海底管道在线三级旋流脱水装置的制作方法

文档序号:12692504阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种海底管道在线三级旋流脱水装置,与水下管汇和海底管道有机结合,实现海底管道在线安装和运行,同时依据水下三级旋流脱水系统和设备,完成原油和生产污水一体化处理、油气水高效分离和生产污水快速深度处理,其特征在于:

一第一级脱水器;所述第一级脱水器采用柱状单筒构造,依据涡锥场实施第一级轴向高速涡流原油脱水处理,造涡流体的涡流锥和涡流轮由同一材料一体切割成形,涡流轮中涡流齿的齿线采用组合曲线,涡流齿的宽度由上而下逐渐加宽;一级脱水筒中造涡管、涡锥管和整流管的轴向长度依次增大,整流管和一级排水管间设置三通型排油管,并通过排油衬套与一级排油管进行联接;一级集油管位于一级脱水筒中整流管的中央部位,它采用90°等径弯管;一级整流片中各整流片的旋向相同并且分别与涡流轮中各涡流齿的旋向保持一致,各整流片的轮廓线均为弧线段与直线段相组合的旋线,各整流片的厚度沿其轮廓线的弧线段逐渐增大而后沿其轮廓线的直线段保持不变;

一第二级脱水器;所述第二级脱水器采用管状短三筒构造,依据旋流场实施第二级轴向分层旋流污水快速处理,二级脱水筒采用变径三通筒式结构,其筒体的轴线与一级脱水筒和三级脱水筒的轴线处于同一平面且三条轴线相互间垂直布置,整体呈现出类U形的特殊结构;左垫板采用盘状法兰,其中央内环面采用螺纹通孔并与二级轴流筒相联接,同时右隔板中央的通孔与二级轴流筒外环面间过盈配合,共同实现二级轴流筒在二级脱水筒内的定位;二级轴流筒采用分体式双筒结构,其轴线与二级脱水筒的轴线重合,由此形成由内而外三筒同心布置的特殊构造;造旋流筒设计为内外双筒,造旋外筒和造旋内筒相互组合并构成环形凹槽,该环形凹槽内容纳有螺旋齿,造旋外筒的筒壁上钻有沿圆周方向均匀排列且分层的射水孔,造旋内筒的外环面采用柱面而内表面则采用锥面;螺旋齿采用螺旋形齿条构造,整体呈现圆环外形,螺旋齿的齿线为一条螺距相等的螺旋线,其齿隙间布置分层的射水孔,同时垂直于螺旋齿齿线的法面端面采用外窄内宽的类梯形状;内收油筒和外轴流筒均采用V形厚壁筒体,外轴流筒中宽锥筒段的锥度大于窄锥筒段的锥度,而其锥高则远小于窄锥筒段的锥高;

一第三级脱水器;所述第三级脱水器采用鼠笼式长筒构造,依据多旋流场实施第三级鼠笼式并联旋流污水深度处理,三级脱水筒采用等径厚壁筒,其下部布置有二级排水管,三级脱水筒筒体的上端通过上隔板与三级集油管进行联接并实现密封,且其筒体下端通过下垫板与三级排水管进行联接并实现密封;三级轴流筒采用多筒并联的方式而形成鼠笼式多旋流场构造,各三级轴流筒的轴线均与三级脱水筒的轴线保持平行,每个三级轴流筒均采用标准化和模块化设计,其各组成部件的构造与二级轴流筒相似,但三级轴流筒采用管状长筒;三级整流器内嵌于三级轴流筒中外轴流筒下部的出水筒段并与三级轴流筒一一对应,其整流锥由 锥体和柱体结合而成,且其各三级整流片的旋向与三级整流筒螺旋齿的旋向保持一致;

一原油增压器;所述原油增压器的一级增压泵采用变频式四螺杆多相混输泵,其入口连接一级进油管且出口连接一级出油管,一级增压泵内的四螺杆分为两组,每组螺杆与轴体均一体成型,且每组螺杆上的螺纹沿轴体中心反向对称布置;二级增压泵和三级增压泵均采用变频式双螺杆原油输送泵,其入口分别连接二级进油管和三级进油管且出口分别连接二级出油管和三级出油管,且二级增压泵和三级增压泵的两螺杆与轴体也一体成型并采用同一材质;三级脱水处理后的油气两相流、二级油液和三级液流分别经各级进油管进入各级增压泵,加压至相同高压值后由各级出油管输出并汇集于外输海管内,外输海管的轴线与一级脱水筒和三级脱水筒的轴线相互间保持平行。

