本發(fā)明專利涉及油田開采領(lǐng)域，是一種井下油水分離裝置，特別適用于深井和高回注壓力井的一種地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵井下油水分離裝置。

背景技術(shù)：

井下油水分離技術(shù)是近些年新興的一項(xiàng)高效、節(jié)能、環(huán)保的新技術(shù)?？稍谕痪蹆?nèi)進(jìn)行油水混合物的采出、油和水的分離、油的舉升以及產(chǎn)出水的回注。目前已有的井下油水分離系統(tǒng)，流道復(fù)雜多變，這使得增壓后的油液所受阻力較大，對(duì)增壓泵的增壓能力提出了很高的要求，同時(shí)流道的復(fù)雜性也使得故障維修變得困難，此外現(xiàn)有的油水分離系統(tǒng)由于未能解決油液增壓時(shí)系統(tǒng)本身所受壓力的影響，水力載荷產(chǎn)生的軸向力只能由空心抽油桿抵消，這嚴(yán)格限制了井下油水分離系統(tǒng)的適用深度。本發(fā)明提出了一種適用于深井及高回注壓力下的地面驅(qū)動(dòng)雙螺桿泵井下油水分離裝置，流道簡(jiǎn)單，螺桿泵布置合理，運(yùn)行檢測(cè)方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種流道簡(jiǎn)單、應(yīng)用于深井和高回注壓力井的井下油水分離裝置。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是：螺桿泵增壓裝置的配置、油水分離旋流裝置、井下油水分離回注與舉升裝置各部分之間的連接方式以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用的技術(shù)方案如下：一種深井及高回注壓力井用的螺桿泵井下油水分離裝置，由套管、上油管、上部交叉流道體、下油管、螺桿泵增壓裝置、油水分離旋流裝置、井下油水分離回注與舉升裝置組成，其特征在于：上油管、上部交叉流道體、下油管、螺桿泵增壓裝置、油水分離旋流裝置、井下油水分離回注與舉升裝置安裝在套管內(nèi)，螺桿泵增壓裝置與油水分離旋流裝置通過上部交叉流道體連接；油水分離旋流裝置與井下油水分離回注裝置通過下油管連接，油水分離旋流裝置與井下油水分離舉升裝置通過上、下外油嘴連接；

所述螺桿泵增壓裝置由抽油桿、折返流道接頭、上外殼體、上單螺桿泵、上內(nèi)殼體、撓性軸、中內(nèi)殼體、下外殼體、下內(nèi)殼體以及下單螺桿泵組成，抽油桿與上單螺桿泵連接，折返流道頭上端與上油管螺紋密封，折返流道頭下端內(nèi)徑與上單螺桿泵密封配合，折返流道頭下端外徑、上內(nèi)殼體上端外徑與上外殼體螺紋密封，構(gòu)成上環(huán)空流道，上內(nèi)殼體、下內(nèi)殼體與中內(nèi)殼體配合，構(gòu)成中環(huán)空流道，下內(nèi)殼體下端與上部交叉流道體配合，下外殼體上端與上內(nèi)體螺紋密封，下端與上部交叉交流體螺紋密封，抽油桿與上單螺桿泵上端連接，上單螺桿泵上端與折返流道體同軸線配合，下端與上內(nèi)殼體同軸線配合，下單螺桿泵上端與中內(nèi)殼體同軸線配合，下單螺桿泵下端與下內(nèi)殼體、上部交叉交流體同軸線配合，上單螺桿泵與下單螺桿泵通過撓性軸相連接；

所述油水分離旋流裝置由雙錐旋流器、外殼體a、上支撐管、上支撐底座、上定位座、中部交叉流道體、單錐旋流器、外殼體b、下支撐管、下支撐底座、管接頭組成，雙錐旋流器與上部交叉交流體定位孔配合，一個(gè)雙錐旋流器底端插在上定位座定位孔中，雙錐旋流器用上支撐管、上支撐底座支撐，上支撐底座與上定位座配合，上定位座與中部交叉流道體軸向配合，外殼體a與上部交叉流道體、中部交叉流道體螺紋密封，構(gòu)成環(huán)空流道，單錐旋流器與中部交叉流道體定位孔配合，一個(gè)單錐旋流器底端插在管接頭定位孔中，單錐旋流器用下支撐管、下支撐底座支撐，下支撐底座與管接頭配合，外殼體b與中部交叉流道體、管接頭螺紋密封；

