專利名稱：一種浮子式穩(wěn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在石油開(kāi)采領(lǐng)域中在油田井筒內(nèi)部使用的穩(wěn)流與流量控制裝直。
背景技術(shù)：
目前油田機(jī)械采油過(guò)程中在井筒內(nèi)實(shí)現(xiàn)采出液預(yù)分離的方法主要是采用井下分離及同井回注系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用井下泵送方式結(jié)合分離技術(shù)，在井筒內(nèi)部將采出液初分，然后將富油相和富水相分別泵送到地面或合適地層。旋流分離器因其小型高效等特點(diǎn)成為最常用的井下分離器。旋流分離主要依靠旋轉(zhuǎn)流動(dòng)形成的離心力實(shí)現(xiàn)分離，因此受來(lái)液液流穩(wěn)定性影響很大。特別是在來(lái)液量激增的情況下，會(huì)造成過(guò)大的離心力，從而將液滴剪切破損，加大分離難度。隨著油田逐步進(jìn)入高含水后期，井下油水分離技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，為此，井下穩(wěn)流也成為井下分離器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的保證。然而截至目前，適用于油田機(jī)械采油過(guò)程中井筒內(nèi)采出液穩(wěn)流作用的設(shè)備未見(jiàn)報(bào)道。在其它非油田機(jī)械類的穩(wěn)流應(yīng)用方面，目前存在的對(duì)非穩(wěn)定流動(dòng)起控制作用的穩(wěn)流裝置僅限于低壓應(yīng)用。例如:農(nóng)田灌溉領(lǐng)域用到的水壓出流裝置，氣壓暖瓶的提水管附件，直流式熱水器的流量恒定自控裝置，綠化微灌使用的迷宮式穩(wěn)流裝置等。這類低壓穩(wěn)流裝置可以在較小的流量范圍下實(shí)現(xiàn)來(lái)液的壓力或流量控制，缺點(diǎn)是這類裝置主要依靠巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流，可調(diào)范圍有限，流道容易堵塞，使用壽命短，最重要的是若在高壓、大流量下使用可靠性無(wú)法得到保證。其次，在具有穩(wěn)流作用的工藝方面，地面流體系統(tǒng)出現(xiàn)了一些起到穩(wěn)流作用的裝置或設(shè)備。例如:工業(yè)污水處理系統(tǒng)工藝中使用一種水箱式穩(wěn)流器，通過(guò)箱體隔斷過(guò)渡，解決了進(jìn)入沉淀池和生化系統(tǒng)的液流穩(wěn)定性問(wèn)題；煉油廠催化裂化裝置則采用一種獨(dú)特設(shè)計(jì)的煙道起到穩(wěn)流作用。這類地面流體系統(tǒng)穩(wěn)流裝置往往依靠空間緩沖流體的流動(dòng)狀態(tài)，體積龐大。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中尚無(wú)一種可以直接應(yīng)用于油田井筒內(nèi)部實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流作用從而保證分離器穩(wěn)定工作的相關(guān)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中所提到的現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種浮子式穩(wěn)流器，該種浮子式穩(wěn)流器可適用于井下工況條件，能夠減緩或避免液流參數(shù)波動(dòng)對(duì)旋流分離器分離效果的影響，確保其穩(wěn)定高效運(yùn)行。本發(fā)明的技術(shù)方案是:該種浮子式穩(wěn)流器，包括一個(gè)中心管，所述中心管的上、下兩端是采用錐形母體的油管上聯(lián)結(jié)頭和油管下聯(lián)結(jié)頭，所述油管上聯(lián)結(jié)頭和油管下聯(lián)結(jié)頭上均開(kāi)有用于連接的外螺紋；所述穩(wěn)流器還包括一個(gè)入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體、一個(gè)穩(wěn)流浮子、防卡倒錐以及一個(gè)出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體；所述穩(wěn)流浮子上開(kāi)有若干導(dǎo)流孔和一個(gè)錐形腔。其中，入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體和出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體與所述中心管的圓柱形腔通過(guò)螺紋連接；在入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體和出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體之間依次固定連接扶正桿和防卡倒錐，穩(wěn)流浮子套在扶正桿外可沿扶正桿上下滑動(dòng)，在穩(wěn)流浮子的上端與入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體的底部之間環(huán)繞于扶正桿上固定有一根彈簧；所述錐形腔與防卡倒錐相配合。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，為起到高壓防卡作用，可使得錐形腔的錐角大于防卡倒錐的錐角，二者之間的角度差范圍在3度到8度之間。另外，限制所述穩(wěn)流浮子上的導(dǎo)流孔在穩(wěn)流浮子上周向均布，兩兩相隔90度，同時(shí)，使導(dǎo)流孔的直徑為穩(wěn)流浮子直徑的1/6，由此帶來(lái)的穩(wěn)流效果更好。本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明采用錐形穩(wěn)流浮子配合彈簧及防卡倒錐實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流作用，首先，該裝置的圓柱形型腔和入口螺旋導(dǎo)流流道，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的預(yù)分離效果；其次，進(jìn)出口采用錐螺紋連接，在實(shí)現(xiàn)密封效果的前提下減少密封件的使用；再次，內(nèi)錐式穩(wěn)流浮子開(kāi)有導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔在穩(wěn)流浮子上周向均布，相隔角度為90°，其直徑為穩(wěn)流浮子直徑的1/6，可以與下端的防卡倒錐結(jié)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流；此外，調(diào)整上下錐角的角度差在3度到8度的范圍內(nèi)，可避免高壓卡死現(xiàn)象發(fā)生。