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专利号: 2018114296339
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种分层笼式筛分一体旋流脱气装置,它整体设计为分层笼式管体,造旋流器与深度脱气器相配合并在锥孔射流管内呈笼式排列,深度脱气器、初步脱气器和双层管沿径向由内而外依次同轴心分层布置,导气器和初步脱气器由上而下依次同轴心布置,其特征在于:一双层管;所述双层管采用直缝筛砂粗管和导液细管的双层直管而实现油气井产液的固液分离,直缝筛砂管和导液管分别采用粗直管和细直管并沿径向由外至内同轴心布置而构成环形空间,直缝筛砂管的环腔内壁由上而下依次设有排气孔眼、射流卡环、条状直缝和筛管卡环,条状直缝沿径向外窄内宽,筛砂管帽采用半封闭盒体且其盒底部被封隔成下密封盒腔;导液隔板和射流隔板均采用厚圆板,导液隔板的上端沿径向由内而外依次设有锥状凸台、梯形圆环和环状凹沟,导液隔板的导液圆孔和整流圆孔均采用上细下粗的变截面孔道,导液管的上端与储气管形成环形空间,导液端盖和旋流端盖均采用空心阶梯轴构造;

一初步脱气器;所述初步脱气器采用锥孔射流粗管实现油气井产液的初步气液分离,它包括锥孔射流管和射流隔板;射流隔板沿径向由内而外依次设有射流圆孔、造旋螺孔和环状凹沟,导液管、锥孔射流管和直缝筛砂管沿径向由内而外同轴心布置而构成内外双环形空间,锥孔射流管沿轴向由上而下依次设有上环状卡箍、锥状射孔和下环状卡箍,锥状射孔位于锥孔射流管的中下部并沿轴向等间距分层排列,各锥状射孔倾斜放置;

一造旋流器;所述造旋流器依据内外双造旋流筒和变距式造旋螺齿而将多束分层密集旋流汇集成整束高速旋流,造旋螺齿采用变距式螺旋齿,其齿距沿轴向由上而下逐渐增大,造旋螺齿在垂直于其齿线的法面端面呈类锯齿状;内造旋流筒和外造旋流筒组成内外双筒并形成深环形沟槽,深环形沟槽内配置造旋螺齿,外造旋流筒采用薄壁筒且其筒壁上设有旋流入射孔,内造旋流筒的环腔内壁采用锥状轴流面,排气筒采用锥形分段筒体并由收气筒、变径筒和出气筒组成,排气筒的外环面由柱面和锥面组合而成并与旋流分离管上部的环腔内壁之间形成整束高速旋流运移的变截面流道;

一深度脱气器;所述深度脱气器采用细长旋流分段锥管实现初步脱气产液的深度气液分离,它包括旋流分离管、整流管、整流叶轮、整流杆和旋流端盖;旋流分离管由柱状分离管、粗锥分离管和细锥分离管组成,柱状分离管的内外环面均采用柱面,且粗锥分离管和细锥分离管的内外环面均采用倒锥面;整流管采用细直管,其环腔内壁配置整流叶轮和整流杆,整流杆由上下锥体和杆体组合而成,整流叶轮由沿整流杆的杆体均匀布置的整流叶片组成,各整流叶片采用矩形薄钢板;

一导气器;所述导气器包括一套储气管和封气板以及两套增压管、流压控制阀和排气管,储气管采用短粗管,且其上下两端通过法兰盘分别与封气板和射流隔板相连而被封隔成上密封管腔,封气板采用薄圆板,其上钻有一个封气圆孔和两个通气圆孔;增压管由直管、弯管和变径管组合而成,增压管中变径管的环腔内壁采用锥面流道,排气管采用直管,排气管的入口处和增压管中变径管的出口处二者之间设有流压控制阀。

2.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述分层笼式筛分一体旋流脱气装置通过直缝筛砂管接于抽油泵入口处,导气器和初步脱气器置入直缝筛砂管的管腔,锥孔射流管和导液管构成内环形空间且其内设有呈笼式排列的造旋流器与深度脱气器,锥孔射流管和直缝筛砂管构成外环形空间且其内实施油气井产液的初步脱气作业。

3.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述双层管实现脱气液体的缓冲和导出,其直缝筛砂管的排气孔眼与排气管通过圆周焊的方式连为一体,射流卡环车制管螺纹并实现射流隔板的轴向固定,筛管卡环采用柱面并与导液隔板相配合;直缝筛砂管的管壁上切割有沿轴向等间距分层排列的条状直缝,各层间的条状直缝交错布置,每层条状直缝沿周向均布,各条状直缝的中心线与双层管的轴线保持平行,且条状直缝的剖面呈等腰梯形;

所述双层管中的筛砂管帽的环腔内壁截面变化处形成轴肩并实现导液隔板的轴向固定。

4.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述导液隔板和射流隔板自下而上同轴心布置,导液隔板的环状凹沟与锥孔射流管的下环状卡箍相配合,导液隔板中锥状凸台的中央部位钻有导液圆孔,且导液隔板的梯形圆环上钻有沿周向均布的整流圆孔;导液隔板的导液圆孔的细孔道与导液管相配合,同时导液圆孔的粗孔道与导液端盖相配合,进而实现导液管下端部的轴向固定;导液隔板的整流圆孔的细孔道与整流管相配合,同时整流圆孔的粗孔道与旋流端盖相配合,进而实现深度脱气器的轴向固定;

