同井注采井内流量自适应组件以及应用其的旋流器

本公开涉及油田井下同井注采领域，具体而言，涉及一种应用于同井注采工艺中能够在井下实现油、水两相分离的旋流分离装置。

背景技术：

1、同井注采工艺中目前水力旋流器的应用受限，其中一个重要的因素是出口流量不稳定而造成分离效率低下，因此解决底流口、溢流口流量不稳定的问题已经成为提高旋流分离器性能的关键步骤，此外，出口流量的大小对旋流分离器溢流分离率的影响也很明显。现有技术中已有相关解决方案，如1、智能稳流式旋流器，专利(申请)号：201320508831.0，采用出口入口加装阀门稳定流量。出口流量的大小对旋流分离器溢流分离率的影响也很明显，现有的技术大部分都是在旋流器外部控制阀门来控制流量的大小或者是更换不同管径的溢流管控制溢流分液量，频繁的进行流量操控既然不够便利又影响分离性能。2、cn110905347a所公开的内容，栈桥式井下流量自适应液液分离装置，专利(申请)号：2018102633524。但是，该机械结构较为复杂，推杆等机械结构会对液流阻挡，受到油水混合相的直接冲击，会影响流场的稳定，进而直接使得分离效率不稳定，油水分离性能变差。实际工况下，入口液流含有杂质，在机械结构的细小连接部分和弹簧伸缩路径上更容易受到其影响，出现堵塞卡死等情况。在底流处的稳压器由于直接冲击会造成底流流量不稳定，不能使得旋流器在稳定的分流比下工作。3、一种溢流量可调的旋流器，专利号：202121696772.5。但这种旋流器采用在溢流口加装溢流可调组件手动调节上方条形孔来控制旋流器溢流口流量，出口流量的大小对旋流分离器溢流分离率的影响也很明显，并不从根本上能解决现有的技术问题。

技术实现思路

1、本公开提出了一种同井注采井内流量自适应组件以及应用其的旋流器，能够解决背景技术中指出的现有技术问题。本公开给出的技术方案对比栈桥式井下流量自适应液液分离装置来说，在旋流腔内没有其它的阻挡件，可以保证流场的稳定和分离效率，底流口处的流量自适应装置机械运动简单，且轴承活动腔通过密封使其不受处理液内杂质的影响，使活动件与工作腔隔绝。本公开给出的技术方案通过液流冲击活塞来实现稳流稳压，使得出口液流冲击活塞的斜表面，使其能量损失，达到稳压效果，冲击的同时使得活塞转动，改变出口大小实现出口稳流，最终可以调节底流和溢流自稳定装置达到稳定分流比的作用。此外，本公开给出的技术方案通过对旋流体底流口和溢流口加装流量自适应装置，使得旋流器出口流量稳定在一定范围内，并且通过一定的调节可以稳定旋流器在一定分流比范围内工作，并且通过液流冲击活塞和叶片使得出口压力降低同时达到稳压的作用

2、本公开所述的一种同井注采井内流量自适应组件，基础方案1：所述组件包括底流流量自适应模块，其独特之处在于：

3、所述底流流量自适应模块包括桥式通道8、重力挡块9、固定轴10、桥式引流道11、稳流器活塞12、变径连接13、弹簧14、轴承15、下端盖16、上端盖17以及毛毡18。

4、桥式通道8上设置有桥式轴向通道801、桥式径向通道802、桥式径向通道入口803、桥式径向通道出口804、桥式通道下端外螺纹805、桥式通道上端外螺纹806、桥式通道径向入口螺纹807、桥式通道上端内螺纹808、固定孔809以及挡块限位凹槽810。

5、重力挡块9设置有重力挡块固定孔901、挡块头部902以及挡块尾部903。

6、桥式引流道11上设置有引流道入口1101、引流道出口1102以及引流道上端螺纹1103。

7、稳流器活塞12上设置有稳流器活塞入口1201、稳流器活塞出口1202稳流器活塞一阶凸台1203、稳流器活塞二阶凸台1204、稳流器活塞三阶凸台1205以及稳流器活塞通道1206。

