本發(fā)明涉及一種石油開采設(shè)備，特別是涉及一種井下采油多腔室旋流式粗分離裝置。

背景技術(shù)：

在石油開采的過(guò)程中，當(dāng)?shù)貙幽芰砍渥?，可以借助天然能量自噴。隨著地層能量的消耗，地層壓力下降，自噴期結(jié)束，就需要開發(fā)技術(shù)人員選擇其他的驅(qū)動(dòng)能量。人工舉升技術(shù)在現(xiàn)代石油開采中必不可少，并且運(yùn)用也較為廣泛。國(guó)內(nèi)，驅(qū)替地層中原油的方式主要是水驅(qū)，大多數(shù)油田也是采用注水的方式開采原油。注水開采成本低，驅(qū)油效果較好，綜合經(jīng)濟(jì)效益較高。但是，隨著地層原油的不斷開采，地層中大孔隙中的原油需要的驅(qū)動(dòng)能量較少。對(duì)于微小孔隙，孔道越小，毛管壓力越大，驅(qū)油阻力也越大，這必然使得地層中有大量的剩余油難以開采。

國(guó)內(nèi)很多油田，注入水將原油驅(qū)替到井眼后采用人工舉升采油，舉升液體中含有大量的水，導(dǎo)致含水率非常高，含水率高達(dá)90％的情況也十分常見。舉升出井口的液體中，需要的只是那部分低占比的原油。大量的水被開采出來(lái)，這導(dǎo)致耗費(fèi)了大量的電能和資金的投入。后期的水處理成本對(duì)于石油開采來(lái)說(shuō)也是一筆較大的開支。水的采出和回注過(guò)程，造成了大量的能源浪費(fèi)，成本攀升。因此，井下對(duì)油水進(jìn)行粗分離，就顯得尤為重要?，F(xiàn)有的油水分離器，例如專利申請(qǐng)?zhí)枮?0213389.X的實(shí)用新型專利，它的分離器部分功能較為簡(jiǎn)單，分離出的原油含水率較高，分離效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種井下采油多腔室旋流式粗分離裝置，它可以作為電潛泵采油裝置井下機(jī)組的一部分，解決現(xiàn)有分離裝置分離效果欠佳，能源、資金浪費(fèi)的問(wèn)題。該裝置能有效的加強(qiáng)分離效果，降低含水率，提高舉升液中原油體積占比。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種井下采油多腔室旋流式粗分離裝置，所述殼體具有內(nèi)腔室以及環(huán)繞在內(nèi)腔室外呈環(huán)狀的外腔室，所述內(nèi)腔室具有上分離部、下分離部，所述外腔室位于內(nèi)腔室的上分離部，所述內(nèi)腔室的下分離部、外腔室均呈上圓下錐型，所述內(nèi)腔室的頂部設(shè)置抽油管用于與抽油泵連接，所述外腔室的圓段設(shè)置切向進(jìn)液管用于與增壓泵的內(nèi)腔連接，所述外腔室的錐段與內(nèi)腔室下分離部的圓段之間設(shè)置切向出水管，所述外腔室、內(nèi)腔室上分離部之間的隔壁內(nèi)側(cè)設(shè)置切向出油管，所述切向出油管位于切向出水管的上方，所述內(nèi)腔室的底部設(shè)置用于將分離出的水注入地層的注水管，所述切向出水管、切向出油管、注水管上分別設(shè)有單向閥。

為了形成旋流，優(yōu)選地，所述切向進(jìn)液管的上端與增壓泵的外表面相切，切向進(jìn)液管的下端與外腔室外表面相切，所述切向出水管的上端與外腔室外表面相切，所述切向出水管的下端與內(nèi)腔室外表面相切。

為了提高分離效果，優(yōu)選地，所述切向進(jìn)液管的數(shù)量為兩根，兩根切向進(jìn)液管沿水平方向?qū)ΨQ設(shè)置在外腔室的外側(cè)，兩切向進(jìn)液管的旋向相同；所述切向出水管的數(shù)量為兩根，兩根切向出水管沿水平方向?qū)ΨQ設(shè)置在內(nèi)腔室的外側(cè)，兩切向出水管的旋向相同；所述切向出油管的數(shù)量為兩根，兩根切向出油管沿水平方向?qū)ΨQ設(shè)置在隔壁的內(nèi)側(cè)，兩切向出油管的旋向相同。

