[发明专利]一种带涡流发生器的天然气水合物井下分离装置

权利要求书

1.一种带涡流发生器的天然气水合物井下分离装置，其特征在于：包括上接头(1)、分离器短节(2)、涡流发生器(3)、分离器(4)、下接头(5)；所述的上接头(1)上端与其它工具螺纹连接，上接头(1)下端与分离器短节(2)的上端螺纹连接；所述的分离器短节(2)分为内管(6)和外管(7)，内管(6)中的上部设置用于分离器(4)的直筒段(8)轴向定位和扶正的上固定盘(9)、上固定筒(10)和上挂头(11)，内管(6)中的下部设置用于分离器(4)的锥筒段(12)轴向定位和扶正的下固定盘(13)、下固定筒(14)和下挂头(15)，分离器短节(2)上端与上接头(1)下端螺纹连接，分离器短节(2)下端与下接头(5)上端螺纹连接；所述的下接头(5)内设置排砂筒(16)，排砂筒(16)内有排砂通道(17)，排砂通道(17)内口(18)连接分离器(4)中的排砂管(19)，外端的排出口(20)用于连接泥砂回填的输砂装置，下接头(5)上端与分离器短节(2)的下端螺纹连接，下接头(5)下端与其它工具螺纹连接；所述的涡流发生器(3)设置在分离器短节(2)的内管(6)中，涡流发生器(3)的入口与螺旋管(21)螺旋切向连接，涡流发生器(3)的上端与上挂头(11)螺纹连接，涡流发生器(3)的下端与分离器(4)的上端通过螺栓A(22)螺母A(23)连接；所述的分离器(4)设置在分离器短节(2)的内管(6)中，分离器(4)中的溢流管(24)设置外螺纹A(25)与端盖(26)连接，分离器(4)中的排砂管(19)下端设置外螺纹B(27)与排砂通道(17)内口(18)连接；

所述的上接头(1)为双层结构，包括内接头A(28)和外接头A(29)，内接头A(28)和外接头A(29)依靠肋板A(30)连接，内接头A(28)的上端设置外螺纹C(31)，外接头A(29)的上端设置外螺纹D(32)，上接头(1)上端与其它工具螺纹连接，内接头A(28)的下端设置内螺纹A(33)，外接头A(29)的下端设置内螺纹B(34)，上接头(1)下端与分离器短节(2)的上端螺纹连接；下接头(5)为双层结构，包括内接头B(38)和外接头B(40)，内接头B(38)和外接头B(40)依靠排砂筒(16)和肋板B(61)连接，内接头B(38)的上端设置内螺纹C(62)与分离器短节(2)内管(6)的下端连接，外接头B(40)的上端设置内螺纹D(63)与分离器短节(2)外管(7)的下端连接，内接头B(38)的下端设置外螺纹L(64)，外接头B(40)的下端设置外螺纹M(65)，下接头(5)下端与其它工具螺纹连接；排砂筒(16)内有排砂通道(17)，排砂通道(17)内口(18)设置内螺纹E(66)连接排砂管(19)，外端的排出口(20)用于连接泥砂回填的输砂装置；内管(6)的上端设置外螺纹E(35)与上接头(1)的内接头A(28)的下端连接，外管(7)的上端设置外螺纹F(36)与上接头(1)的外接头A(29)的下端连接，内管(6)的下端设置外螺纹G(37)与下接头(5)的内接头B(38)的上端连接，外管(7)的下端设置外螺纹H(39)与下接头(5)的外接头B(40)的上端连接；所述的内接头A(28)、内管(6)、内接头B(38)与外接头A(29)、外管(7)、外接头B(40)之间的环空为海底天然气水合物开采的进液通道，内管(6)和内接头B(38)的内腔为混合浆体的返液通道，内接头A(28)的内腔为水合物浆体的返液通道；

在海底天然气水合物进行固态流化开采时，需要引入高压海水进行射流破碎水合物层，在射流破碎之后，井下收集混合浆体，混合浆体在举升泵的作用下到达井下分离装置的下接头(5)，混合浆体从下接头(5)的内腔进入分离器短节(2)中内管(6)的内腔，然后依次通过下挂头(15)的通孔C(55)、下固定盘(13)的通孔B(49)、上固定盘(9)的通孔A(45)，最后混合浆体从进料口(67)进入螺旋管(21)内，混合浆体从螺旋管(21)流入到与螺旋管(21)切向正对的涡流发生器(3)中双头螺旋叶片(57)的端口，在双头螺旋叶片(57)的导流作用下由直线运动变为螺旋运动，减少了混合浆体进入分离器(4)内，撞击筒壁产生的能量损失，减少了短路流，同时双头螺旋叶片(57)也使得混合浆体流动状态更加稳定，降低了分离装置的压降；然后混合浆体在分离器(4)内进行旋流分离，分离出的泥砂向下运动通过排砂管(19)排到排砂通道(17)，然后从排出口(20)排出，进行泥砂回填；分离出的水合物浆体向上运动从溢流管(24)流入上接头(1)的内腔，然后继续被向上输送。