[发明专利]一种浮子式稳流器

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，本发明提供一种浮子式稳流器，该种浮子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：该种浮子式稳流器，包括一个中心管，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；所述稳流器还包括一个入口螺旋导流结构体、一个稳流浮子、防卡倒锥以及一个出口螺旋导流结构体；所述稳流浮子上开有若干导流孔和一个锥形腔。其中，入口螺旋导流结构体和出口螺旋导流结构体与所述中心管的圆柱形腔通过螺纹连接；在入口螺旋导流结构体和出口螺旋导流结构体之间依次固定连接扶正杆和防卡倒锥，稳流浮子套在扶正杆外可沿扶正杆上下滑动，在稳流浮子的上端与入口螺旋导流结构体的底部之间环绕于扶正杆上固定有一根弹簧；所述锥形腔与防卡倒锥相配合。

具体实现时，为起到高压防卡作用，可使得锥形腔的锥角大于防卡倒锥的锥角，二者之间的角度差范围在3度到8度之间。

另外，限制所述稳流浮子上的导流孔在稳流浮子上周向均布，两两相隔90度，同时，使导流孔的直径为稳流浮子直径的1/6，由此带来的稳流效果更好。

本发明具有如下有益效果：本发明采用锥形稳流浮子配合弹簧及防卡倒锥实现稳流作用，首先，该装置的圆柱形型腔和入口螺旋导流流道，能够实现一定的预分离效果；其次，进出口采用锥螺纹连接，在实现密封效果的前提下减少密封件的使用；再次，内锥式稳流浮子开有导流孔，导流孔在稳流浮子上周向均布，相隔角度为90°，其直径为稳流浮子直径的1/6，可以与下端的防卡倒锥结构配合实现稳流；此外，调整上下锥角的角度差在3度到8度的范围内，可避免高压卡死现象发生。另外，稳流浮子连有弹簧，可保证其在来液压力下上下浮动，改变过流截面，实现恒流量，导流孔可以保证其运动的灵活性。本种稳流器适于井下工况条件下，能够缓解非恒定流动采出液对机械采油过程的影响，也可用于井下分离及同井回注系统中分离器的前后端，为分离器提供稳定的工作环境，确保其稳定高效运行。本种稳流器虽然结构简单，依靠浮子式结构实现稳流作用，但是其工作性能可靠， 具有位置自恢复功能，不需要额外进行井下或井上调节，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是本发明所述浮子式稳流器与油管连接后的结构示意图。