為了保證油水混合液經(jīng)兩側(cè)切向進(jìn)液管沿切線進(jìn)入外腔室向下作螺旋形運(yùn)動(dòng)，防止兩個(gè)進(jìn)液口進(jìn)入的液體分子發(fā)生碰撞，影響分離效果，優(yōu)選地，兩根切向進(jìn)液管沿豎直方向錯(cuò)位設(shè)置；兩根切向出水管沿豎直方向錯(cuò)位設(shè)置；兩根切向出油管沿豎直方向錯(cuò)位設(shè)置。

優(yōu)選地，所述內(nèi)腔室的下分離部直徑大于上分離部直徑，形成上分離部、下分離部之間形成臺(tái)階。

優(yōu)選地，所述外腔室、內(nèi)腔室上分離部之間的隔壁內(nèi)側(cè)設(shè)置環(huán)形擋板，所述環(huán)形擋板位于切向出油管的上方。

優(yōu)選地，所述切向出油管位于切向進(jìn)液管的下方。

優(yōu)選地，所述切向出油管位于外腔室錐段的上部。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

1.本裝置是電潛泵采油裝置井下機(jī)組的一部分，將井下油水進(jìn)行有效分離，這對(duì)于石油開采尤為重要，本裝置直接在井下進(jìn)行油水粗分離，防止水的采出和回注過(guò)程中，造成的大量能源浪費(fèi)，減少了能源的消耗和資金的投入。水處理成本也會(huì)顯著下降，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，尤其在非自噴井或高含水井舉升技術(shù)中可起到重要作用。

2.采用多腔室自上而下的組合結(jié)構(gòu)，逐步分離，顯著的提高了分離效率。

3.在離心力的作用下，當(dāng)粗分離裝置下部排水速度較慢，切向進(jìn)液管進(jìn)液速度較快時(shí)，水沿著內(nèi)腔室壁面的厚度增大，下部注水管排水口的壓力上升。水在上部受到兩層阻擋，其一是內(nèi)腔室上分離部、下分離部之間臺(tái)階的阻擋，其次是內(nèi)腔室上分離部環(huán)形擋板的阻擋。由于阻擋的作用，在旋流過(guò)程中，進(jìn)一步增大了下部注水管排水口的壓力，加快了排液速度，提高了分離效率。也可有效的防止油水混相，減少在內(nèi)腔室上部通過(guò)抽油連通管將水抽吸出分離器的水的體積，防止水上竄作用對(duì)抽提出原油的含水率造成影響。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的A-A剖視示意圖；

圖4是旋流式分離的原理圖。

附圖標(biāo)記

附圖中，1.潛油電纜，2.進(jìn)油管，3.抽油泵，4.抽油泵進(jìn)口，5.上聯(lián)軸器，6.抽油電機(jī)，7.下聯(lián)軸器，8.吸入閥，9.增壓泵，10.抽油管，11、23.切向進(jìn)液管，12、21.切向出油管，13、20.切向出水管，14、15、18、19.單向閥，16.注水管，17.地層，22.環(huán)形擋板，24.含油層，25.套管，26.油管，27.上封隔器，28為內(nèi)腔室，29為外腔室。

具體實(shí)施方式

參見圖1-圖4，為本發(fā)明的一種較佳的實(shí)施例

傳統(tǒng)電潛泵采油裝置由井下機(jī)組部分、電力傳輸部分、地面控制部分組成。潛油電纜將地面電能傳輸給抽油電機(jī)，抽油電機(jī)通過(guò)上下兩個(gè)聯(lián)軸器分別連接抽油泵和增壓泵。增壓泵底部安裝一種井下采油多腔室旋流式粗分離裝置，進(jìn)一步將油水進(jìn)行有效分離。

井下采油多腔室旋流式粗分離裝置，包括殼體，所述殼體具有內(nèi)腔室以及環(huán)繞在內(nèi)腔室外呈環(huán)狀的外腔室，外腔室的外徑等于增壓泵的外徑，內(nèi)腔室空間較大，所述內(nèi)腔室具有上分離部、下分離部，所述內(nèi)腔室的下分離部直徑大于上分離部直徑，形成上分離部、下分離部之間形成臺(tái)階。所述外腔室位于內(nèi)腔室的上分離部，所述內(nèi)腔室的下分離部、外腔室均呈上圓下錐型，圓段、錐段的高度比為1:3，所述內(nèi)腔室的頂部設(shè)置抽油管用于與抽油泵連接，所述外腔室的圓段設(shè)置切向進(jìn)液管用于與增壓泵的內(nèi)腔連接，所述外腔室的錐段與內(nèi)腔室下分離部的圓段之間設(shè)置切向出水管，所述外腔室、內(nèi)腔室上分離部之間的隔壁內(nèi)側(cè)設(shè)置切向出油管、環(huán)形擋板，所述切向出油管位于切向出水管的上方，本實(shí)施例中，所述切向出油管位于切向進(jìn)液管的下方且位于外腔室錐段的上部。所述環(huán)形擋板位于切向出油管的上方，所述內(nèi)腔室的底部設(shè)置用于將分離出的水注入地層的注水管，所述切向出水管、切向出油管、注水管上分別設(shè)有單向閥。

