CN111980659B - 一种井下管式油水分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下管式油水分离装置，包括中心管、一级旋流片、二级旋流片和下接头；本发明一种井下管式油水分离装置提供了环空的过油通道，避免了采用Y结构加平行双管的复杂油水分离管柱，减少了作业风险，增加了经济效益。同时采用三级的油水分离，逐级从油滴聚集处取油，分流比和分离效率更高。

Description

一种井下管式油水分离装置

技术领域

本发明属于油田采液处理技术，具体来说涉及一种井下管式油水分离装置。

背景技术

井下油水分离是一种新兴的油田采液处理技术，它将油水分离装置安装在井底，分离产出液中的绝大部分水直接注入地层，只将富含油的一部分液体举升到地面，该技术近年来引起了石油工业界和相关技术领域的高度重视，现有井下油水分离采用分离器需要管柱以及其他工具配合来实现，设计工艺管柱复杂、工具繁多等缺点。

当前井下离心式油水分离工艺主要采用Y接头加平行双管的结构，如专利公开号CN 106693447A，两种不同密度介质的同向旋流分离器，专利公开号CN 105999770A一种油水螺旋导流分离装置，以及授权公开号CN 108434787 B，一种管式油水分离装置，三种都采用管式旋流分离，单三种分离器都需要工艺管柱的配合，使用Y接头等其他工具实现油水分离，且存在分流比较小、分离水含油率较高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种井下管式油水分离装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种井下管式油水分离装置，包括中心管、一级旋流片、二级旋流片和下接头；

所述中心管下部安装下接头，下接头下端为地层产液入口，所述中心管上端为分离出水口；

所述中心管由下至上分为相连通的一级腔室和二级腔室，所述中心管内部由下至上设置有一级旋流片和二级旋流片；所述一级旋流片和二级旋流片分别位于所述一级腔室和二级腔室内；

所述一级旋流片包括第一旋流片中心基轴和第一旋片，所述第一旋流片中心基轴下端封闭，所述第一旋流片中心基轴外壁设置有呈螺旋状分布的第一旋片，第一旋片的外沿与所述中心管的内壁固定连接，所述一级旋流片内部形成有L形的一级分离通道，一级分离入口位于一级旋流片的上端，一级分离出口位于一级旋流片的侧端与中心管外部环空相连通；

所述二级旋流片包括第二旋流片中心基轴和第二旋片，所述第二旋流片中心基轴外壁设置有呈螺旋状分布的第二旋片，第二旋片的外沿与所述中心管的内壁固定连接，所述二级旋流片内部形成有L形的二级分离通道和三级分离通道，二级分离入口位于二级旋流片的上端，二级分离出口位于二级旋流片的侧端与中心管外部环空相连通，三级分离入口位于二级旋流片的下端，三级分离出口位于二级旋流片的侧端与中心管外部环空相连通；

在上述技术方案中，所述下接头与所述中心管之间通过销钉安装连接，所述中心管与下接头的连接处设置有密封O圈。

在上述技术方案中，所述一级腔室和二级腔室的内径由下至均匀变小。

在上述技术方案中，所述第一旋流片中心基轴下端截面呈抛物线状。

在上述技术方案中，所述二级分离出口和所述三级分离出口为相对设置。

在上述技术方案中，所述第一旋片和第二旋片的数量为7-9。

在上述技术方案中，所述第一旋片和第二旋片的单个叶片的展开方程为

其中l，m，n为叶片展开线的控制参数，θ为叶片扭转角度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种井下管式油水分离装置提供了环空的过油通道，避免了采用Y结构加平行双管的复杂油水分离管柱，减少了作业风险，增加了经济效益。同时采用三级的油水分离，逐级从油滴聚集处取油，分流比和分离效率更高。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为一级旋流片平面结构示意图。

图3为一级旋流片立体结构示意图。

图4为二级旋流片平面结构示意图。

图5为二级旋流片立体结构示意图。

其中：1为中心管，2为二级旋流片，3为一级旋流片，4为密封O圈，5为销钉，6为下接头，A为地层产液入口，B为一级分离出口，B’为一级分离入口，C为三级分离出口，C’为三级分离入口，D为二级分离出口，D’为二级分离入口，E为分离出水口，F为第二旋流片中心基轴，G为第二旋片，H为第一旋流片中心基轴，I为第一旋片，L1为一级腔室，L2为二级腔室。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例

如附图1所示，本发明一种油水分离装置，包括中心管1、二级旋流片2、一级旋流片3、密封O圈4、销钉5、下接头6，所述中心管1内中心通道自上而下配合安装二级旋流片2和一级旋流片3，所述中心管1下部连接下接头6。

所述中心管1内部具有两个圆锥台形的缩径L1与L2，缩径L1位于一级旋流片3与二级旋流片2之间，缩径L2位于二级旋流片2与分离出水口E之间，两个圆锥台锥度均为1°

所述下接头6有锁紧机构和密封O圈结构组成，锁紧机构配合销钉5用于防止下接头6的旋转，所述密封O圈结构与密封O圈4配合用于密封中心通道，将中心通道液体和中心管外部环空通道的液体隔开。

