專利名稱：原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田采油技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種油田含砂原油除砂裝置，是一種原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，屬于多相組分離心旋流分離領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，水力旋流分離技術(shù)是20世紀(jì)80年代以來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的離心分離技術(shù)，按其產(chǎn)生旋流的方式可分為靜態(tài)旋流和動(dòng)態(tài)旋流兩大類。靜態(tài)水力旋流技術(shù)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，而更早地得到關(guān)注，目前已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化并被推廣應(yīng)用。但靜態(tài)水力旋流器用于油水分離時(shí)受到一些源自自身因素的技術(shù)限制，不能達(dá)到深度處理的要求，必須從工藝上加以配套；同時(shí)由于其正常工作是憑借其入口介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)化成高速旋流來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 因此壓力損失較大。于是近幾年來(lái)人們又開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)水力旋流分離技術(shù)上來(lái)。動(dòng)態(tài)水力旋流器問(wèn)世于上世紀(jì)80年代，至今已發(fā)展有Total型、預(yù)旋流型和復(fù)合型三種常見(jiàn)的形式。其基本結(jié)構(gòu)都是在靜態(tài)水力旋流器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)部件，流體的旋轉(zhuǎn)是靠轉(zhuǎn)動(dòng)部件的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生。由于有了軸功的輸入，減小了入口介質(zhì)壓力能的損失，離心力場(chǎng)也可大大增強(qiáng)，因而設(shè)備壓降減小，分離效率提高。但是，Total型和預(yù)旋流型均為外部筒體旋轉(zhuǎn)，由于外部筒體是旋流器設(shè)備上直徑和體積均最大的部件，機(jī)械加工誤差易引起設(shè)備不平衡振動(dòng)，影響設(shè)備的運(yùn)行和分離性能。復(fù)合型是今后發(fā)展的方向，但其溢流口和底流口在設(shè)備兩側(cè)，其中溢流口與設(shè)備傳動(dòng)部分在同一側(cè)，造成設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)部分懸臂外伸較長(zhǎng)，不利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。除了設(shè)備結(jié)構(gòu)和機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題外，保障動(dòng)態(tài)水力旋流器可用于原油除砂場(chǎng)合，還必須解決以下兩個(gè)問(wèn)題第一，由于設(shè)備中存在運(yùn)轉(zhuǎn)部件，必須考慮設(shè)備密封問(wèn)題。從文獻(xiàn)報(bào)道可以看出， 大部分設(shè)備均采用接觸式密封——機(jī)械密封。由于介質(zhì)原油中含有砂粒，砂粒進(jìn)入機(jī)械密封的密封面時(shí)將破壞機(jī)械密封。第二，動(dòng)態(tài)水力旋流器中介質(zhì)為高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，該狀態(tài)下原油中砂粒必將對(duì)設(shè)備中零部件產(chǎn)生磨損，從而大大縮短設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，引入動(dòng)力裝置，選擇聚氨酯作為易損件的耐磨內(nèi)襯，實(shí)現(xiàn)固液分離，滿足原油除砂的需要。克服常規(guī)水力旋流器內(nèi)部磨損嚴(yán)重，工作彈性小，壓降大的不足。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，主要由傳動(dòng)部分和水力旋流分離部分組成。