另外，穩(wěn)流浮子連有彈簧，可保證其在來(lái)液壓力下上下浮動(dòng)，改變過(guò)流截面，實(shí)現(xiàn)恒流量，導(dǎo)流孔可以保證其運(yùn)動(dòng)的靈活性。本種穩(wěn)流器適于井下工況條件下，能夠緩解非恒定流動(dòng)采出液對(duì)機(jī)械采油過(guò)程的影響，也可用于井下分離及同井回注系統(tǒng)中分離器的前后端，為分離器提供穩(wěn)定的工作環(huán)境，確保其穩(wěn)定高效運(yùn)行。本種穩(wěn)流器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，依靠浮子式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流作用，但是其工作性能可靠，具有位置自恢復(fù)功能，不需要額外進(jìn)行井下或井上調(diào)節(jié)，對(duì)流量或流速均具有調(diào)節(jié)作用。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和理論證明，該裝置可在非穩(wěn)定液流輸入的情況下，自適應(yīng)調(diào)整穩(wěn)流器的流道大小，從而控制流量，本穩(wěn)流器可適用于井下的惡劣工況條件，能夠減緩或避免因液流參數(shù)波動(dòng)對(duì)旋流分離器分離效果及舉升和回注工藝效果的影響，確保其能夠穩(wěn)定高效的運(yùn)行，能夠用于油田機(jī)械采油過(guò)程中達(dá)到井下穩(wěn)流的技術(shù)要求。


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圖1是本發(fā)明所述浮子式穩(wěn)流器與油管連接后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明 所述浮子式穩(wěn)流器內(nèi)部組件連接后的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明所述穩(wěn)流浮子的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖4是本發(fā)明所述防卡倒錐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流的工作原理示意圖。圖中1-油管上聯(lián)結(jié)頭，2-入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體，3-彈簧，4-扶正桿，5-穩(wěn)流浮子，6-導(dǎo)流孔，7-防卡倒錐，8-出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體，9-油管下聯(lián)結(jié)頭，10-錐形腔。
具體實(shí)施方式
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下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
首先闡述本發(fā)明的設(shè)計(jì)目的:本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)油田機(jī)械采油過(guò)程中采出液液流的穩(wěn)流功能而設(shè)計(jì)。其目的主要為:首先，本類浮子式穩(wěn)流器能夠?yàn)榉欠€(wěn)定的采出液液流實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流作用；其次，本類浮子式穩(wěn)流器能夠?yàn)榫掠退蛛x系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作環(huán)境，保證井下分離器的工作效率；最后，本類浮子式穩(wěn)流器能夠依靠旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流作用，具有自恢復(fù)功能和快速接口，可方便地適用于井下管柱的不同管段。下面詳細(xì)闡述本發(fā)明所述方案的具體構(gòu)成:
由圖1至圖4所示，該種浮子式穩(wěn)流器，包括一個(gè)中心管，所述中心管的上、下兩端是采用錐形母體的油管上聯(lián)結(jié)頭I和油管下聯(lián)結(jié)頭9，所述油管上聯(lián)結(jié)頭I和油管下聯(lián)結(jié)頭9上均開(kāi)有用于連接的外螺紋；所述穩(wěn)流器還包括一個(gè)入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體2、一個(gè)穩(wěn)流浮子5、防卡倒錐7以及一個(gè)出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體8 ;所述穩(wěn)流浮子5上開(kāi)有若干導(dǎo)流孔6和一個(gè)錐形腔10。；
其中，入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體2和出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體8與所述中心管的圓柱形腔通過(guò)螺紋連接；在入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體2和出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體8之間依次固定連接扶正桿4和防卡倒錐7，穩(wěn)流浮子5套在扶正桿4外可沿扶正桿上下滑動(dòng)，在穩(wěn)流浮子5的上端與入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體2的底部之間環(huán)繞于扶正桿4上固定有一根彈簧3 ;所述錐形腔10與防卡倒錐7相配合。具體實(shí)施時(shí)，為實(shí)現(xiàn)防卡功能，應(yīng)該使得錐形腔10的錐角大于防卡倒錐7的錐角，二者之間的角度差范圍在3度到8度之間。另外，在以上方案基礎(chǔ)上 進(jìn)一步改進(jìn)，使得所述穩(wěn)流浮子5上的導(dǎo)流孔6在穩(wěn)流浮子上周向均布，兩兩相隔90°，導(dǎo)流孔6的直徑為穩(wěn)流浮子5直徑的1/6，由此獲得的穩(wěn)流效果最佳。下面對(duì)本發(fā)明在具體應(yīng)用時(shí)動(dòng)作過(guò)程予以說(shuō)明。