8、变径连接13为过渡连接件，设置有变径连接入口1301、变径连接入口1302以及变径连接上端螺纹1303。

9、下端盖16设置有下端盖凹槽1601和下端盖凸台1602。

10、上端盖17设置有上端盖内侧限位槽1701和上端盖内侧限位槽缺口1702。

11、所述桥式通道上端外螺纹806与引流道上端螺纹1103连接在一起，桥式通道下端外螺纹805与变径连接上端螺纹1303通过螺纹连接在一起，重力挡块固定孔901与固定孔809通过固定轴10配合固定在一起，通过挡块限位凹槽810与挡块头部902和挡块尾部903的接触限位，能够实现重力挡块9绕轴固定角度的转动。

12、上端盖17分别与下端盖16和桥式引流道11通过螺纹连接，上端盖内侧限位槽1701用来放置弹簧14并且可限制弹簧14沿轴向径向轴向的窜动，上端盖内侧凹槽缺口1702用于装配稳流器活塞12，使稳流器活塞三阶凸台1205可以进入上端盖内侧凹槽1701，保证弹簧14定位并密封。

13、上、下端盖通过螺纹连接，下端盖凸台1602与轴承15外圈压紧对外圈轴向定位，下端盖凹槽1601放入毛毡18用于实现密封。

14、稳流器活塞一阶凸台1203与轴承15内圈压紧完成轴向定位，稳流器活塞二阶凸台1204从径向封死上端盖内侧凹槽1701防止弹簧14的径向窜动，稳流器活塞三阶凸台1205装配时由上端盖内侧凹槽缺口1702进入，通过三阶凸台侧壁挤压弹簧14实现稳流器活塞在弹力作用下做复位运动；稳流器活塞通道1206有两个均成螺旋状，并在上端与引流道入口1101对应。

15、变径连接13通过螺纹连接在桥式通道底部。

16、在所述基础方案1上进一步优化，得到方案2：所述组件还包括溢流流量自适应模块。

17、所述溢流流量自适应模块；包括溢流稳流器器外壳19、固定环20、扭杆弹簧底座21、扭杆弹簧22、叶片23、轴承24以及止动叶片25。

18、溢流稳流器外壳19是两端开口的圆筒状结构，设置有溢流稳流器外壳下端螺纹1901、溢流稳流器外壳上端螺纹1902、溢流稳流器外壳内凸台1903、溢流稳流器入口1904、溢流稳流器出口1905以及溢流稳流器固定环固定螺纹1906。

19、固定环20上设置有固定环螺纹2001和固定环齿形凹槽2002。

20、扭杆弹簧底座21上设置有扭杆弹簧底座中部环空2101以及扭杆弹簧底座内侧花键2102。

21、扭杆弹簧22是一根可以扭转并承受某一扭矩的轴，在一定范围内施加扭矩时扭转变形，撤去扭矩时，能够恢复到之前未施加扭矩的状态；扭杆弹簧22上设置有扭杆弹簧下端花键槽2201、扭杆弹簧上端花键槽2202以及扭杆弹簧轴肩2203。

22、叶片23上设置有叶片花键2301、叶片开口2302以及上端叶片凸台2303。

23、止动叶片25上设置有止动叶片凹槽2501、止动叶片开口2502以及止动叶片凸台2503。

24、溢流稳流器外壳内凸台1903与止动叶片25接触，对其轴向定位，溢流稳流器固定环固定螺纹1906与固定环螺纹2001螺纹连接。

25、止动叶片开口2502围绕止动叶片25的轴心均匀分布，用于保证液体顺利通过；止动叶片凹槽2501用于将轴承24放入使轴承外圈配合径向定位，止动叶片凸台2503用于顶轴承外圈实现对轴承24的轴向定位。

26、轴承24的外圈与止动叶片凸台2503相触，轴承24的内圈与叶片凸台2303相触，从而实现对叶片23的轴向定位。

27、叶片开口2302围绕叶片23的圆心均匀分布，并与止动叶片开口2502的尺寸和数量相同；叶片花键2301与扭杆弹簧上端花键槽2202相配合以实现对下方扭杆弹簧22的固定。

28、位于扭杆弹簧22顶部的扭杆弹簧轴肩2203与轴承24的内圈接触用于定位轴承24，扭杆弹簧下端花键槽2201与扭杆弹簧底座内侧花键2102配合，实现对扭杆弹簧22下端轴向定位。