其特征在于傳動(dòng)部分包括上密封蓋、上密封、上密封座、進(jìn)料管、上轉(zhuǎn)動(dòng)軸承、皮帶輪、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承、下密封蓋、下密封和下密封座；在進(jìn)料管的中部外壁上固定有皮帶輪，皮帶輪通過(guò)傳動(dòng)皮帶能帶動(dòng)進(jìn)料管旋轉(zhuǎn)；在進(jìn)料管的外壁上并在皮帶輪的上部固定有上轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，在皮帶輪的下部固定有下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承；在進(jìn)料管的一端固定有上密封蓋，上密封座套在進(jìn)料管的外壁上；上密封蓋的下部固定有上密封座，在上密封座內(nèi)有上密封；在進(jìn)料管的外壁上套有下密封蓋，下密封蓋在下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的下部；在下密封蓋的下部固定有下密封座，下密封座套在進(jìn)料管的外壁上；在下密封座內(nèi)有下密封；水力旋流分離部分由葉輪、溢流管、旋流器耐磨內(nèi)襯套、旋流器外殼體和底流管組成，在進(jìn)料管的另一端固定有葉輪；在下密封座的下部固定有圓錐形旋流器外殼體；在旋流器外殼體的內(nèi)壁上固定有圓錐形旋流器耐磨內(nèi)襯套，葉輪在旋流器耐磨內(nèi)襯套內(nèi)的上端；在旋流器外殼體的下端法蘭固定有底流管；底流管的下端有固相出口 ；在底流管的側(cè)壁上固定有流體出口管，在流體出口管的內(nèi)端有溢流管，溢流管在中心線與旋流器耐磨內(nèi)襯套中心線在條直線上。為了使上密封冷卻好潤(rùn)滑，在上密封座的外壁上有兩個(gè)冷卻潤(rùn)滑液口，一個(gè)為進(jìn)液口，一個(gè)為出液口。為了使下密封冷卻好潤(rùn)滑，在下密封蓋和下密封座的外壁上分別有一個(gè)冷卻潤(rùn)滑液口，一個(gè)為進(jìn)液口，一個(gè)為出液口。旋流器耐磨內(nèi)襯套采用非金屬材料或陶瓷等耐磨材料。為了使進(jìn)入旋流筒體內(nèi)的流體流動(dòng)均勻，所述的葉輪由2 12片葉片組成，葉片沿徑向向外呈輻射狀或彎曲輻射狀均布，葉片定位固裝于旋轉(zhuǎn)柵的兩片端面板之間(其中一片為軸向擋流板)。所述的溢流管的頂部側(cè)壁有4 20個(gè)沿徑向呈輻射狀的矩形進(jìn)液口，溢流管的頂部?jī)?nèi)有十字形阻渦板，矩形開(kāi)口能夠保障輕質(zhì)液順利排出，十字阻渦板能夠回收溢流出口液體的壓力能。簡(jiǎn)述原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器的工作原理。參閱圖1?；旌狭黧w介質(zhì)通過(guò)上密封蓋1進(jìn)到進(jìn)料管4內(nèi)，然后被旋轉(zhuǎn)的葉輪11吸入到葉輪的葉片中，獲得一定的旋轉(zhuǎn)速度，最后從旋轉(zhuǎn)葉輪和旋流器耐磨內(nèi)襯套13內(nèi)壁之間的環(huán)隙流出。在靜止的旋流腔內(nèi)，已經(jīng)被旋轉(zhuǎn)葉輪預(yù)旋過(guò)的介質(zhì)遵從動(dòng)量矩守恒規(guī)則，隨著旋流筒體直徑的減小，介質(zhì)旋轉(zhuǎn)角速度逐漸增大，產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力場(chǎng)，將重液和固體顆粒甩向邊界，并朝向旋流器耐磨內(nèi)襯套13細(xì)口端與溢流管12所圍成的環(huán)隙出口流動(dòng)，進(jìn)入底流管15 后排出旋流器。而內(nèi)層分離出的輕質(zhì)液相，則沿著溢流管12的外壁面反向流到溢流管的上部，從其側(cè)開(kāi)口進(jìn)入溢流管12并排出旋流器。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，能直接應(yīng)用于原油除砂領(lǐng)域的固液分離回收，水力旋流器使用壽命提高80%。通過(guò)將溢流口和底流口在設(shè)備的同一側(cè)，傳動(dòng)部件在設(shè)備的另一側(cè)；溢流管側(cè)面開(kāi)口，內(nèi)部為十字阻渦結(jié)構(gòu)；采用閉式葉輪結(jié)構(gòu)，設(shè)備進(jìn)料口位于傳動(dòng)部件中心；機(jī)械密封冷卻系統(tǒng)和外部加壓系統(tǒng)相結(jié)合及設(shè)備內(nèi)壁加入耐磨內(nèi)襯等措施，使該種水力旋流除砂器具備機(jī)械振動(dòng)小、分離效率高、壓力性能好及耐磨等特性。1.固相出口和流體出口在設(shè)備的同一端，傳動(dòng)部件在另一端。將分離后的出口與傳動(dòng)部分分隔開(kāi)，能降低傳動(dòng)部件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，減小傳動(dòng)部件的懸臂長(zhǎng)度，從而降低設(shè)備機(jī)械振動(dòng)。溢流管口伸入到介質(zhì)內(nèi)部，不僅可以起到穩(wěn)定旋流筒內(nèi)流場(chǎng)的作用，而且伸入位置可以隨意調(diào)節(jié)，不會(huì)影響輕質(zhì)液的排出。[0021]2、溢流管側(cè)面開(kāi)口，內(nèi)部為十字阻渦結(jié)構(gòu)，能提高溢流管出口的壓力。在旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)內(nèi)，中心為低壓區(qū)，如果溢流管為上部敞口結(jié)構(gòu)，將造成溢流管出口壓力較低，料液進(jìn)入設(shè)備的壓力降低較大。