以處理井下采出液為例，采出液通過(guò)入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體進(jìn)入穩(wěn)流器，當(dāng)采出液的壓力較小時(shí)，采出液在穩(wěn)流浮子上產(chǎn)生的壓力小于彈簧的拉力，穩(wěn)流浮子的位置向上運(yùn)動(dòng)，過(guò)流面積減??；當(dāng)采出液的壓力增大時(shí)，采出液在穩(wěn)流浮子上產(chǎn)生的壓力克服了彈簧的作用力，使穩(wěn)流浮子向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致穩(wěn)流浮子與防卡倒錐的距離隨著壓力的增大越來(lái)越小，直至穩(wěn)流浮子內(nèi)部下方的錐形腔完全嵌入倒錐結(jié)構(gòu)，這時(shí)，采出液通過(guò)穩(wěn)流浮子外圍的環(huán)形腔流出，避免了因壓力過(guò)大時(shí)，產(chǎn)生的堵塞現(xiàn)象，從而使出液量保持穩(wěn)定。而穩(wěn)流浮子正是通過(guò)上述的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到控流的作用。具體實(shí)施時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體的伸入程度來(lái)調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)應(yīng)力，即可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要調(diào)節(jié)穩(wěn)流浮子上下彈簧的預(yù)應(yīng)力，以滿足實(shí)際需求。下面對(duì)本方案能夠取得較好的穩(wěn)流效果給予理論證明:
如圖5所示，穩(wěn)流浮子初始位置距倒錐結(jié)構(gòu)頂端端面距離為L(zhǎng)，穩(wěn)流器入口端過(guò)流截面面積為為，假設(shè)流體進(jìn)入穩(wěn)流器后，流體作用在穩(wěn)流浮子上表面上，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，其過(guò)
流截面面積變?yōu)闉?，根?jù)伯努利定理和動(dòng)量定理的基本要求可以得出:
權(quán)利要求
1.一種浮子式穩(wěn)流器，包括一個(gè)中心管，其特征在于:所述中心管的上、下兩端是采用錐形母體的油管上聯(lián)結(jié)頭(I)和油管下聯(lián)結(jié)頭(9)，所述油管上聯(lián)結(jié)頭(I)和油管下聯(lián)結(jié)頭(9)上均開(kāi)有用于連接的外螺紋；所述穩(wěn)流器還包括一個(gè)入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體(2)、一個(gè)穩(wěn)流浮子(5)、防卡倒錐(7)以及一個(gè)出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體(8);所述穩(wěn)流浮子(5)上開(kāi)有若干導(dǎo)流孔(6)和一個(gè)錐形腔(10); 其中，入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體(2)和出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體(8)與所述中心管的圓柱形腔通過(guò)螺紋連接；在入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體(2)和出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體(8)之間依次固定連接扶正桿(4)和防卡倒錐(7)，穩(wěn)流浮子(5)套在扶正桿(4)外可沿扶正桿上下滑動(dòng)，在穩(wěn)流浮子(5)的上端與入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體(2)的底部之間環(huán)繞于扶正桿(4)上固定有一根彈簧(3);所述錐形腔(10)與防卡倒錐(7)相配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮子式穩(wěn)流器，其特征在于:錐形腔(10)的錐角大于防卡倒錐(7)的錐角，二者之間的角度差范圍在3度到8度之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種浮子式穩(wěn)流器，其特征在于:所述穩(wěn)流浮子(5)上的導(dǎo)流孔(6)在穩(wěn)流浮子上周向均布，兩兩相隔90°，導(dǎo)流孔(6)的直徑為穩(wěn)流浮子(5)直徑的1/6。
全文摘要
一種浮子式穩(wěn)流器。主要為了解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種可以安裝于油田井筒內(nèi)部實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流作用的相關(guān)裝置的問(wèn)題。其特征在于所述穩(wěn)流器還包括入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體、穩(wěn)流浮子、防卡倒錐以及出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體；穩(wěn)流浮子上開(kāi)有若干導(dǎo)流孔和一個(gè)錐形腔；入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體和出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體與中心管的圓柱形腔通過(guò)螺紋連接；在入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體和出口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體之間依次固定連接扶正桿和防卡倒錐，穩(wěn)流浮子套在扶正桿外可沿扶正桿上下滑動(dòng)，在穩(wěn)流浮子的上端與入口螺旋導(dǎo)流結(jié)構(gòu)體的底部之間環(huán)繞于扶正桿上固定有彈簧；錐形腔與防卡倒錐相配合。本種穩(wěn)流器能夠減緩或避免液流參數(shù)波動(dòng)對(duì)旋流分離器分離效果的影響，確保其穩(wěn)定高效運(yùn)行。
文檔編號(hào)E21B43/12GK103216217SQ20131014175
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者蔣明虎, 張勇, 劉彩玉, 趙立新, 李楓, 宋華, 張艷 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)