能有效地解决上述技术问题且使油隔离泵能够适于实际工况使用的技术手段。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种油隔离泵系统，以通过对油隔离罐的内部结构进行改进，在确保隔离效果的同时，有效地降低油耗，且更具有实际应用意义；

本发明的另一目的是提供一种油隔离泵系统，以提高其整体结构的紧凑性，并降低介质输送的流量损耗。

为了实现上述主要目的，本发明提供的油隔离泵系统包括油隔离罐、往复泵及阀单元，阀单元用于控制待输送介质从系统进口流入油隔离罐及控制油隔离罐内的待输送介质从系统出口流出；往复泵的泵口通过管路与油隔离罐的油口连通，油口高于油隔离罐的待输送介质进出口；在油隔离罐的内腔内，位于油口的下方且位于待输送介质进出口的上方，固设有将油隔离罐的内腔分隔成上旋流腔与下旋流腔的旋流器，用于使流经旋流器的流体形成环形旋流；旋流器位于油隔离罐内最高油位的上方。

通过在油隔离罐内布置在高度上位于其内最高油位上方的旋流器，以将该油隔离罐的内腔分隔成上下布置的上旋流油腔与下旋流油介质腔，不仅能利用该旋流器阻挡往复泵所泵出的高速油对待输送介质界面的冲击，且能利用旋流器所形成的旋流降低从上旋流油腔进入下旋流油介质腔内油的在轴向上的速度，降低油对待输送介质的轴向冲击，而有效地减缓油与介质的混合，另外，利用所形成的旋流而使流体中的固体颗粒加速分离，有效地防止固体颗粒进入油中而对往复泵的正常工作产生影响，由于旋流器在工作过程中为位置保持不变地固定在油隔离罐的内腔内，从而使其与现有技术中为悬浮在油与介质界面处的隔离体相比，更能满足实际工况的使用。

具体的方案为旋流器包括筛板，筛板上的筛孔为环绕筛板的中心轴线呈螺旋状倾斜布置的通孔。采用筛板构建旋流器，结构简单，且便于制造。

优选的方案为在油隔离罐内套装有用于使油隔离罐的内腔构成环状内腔的柱体结构；旋流器为套装在柱体结构外的环状旋流器，将环状内腔分隔成上环状旋流腔与下环状旋流腔。进一步引导旋流的形成。

更优选的方案为柱体结构为圆柱体结构，圆柱体结构的中心轴线与环状旋流器的中心轴线大致共线。

为了实现上述另一目的，本发明提供的进一步方案为柱体结构为贯通地套装在油隔离罐内的管体结构，管体结构位于下环状旋流腔内的管壁上布设有介质通孔；介质通孔构成待输送介质进出口；管体结构的上端口与下端口中，一者构成系统出口，另一者构成系统进口；在系统出口与介质通孔之间布设有用于控制二者间通道启闭的出口阀组件，在系统进口与介质通孔之间布设有用于控制二者间通道启闭的进口阀组件；阀单元包括出口阀组件与进口阀组件。通过将柱状体设置成管体结构，且将进出口阀组件设置在该管体结构上，有效地提高整体结构的紧凑性，而减少其占地面积；且能减少介质所需流经管路的长度而降低介质输送的水力损耗。

进一步的方案为进口阀组件为单向阀，用于仅允许流体从系统进口流向介质通孔；出口阀组件为单向阀，用于仅允许流体从介质通孔流向系统出口。自主地利用流体的流向控制阀组件的开关，便于控制。

进一步的方案为至少一个介质通孔的下侧孔边缘与油隔离罐的下套装口持平，下套装口用于套装在管体结构外。有效避免固体颗粒沉淀淤积而堵塞介质通孔。

进一步的方案为介质通孔的总面积不小于管体结构的过流面积；在管体结构的下端部上布设有两层以上的介质通孔；每层介质通孔的数量为两个以上，且环绕管体结构的周向均匀布置。