將溢流管開(kāi)口部位改為側(cè)面，并通過(guò)改變溢流管的直徑大小，從而可以實(shí)現(xiàn)控制溢流管出口壓力的目的。當(dāng)流體進(jìn)入到溢流管后，內(nèi)部的十字阻渦結(jié)構(gòu)能夠阻止輕質(zhì)液的旋轉(zhuǎn)，將其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而提高旋流器的壓力性能。3.進(jìn)料口位于傳動(dòng)部件中心(進(jìn)料管4)。能降低進(jìn)入葉輪介質(zhì)的壓力，提高葉輪出口介質(zhì)的壓力，從而減小介質(zhì)通過(guò)旋流器的壓力降低。葉輪帶動(dòng)旋流器內(nèi)部介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度可通過(guò)電機(jī)進(jìn)行控制，提高設(shè)備的分離性能和變流量工況的適應(yīng)性。進(jìn)口位于傳動(dòng)部件中心，不會(huì)增長(zhǎng)傳動(dòng)部件的懸臂長(zhǎng)度，有利于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。4.機(jī)械密封冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)和外部加壓系統(tǒng)相結(jié)合。將機(jī)械密封的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，加入外部加壓系統(tǒng)，讓其冷卻液具有一定的壓力，且該壓力高于設(shè)備內(nèi)部介質(zhì)壓力，從而保障內(nèi)部介質(zhì)中砂粒不會(huì)進(jìn)入到機(jī)械密封的密封面內(nèi)，保障機(jī)械密封的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。5.旋流器耐磨內(nèi)襯套13采用一種耐磨材料，通過(guò)鑄造工藝將其加工成型，并將其鑲嵌在設(shè)備旋流筒內(nèi)壁以及設(shè)備上端面，以避免原油中砂粒對(duì)設(shè)備內(nèi)壁的直接磨損，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期。

圖1是本實(shí)用新型原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2是圖1的A-A剖面示意圖。圖3是圖1的B-B剖面示意圖。圖中，1-上密封蓋，2-上密封，3-上密封座，4-進(jìn)料管，5-上轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，6_皮帶輪， 7-下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，8-下密封蓋，9-下密封，10-下密封座，11-葉輪，12-溢流管，13-旋流器耐磨內(nèi)襯套，14-旋流器外殼體，15-底流管。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 :以一個(gè)原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器為例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖1。本實(shí)用新型原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，主要由傳動(dòng)部分和水力旋流分離部分組成。傳動(dòng)部分包括上密封蓋1、上密封2、上密封座3、進(jìn)料管4、上轉(zhuǎn)動(dòng)軸承5、皮帶輪 6、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承7、下密封蓋8、下密封9和下密封座10 ；在進(jìn)料管4的中部外壁上固定有皮帶輪6，進(jìn)料管4同時(shí)也是主軸。在進(jìn)料管4的外壁上并在皮帶輪6的上部固定有上轉(zhuǎn)動(dòng)軸承5，在皮帶輪6的下部固定有下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承7 ；在進(jìn)料管4的一端固定有上密封蓋1，上密封座3套在進(jìn)料管4的外壁上；上密封蓋1的下部固定有上密封座3，在上密封座3內(nèi)有上密封2，在上密封座3的外壁上有兩個(gè)冷卻潤(rùn)滑液口。在進(jìn)料管4的外壁上套有下密封蓋8， 下密封蓋8在下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承7的下部；在下密封蓋8的下部固定有下密封座10，下密封座10 套在進(jìn)料管4的外壁上；在下密封座10內(nèi)有下密封9，在下密封蓋8和下密封座10的外壁上分別有一個(gè)冷卻潤(rùn)滑液口。水力旋流分離部分由葉輪11、溢流管12、旋流器耐磨內(nèi)襯套13、旋流器外殼體14和底流管15組成，在進(jìn)料管4的另一端固定有葉輪11 ；在下密封座10的下部固定有圓錐形旋流器外殼體14 ；在旋流器外殼體14的內(nèi)壁上嵌套有圓錐形旋流器耐磨內(nèi)襯套13，旋流器耐磨內(nèi)襯套13采用陶瓷耐磨材料。葉輪11在旋流器耐磨內(nèi)襯套13內(nèi)的上端；在旋流器外殼體14的下端法蘭固定有底流管15 ；底流管15的下端有固相出口 ；在底流管15的側(cè)壁上固定有流體出口管，在流體出口管的內(nèi)端有溢流管12，溢流管12在中心線與旋流器耐磨內(nèi)襯套13中心線在條直線上。參閱圖2。葉輪11由5片葉片組成，葉片沿徑向向外呈輻射狀或彎曲輻射狀均布， 葉片定位固裝于旋轉(zhuǎn)柵的兩片端面板之間。參閱圖3。溢流管12的頂部側(cè)壁有16個(gè)沿徑向呈輻射狀的矩形進(jìn)液口，溢流管 12的頂部?jī)?nèi)焊接有十字形阻渦板。
