CN203175529U - 一种底部引入式井下多级油水分离装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于双封隔器井下油水分离同井采注管柱结构的底部引入式井下多级油水分离装置。它是采用底部引入方式将采出层采出液通过装置的环空部分及其它特殊流道引入到位于装置上部的双外壳电潜泵的吸入口，原油液经过电潜泵增压后再通过泵排出口返回到装置中进行油水分离，分离后的溢流液直接排至套管环空，底流液通过内插管进入到注水油管中，避免了旁通管的配置。装置中包含四个水力旋流器，通过特殊流道结构设计，实现两两先并联后串联的联接方式，提升了井下油水分离装置的分离效率和处理能力。

Description

一种底部引入式井下多级油水分离装置

技术领域

本实用新型涉及油田开采技术领域，是一种井下油水分离装置，尤其是一种底部引入式井下多级油水分离装置。 

背景技术

井下油水分离技术可以有效得解决由于油井的高含水而带来的诸多问题，该技术可以实现在井下对采出液进行油水分离，将分离出的净化水回注到同一井眼的注水层，只将分离出的浓缩油举升至地面，是一项既节能又环保的优势技术。井下油水分离技术的核心部件是水力旋流器，水力旋流器分离性能及处理能力是井下油水分离技术得以有效实施的关键。传统的井下油水分离装置配置了多级串联式的井下水力旋流器，虽然在一定程度上可以满足分离效率的要求，但仍有较大的提升空间，而且为实现串联的联接方式不得不配置旁通管，此举使得***可靠性大大降低。可行的解决方案是保留原串联联接方式，在串联联接的基础上再引入多个并联连接的小直径水力旋流器来代替原单级大直径水力旋流器，即采用先并后串的联接方式。多个小直径水力旋流器并联工作的分离性能要优于同等处理能力的单级大直径水力旋流器。为避免旁通管的使用，可以考虑在双封隔器井下油水分离管柱结构基础上采用底部引入式的引流方案。 

实用新型内容

为解决井下单级或多级串联水力旋流器效率低、旁通管可靠性差的问题，本实用新型提出一种新型的井下油水分离装置。该装置中配置了四个水力旋流器，采用先并联后串联的方式分为两组，分别为上组和下组，每组包括两个以并联方式联接的水力旋流器，上组和下组再采用串联方式联接。并联方式是指待分离液流同时进入两个水力旋流器进行分离；串联方式是指上组水力旋流器的底流出口与下组水力旋流器的入口连通，上组的底流液进入下组中再次分离。本装置采用原油液的底部引入方式，即采出层的原油液从本装置的底部引入到本装置中的环空部分，经过本装置的环空及其它特殊流道后进入到泵吸入口，经过泵增压后的液流再次返回到本装置中进行油水分离。 

本实用新型所述的井下多级油水分离装置主要包括：连通双外壳电潜泵吸入口与排出口的上接头，与上接头形成环空流道的上部外壳，带有入口流道、溢流流道与原油液流道的上并联交叉流道体，包含两个水力旋流器的上部并联水力旋流器组，与上部并联水力旋流器组形成环空流道的中部外壳，防止水力旋流器失稳的支撑管，固定支撑管的支撑底座，带有原油液流道和中心流道的上定位座，带有入口流道、溢流流道和原油液流道的下并联交叉流道体，易于更换的外接式溢流油嘴，包含两个水力旋流器的下部并联水力旋流器组，与下部并联水力旋流器组形成环空流道的下部外壳，带原油液流道和中心流道的下定位座，与内、外 插管配合形成原油液流道与注水流道的插管接头。 