所述井下油水分離回注與舉升裝置由旁通管、三通接頭、上外油嘴、下油管、下外油嘴、y351封隔器、單向閥、打壓球座、篩管、絲堵組成，下油管與管接頭軸向配合，所述井下油水分離回注裝置從上到下依次安裝下油管、y351封隔器、單向閥、打壓球座、篩管、絲堵，上部交叉流道體內(nèi)端面加工有與定位孔同軸心的溢流孔，溢流孔與雙錐旋流器的溢流伸出管同軸配合并形成密封，徑向孔出口處加工有內(nèi)螺紋油口，與上外油嘴連接，上外油嘴另一端與旁通管螺紋聯(lián)接，旁通管的另一端與三通管螺紋聯(lián)接，中部交叉流道體內(nèi)端面加工有與定位孔同軸心的溢流孔，溢流孔與單錐旋流器的溢流伸出管同軸配合并形成密封，徑向孔出口處加工有內(nèi)螺紋油口，與下外油嘴連接，下外油嘴另一端與旁通管螺紋聯(lián)接，旁通管的另一端與三通管螺紋聯(lián)接，三通管與向上的旁通管螺紋聯(lián)接。

所述折返流道接頭近壁加工有4個(gè)直通環(huán)形孔，與中間的中空流道相通，直通環(huán)形孔與上外殼體構(gòu)成的上環(huán)空流道相通，上環(huán)空流道與上內(nèi)殼體上端近壁加工的環(huán)空流道、下端左半面近壁加工的3個(gè)直通環(huán)形孔相通，上內(nèi)殼體的直通環(huán)形孔依次向下與中內(nèi)殼體的左半面的3個(gè)直通環(huán)形孔、下內(nèi)殼體的左半面的3個(gè)直通環(huán)形孔、上部交叉流道體上端左半面的3個(gè)直通環(huán)形孔、上部交叉流道體中上段半扇形中空流道、上部交叉流道體下端大直通環(huán)形孔相通，上部交叉流道體下端大直通環(huán)形孔與雙錐旋流器、上支撐管與外殼體a之間的下環(huán)空流道連通，由此組成原油液進(jìn)入螺桿泵增壓裝置增壓前的通道。

所述中環(huán)流通道向下依次與中內(nèi)殼體下端的3個(gè)直通環(huán)形孔、下內(nèi)殼體的右半面的3個(gè)直通環(huán)形孔、上部交叉流道體上半部的3個(gè)直通環(huán)形孔、上部交叉流道體下端的大直通環(huán)形孔相通，上部交叉流道體下端的大直通環(huán)形孔與雙錐旋流器的入口相通，由此組成增壓后原油液進(jìn)入油水分離旋流裝置的通道。

所述上內(nèi)殼體下端左半面近壁加工的3個(gè)直通環(huán)形孔，與中內(nèi)殼體的左半面的3個(gè)直通環(huán)形孔相通，上內(nèi)殼體下端右半面近壁加工的3個(gè)直通環(huán)形孔被中內(nèi)殼體封住。

所述的油水分離旋流裝置由兩級(jí)旋流器組成，雙錐旋流器出口與單錐旋流器入口通過中部交叉流道體近壁的斜通環(huán)形流道相通。

所述上外油嘴、下外油嘴為外接式，易于更換。

所述上單螺桿泵、下單螺桿泵除了螺桿-襯套副的旋向不同以外其余結(jié)構(gòu)參數(shù)均相同，并且在軸向上對(duì)稱布置，排出口相對(duì)吸入口相背，在排出口端用撓性軸聯(lián)接兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子。進(jìn)行井下油水分離作業(yè)時(shí)，具有相同轉(zhuǎn)速的兩單螺桿泵對(duì)油液加壓時(shí)，水力載荷產(chǎn)生的軸向力大小幾乎一樣，方向相反，二者可以相互抵消，這使得整個(gè)抽油桿幾乎只受到徑向剪切力的作用(除去自身重力的影響)，從而使得抽油桿的泵掛深度可以更深。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)與現(xiàn)有的井下油水分離裝置相比，該裝置的流道簡(jiǎn)單，容易組裝，且零件制造成本較低。