權(quán)利要求1.一種原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，主要由傳動(dòng)部分和水力旋流分離部分組成；其特征在于傳動(dòng)部分包括上密封蓋(1)、上密封( 、上密封座C3)、進(jìn)料管(4)、上轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(5)、皮帶輪(6)、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(7)、下密封蓋(8)、下密封(9)和下密封座(10)；在進(jìn)料管的中部外壁上固定有皮帶輪(6)；在進(jìn)料管的外壁上并在皮帶輪(6)的上部固定有上轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(5)，在皮帶輪(6)的下部固定有下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(7)；在進(jìn)料管的一端固定有上密封蓋(1)，上密封座C3)套在進(jìn)料管(4)的外壁上；上密封蓋(1)的下部固定有上密封座(3)， 在上密封座(3)內(nèi)有上密封O)；在進(jìn)料管(4)的外壁上套有下密封蓋(8)，下密封蓋(8) 在下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(7)的下部；在下密封蓋(8)的下部固定有下密封座(10)，下密封座(10)套在進(jìn)料管⑷的外壁上；在下密封座(10)內(nèi)有下密封(9)；水力旋流分離部分由葉輪(11)、溢流管(12)、旋流器耐磨內(nèi)襯套(13)、旋流器外殼體 (14)和底流管(1 組成，在進(jìn)料管的另一端固定有葉輪(11)；在下密封座(10)的下部固定有圓錐形旋流器外殼體(14)；在旋流器外殼體(14)的內(nèi)壁上固定有圓錐形旋流器耐磨內(nèi)襯套(13)，葉輪(11)在旋流器耐磨內(nèi)襯套(13)內(nèi)的上端；在旋流器外殼體(14)的下端法蘭固定有底流管(1 ；底流管(1 的下端有固相出口 ；在底流管(1 的側(cè)壁上固定有流體出口管，在流體出口管的內(nèi)端有溢流管(12)，溢流管(1 在中心線與旋流器耐磨內(nèi)襯套(13)中心線在條直線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，其特征是在上密封座(3)的外壁上有兩個(gè)冷卻潤(rùn)滑液口 ；在下密封蓋(8)和下密封座(10)的外壁上分別有一個(gè)冷卻潤(rùn)滑液口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，其特征是旋流器耐磨內(nèi)襯套 (13)采用非金屬材料或陶瓷耐磨材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、或3所述的原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，其特征是所述的葉輪 (11)由2 12片葉片組成，葉片沿徑向向外呈輻射狀或彎曲輻射狀均布，葉片定位固裝于旋轉(zhuǎn)柵的兩片端面板之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，其特征是所述的溢流管(1 的頂部側(cè)壁有4 20個(gè)沿徑向呈輻射狀的矩形進(jìn)液口，溢流管(1 的頂部?jī)?nèi)有十字形阻渦板。
專利摘要原油除砂用動(dòng)態(tài)水力旋流器，應(yīng)用于油田含砂原油除砂。主要由傳動(dòng)部分和水力旋流分離部分組成；在進(jìn)料管的中部外壁上固定有皮帶輪、上轉(zhuǎn)動(dòng)軸承和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承；在進(jìn)料管的一端固定有上密封蓋和上密封座，在上密封座內(nèi)有上密封；在進(jìn)料管的外壁上套有下密封蓋、下密封座；在進(jìn)料管的另一端固定有葉輪；在下密封座的下部固定有旋流器外殼體，并在內(nèi)壁上固定有旋流器耐磨內(nèi)襯套；在旋流器外殼體的下端法蘭固定有底流管；在流體出口管的內(nèi)端有溢流管。效果是能直接應(yīng)用于原油除砂領(lǐng)域的固液分離回收，水力旋流器使用壽命提高80％。
文檔編號(hào)B04C5/14GK202064929SQ201120028168
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者劉培啟, 王亞彬, 胡大鵬, 陳再華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司