如附图2所示，所述一级旋流片3由第一旋流片中心基轴H、第一旋片I和圆孔型通道组成，第一旋片I通过焊接连接在中心管的中心通道内壁，第一旋流片中心基轴H开有圆孔型通道，用于连接中心管内部中心通道和中心管外部环空通道。

如图3所示，所述二级旋流片2由第二旋流片中心基轴F、第二旋片G和两个圆孔型通道组成，第二旋片G通过焊接连接在中心管的中心通道内壁，旋流片中心基轴F上部和下部各有一个圆孔型通道，分别用于连接中心管内部中心通道和中心管外部环空通道，这两个圆孔型通道不相通。所述第一旋片和第二旋片的单个叶片的展开方程为

其中l，m，n为叶片展开线的控制参数，θ为叶片扭转角度，其中，叶片参数l＝200.7²，m＝200.7，n＝40，q＝210，叶片线性展开出口延长线于中心轴线夹角为65度。

本发明一种井下管式油水分离装置的工作原理：

井下油水分离装置正常工作时，产液层的油水混合液经过下接头6进入中心管1的中心通道，流经一级旋流片3，由于一级旋流片3上设有第一旋片I，产液通过时产生切向速度，油和水存在密度差，导致油和水所获得的离心力不同，密度大的水在离心力的作用下沿着中心管的内管壁运动，而密度相对较小的油则在中心轴聚集，形成一个明显的油芯，通过一级旋流片3的作用，绝大部分分离出来的油被聚集到中心轴附近，聚集的油一部分沿着一级旋流片3上部的一级分离入口B’进入到圆孔型通道，通过一级旋流片3上的侧向开孔一级分离出油口B进入中心管外部环空通道。

剩下的产液到达一级腔室L1，由于一级腔室存在1°的锥度，腔室的过流面积会逐渐减小，使分离后的产液流速得到保持，有利于油滴在中心轴的聚集；小部分没有进入一级旋流片圆孔型通道的在中心轴聚集的油滴通过二级旋流片2下部的二级分离入口D’进入到圆孔型通道，通过二级旋流片2上的二级分离出油口D进入中心管外部环空通道。一级分离和二级分离后的油水混合液含油量大幅度降低，剩余的产液经过二级旋流片2，由于二级旋流片2上设有第二旋片G对油水混合液产生切向加速原理如一级旋流片3相同，液体到达二级腔室L2，由于二级腔室存在1°的锥度，腔室的过流面积会逐渐减小，使分离后的产液流速得到保持，有利于少量分离的油滴在中心轴附近的聚集形成的油芯并通过二级旋流片2上部的三级分离入口C’进入到圆孔型通道，通过二级旋流片2上的三级分离出油口C进入中心管外部环空通道。至此从油水混合液中分离出来的油经B-B’、C-C’和D-D’三个通道在中心管外部环空通道中汇合。经过三级分离后基本不含油的混合液，通过中心管1上部分离出水口E离开井下油水分离装置。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种井下管式油水分离装置，其特征在于：包括中心管、一级旋流片、二级旋流片和下接头；

所述中心管下部安装下接头，下接头下端为地层产液入口，所述中心管上端为分离出水口；

所述中心管由下至上分为相连通的一级腔室和二级腔室，所述中心管内部由下至上设置有一级旋流片和二级旋流片；所述一级旋流片和二级旋流片分别位于所述一级腔室和二级腔室内；

所述一级旋流片包括第一旋流片中心基轴和第一旋片，所述第一旋流片中心基轴下端封闭，所述第一旋流片中心基轴外壁设置有呈螺旋状分布的第一旋片，第一旋片的外沿与所述中心管的内壁固定连接，所述一级旋流片内部形成有L形的一级分离通道，一级分离入口位于一级旋流片的上端，一级分离出口位于一级旋流片的侧端与中心管外部环空相连通；

所述二级旋流片包括第二旋流片中心基轴和第二旋片，所述第二旋流片中心基轴外壁设置有呈螺旋状分布的第二旋片，第二旋片的外沿与所述中心管的内壁固定连接，所述二级旋流片内部形成有L形的二级分离通道和三级分离通道，二级分离入口位于二级旋流片的上端，二级分离出口位于二级旋流片的侧端与中心管外部环空相连通，三级分离入口位于二级旋流片的下端，三级分离出口位于二级旋流片的侧端与中心管外部环空相连通。

2.根据权利要求1所述的一种井下管式油水分离装置，其特征在于：所述下接头与所述中心管之间通过销钉安装连接，所述中心管与下接头的连接处设置有密封O圈。

3.根据权利要求1所述的一种井下管式油水分离装置，其特征在于：所述一级腔室和二级腔室的内径由下至上 均匀变小。

4.根据权利要求1所述的一种井下管式油水分离装置，其特征在于：所述第一旋流片中心基轴下端截面呈抛物线状。

5.根据权利要求1所述的一种井下管式油水分离装置，其特征在于：所述二级分离出口和所述三级分离出口为相对设置。

6.根据权利要求1所述的一种井下管式油水分离装置，其特征在于：所述第一旋片和第二旋片的数量为7-9。

7.根据权利要求1所述的一种井下管式油水分离装置，其特征在于：所述第一旋片和第二旋片的单个叶片的展开方程为

x＝dcos(θ)

y＝dsin(θ)

其中l，m，n为叶片展开线的控制参数，θ为叶片扭转角度。

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