另一个优选的方案为旋流器的上表面与油口大致持平。

再一个优选的方案为油口设于油隔离罐的罐体侧壁的顶部区域上；往复泵为柱塞泵或活塞泵。

附图说明

图1为现有一种油隔离泵系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1的结构示意图；

图3为图2中的A局部当大图；

图4为图2中B局部放大图；

图5为图2中C局部放大图；

图6为本发明实施例1中构成旋流器的筛板的中心局部区域结构示意图；

图7为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

本发明主要为针对油隔离罐的结构进行改进，以在降低该油隔离泵系统在使用过程中的油耗同时，使其更具有实际使用意义；此外，还对阀单元与油隔离管体之间的安装关系进行改进，以提高整体结构的紧凑型，而降低占地面积及介质流进多余管路的水力损耗；对于该油隔离泵系统中的往复泵等的结构可参照现有产品进行设计，例如，往复泵可选用柱塞泵或活塞泵。

实施例1

参见图2至图5，本发明油隔离泵系统1包括油隔离罐2、往复泵3及阀单元。

在油隔离罐2的罐体侧壁上端部区域设有油口20、顶端套孔21及底端套孔22。在油隔离罐2内套装有管体结构4，其上端口穿过顶端套孔21而伸出油隔离罐2，下端口穿过底端套孔22而伸出油隔离罐2，以利用管体结构4而使油隔离罐2的内腔构成环状内腔。其中，管体结构4也构成本实施例中的柱体结构。

在管体结构4外套装有环状筛板5，如图5及图6所示，在环状筛板5上均匀地布设有多圈筛孔50，其中图6中仅为显示最内一圈筛孔的筛板结构示意图，这些筛孔50相对管体结构4的中心轴线400为倾斜布置，且同一圈上的筛孔50的中心轴线与中心轴线400的夹角相同地环绕中心轴线400呈螺旋状倾斜布置，以流经其筛孔的流体形成环形旋流，即环状筛板构成本实施例中的环状旋流器；具体地，每圈上筛孔50的中心轴线与中心轴线400的夹角均相同，也可根据实际需要而设置成不同，例如由内置外逐渐递增或递减。在本实施例中，管体结构4为圆管结构，该圆管结构的中心轴线与筛板5的中心轴线大致共线，具体为共线布置；环状筛板5的数量为1个，也可根据实际需要设置为两个以上，环状筛板5通过焊接在管体结构4上或焊接在油隔离罐2内，或通过刻槽的方式而固定在油隔离罐2内，以将油隔离罐2的内腔分隔成上环状旋流腔23与下环状旋流腔24，在管体结构4位于环状筛板5的下方布设有介质通孔40；对于介质通孔40可以布设一层或多层，仅需使通过其的总流体流量大于管体结构4的流量即可，具体地，多层介质通孔40沿轴向等间距的布设在管体结构4上，每层介质通孔40包括多个环绕管体结构4的周向均匀布置，从而构成均匀布水的布水孔；为了防止固体颗粒沉积而堵塞介质通孔，通常将最下层介质通孔40设置成其下侧孔边缘与油隔离罐2的下套装口22持平；油口20位于环状筛板5的上方。管体结构4构成本实施例中的柱状结构，介质通孔40构成本实施例中的待输送介质进出口；管体结构4的上端口41构成本实施例中的系统出口，下端口42构成本实施例中的系统进口。在本实施例中，将所有介质通孔40的总面积设置成不小于管体结构4的过流面积，以避免介质通孔40的总面积过小而对流体的流动速度造成影响。

往复泵3采用柱塞泵或活塞泵进行构建，且其泵口通过管路10与油隔离泵2的油口20连通。

阀单元包括出口阀组件61与进口阀组件62；出口阀组件61布设在上端口41与介质通孔40之间，用于控制上端口41与介质通孔40之间管体通道的启闭；进口阀组件62布设在下端口42与介质通孔40之间，用于控制下端口42与介质通孔40之间的管体通道启闭，具体地，在本实施例中，出口阀组件61与进口阀组件62均采用单向阀进行构建。其中，进口处单向阀用于仅允许流体从系统进口流向介质通孔40，而出口处单向阀用于仅允许流体从介质通孔40流向系统出口，从而可利用管路内介质的流向自动地启闭阀组件。在本实施例中，出口阀组件61安装在管体结构4的上端部处，而进口阀组件62安装在管体结构4的下端部处。