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：上接头端面加工有中心圆形过流孔，与双外壳电潜泵的排出口连通，近壁加工有环形过流孔，与双外壳电潜泵的吸入口连通。上并联交叉流道体与下并联交叉流道体的端面分别加工有两个定位孔，各水力旋流器分别定位安装于定位孔中，与定位孔同轴配合并形成密封；定位孔的内端面铣平，用于水力旋流器的轴向定位，铣平后的内端面加工有与定位孔同轴心的溢流孔，溢流孔与水力旋流器的溢流伸出管同轴配合并形成密封；溢流孔又通过一径向孔与套管环空连通，从而将水力旋流器的溢流液引至套管环空，形成了溢流流道，径向孔出口处加工有内螺纹油口，与外接式溢流油嘴连接，外接式溢流油嘴易于更换；在定位孔的基础上加工偏心圆孔，偏心圆孔相对于定位孔的轴线偏心，偏心圆孔的内端面与定位孔的内端面齐平，偏心圆孔长度小于定位孔深度，与水力旋流器入口尺寸相适应；两定位孔中的偏心圆孔偏心方向相对，选取合适的偏心距、直径，保证两偏心圆孔能够相交，相交后重合部分产生一过流面，该过流面面积与过流量相适应；上并联交叉流道体和下并联交叉流道体的另一端面分别加工有长扁形过流孔，直通到两偏心圆孔，从而打通了并联水力旋流器组的入口流道。上并联交叉流道体与下并联交叉流道体的近壁处分别加工有直通环形孔，用于打通原油液流道。上定位座与下定位座呈阶梯轴形状，大轴端端面加工有两个水力旋流器的底流管定位孔，小轴端端面加工有中心圆孔，两孔的内端面重合并钻通，中心圆孔孔径足够大，保证重合面达到一定的过流面积；阶梯面加工有多个直通圆孔，用于打通原油液流道。插管接头设计有两处内螺纹，用于连接内、外插管，采出层原油液由内、外插管之间的环形空间进入到插管接头中；插管接头近壁处钻有环形孔，连通了下定位座的直通圆孔；下定位座的直通圆孔又连通了下部外壳与下部并联水力旋流器组之间的环形空间，该环形空间又通过下并联交叉流道体的近壁直通环形孔和上定位座的直通圆孔连通了中部外壳和上部并联水力旋流器组之间的环形空间，又通过上并联交叉流道体的近壁直通环形孔连通了上部外壳与上接头之间的环形空间，然后通过上接头的近壁环形孔连通了双外壳电潜泵的吸入口，由此形成了采出层的原油液通道。 

本实用新型的有益效果是：可实现多级水力旋流器的并联与串联工作，提升了分离效率与处理能力，与倒置式电泵机组配合具备更高的工作性能；溢流液排至套管环空，通过油套环空与油管共同举升，避免了旁通管的配置，可靠性更高。 

附图说明：

图1是本实用新型装置结构示意图； 

图2是本实用新型装置在井下油水分离同井采注***中的连接示意图； 

图3是图1中的A-A剖视图； 

图4是图1中的B-B剖视图； 

图5是图1中的C-C剖视图； 

图6是图1中的D-D剖视图； 

图7是图1中的E-E剖视图； 

图8是图1中的F-F剖视图。 

在图1中，1.上接头，2.上部外壳，3.上并联交叉流道体，4.外接式溢流油嘴，5.上部并联水力旋流器组，6.中部外壳，7.支撑管，8.支撑底座，9.上定位座，10.下并联交叉流道体，11.下部并联水力旋流器组，12.下部外壳，13.下定位座，14.插管接头，15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28.O型密封圈。 

在图2中，29.举升油管，30.电缆，31.高压电缆接头，32.潜油电机，33.保护器，34.双外壳电潜泵，35.内插管，36.外插管，37.***式密封装置，38.Y441封隔器，39.滑套开关，40.Y341封隔器，41.注水油管。 

具体实施方式：

图1为底部引入式井下多级油水分离装置结构示意图，上接头（1）通过密封螺纹与上并联交叉流道体（3）连接，上部外壳（2）位于两者之间并形成同轴配合，轴向卡住后完成定位；中部外壳（6）与上并联交叉流道体（3）、下并联交叉流道体（10）通过密封螺纹连接；四个水力旋流器分别安装在上并联交叉流道体（3）与下并联交叉流道体（10）的定位孔中，分别用支撑管（7）和支撑底座（8）支撑，用上定位座（9）、下定位座（13）完成定位；下部外壳（12）与下并联交叉流道体（10）使用密封螺纹连接，与插管接头（14）使用密封螺纹连接；外接式溢流油嘴（4）使用密封螺纹安装在上并联交叉流道体（3）与下并联交叉流道体（10）的外接油口处。 

