一种采油井筒内油水聚结分离柱的制作方法

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应用于石油、化工、环保等领域，具体地说，涉及一种井下油水分离装置。


背景技术：

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随着油田开采进度的深入，石油开采面临着一系列巨大的难题，其中之一就是从油田中开采出的液体含水率居高不下，这其中包含有地层水、注入水以及大量的注入到地下的化学剂。现有技术目前仍主要采用传统的地面油水分离装置，但是这种方式存在占地面积大、费用高和环境污染等问题。虽然，在上世纪九十年代，石油行业已经提出了井下分离的概念，但是目前仍缺乏高效低成本的井下分离方法以及装置。


技术实现要素：

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为了解决背景技术中所述的现有技术问题，本发明提出了一种采油井筒内油水聚结分离柱，通过该分离柱将聚结分离技术应用于井下油水分离中，该分离柱通过上下螺纹与油管相连，实现在井筒内的固定，小油滴通过给聚结分离柱变成大油滴，形成大片浮油，实现油水分离，并完成原油采收。
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本发明的技术方案是：一种采油井筒内油水聚结分离柱，具有聚结分离外柱、连接中心管和聚结内芯套组三部分组成，下端为油水混合液入口，上端为外分离柱出口；其独特之处在于：所述聚结分离外柱整体呈中心环空的圆柱，上下分别为外分离柱出口和混合液入口，外侧排布有若干个分离外柱进液口，这些分离外柱进液口与聚结内芯套组上聚结单层之间的间隙相对应，保证油水混合液充分进入该聚结分离柱，从而提高油水的分离效率；所述连接中心管主要分为中心管上螺纹、外柱支撑辐盘和中心管下螺纹等几部分，其中的中心管上螺纹为外螺纹，中心管下螺纹为内螺纹，它们分别与油管的两头连接，实现该聚结分离柱在井下的固定，而外柱中心辐盘的主要作用则是支撑聚结分离外柱并将其固定在中心管和聚结内芯套组的外围，并且其上分布有与聚结内芯固定螺栓孔相对应的若干个连接中心管固定螺纹孔，它的主要作用是固定连接中心管和聚结内芯套组，使它们可以稳定地在井下工作；所述聚结内芯套组由若干聚结单层组成，它们通过上面的若干聚结内芯固定螺栓孔连接在一起，中间的为连接中心管定位孔，连接中心管插入其中，保证这若干组聚结单层的同轴度；聚结单层同样是由若干个聚结单体组成，它们分别以连接中心管定位孔为中心呈同等分圆周阵列排布，而每两个聚结单体之间都有聚结单层支撑柱相分割，聚结单层支撑柱的主要作用是用来保证这些聚结单层两两之间的间距，确保油滴的充分聚结；而每个聚结单体主要由油相出口和聚结发生腔组成，它的外表结构上窄下宽，这样在油水混合液进入到聚结发生腔并由下往上运动时，轻质相的油更容易先一步到达油相出口，而由于空间的截面的不断减小，油滴自然就会更容易发生聚结，变成大油滴，从出口跑出。
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本发明具有如下有益效果：由于采油过程中油水两相的混合乳化，采出的原油含
水率过高，必须进行油水混合液的重新分离，而井下油水分离，可以降低产出水到达地面的总量，从而减少其工艺成本，因此，本发明将聚结分离应用于井下，可降低油水地面分离所需费用，延长高含水井的经济生产年限，最终提高油井的采收率；而且聚结腔结构上窄下宽，便于聚结发生，可以有效提高聚结效率，便于油相排出装置；同时连接中心管分别采用内外扣的螺纹连接，便于与油管相连。除此之外，聚结内芯套组采用多个聚结单层的累加，可以根据井下不同的工况来确定聚结单层的个数，以此来提高油滴聚结分离的效率，而且每个聚结单层通过多个聚结单体等间距圆周排列构成，以此适应不同直径的井筒，因此其井下适应性更好。
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下面进行详细说明：首先，本采油井筒内油水聚结分离柱在结构上具有创新性，可以适用于井下油水分离，弥补地面分离的缺点，并采用聚结分离，分离性能和分离效果更好，而且设备体积小，安装简单方便，运行费用低。
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其次，聚结分离外筒外设有大量进液口，且主进液口设计了辐盘式进液口，这样设计既可以保证混合液的顺利进入，又可以起到支撑聚结分离外柱和聚结内芯套组的作用，便于混合液更充分地进入装置，聚结腔结构上窄下宽，便于聚结发生，提高聚结效率，便于油相排出装置。
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再次，该聚结内芯套组采用多个聚结单层的累加，可以根据井下不同的工况来确定聚结单层的个数，以此来提高油滴聚结分离的效率，且每个聚结单层通过多个聚结单体等间距圆周排列构成，以此适应不同直径的井筒，确保该装置对井下油滴聚结分离的进行，连接中心管上下连接分别采用内外螺纹的连接方式，以此来与井下油管的接箍配合使用，提高了该装置的适用范围。
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综上所述，本发明基于油滴聚结和沉降分离原理的共同作用，可以在井下实现油水两相介质间的初级分离以及通过碰撞聚结来降低采出液的含水率，应用后，可提高原油的开采效率并降低开采成本。
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附图说明：图1是一种采油井筒内油水聚结分离柱的整体仰视外观图。
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图2是一种采油井筒内油水聚结分离柱的整体俯视外观图。
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图3是一种采油井筒内油水聚结分离柱的结构爆炸图。
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图4是一种采油井筒内油水聚结分离柱的聚结内芯套组外观结构图。