(2)與現(xiàn)有地面驅(qū)動(dòng)井下油水分離裝置相比，該裝置由于本身可以自動(dòng)抵消水力載荷產(chǎn)生的過大的軸向力，其對(duì)抽油桿的作用力較小，因此可用于深井開采，而且井口壓力低，不需要耐高壓的井口裝置。

(3)原油液進(jìn)入增壓泵的流道靠近增壓泵，降低了油液進(jìn)入旋流器前的壓力損失，即增大了油液進(jìn)入旋流器的入口壓力，減少了增壓泵的能耗，減少了很多不必要的流道，運(yùn)行更加可靠。

(4)本發(fā)明也可改裝為試驗(yàn)裝置，即將兩次分離后的油液分別用旁通管引到地面，測(cè)量?jī)纱畏蛛x后油液的濃度，為油水分離旋流器的幾何參數(shù)研究提供必要的數(shù)據(jù)。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為油液流動(dòng)示意圖；

附圖3為螺桿泵增壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為圖3中折返流道接頭的a-a剖視圖；

附圖5為圖3中上內(nèi)殼體和下外殼體的b-b剖視圖；

附圖6為圖3中中內(nèi)殼體和下外殼體的c-c剖視圖；

附圖7為圖3中下內(nèi)殼體和下外殼體的d-d斷面圖；

附圖8為圖3中上部交叉流道和下外殼體的e-e斷面圖；

附圖9為圖3中上部交叉流道和下外殼體的f-f斷面圖；

附圖10為圖3中上部交叉流道的g-g斷面圖；

附圖11為圖3中上部交叉流道的h-h斷面圖；

附圖12為圖3中下部交叉流道的i-i斷面圖；

附圖13為圖1中i局部放大圖；

附圖14為圖1中ii局部放大圖。

符號(hào)說明：

1.套管、2.旁通管、3.上油管、4.抽油桿、5.折返流道接頭、6.上外殼體、7.上單螺桿泵、8.上內(nèi)殼體、9.撓性軸、10.中內(nèi)殼體、11.下外殼體、12.下內(nèi)殼體、13.下單螺桿泵、14.三通接頭、15.上外油嘴、16.上部交叉流道體、17.雙錐旋流器、18.外殼體a、19.上支撐管、20.上支撐底座、21.上定位座、22.中部交叉流道體、23.單錐旋流器、24.外殼體b、25.下支撐管、26.下支撐底座、27.管接頭、28.下油管、29.下外油嘴、30.y351封隔器、31.單向閥、32.打壓球座、33.篩管、34.絲堵、35.螺桿泵增壓裝置、36.油水分離旋流裝置；a至q均為液流流道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1-14所示，一種深井及高回注壓力井用的螺桿泵井下油水分離裝置，由套管(1)、上油管(3)、上部交叉流道體(16)、下油管(28)、螺桿泵增壓裝置(35)、油水分離旋流裝置(36)、井下油水分離回注與舉升裝置組成，其特征在于：上油管(3)、上部交叉流道體(16)、下油管(28)、螺桿泵增壓裝置(35)、油水分離旋流裝置(36)、井下油水分離回注與舉升裝置安裝在套管(1)內(nèi)，螺桿泵增壓裝置(35)與油水分離旋流裝置(36)通過上部交叉流道體(16)連接；油水分離旋流裝置(36)與井下油水分離回注裝置通過下油管(28)連接，油水分離旋流裝置(36)與井下油水分離舉升裝置通過上、下外油嘴(15、29)連接；

所述螺桿泵增壓裝置(35)由抽油桿(4)、折返流道接頭(5)、上外殼體(6)、上單螺桿泵(7)、上內(nèi)殼體(8)、撓性軸(9)、中內(nèi)殼體(10)、下外殼體(11)、下內(nèi)殼體(12)以及下單螺桿泵(13)組成，抽油桿(4)與上單螺桿泵(7)連接，折返流道頭(5)上端與上油管(3)螺紋密封，折返流道頭(5)下端內(nèi)徑與上單螺桿泵密封配合，折返流道頭(5)下端外徑、上內(nèi)殼體(8)上端外徑與上外殼體(6)螺紋密封，構(gòu)成上環(huán)空流道d，上內(nèi)殼體(8)、下內(nèi)殼體(12)與中內(nèi)殼體配合，構(gòu)成中環(huán)空流道(g)，下內(nèi)殼體(12)下端與上部交叉流道體(16)配合，下外殼體(11)上端與上內(nèi)體(8)螺紋密封，下端與上部交叉交流體(16)螺紋密封，抽油桿(4)與上單螺桿泵(7)上端連接，上單螺桿泵(7)上端與折返流道體(5)同軸線配合，下端與上內(nèi)殼體(8)同軸線配合，下單螺桿泵(13)上端與中內(nèi)殼體(10)同軸線配合，下單螺桿泵下端與下內(nèi)殼體(12)、上部交叉交流體(16)同軸線配合，上單螺桿泵(7)與下單螺桿泵(13)通過撓性軸(9)相連接；