图2为本实用新型装置在井下油水分离同井采注***中的连接示意图，电泵机组采用倒置式连接方式，由上到下依次为电缆（30）、高压电缆接头（31）、潜油电机（32）、保护器（33）、双外壳电潜泵（34）。上接头（1）通过法兰与双外壳电潜泵（34）连接；内插管（35）与插管接头（14）通过密封螺纹连接，外插管（36）与插管接头（14）通过油管扣连接。 

***正常工作时，采出层的高含水油液经滑套开关（39），内插管（35）和外插管（36）构成的环形空间，进入到插管接头（14）的原油液流道，向上经过下定位座（13）的直通圆孔再进入下部外壳（12）的环空流道，继续向上经过下并联交叉流道体（10）的直通环形孔和上定位座（9）的直通圆孔进入到中部外壳（6）的环空流道，然后向上经过上并联交叉流道体（3）的直通环形孔进入到上部外壳（2）的环空流道，再经过上接头（1）的环形孔进入 到双外壳电潜泵（34）中进行增压，增压后的原油液由泵排出口进入到上接头（1）的中心圆孔，经过上并联交叉流道体（3）入口流道进入到上部并联水力旋流器组（5）中进行分离，分离后的液流分为两部分：一部分是溢流混合液，流经外接式溢流油嘴（4）排出至油套环空；另一部分是底流混合液，由上定位座（9）的中心流道进入到下并联交叉流道体（10）的入口流道，然后进入到下部并联水力旋流器组（11）中进行分离，分离后的液流也分为两部分：一部分是溢流混合液，由外接式溢流油嘴（4）排出至油套环空，与上部并联水力旋流器组（5）的溢流液混合，通过套管环空以及举升油管（29）共同举升至地面；另一部分是底流混合液，由下定位座（13）的中心流道和插管接头（14）的中心流道进入到内插管（35）中，经过内插管（35）进入到注水油管（41）中，最终到达注水层，被注入到地层中。 

Claims (4)

1.一种底部引入式井下多级油水分离装置，包括上接头（1）、上部外壳（2）、上并联交叉流道体（3）、外接式溢流油嘴（4）、上部并联水力旋流器组（5）、中部外壳（6）、支撑管（7）、支撑底座（8）、上定位座（9）、下并联交叉流道体（10）、下部并联水力旋流器组（11）、下部外壳（12）、下定位座（13）、插管接头（14），其特征是：上部并联水力旋流器组（5）包括两个水力旋流器，分别定位安装在上并联交叉流道体（3）的两个定位孔中；下部并联水力旋流器组（11）包括两个水力旋流器，分别定位安装在下并联交叉流道体（10）的两个定位孔中。

2.根据权利要求1所述的底部引入式井下多级油水分离装置，其特征是：上并联交叉流道体（3）与下并联交叉流道体（10）的端面分别加工有两个定位孔，在定位孔的基础上加工偏心圆孔，两定位孔中的偏心圆孔偏心方向相对，两偏心圆孔相交并产生一过流面；上并联交叉流道体（3）和下并联交叉流道体（10）的定位孔中加工有溢流孔，溢流孔通过一径向孔与油套环空连通，径向孔出口加工有螺纹油口；上并联交叉流道体（3）和下并联交叉流道体（10）的另一端面分别加工有长扁形过流孔，直通到两偏心圆孔；上并联交叉流道体（3）与下并联交叉流道体（10）的近壁处分别加工有直通环形孔。

3.根据权利要求1所述的底部引入式井下多级油水分离装置，其特征是：上定位座（9）与下定位座（13）呈阶梯轴形状，阶梯面加工有多个直通圆孔，大轴端端面加工有两个水力旋流器的底流管定位孔。

4.根据权利要求1所述的底部引入式井下多级油水分离装置，其特征是：插管接头（14）近壁处钻有环形孔，连通了下定位座（13）的直通圆孔；下定位座（13）的直通圆孔又连通了下部外壳（12）与下部并联水力旋流器组（11）之间的环形空间，该环形空间又通过下并联交叉流道体（10）的近壁直通环形孔和上定位座的直通圆孔连通了中部外壳（6）和上部并联水力旋流器组（5）之间的环形空间，又通过上并联交叉流道体（3）的近壁直通环形孔连通了上部外壳（2）与上接头（1）之间的环形空间。 

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