2.根据权利要求1所述的海底管道在线三级旋流脱水装置,其特征在于:所述第一级脱水器的造涡流体位于一级脱水筒的入口处,它由涡流锥和涡流轮组成,涡流锥的上锥体锥度大于下锥体的锥度;涡流轮由16~24个涡流齿构成,每个涡流齿的轴向长度均等于涡流锥中间柱体的高度,涡流齿齿线顶端的切线与涡流锥的轴线保持平行,且其齿线的斜率由上而下依次减小,齿线底端的斜率为15°~20°;涡流齿的高度等于一级脱水筒入口处的内表面直径与涡流锥中间柱体外环面直径的差值,且涡流齿上部倒角而切割成半圆锥面,所有涡流齿的半圆锥面均处于同一锥面上并与涡流锥上锥体的锥面重合;涡流齿之间所在齿隙的截面面积不断缩小,流经涡流齿齿隙的油井产液流速得以不断提升并最终形成高速旋流束后射出;

所述第一级脱水器的一级脱水筒采用厚壁筒体且其内表面采用圆柱面和圆锥面相结合的形式,一级脱水筒依次由造涡管、涡锥管、整流管、三通型排油管和一级排水管组成,涡锥管内锥面大端圆面的直径等于造涡管的内径而涡锥管内锥面小端圆面的直径则等于整流管和一级排水管的内径;造涡管的管壁与涡流齿的齿顶面之间采用过盈配合而实现造涡流体的定位,同时整流管的管壁与各整流片的片顶面间采用过盈配合而实现一级整流片的定位。

3.根据权利要求1或2所述的海底管道在线三级旋流脱水装置,其特征在于:所述第一级脱水器的一级集油管及时收集第一级脱水处理后含少量水的油气两相流并将其导入一级排油管,一级集油管的起始端所在端面被切割成圆锥状,且该起始端面的锥度等于一级脱水筒中涡锥管的锥度,一级集油管末端的轴线与一级脱水筒中三通型排油管的轴线重合;排油衬套内表面中的柱面直径等于一级集油管的内径,而排油衬套内表面中的锥面大端圆面直径则等于一级脱水筒中的一级排油管内部锥面大端圆面的直径;

所述第一级脱水器的一级整流片由8~16片结构相同的整流片组成,一级整流片通过圆周焊的方式而内接于一级集油管;各整流片的轮廓线弧线段中的上弧线下凹而下弧线上凸,且弧线段中上弧线起始端的切线和下弧线末端的切线均与一级脱水筒的轴线间保持平行,各 整流片的厚度在弧线段中上弧线的起始端收缩为一条斜线并在下弧线的末端达到最大。

4.根据权利要求1所述的海底管道在线三级旋流脱水装置,其特征在于:所述第二级脱水器中二级脱水筒的入口管段位于第二级脱水器的中间部位,且其入口管段内径小于二级脱水筒的内径,而等于一级脱水筒中一级排水管的内径;

所述第二级脱水器的二级轴流筒包括造旋流筒、螺旋齿、内收油筒和外轴流筒,造旋流筒的造旋外筒壁厚等于外轴流筒的壁厚,而造旋内筒的壁厚则等于内收油筒的壁厚,且造旋内筒的内部锥面小端圆面直径等于内收油筒中出油筒段的内径;造旋外筒筒壁上的每个射水孔均采用圆柱形孔眼,其轴线均与造旋流筒的轴线相垂直,同时射水孔的孔壁外侧与造旋外筒的内表面相切且射水孔的孔壁内侧与造旋内筒的外环面相切。

5.根据权利要求1或4所述的海底管道在线三级旋流脱水装置,其特征在于:所述二级轴流筒的螺旋齿的内柱面与造旋内筒的外环面之间采用过盈配合,而螺旋齿的外柱面则与造旋外筒的内表面之间采用间隙配合,同时螺旋齿的左端面被切割成与二级轴流筒轴线相垂直的平面并与造旋流筒环形凹槽的槽底面紧密贴合;垂直于螺旋齿齿线的法面端面右侧边采用上凸曲线,而其法面端面的左侧边则采用下凹曲线,该下凹曲线的外侧末端与射水孔的孔壁相切同时下凹曲线的内侧末端与造旋内筒的筒壁相切。

