[发明专利]一种旋转式稳流器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种应用在石油开采领域中在油田井筒内部使用的稳流与流量控制装置。

背景技术

目前油田机械采油过程中在井筒内实现采出液预分离的方法主要是采用井下分离及同井回注系统。该系统采用井下泵送方式结合分离技术，在井筒内部将采出液初分，然后将富油相和富水相分别泵送到地面或合适地层。旋流分离器因其小型高效等特点成为最常用的井下分离器。旋流分离主要依靠旋转流动形成的离心力实现分离，因此受来液液流稳定性影响很大。特别是在来液量激增的情况下，会造成过大的离心力，从而将液滴剪切破损，加大分离难度。随着油田逐步进入高含水后期，井下油水分离技术的应用也越来越广泛，为此，井下稳流也成为井下分离器长期稳定运行的保证。然而截至目前，适用于油田机械采油过程中井筒内采出液稳流作用的设备未见报道。在其它非油田机械类的稳流应用方面，目前存在的对非稳定流动起控制作用的稳流装置仅限于低压应用。例如：农田灌溉领域用到的水压出流装置，气压暖瓶的提水管附件，直流式热水器的流量恒定自控装置，绿化微灌使用的迷宫式稳流装置等。这类低压稳流装置可以在较小的流量范围下实现来液的压力或流量控制，缺点是这类装置主要依靠巧妙的结构设计实现稳流，可调范围有限，流道容易堵塞，使用寿命短，最重要的是若在高压、大流量下使用可靠性无法得到保证。其次，在具有稳流作用的工艺方面，地面流体系统出现了一些起到稳流作用的装置或设备。例如：工业污水处理系统工艺中使用一种水箱式稳流器，通过箱体隔断过渡，解决了进入沉淀池和生化系统的液流稳定性问题；炼油厂催化裂化装置则采用一种独特设计的烟道起到稳流作用。这类地面流体系统稳流装置往往依靠空间缓冲流体的流动状态，体积庞大。综上所述，现有技术中尚无一种可以直接应用于油田井筒内部实现稳流作用从而保证分离器稳定工作的相关装置。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的现有技术问题，本发明提供一种旋转式稳流器，该种旋转式稳流器可适用于井下工况条件，能够减缓或避免液流参数波动对旋流分离器分离效果的影响，确保其稳定高效运行。

本发明的技术方案是：该种旋转式稳流器，包括一个中心管，其独特之处在于：所述中心管的上、下两端是采用锥形母体的油管上联结头和油管下联结头，所述油管上联结头和油管下联结头上均开有用于连接的外螺纹；所述旋转式稳流器还包括一个由前、后两个支架单体组成的圆盘支架以及一个固定在中心杆上的螺旋叶片，其中，所述圆盘支架的前、后支架单体上分别开有导流孔，所述中心杆穿过前支架单体上的中心通孔，限位固定于后支架单体上的中心处；在所述中心杆外套有扭簧，所述扭簧的上端与螺旋叶片相连接，作为可随螺旋叶片发生转动的自由端，扭簧的下端与圆盘支架相连接，作为固定端。

具体实现时，当选择导流孔的水平截面形状为扇形、螺旋叶片上叶片的数量范围在3～4片之间，圆盘支架上导流孔的数量与螺旋叶片上叶片的数量相一致时，稳流效果较好。

另外，应对所述螺旋叶片上倾角的角度范围进行限定，经过下井试验和样品参数调整后试验多次得出结论，当螺旋叶片上倾角的角度范围在30度～45度之间时，稳流效果较好。

本发明具有如下有益效果：本发明所提供的稳流器由螺旋叶片和圆盘支架组成，在来液非稳定流动状态下通过改变螺旋叶片和圆盘支架之间的过流面积实现稳流。稳流器进出口采用锥螺纹连接，在可实现密封功能的前提下减少了密封件的使用。其中的螺旋叶片倾角在30^o至45^o之间，并与开有扇形导流口的圆盘支架配合，由扭簧提供螺旋叶片的平衡扭矩。本种稳流器虽然结构简单，但是不需要额外进行井下或井上调节，工作可靠性高，对流量或流速均具有调节作用。经过试验和理论证明，该装置可在非稳定液流输入的情况下，自适应调整稳流器的流道大小，从而控制流量，本稳流器可适用于井下的恶劣工况条件，能够减缓或避免因液流参数波动对旋流分离器分离效果及举升和回注工艺效果的影响，确保其能够稳定高效的运行，能够用于油田机械采油过程中达到井下稳流的技术要求。

附图说明：

图1是本发明所述旋转式稳流器与油管连接后的结构示意图。

图2是本发明所述螺旋叶片采用3片叶片时的俯视图。

图3是本发明所述螺旋叶片的立体结构示意图。

图4是本发明所述圆盘支架具有3个导流孔时的俯视图。

图5是本发明所述螺旋叶片采用4片叶片时的俯视图。

图6是本发明所述圆盘支架具有4个导流孔时的俯视图。

图7是展示螺旋叶片的倾角和受力参数计算原理图一。