29、扭杆弹簧底座21通过接触并被固定环20压紧完成固定；固定环20与溢流稳流器外壳19通过溢流稳流器固定环固定螺纹1906和固定环螺纹2001螺纹连接。

30、对方案2进一步优化，得到方案3：

31、所述组件还包括旋流分离模块，所述旋流分离模块包括旋流体固定座、接箍以及旋流体7。旋流体固定座上设置有接箍固定螺纹501、旋流体固定螺纹502以及溢流模块固定螺纹503。所述接箍上设置有接箍连接螺纹601。

32、旋流体7上设置有旋流体入口701、旋流体底流口702、旋流体溢流口703、旋流体上端螺纹704以及旋流体下端螺纹705。

33、所述旋流体固定座通过旋流器固定螺纹502、接箍固定螺纹501和溢流模块固定螺纹503分别与旋流体上端螺纹704、接箍连接螺纹601和溢流稳流器外壳下端螺纹1901连接；溢流稳流器外壳19的下端通过溢流稳流器外壳下端螺纹1901与溢流模块固定螺纹503螺纹连接固定在所述旋流体固定座上。

34、旋流体下端螺纹705与桥式通道径向入口螺纹807相连接，用于固定旋流体的底端；

35、桥式通道径向入口螺纹807与旋流体下端螺纹705螺纹连接。

36、本公开应用的另一个方面，在于提出一种同井注采井内流量自适应旋流器，其特征在于：

37、至少应用一组方案3所述的流量自适应组件以及旋流油管4，构成可接入同井注采工艺管柱的井下旋流分离器。

38、所述旋流油管上设置有旋流油管上端螺纹401和旋流油管下端螺纹402；所述旋流油管4通过旋流油管上端螺纹401和旋流油管下端螺纹402，分别与接箍连接螺纹601和桥式通道上端内螺纹808连接固定，旋流体7置于旋流油管4的内部；桥式通道上端内螺纹808与旋流油管下端螺纹402螺纹连接。

39、进一步地，本公开中的应用延伸至一种同井注采工艺管柱：其独特之处在于所述工艺管柱的下端依次接入权利要求4所述的流量自适应旋流器；所述底流流量自适应模块的上端通过螺纹与所述工艺管柱的下端连接，所述溢流流量自适应模块的下端通过所述变径连接与泵组相连。

40、连接后，油水混合液经变径连接入口1301进入后流入旋流油管4，从旋流体入口701进入旋流体7后开始旋流分离，水相由旋流器底流口702流出，流经底流流量自适应模块1，从稳流器活塞出口1202排出，油相由旋流体溢流口703流出，流经溢流流量自适应模块2，从溢流稳流器出口1905排出。

41、本说明书一个或多个实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

42、首先，本公开所给出的组件及旋流器在整体结构上具有创新性，采用立式工作方式从溢流口，底流口到旋流油管上下出口可实现适应出口流量变化的自适应，满足变流量稳定分流比的能力。

43、其次，本公开所给出的旋流器底部为底流流量自适应模块，进入此模块内部可对底流流量进行初步稳流和二次稳流。初次稳流通过底流液体冲击重力挡块实现，使得二次稳流进入流量趋于稳定，避免了因流量不稳导致旋流分离装置的分离性能下降。

44、再次，顶部溢流流量自适应模块，此模块通过扭杆弹簧带动叶片转动改变开口大小实现。使得溢流口流量趋于稳定，保证分离效率。

45、另外，本公开所给出的旋流器结构紧凑、工整，各零件易于加工、组装方便、可互换性高并且整体结构通过螺纹链接在旋流油管上，占地面积小，直径基本等于旋流油管直径，方便安装。

46、此外，本公开所给出的旋流器可同时适用于单泵或双泵系统。对于单泵输入的旋流分离系统，相较于传统单泵旋流分离系统，可使出口流量自适应并且稳定分流比。对于双泵抽吸式旋流分离系统，本装置结构紧凑无主动运动件，不消耗电能较其可降低成本，提高经济效益，减少对环境的污染。

47、综上所述，本公开所给出的旋流器以及相应的工艺管柱所述装置集成旋流分离、流量自适应、稳定分流比等功能于一体，通过溢流口改变叶片的转动角度，改变开合角实现溢流流量适应，通过液流冲击挡板、冲击活塞，改变出口大小，实现底流流量适应。

48、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

49、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。