在工作过程中，要求油隔离罐2内的最高油位均低于环状筛板5的下表面，即要求旋流器位于油隔离罐内最高油位的上方，以使上环状旋流腔23构成上环状油旋流腔，其内仅有油在形成环形旋流，而下环状旋流腔构成下环状油介质旋流腔，其内不仅有油，还有介质；在进口阀组件42开启而出口阀组件41关闭的前提下，利用往复泵3的抽吸作用，将泥浆等待输送介质吸入油隔离罐2内；而在在进口阀组件42关闭而出口阀组件41开启的前提下，利用往复泵3的泵出作用，将泥浆等待输送介质推出油隔离罐2，并从上端口41流出，以达到输送泥浆等待输送介质的目的；在这过程中，油在流经环状筛板5上斜向布置的筛孔的过程中，这些斜向布置的筛孔将使流经其的流体形成绕管状结构4流动的环状旋流，以不仅能利用环状筛板5阻挡泵出的油对介质造成冲击而紊动，且能利用环形旋流降低油对油介质界面的轴向冲击，以达到减缓油与泥浆等介质混合的目的，从而减少在输出介质过程中介质所带走的油量，以降低油耗，且能利用旋流加速油内固体颗粒的分离，以更好地阻止这些固体颗粒进入往复泵内。

本油隔离泵系统通过设置位置固定的旋流器，不仅能起到降低油耗，保护往复泵的目的，且能在实际现场工况中使用。

油隔离泵系统实施例2

作为对本发明油隔离泵系统实施例2的说明，以下仅对与上述油隔离泵系统实施例1的不同之处进行说明。

对于阀组件的安装，可以采用如图7所示的置于油隔离罐2之外的连接结构，即将均为单向阀的出口阀组件61与进口阀组件62通过T型管路与油隔离罐2的待输送介质进出口201连通，在油隔离管内设置有一层以上的筛板5，从而将油隔离罐2的内腔分隔成上旋流腔与下旋流腔，将筛板5位置设置成其下板面均高于油隔离罐2内最高油位202，即上旋流腔为上油旋流器，而下旋流腔为下油介质旋流腔。

此外，可以在参照图2所示结构，在油隔离罐2内布设使其内腔构成环状内腔的柱体结构，且该柱体结构既可以采用空心的管状结构进行构建，也可采用实心柱进行构建，而且柱体结构的外周面可以为光滑的圆柱面，也可以为非圆的多边形面、椭圆面等，优选为圆柱面结构。

油隔离泵系统实施例3

作为对本发明油隔离泵系统实施例3的说明，以下仅对与上述油隔离泵系统实施例1的不同之处进行说明。

在本实施例中，旋流器采用两块以上沿油隔离罐的轴向间距布置的环状筛板进行构建，以延长其旋流形成通道。

油隔离泵系统实施例4

作为对本发明油隔离泵系统实施例4的说明，以下仅对与上述油隔离泵系统实施例1的不同之处进行说明。

对于阀组件，可以采用单向阀之外的电磁阀等进行构建，只是其控制系统要与往复泵的抽吸与泵出动作要协调地控制。

油隔离泵系统实施例5

作为对本发明油隔离泵系统实施例5的说明，以下仅对与上述油隔离泵系统实施例1的不同之处进行说明。

在本实施例中，旋流器环状螺旋板或螺旋筛板进行构建。

Claims (16)

1.一种油隔离泵系统，包括油隔离罐、往复泵及阀单元，所述阀单元用于控制待输送介质从系统进口流入所述油隔离罐及控制所述油隔离罐内的待输送介质从系统出口流出；所述往复泵的泵口通过管路与所述油隔离罐的油口连通，所述油口高于所述油隔离罐的待输送介质进出口；

其特征在于：

在所述油隔离罐的内腔内，位于所述油口的下方且位于所述待输送介质进出口的上方，固设有将所述油隔离罐的内腔分隔成上旋流腔与下旋流腔的旋流器，用于使流经所述旋流器的流体形成环形旋流；

所述旋流器位于所述油隔离罐内最高油位的上方。

2.根据权利要求1所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述旋流器包括筛板，所述筛板上的筛孔为环绕所述筛板的中心轴线呈螺旋状倾斜布置的通孔。

3.根据权利要求2所述的油隔离泵系统，其特征在于：

在所述油隔离罐内套装有用于使所述油隔离罐的内腔构成环状内腔的柱体结构；所述旋流器为套装在所述柱体结构外的环状旋流器，将所述环状内腔分隔成上环状旋流腔与下环状旋流腔。

4.根据权利要求3所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述柱体结构为圆柱体结构，所述圆柱体结构的中心轴线与所述环状旋流器的中心轴线大致共线。