所述切向進(jìn)液管的上端與增壓泵的外表面相切，切向進(jìn)液管的下端與外腔室外表面相切，所述切向出水管的上端與外腔室外表面相切，所述切向出水管的下端與內(nèi)腔室外表面相切。所述切向進(jìn)液管的數(shù)量為兩根，兩根切向進(jìn)液管沿豎直方向錯(cuò)位設(shè)置，兩根切向進(jìn)液管沿水平方向?qū)ΨQ設(shè)置在外腔室的外側(cè)，兩切向進(jìn)液管的旋向相同；所述切向出水管的數(shù)量為兩根，兩根切向出水管沿豎直方向錯(cuò)位設(shè)置，兩根切向出水管沿水平方向?qū)ΨQ設(shè)置在內(nèi)腔室的外側(cè)，兩切向出水管的旋向相同；所述切向出油管的數(shù)量為兩根，兩根切向出油管沿豎直方向錯(cuò)位設(shè)置，兩根切向出油管沿水平方向?qū)ΨQ設(shè)置在隔壁的內(nèi)側(cè)，兩切向出油管的旋向相同。

在旋流過(guò)程中，油水自上而下，從切向進(jìn)液管沿著切線進(jìn)入外腔室內(nèi)，增加了進(jìn)液的旋流分離時(shí)間。當(dāng)油和水經(jīng)過(guò)外腔室的分離后，進(jìn)入內(nèi)腔室，油首先進(jìn)入內(nèi)腔室的上分離部?jī)?nèi)，水進(jìn)入下分離部，由于離心力的作用，水沿著內(nèi)腔室壁面向下流動(dòng)，油由于重力和離心力的作用會(huì)沿著中心軸線向下流動(dòng)。最終水會(huì)通過(guò)帶有單向閥的注水管排出，進(jìn)一步被注入地層。上分離部的油向下流動(dòng)一段距離后，與自下而上內(nèi)腔室分離的原油混合，向上繼續(xù)進(jìn)進(jìn)行旋流分離。油在旋流過(guò)程中會(huì)沿著中心軸線上返，會(huì)受到上分離部、下分離部之間臺(tái)階的阻擋，其次上返進(jìn)入內(nèi)腔室上分離部?jī)?nèi)會(huì)受到環(huán)形擋板的阻擋。通過(guò)阻擋可以減小向上返油的厚度，可以抽吸沿著中心軸線分離效果較好的那部分油。當(dāng)粗分離裝置下部排水速度較慢，切向進(jìn)水管進(jìn)液速度較快時(shí)，水沿著內(nèi)腔室壁面的厚度增大，下部注水管排水口的壓力上升，加快中心軸線聚集油的上放速度。水在上部受到兩層阻擋，其一是上分離部、下分離部之間臺(tái)階的阻擋，其次是內(nèi)腔室上分離部環(huán)形擋板的阻擋。由于阻擋的作用，在旋流過(guò)程中，進(jìn)一步增大了下部注水管排水口的壓力，加快了排水速度，提高了分離效率。也可有效的防止油水混相，減少在內(nèi)腔室上部通過(guò)抽油連通管將水抽吸出分離器的水的體積，防止水的上竄作用對(duì)抽提出原油的含水率造成影響。最終油被主內(nèi)腔室上部中心軸線的抽油管抽提至抽油泵，最終進(jìn)入油管，然后把油舉升到地面。

在設(shè)計(jì)外腔室和內(nèi)腔室時(shí)，應(yīng)盡可能保證圓柱直徑小而圓錐部分長(zhǎng)。小直徑的圓筒有利于增大離心力，以提高沉降速度；同時(shí)，錐形部分加長(zhǎng)可增大液流行程，從而延長(zhǎng)混合液的分離時(shí)間或混合液在腔室內(nèi)的停留時(shí)間。

本發(fā)明不僅僅局限于上述實(shí)施例，若有足夠的井下空間，在內(nèi)腔室下部仍可以加一級(jí)腔室，構(gòu)成多腔室自上而下的組合結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出井下采油多腔室旋流粗分離裝置，進(jìn)一步增加分離液在旋流器內(nèi)壁面的停留時(shí)間，增強(qiáng)分離效果。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。