用之外，还起到支撑固定单体旋流管(7)的作用。排油腔(5)通过排油孔(15)与单体旋流管(7)相连，腔室内的油相借助压力或重力作用从排油口(17)排出。排水腔(4)通过直尾管段(11)与单体旋流管(7)相连，腔室内的水相借助压力或重力作用从排水口(18)排出。
[0042]单体旋流管(7)是实现原油预脱水的主要部件，由起旋元件(12)和柱锥状外管组成，起旋元件(12)由图2a、图2b所示的导流叶片(13)、叶片基体(14)和排油孔(15)组成。如图2a、图2b、图3所示，导流叶片(13)由引流段(31)、圆弧段(32)和直线段(33)组成；圆弧段(32)按照圆弧曲线或幂函数曲线设计，叶片螺旋升角β I为15°?30°，叶片数为3?10。导流叶片可以在叶片基体上一体化加工成型，叶片高度方向上的外圆柱面与柱锥状外管的内壁之间为过盈配合。柱锥状外管由圆柱段(8)、大锥段(9)、小锥段(10)和直尾管段(11)组成，各段之间光滑过渡，圆柱段(8)与叶片基体(14)圆柱段的下端基本平齐；大锥段(9)的角度为10°?40°，最好为30° ;小锥段(10)的角度为1°?10°，最好为6° ;直尾管段(11)的长度为旋流管直径的20?40倍，最好为30倍。叶片基体(14)尾锥段的长度不大于大锥段(9)的长度。单体旋流管(7)外壁与圆柱形外筒(2)内壁之间的环形径向间隙取为单体旋流管公称半径(或名义半径)的1/3，单体旋流管(7)入口与顶流挡板(16)之间的轴向间隙取为单体旋流管公称半径(或名义半径)的4/5。
[0043]使用上述油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器时，高含水率(> 50% )的油井采出液从进液口(I)进入进液腔(3)并充满整个腔室，腔室内的待处理液体在压力作用下，从单体旋流管(7)与圆柱形外筒(2)之间的环形径向间隙经单体旋流管的轴向入口流入单体旋流管(7)内部，由于导流叶片(13)高度方向上的外圆柱面与柱锥状外管的内壁之间为过盈配合，因此待处理液在导流叶片(13)的作用下形成旋流。旋流由大锥段(9)加强后进入小锥段(10)，在强旋流产生的强离心力作用下，旋流在小锥段(10)内会形成外旋流区和内旋流区，外旋流区主要为重质水相类，内旋流区主要为轻质油相类，外旋流区的水相以旋进的方式运移至直尾管段(11)并排入到排水腔(4)，内旋流区的油相以旋进油核的形式反向运移，经排油孔(15)进入排油腔(5)。为便于油相的排出以及加工安装，排油孔
(15)可以在叶片基体(14)轴向大端面上固定外伸出油芯管的形式直接延伸到出油口(18)附件位置。最终排油腔(5)内的轻质油相类物质借助压力或重力作用从出油口(17)排出，排水腔(4)内的重质水相类物质借助压力或重力作用从出水口(18)排出。
[0044]图4为容器组合式轴向水力旋流器的结构示意图，所述装置主要由进液腔(42)、排油腔(43)和排水腔(44)三部分组成，进液腔(42)与排油腔(43)之间通过顶流挡板(46)隔开，进液腔(42)与排水腔(44)之间通过底流挡板(47)隔开。进液腔(42)是由进液口
(41)、顶流挡板(46)、底流挡板(47)和若干个的实施例1中的单体旋流管(7)构成的封闭空间，单体旋流管(7)穿过顶流挡板(46)和底流挡板(47)并分别与排油腔(43)、排水腔
(44)相连，单体旋流管(7)和顶流挡板(46)、底流挡板(47)固定联接并在接触面之间实现良好密封；排油腔(43)和排水腔(44)均为封头式结构，借助压力或重力作用排液。实际工作时，待处理液进入压力容器式进液腔(42)，待充满整个腔室后分别进入各并联布置的单体旋流管(7)，在单体旋流管(7)内实现油水分离后，分离出来的轻质油相汇集在上端的排油腔(43)内并从从排油口(45)排出，重质水相汇集到下方的排水腔(42)后从排水口(48)排出。
[0045]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器，其特征在于，包括圆柱状容器，所述圆柱状容器包括圆柱形外筒体、封头式排油腔和排水腔，所述圆柱形外筒体内轴向设有一个或多个单体旋流管； 所述圆柱形外筒体的中部上壁和下壁分别设有进液口和排砂口，所述圆柱形外筒体的左端和右端分别与排油腔和排水腔连接，排油腔和排水腔末端分别设有出油口和出水口，所述圆柱形外筒体内在左部设有底流挡板，右部与排油腔相连处设有顶流挡板，所述顶流挡板与底流挡板之间的空腔为进液腔，所述顶流挡板左侧的空腔为排油腔，所述底流挡板右侧的空腔为排水腔； 所述单体旋流管包括芯部的起旋元件和外周的柱锥状外管，所述起旋元件包括由柱状段和尾锥段组成的叶片基体，所述柱状段的外周设有导流叶片，所述叶片基体的芯部轴向设有排油孔，所述柱锥状外管包括依次连接的圆柱段、大锥段、小锥段和直尾管段，各段之间光滑过渡，所述叶片基体和导流叶片伸入到所述圆柱段和大锥段中。
2.根据权利要求1所述的油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器，其特征在于，所述叶片基体和直尾管段分别固定在所述顶流挡板和底流挡板上，并在其接触部位有效密封，所述排油孔穿过所述顶流挡板后伸入到所述排油腔，所述直尾管段穿过所述底流挡板后伸入到排水腔。
3.根据权利要求2所述的油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器，其特征在于，所述导流叶片包括引流段、圆弧段和直线段组成，所述圆弧段按照圆弧曲线或者幂函数曲线设计，所述直线段与圆弧段相切共同构成螺旋升角。
4.根据权利要求3所述的油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器，其特征在于，所述导流叶片在高度方向上的外圆柱面与所述柱锥状外管的内壁之间为过盈配合。
5.根据权利要求4所述的油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器，其特征在于，所述导流叶片的轴向长度与所述柱锥状外管的圆柱段的轴向长度相等，所述叶片基体的尾锥段的长度小于或等于所述柱锥状外管的大锥段的长度。
【专利摘要】本发明公开了一种油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器，包括圆柱形外筒体、封头式排油腔和排水腔，圆柱形外筒体内轴向设有一个或多个单体旋流管；圆柱形外筒体设有进液口、排砂口，筒体内设有底流挡板；圆柱形外筒体两端分别与排油腔、排水腔通过法兰连接，筒体与排油腔之间设有顶流挡板，排油腔和排水腔末端分别设有出油口和出水口，单体旋流管包括芯部的起旋元件和外周的柱锥状外管，起旋元件包括柱锥状叶片基体、导流叶片，叶片基体的芯部轴向设有排油孔，柱锥状外管包括依次光滑连接的圆柱段、大锥段、小锥段和直尾管段。适用于高含水油井采出液的预脱水处理，具有结构紧凑、单体处理量大、进出口压降小、油水分离效率高等优点，尤其适合海上油井采出液在平台上进行预脱水处理或基于水下生产系统进行预脱水处理。
【IPC分类】B04C5-00, B04C5-107, B04C5-103
【公开号】CN104785384
【申请号】CN201510178488
【发明人】陈家庆, 王春升, 熊思, 刘美丽, 张明, 尚超, 蔡小垒
【申请人】北京石油化工学院
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月15日