5.根据权利要求4所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述柱体结构为贯通地套装在所述油隔离罐内的管体结构，所述管体结构位于所述下环状旋流腔内的管壁上布设有介质通孔；

所述介质通孔构成所述待输送介质进出口；

所述管体结构的上端口与下端口中，一者构成所述系统出口，另一者构成所述系统进口；

在所述系统出口与所述介质通孔之间布设有用于控制二者间通道启闭的出口阀组件，在所述系统进口与所述介质通孔之间布设有用于控制二者间通道启闭的进口阀组件；所述阀单元包括所述出口阀组件与所述进口阀组件。

6.根据权利要求5所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述进口阀组件为单向阀，用于仅允许流体从所述系统进口流向所述介质通孔；所述出口阀组件为单向阀，用于仅允许流体从所述介质通孔流向所述系统出口。

7.根据权利要求6所述的油隔离泵系统，其特征在于：

至少一个所述介质通孔的下侧孔边缘与所述油隔离罐的下套装口持平，所述下套装口用于套装在所述管体结构外；

所述筛板为环状筛板，在所述环状筛板上均匀地布设有多圈所述筛孔，位于同圈上的筛孔的中心轴线与所述筛板的中心轴线的夹角相同。

8.根据权利要求1所述的油隔离泵系统，其特征在于：

在所述油隔离罐内套装有用于使所述油隔离罐的内腔构成环状内腔的柱体结构；所述旋流器为套装在所述柱体结构外的环状旋流器，将所述环状内腔分隔成上环状旋流腔与下环状旋流腔。

9.根据权利要求8所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述柱体结构为圆柱体结构，所述圆柱体结构的中心轴线与所述环状旋流器的中心轴线大致共线。

10.根据权利要求9所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述柱体结构为贯通地套装在所述油隔离罐内的管体结构，所述管体结构位于所述下环状旋流腔内的管壁上布设有介质通孔；

所述介质通孔构成所述待输送介质进出口；

所述管体结构的上端口与下端口中，一者构成所述系统出口，另一者构成所述系统进口；

在所述系统出口与所述介质通孔之间布设有用于控制二者间通道启闭的出口阀组件，在所述系统进口与所述介质通孔之间布设有用于控制二者间通道启闭的进口阀组件；所述阀单元包括所述出口阀组件与所述进口阀组件。

11.根据权利要求10所述的油隔离泵系统，其特征在于：

至少一个所述介质通孔的下侧孔边缘与所述油隔离罐的下套装口持平，所述下套装口用于套装在所述管体结构外；

所述环状旋流器为环状筛板，其上均匀地布设有多圈筛孔；所述筛孔为环绕所述筛板的中心轴线呈螺旋状倾斜布置的通孔。

12.根据权利要求8所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述柱体结构为贯通地套装在所述油隔离罐内的管体结构，所述管体结构位于所述下环状旋流腔内的管壁上布设有介质通孔；

所述介质通孔构成所述待输送介质进出口；

所述管体结构的上端口与下端口中，一者构成所述系统出口，另一者构成所述系统进口；

在所述系统出口与所述介质通孔之间布设有用于控制二者间通道启闭的出口阀组件，在所述系统进口与所述介质通孔之间布设有用于控制二者间通道启闭的进口阀组件；所述阀单元包括所述出口阀组件与所述进口阀组件。

13.根据权利要求12所述的油隔离泵系统，其特征在于：

至少一个所述介质通孔的下侧孔边缘与所述油隔离罐的下套装口持平，所述下套装口用于套装在所述管体结构外；

所述环状旋流器包括两块以上的沿所述油隔离罐的轴向间距布置的环状筛板。

14.根据权利要求5至7及10至13任一项权利要求所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述介质通孔的总面积不小于所述管体结构的过流面积；

在所述管体结构的下端部上布设有两层以上的所述介质通孔；

每层所述介质通孔的数量为两个以上，且环绕所述管体结构的周向均匀布置。

15.根据权利要求1至13任一项权利要求所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述旋流器的上表面与所述油口大致持平。

16.根据权利要求1至13任一项权利要求所述的油隔离泵系统，其特征在于：

所述油口设于所述油隔离罐的罐体侧壁的顶部区域上；所述往复泵为柱塞泵或活塞泵。

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