一种井下两级油水分离装置的制作方法

本实用新型涉及一种应用于石油、化工等领域中的分离装置，具体的说，是涉及一种应用于油田采出液的分离及污水的处理中的分离装置。

背景技术：

随着油田的不断开发，很多陆上油田开发进入中后期，油井含水率越来越高，很多油井含水率大于95%，因此产出水如何处理是很多油田不得不面临的棘手问题，随着研究的深入，目前已基本形成了一整套以旋流设备为主要分离部分的井下油水分离及同井回注技术方案，用于油水分离的旋流分离器在井下环境中表现出很好的分离效果。但是，由于伴生气的影响使分离效果受到制约。伴生气进入旋流器后会造成几方面影响：一方面是气相的存在造成分离不稳定，增加了分离的难度。另一方面含气会对与旋流分离器配接的工艺管柱上的其他元件造成影响，最终相互影响，进一步恶化分离效果。虽然现已形成一套完整的脱气方案，但脱气后的油水高效率分离仍成为同井回注的一大难题。以往的旋流器在井下的适应能力较差，井下分离环境较为复杂，当油井含油浓度逐渐降低，含水率不断增高时，将影响旋流器的分离性能。很大程度上降低了分离效率，增大开采成本。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本实用新型通过国家863课题：井下油水分离及同井回注技术与装备资金的支持，提供一种针对井下脱气后的油水分离装置，该装置可于井下实现两级高效油水分离装置，增强分离设备对含气条件的适用性，对增强井下油水分离及同井回注系统的适用性并使其长期高效运行意义重大。

本实用新型的技术方案是：该种井下两级油水分离装置，由导流筒体、增压导管、螺旋增压装置、下定位封板以及二级油水分离筒构成，其中：

增压导管的内部中空，外部呈锥台形逐渐缩径，于顶端设有溢流口，在外壁上固定有螺旋加速流道，在底部直管段的上部开有轻质相引流孔，在所述轻质相引流孔的下方，依次开有增压装置定位螺纹和下定位封板安装螺纹；

螺旋增压装置由一级螺旋增压流道和导流锥体连接后构成；导流锥体的尾端开有增压装置安装螺纹；

下定位封板的中央开有供增压导管的底部直管段插入的孔；

二级油水分离筒的外部为圆柱体，两端带有连接法兰盘，二级油水分离筒的内腔为锥台形，由所述内腔的中央沿中心线开有一个贯穿的重质液相出口；

螺旋增压装置通过螺纹连接固定在增压导管上，两者连接后插入下定位封板的中央通孔内；三者组装后位于导流筒体的内部；增压导管的底部直管段的出口作为油相出口位于导流筒体的外部，油相出口与导流筒体之间的环隙作为导流孔；

二级油水分离筒与导流筒体间通过法兰共用螺栓连接在下定位封板上实现彼此间的紧固及密封，增压导管上的溢流口插入二级油水分离筒的内腔中。

本实用新型具有如下有益效果：本种分离装置可用于石油行业、环保行业等领域，具有可观的推广前景；可应用于井下油水分离，在一个装置内实现两级的油水分离，且具有良好的分离效果；可与井下脱气装置配接使用后，满足脱气后再进行液-液两相间的油水分离，很大程度的提高了油水分离效率；可通过装置自身内设的增压增速装置对采出液分离过程中的压力损失进行补偿，从而更为高效的实现分离；处理工艺简单，安装方便，可实现连续分离。

附图说明：

图1为本实用新型所述装置的外观图。

图2为本实用新型所述装置的轴向截面剖视图。

图3为本实用新型所述装置的局部剖视图。

图4为本实用新型所述装置的爆炸视图。

图5为本实用新型所述装置的增压导管结构展示图。

图6为本实用新型所述装置的螺旋增压装置及下定位封板安装及定位方式展示图。

图7为本实用新型所述装置的螺旋增压装置结构展示图。

图8为本实用新型所述装置内的一级油水分离腔室内芯结构展示图。

图9为本实用新型所述装置内的二级油水分离腔的截面视图。

图10为本实用新型所述装置的主要结构尺寸标注图。

图中3-重质液相出口，4-油相出口；12-增压导管；13-导流筒体；14-导流孔； 15-螺旋增压装置；16-下定位封板，26-轻质相溢流口；27-一级螺旋加速流道；28-轻质相引流孔；29-增压装置定位螺纹；30-下定位封板安装螺纹；31-一级螺旋增速流道；32-导流锥体；33-增压装置安装螺纹；36-二级油水分离筒。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为一种新型井下两级油水分离装置的整体外观视图，图中14为导流孔即脱气后的油水混合液由此进入装置。混合液进入油水分离腔室后，经增压元件增压后实现二级的油水分离，而后油、水两相分别由不同的出口排出，以此来实现对脱气后采出液的油水分离。图2为装置轴向截面剖视图，装置轴向上整体呈上下两层，形成两级的旋流腔室，各旋流腔室通过增压元件相互分隔，对分离过程中的压力损失进行补偿。图3为装置内部结构展示，装置于轴向上整体呈圆形分布，筒体内外壁皆采用光滑壁面，且装置内部各部件连接方式采用螺纹密封连接，以此来保证流场的顺畅与稳定，从而降低因行成强湍流而对分离效果产生不利影响。脱气后的油水混合液进入油水分离腔室，经增压元件增压后实现两级的油水分离，而后油、水两相分别由不同的出口排出，以此来实现对脱气后采出液的油水分离处理。