所述双层管中的导液管上端同时与封气板的封气圆孔和射流隔板的导液圆孔之间采用过盈配合,实现导液管上部的轴向固定,同时导液管的顶端面与封气板的上端面相平齐,且导液管的底端面与导液隔板的下端面相平齐;

所述双层管中的导液端盖与导液管相配合,导液端盖和旋流端盖的截面变化处形成的轴肩同时与导液隔板的下端面相结合。

5.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述初步脱气器实现初步脱气产液的缓冲,其射流隔板的外环面车制管螺纹,射流圆孔位于射流隔板的中央部位,射流隔板的造旋螺孔沿周向均布并与内造旋流筒相配合,进而实现造旋流器的轴向固定,同时射流隔板的环状凹沟与锥孔射流管的上环状卡箍相配合;

所述初步脱气器中的锥孔射流管的上环状卡箍和下环状卡箍均采用截面呈矩形的环体,各层间的锥状射孔交错布置,且每层锥状射孔沿周向均布,锥状射孔的剖面呈锥面且外粗内细,由此初步脱气产液流经各锥状射孔时的孔道截面不断收缩。

6.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述造旋流器中的造旋螺齿的齿线为沿内造旋流筒外环面展开的单头螺旋线,造旋螺齿的上齿侧面采用凹面,且该凹面与内造旋流筒外环面的结合处保持相切,造旋螺齿的下齿侧面采用凸面,且该凸面与内造旋流筒外环面的结合处保持垂直,由此多束分层密集旋流可以顺利切入同一造旋螺齿的齿面上并最终汇集成整束高速旋流;造旋螺齿的齿根面位于同一柱面上并通过圆周焊的方式将造旋螺齿固定于内造旋流筒上,造旋螺齿的齿顶面位于同一柱面上并与外造旋流筒的环腔内壁之间采用过盈配合。

7.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述造旋流器中的外造旋流筒的上端通过圆周焊的方式与内造旋流筒相连,且外造旋流筒的下端通过管螺纹将造旋流器与深度脱气器连为一体,旋流入射孔沿造旋螺齿的齿隙分层排列,且每层旋流入射孔沿周向均布;旋流入射孔采用细圆孔,且其孔壁同时与外造旋流筒的环腔内壁和造旋螺齿的上齿侧面保持相切,由此初步脱气产液经由各旋流入射孔射入内造旋流筒和外造旋流筒的深环形沟槽内并形成多束分层密集旋流;

所述造旋流器中的内造旋流筒的外环面采用阶梯回转面,内造旋流筒的锥状轴流面采用倒锥面,锥状轴流面的流道截面不断扩大;

所述排气筒中的收气筒的内锥面不断收缩,变径筒的筒壁采用倒锥面,且变径筒筒壁的截面不断扩大,出气筒通过管螺纹接于内造旋流筒的底部,且出气筒的环腔内壁所在柱面的直径等于内造旋流筒锥状轴流面所在倒锥面的小端圆面直径和变径筒筒壁所在倒锥面的大端圆面直径。

8.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述深度脱气器中的旋流端盖与整流管相配合,旋流分离管的粗锥分离管的内外环面所在倒锥面的锥度大于细锥分离管的内外环面所在倒锥面的锥度,细锥分离管的内外环面所在倒锥面的锥高超过粗锥分离管的内外环面所在倒锥面锥高的十倍,同时柱状分离管的外径等于外造旋流筒的外径,柱状分离管的内径等于粗锥分离管的内环面所在倒锥面的大端圆面直径,粗锥分离管的内环面所在倒锥面的小端圆面直径等于细锥分离管的内环面所在倒锥面的大端圆面直径。

9.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述深度脱气器中的整流管的内径和外径分别等于细锥分离管的内外环面所在倒锥面的小端圆面直径,整流杆上锥体的锥度大于其下锥体的锥度,以保证脱气液体顺利导入整流叶轮,且整流后的脱气液体顺利流入筛砂管帽的下密封盒腔;整流叶轮的上下叶片侧面采用三菱柱面,整流叶轮的叶片根面位于同一柱面上并通过圆周焊的方式将各整流叶片固定于整流杆上,整流叶轮的叶片顶面位于同一柱面上并与整流管的环腔内壁之间采用过盈配合。

10.根据权利要求1所述的分层笼式筛分一体旋流脱气装置,其特征在于:所述导气器用来将深度分离气体进行增速和升压后导入油管和套管的环形空间,储气管用来存储深度分离气体,封气板的封气圆孔位于中央部位,两通气圆孔对称布置且位于封气圆孔的四周,封气板的外径等于储气管两法兰盘的直径且均小于直缝筛砂管的内径;

所述导气器的增压管通过法兰盘与封气板相连,增压管的锥面流道截面积不断减小,增压管的直管和弯管内径等于其变径管的锥面流道所在锥面的大端圆面直径和封气板的通气圆孔孔径,且排气管的内径等于增压管中变径管的锥面流道所在锥面的小端圆面直径。