所述油水分離旋流裝置(36)由雙錐旋流器(17)、外殼體a(18)、上支撐管(19)、上支撐底座(20)、上定位座(21)、中部交叉流道體(22)、單錐旋流器(23)、外殼體b(24)、下支撐管(25)、下支撐底座(26)、管接頭(27)組成，雙錐旋流器(17)與上部交叉交流體(16)定位孔配合，一個(gè)雙錐旋流器(17)底端插在上定位座(21)定位孔中，雙錐旋流器(17)用上支撐管(19)、上支撐底座(20)支撐，上支撐底座(20)與上定位座(21)配合，上定位座(21)與中部交叉流道體(22)軸向配合，外殼體a(18)與上部交叉流道體(16)、中部交叉流道體(22)螺紋密封，構(gòu)成環(huán)空流道，單錐旋流器(23)與中部交叉流道體(22)定位孔配合，一個(gè)單錐旋流器(23)底端插在管接頭(27)定位孔中，單錐旋流器(23)用下支撐管(25)、下支撐底座(26)支撐，下支撐底座(26)與管接頭(27)配合，外殼體b(24)與中部交叉流道體(22)、管接頭(27)螺紋密封；

所述井下油水分離回注與舉升裝置由旁通管(2)、三通接頭(14)、上外油嘴(15)、下油管(28)、下外油嘴(29)、y351封隔器(30)、單向閥(31)、打壓球座(32)、篩管(33)、絲堵(34)組成，下油管(28)與管接頭(27)軸向配合，所述井下油水分離回注裝置從上到下依次安裝下油管(28)、y351封隔器(30)、單向閥(31)、打壓球座(32)、篩管(33)、絲堵(34)，上部交叉流道體(16)內(nèi)端面加工有與定位孔同軸心的溢流孔，溢流孔與雙錐旋流器(17)的溢流伸出管同軸配合并形成密封，徑向孔出口處加工有內(nèi)螺紋油口，與上外油嘴(15)連接，上外油嘴(15)另一端與旁通管(2)螺紋聯(lián)接，旁通管(2)的另一端與三通管(14)螺紋聯(lián)接，中部交叉流道體(22)內(nèi)端面加工有與定位孔同軸心的溢流孔，溢流孔與單錐旋流器(23)的溢流伸出管同軸配合并形成密封，徑向孔出口處加工有內(nèi)螺紋油口，與下外油嘴(29)連接，下外油嘴(29)另一端與旁通管(2)螺紋聯(lián)接，旁通管(2)的另一端與三通管(14)螺紋聯(lián)接，三通管(14)在與向上的旁通管(2)螺紋聯(lián)接。

所述折返流道接頭(5)近壁加工有4個(gè)直通環(huán)形孔(d)，與中間的中空流道(f)相通，直通環(huán)形孔(d)與上外殼體(6)構(gòu)成的上環(huán)空流道(d)相通，上環(huán)空流道d與上內(nèi)殼體(8)上端近壁加工的環(huán)空流道、下端左半面近壁加工的3個(gè)直通環(huán)形孔(d)相通，上內(nèi)殼體(8)的直通環(huán)形孔(d)依次向下與中內(nèi)殼體的左半面的3個(gè)直通環(huán)形孔(d)、下內(nèi)殼體(12)的左半面的3個(gè)直通環(huán)形孔(d)、上部交叉流道體(15)上端左半面的3個(gè)直通環(huán)形孔(d)、上部交叉流道體(16)中上段半扇形中空流道(e)、上部交叉流道體(16)下端3個(gè)直通環(huán)形孔(c)相通，上部交叉流道體(16)下端3個(gè)直通環(huán)形孔(c)與雙錐旋流器(17)、上支撐管(19)與外殼體a(18)之間的下環(huán)空流道連通，由此組成原油液進(jìn)入螺桿泵增壓裝置(35)增壓前的通道。