本实用新型工作原理为：脱气后的油水混合液沿密封套筒17内壁沿轴向向装置底部运移，当流至装置底端时，沿导流孔14引入油水分离腔室内，该油水分离装置整体分为两级，首先在增压装置15的作用下对油水混合液进行切向加速，从而产生足够大的离心力，在离心力的作用下轻质油相运移至轴心位置，沿增压导管12上的导流孔14进入增压导管12内部后由油相出口4排出装置，从而实现油水混合液的一级分离。一级分离后的油相经增压导管12上端开的轻质相引流孔进入增压导管内部，从而经油相出口4排出装置内部。此时未完全分离的油水混合液，沿增压导管12继续向顶部方向移动，经螺旋加速流道27进行二次加速，经加速流道对其进行压损补偿后，进入二级油水分离腔36内部，进行油水的二次分离。此时二次分离后的轻质油相沿轻质相溢流口26与一级油水分离的轻质油相汇合，共同由油相出口4排出装置。水相在二级油水分离腔内继续向顶部移动，经水相出口3排出装置，以两级油水分离的形式来保证除油的高效性。

本实用新型主要特点是借助旋流分离原理，在一密封套筒内部，通用增压元件、变径分离管导流装置等通过将其巧妙配合，形成轴向和径向的多级分离模块，从而在同一装置内部实现多级多元化的分离系统。最终满足含气条件下油水混合液的油水分离处理。本实用新型所涉及装置的爆炸视图具体如图4所示。脱气后的油水混合液由导流孔14进入导流筒体内部。图中12为增压导管，增压导管上安装有螺旋增压装置及定位螺纹，通过与下定位封板螺纹连接固定在一种新型井下脱气除油旋流分离装置底部位置。本实用新型所涉及的增压导管12顶端设有轻质相溢流口26，二级分离后的轻质油相经此口进入增压导管12内部后排出装置，如图5所示。图5中螺旋加速流道27为来液进入二级分离腔室提供充足的切向速度，使其以较高的速度进入二级油水分离腔室内，从而形成较大的离心力使油水两相更好的分离开来。同时增压导管12中部位置还设有轻质相引流孔28，油相在进行一级油水分离时，沿此孔进入到增压导管内部从而由油相出口排出装置。图5中增压装置定位螺纹29与下定位封板安装螺纹30分别为安装固定螺旋增压装置15与下定位封板16所设，首先将增压装置15沿增压导管底部套入到定位螺纹29位置后，进行螺纹定位，完成增压装置15与增压导管12的装配，最后通过增压导管12底部的下定位封板安装螺纹完成整体的密封定位，如图6所示。图6所涉及的螺旋增压装置15其具体结构形式主要是由一级螺旋增压流道31、导流锥体32及增压装置安装螺纹33等部分构成，如图7所示。主要用来为一级油水分离提供充足的分离压力。增压导管12、螺旋增压装置15与下定位封板16具体位置及安装形式如图8所示，其与导流筒体13共同构成了一级油水分离模块，导流筒体将装配后的增压导管12、旋流增压装置15等包围起来形成可实现油水分离的环空结构。油水混合液经导流孔14进入导流筒体内部，在压力的作用下向底部运移，经螺旋增压装置15上的导流锥体32进入到一级螺旋增压流道31内进行增压，后进入到一级油水两相分离腔室内部，轻质油相在离心力的作用下运移至轴心位置后经轻质相引流孔28进入增压导管12内部后由油相出口排出装置，同时未完全分离的油水混合液，继续沿增压导管12外壁向底部移动，至螺旋加速流道27加速后进入二级油水分离腔室。图9为二级油水分离腔36的结构示意图，一级油水分离处理后未完全分离的油水混合液经螺旋增压元件增压后进入二级油水分离腔内进行二级油水分离，分离后的油相由轻质相溢流口26排出装置，水相由重质液相出口排出装置，以此实现油水的两级分离。图10为一种新型井下两级油水分离装置的主要尺寸标注，导流筒体内径D₃与增压导管顶端大圆柱段直径d及增压导管底端小圆柱段直径d₁满足如下关系：