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图5是一种采油井筒内油水聚结分离柱聚结内芯套组的聚结单层俯视外观图。
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图6是一种采油井筒内油水聚结分离柱聚结内芯套组的聚结单层仰视外观图。
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图7是一种采油井筒内油水聚结分离柱聚结内芯套组的聚结单体外观图。
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图8是一种采油井筒内油水聚结分离柱连接中心管的结构外观图。
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图9是一种采油井筒内油水聚结分离柱连接中心管的半剖图及其局部放大图。
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图10是一种采油井筒内油水聚结分离柱聚结分离外柱的俯视外观图。
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图11是一种采油井筒内油水聚结分离柱聚结分离外柱的仰视外观图。
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图中1-聚结分离外柱，2-混合液入口，3-连接中心管，4-弹分离外柱出口，5-聚结内芯套组，6-聚结单层，7-聚结内心固定螺纹孔，8-连接中心管定位孔，9-聚结单体，10-聚结单层支撑柱，11-油相出口，12-聚结发生腔，13-连接中心管上螺纹，14-连接中心管外柱
支撑盘，15-连接中心管固定螺纹孔，16-连接中心管下螺纹，17-分离外柱进液口。
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具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明。
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本种采油井筒内油水聚结分离柱的外观图如图1和图2所示，其整体外部可见有聚结分离外柱1、连接中心管3和聚结内芯套组5三部分组成，下端为油水混合液入口2，上端为外分离柱出口4。待处理液经由油水混合液入口2进入分离柱内部，轻质相的油通过聚结分离由分离柱出口4流出得到分离图3为一种采油井筒内油水聚结分离柱的结构爆炸图，图中从左到右分别由聚结内芯套组5、聚结分离外住1和链接中心管3组成，图4为其中的聚结内芯套组具体结构图，此聚结耐心套组由若干聚结单层6组成，它们通过上面的若干聚结内芯固定螺栓孔7连接在一起，中间的为连接中心管定位孔8，连接中心管插入其中，保证这若干组聚结单层的同轴度。图5和图6分别为聚结单层的两个不同视角的结构示意图，图中所示该聚结单层同样是由若干个聚结单体9组成，它们分别以连接中心管定位孔8为中心呈同等分圆周阵列排布，而每两个聚结单体之间都有聚结单层支撑柱10相分割，聚结单层支撑柱的主要作用是用来保证这些聚结单层两两之间的间距，确保油滴的充分聚结，如图7所示的聚结单体结构图，每个聚结单体主要由油相出口11和聚结发生腔12组成，它的外表结构上窄下宽，这样在油水混合液进入到聚结发生腔12并由下往上运动时，轻质相的油更容易先一步到达油相出口11，而由于空间的截面的不断减小，油滴自然就会更容易发生聚结，变成大油滴，从出口跑出。图8为连接中心管的结构示意图，图9为连接中心管的半剖图及其局部放大图，由图可知，连接中心管主要分为中心管上螺纹13、外柱支撑辐盘14和中心管下螺纹16等几部分，其中的中心管上螺纹13为外螺纹，中心管下螺纹16为内螺纹，它们分别与油管的两头连接，实现该聚结分离柱在井下的固定，而外柱中心辐盘14的主要作用则是支撑聚结分离外柱并将其固定在中心管和聚结内芯套组的外围，并且其上分布有与聚结内芯固定螺栓孔7相对应的若干个连接中心管固定螺纹孔15，它的主要作用是固定连接中心管和聚结内芯套组，使它们可以稳定地在井下工作。图10和图11分别为聚结分离外筒的两个不同视角结构图，由图可知它整体呈中心环空的圆柱，上下分别为分离外柱4和混合液入口2，外侧排布有若干个分离外柱进液口17，这些分离外柱进液口与聚结内芯套组上聚结单层之间的间隙相对应，保证油水混合液充分进入该聚结分离柱，从而提高油水的分离效率。
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下面分别对这些单元的构成以及工作原理进行说明。
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首先，本装置通过连接中心管3上的外柱支撑盘14分别于聚结分离外柱1和聚结内芯套组5相固定，在通过中心管柱上螺纹13和中心管柱下螺纹16与井下的油管相连接，实现本装置在井下的使用；其次，在井下油水混合液由下至上举升到地面的过程中，通过本装置的混合液入口2（部分混合液通过分离外柱进液口17），并进入到每个聚结单层6中，然后在每个聚结单体9的聚结发生腔12内进行聚结，形成大油滴，由下到上依次从若干层聚结单层的油相出口11处溢出，最终从外分离柱出口4跑出，完成装置内的油水分离。
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本发明所提出的一种采油井筒内油水聚结分离柱，可应用于不同规格的井筒内井下油水分离。创新性的将聚结原理应用于一种上窄下宽的新型聚结单体结构中，具有很大的创新意义，为该领域的研究人员提供了新思路。并且通过将多个聚结单体等间距圆周排列形成聚结单层，再将多个聚结单层的累加形成一套完整的聚结内芯套组，从而可以根据
不同井况增减聚结单体实现井下复杂工况的适用。该装置的连接中心管上下连接分别采用内外螺纹的连接方式，以此来与井下油管的接箍配合使用，使该装置的适用范围有更广。