所述中環(huán)流通道(g)向下依次與中內(nèi)殼體(10)下端的3個(gè)直通環(huán)形孔(h)、下內(nèi)殼體(12)的右半面的3個(gè)直通環(huán)形孔(h)、上部交叉流道體(16)上半部的3個(gè)直通環(huán)形孔(h)、上部交叉流道體(16)下端的大直通環(huán)形孔相通，上部交叉流道體(16)下端的大直通環(huán)形孔與雙錐旋流器(17)的入口相通，由此組成增壓后原油液進(jìn)入油水分離旋流裝置(36)的通道。

所述上內(nèi)殼體(8)下端左半面近壁加工的3個(gè)直通環(huán)形孔，與中內(nèi)殼體(10)的左半面的3個(gè)直通環(huán)形孔(d)相通，上內(nèi)殼體(8)下端右半面近壁加工的3個(gè)直通環(huán)形孔(d)被中內(nèi)殼體(10)封住。

所述的油水分離旋流裝置(36)由兩級(jí)旋流器組成，雙錐旋流器(17)出口與單錐旋流器(23)入口通過中部交叉流道體(22)近壁的直流通道(k)相通。

所述上外油嘴(15)、下外油嘴(29)為外接式，易于更換。

所述上單螺桿泵(7)、下單螺桿泵(13)除了螺桿-襯套副的旋向不同以外其余結(jié)構(gòu)參數(shù)均相同，并且在軸向上對(duì)稱布置，排出口相對(duì)吸入口相背，在排出口端用撓性軸聯(lián)接兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子。進(jìn)行井下油水分離作業(yè)時(shí)，具有相同轉(zhuǎn)速的兩單螺桿泵對(duì)油液加壓時(shí)，水力載荷產(chǎn)生的軸向力大小幾乎一樣，方向相反，二者可以相互抵消，這使得整個(gè)抽油桿幾乎只受到徑向剪切力的作用(除去自身重力的影響)，從而使得抽油桿的泵掛深度可以更深。

如圖2所示，工作流程為：流動(dòng)過程為來自采油層的高含水原油液經(jīng)過充滿于套管(1)、上油管(3)、下油管(28)和y341封隔器(30)圍成的環(huán)形空間a內(nèi)，由外殼體a(18)上的孔進(jìn)入腔室b，再進(jìn)入上部交叉流道體(16)的流道c，高含水原油液一部分經(jīng)過上部交叉流道體(16)的流道e，經(jīng)下單螺桿泵(13)增壓后進(jìn)入中環(huán)空流道g，高含水原油液另一部分經(jīng)過下內(nèi)殼體(12)的流道d、中內(nèi)殼體的流道d、上環(huán)空流道d、折返流道體(5)的流道d，進(jìn)入折返流道體(5)中空流道(f)，經(jīng)上單螺桿泵(7)增壓后進(jìn)入中環(huán)空流道g，上下單螺桿泵(7、13)增壓后的高含水原油液在中環(huán)空流道g混合后，經(jīng)中內(nèi)殼體(10)流道g、下內(nèi)殼體(12)流道h、上部交叉流道體(16)流道h，進(jìn)入雙錐旋流器(17)容腔i進(jìn)行油水分離處理，分離出的溢流液經(jīng)上外油嘴(15)溢流流道j，然后經(jīng)過三通接頭(14)流道o混合后，進(jìn)入旁通管(2)舉升至地面，底流混合液經(jīng)中部交叉流道體(22)的流道k，進(jìn)入單錐旋流器(23)的容腔i進(jìn)行進(jìn)一步分離，分離出的溢流液經(jīng)下外油嘴(29)溢流流道m(xù)進(jìn)入旁通管(2)流道n，然后經(jīng)過三通接頭(14)流道o混合后，進(jìn)入旁通管(2)舉升至地面，分離出的底流混合液經(jīng)下油管(28)流道p，然后經(jīng)單向閥(31)、打壓球座(32)、篩管(33)、絲堵(34)的流道q注入到注水層，完成井下油水分離和同井注水過程。

對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理與精神的情況下，對(duì)實(shí)施方式所進(jìn)行的改變、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。