[发明专利]一种螺杆泵井下动态旋流分离系统

说明书

一种螺杆泵井下动态旋流分离系统。包括外套筒、定子、螺杆轴转子、旋流器溢流管、旋流腔、旋流器底流管、内锥以及溢流输油支管；螺杆轴转子、溢流输油支管、旋流器溢流管、内锥、旋流腔、外锥段、底流管在同一中心轴线上顺次固定连接，形成一体旋转结构件，在螺杆的带动下一体旋转；旋流器矩形切向入口与螺旋旋向相反；定子在旋流器溢流管的上部与溢流输油支管、螺杆配合连接，分别形成集油腔和螺旋形输油间隙；外套筒与旋流器溢流管由第一轴承过渡连接，第一轴承紧挨着上方的定子并焊接在外套筒内侧；外套筒与旋流器底流管由位于旋流器锥段和旋流器底流管交接处的第二轴承和第二轴承填充环过渡连接。本分离系统具有分离效率高、成本低、径向尺寸小和操作方便的优点。

技术领域

本发明涉及一种应用于石油、化工和环保等领域中的两相分离处理装置。

背景技术

目前，用于采油井场采出液水处理技术中，大部分是将采出液泵送至地面后对采出液进行沉降、旋流等分离处理，而在油田，大范围的采用这样的处理方式花费成本太高。当前，同井注采井下油水分离及回注技术日趋成熟，该技术可通过井下直接处理高含水采出液，避免大量无效水运送至地面，转而实现井筒内回注循环使用，可大幅降低举升能耗和作业成本，降低高含水油田经济有效开采下限，延长油井生产寿命，为高含水油田经济开采提供新技术。

井下旋流分离系统是同井注采工艺中的一个系统，通常设计为井下静态旋流器应用于井下，进行采出液井筒内的分离处理。现有技术中存在的问题是：由于静态水力旋流器自身的结构特点和工作方式使得静态水力旋流器在进一步提高分离效率方面受到种种限制，特别是在处理高粘度介质（比如稠油）的分离作业时，工作介质的黏度大、内摩擦阻力大，压力损失增加，难以满足油田现场的特殊生产需求。实际中也应用了一些动态旋流器，这些动态旋流器大部分是通过外加电机带动静态旋流器的一部分进行旋转。但是，这种外加的动力设备又同时带来了能量耗费大、旋转件易损坏、密封不可靠以及易磨损等问题。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种螺杆泵井下动态旋流分离系统，应用该系统可以在井下通过螺杆泵井旋转轴带动旋流器外筒旋转,使旋流器动态转动产生强离心力场，对不同密度的油水等不互溶两相混合液进行旋流离心分离，分离出的低密度油相提升至地面，水相可回注至地下回注层回收再利用。这种分离系统具有分离强度大、分离效率高、分离成本低、径向尺寸小、结构紧凑和操作方便等优点。

本发明的技术方案是：该种螺杆泵井下动态旋流分离系统，包括外套筒4、定子2、旋流器溢流管9 、旋流腔14、旋流器底流管19以及旋流器内锥13，其独特之处在于：

所述旋流分离系统还包括螺杆轴转子3、溢流输油支管7、第一轴承8、第二轴承17以及第二轴承填充环18。

其中，外套筒4的内壁面上开有壁面阵列开孔10；外套筒4的内壁面、第一轴承8、第二轴承17、第二轴承填充环18、旋流器溢流管9外壁、旋流腔14外壁、旋流器外锥段16和旋流器底流管19共同构成进液腔；所述进液腔汇合由壁面阵列开孔10进入的油水混合液。

所述旋流腔14由旋流器圆柱段12、旋流器内锥13和旋流器外锥段16顺次连接后围成，在旋流器圆柱段12顶部的侧壁设置旋流器矩形切向入口11；所述旋流器圆柱段12顶部轴心处固定旋流器内锥13。

螺杆轴转子3、溢流输油支管7、旋流器溢流管9、旋流器内锥13、旋流腔14、外锥段16、底流管19在同一中心轴线上顺次固定连接，形成一体旋转结构件，在螺杆轴转子3的带动下一体旋转；旋流器矩形切向入口11与螺旋旋向相反，用于保证进入旋流腔14内流体旋转方向与螺杆轴转子3旋向一致，形成旋流离心分离流场。

定子2在旋流器溢流管9的上部与溢流输油支管7、螺杆轴转子3配合，形成集油腔6和螺旋形输油间隙5，用于使离心分离后流入中心溢流管进口15的油相流出，离心分离出的水相进入旋流器底流管19，经底流圆孔出口20流入集水腔21。