6.根据权利要求1或4所述的海底管道在线三级旋流脱水装置,其特征在于:所述二级轴流筒的内收油筒由进油筒段、变径筒段和出油筒段组成,进油筒段的内锥面不断收缩,而变径筒段的内锥面截面面积则逐渐增大,且变径筒段内锥面大端圆面的直径等于出油筒段的内径;

所述二级轴流筒的外轴流筒依次由直筒段、宽锥筒段、窄锥筒段和出水筒段组成,宽锥筒段的内锥面大端圆面直径等于直筒段的内径而宽锥筒段内锥面小端圆面的直径则等于窄锥筒段内锥面大端圆面的直径,同时窄锥筒段内锥面小端圆面的直径等于出水筒段的内径;

所述二级轴流筒的外轴流筒中直筒段的轴向长度大于内收油筒的出油筒段长度,而外轴流筒中宽锥筒段内锥面的锥度则小于内收油筒中变径筒段外锥面的锥度,同时外轴流筒中窄锥筒段的锥度小于内收油筒中进油筒段外锥面的锥度,由此分层旋流的流道面积不断增大。

7.根据权利要求1所述的海底管道在线三级旋流脱水装置,其特征在于:所述第三级脱水器的三级脱水筒实现水中含油量较低生产污水流的缓冲,三级脱水筒中二级排水管的内表面由其锥管段的锥面逐渐减小并收缩至直管段的柱面,且二级排水管的直管段内径小于二级脱水筒入口管段的内径;

所述第三级脱水器的上隔板采用盘状法兰,上隔板的中部布置有沿圆周方向等间距排列的螺纹通孔,各螺纹通孔分别与三级轴流筒进行联接,同时下垫板相同位置处设置有带锥形 凸台的通孔,各通孔的孔壁分别与三级轴流筒外环面间采用过盈配合,由此通过上隔板和下垫板共同实现三级轴流筒在三级脱水筒内的定位。

8.根据权利要求1所述的海底管道在线三级旋流脱水装置,其特征在于:所述第三级脱水器的三级轴流筒用来实施油井产液的第三级污水深度处理,三级轴流筒中造旋流筒射水孔的层数和每层数量均多于二级轴流筒中造旋流筒的射水孔数,而其造旋流筒射水孔的孔径则小于二级轴流筒的射水孔孔径;三级轴流筒中螺旋齿的圈数多于二级轴流筒的螺旋齿圈数,而其螺旋齿的螺距则小于二级轴流筒螺旋齿的螺距;三级轴流筒中内收油筒和外轴流筒各锥面的锥高均大于二级轴流筒中内收油筒和外轴流筒对应锥面的锥高,而其内收油筒和外轴流筒各锥面的锥度则小于二级轴流筒相应锥面的锥度;

所述第三级脱水器的三级整流器由整流锥和三级整流片组成,三级整流器的整流锥上锥体的锥高小于其下锥体的锥高,且整流锥下锥体的锥顶与下垫板的下端面相平齐;三级整流片内焊于整流锥的柱体上且通过过盈配合而外接于三级轴流筒中外轴流筒的出水筒段,三级整流片的片数多于一级整流片的数量且其轴向长度大于一级整流片的轴向长度。

9.根据权利要求1所述的海底管道在线三级旋流脱水装置,其特征在于:所述原油增压器中的一级增压泵的两组螺杆采用同一材质,且两组螺杆相同位置处的螺纹旋向相反,二级增压泵和三级增压泵中两螺杆上的螺纹旋向相反;各级增压泵的主动螺杆均通过人字形同步齿轮将动力传递至从动螺杆,主动螺杆和从动螺杆间高精度配合并与泵体间紧密贴合,各级增压泵均采用单独润滑的外置轴承构造以及整合式密封冲洗系统;

所述原油增压器的各级出油管均采用弯管并通过圆周焊的方式而接于外输海管,外输海管采用长管且其一端通过法兰与海底管道进行联接,而其另一端则采用盲端法兰。

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