高压旋流过滤式天然气除砂器的制作方法

本发明属于天然气排采设备，具体涉及一种高压旋流过滤式天然气除砂器，用于解决气田压裂井或地层出砂井采出天然气含有大量砂粒的问题。

背景技术：

我国天然气资源储量丰富，在天然气开采过程中，气井出砂是影响安全开采诸因素中相当重要的一个，气井出砂对天然气生产系统各环节的损害相当严重。对地面系统如管线弯头、阀门、气嘴、分离器等造成严重的冲蚀和磨损破坏，在节流处和转弯处，冲蚀及磨损破坏尤为明显。能使阀座磨损而不密封、阀芯点蚀、地面闸门失灵、泵严重冲蚀、管线及存储罐堵塞或泄漏，使得气井不得不停产进行设备维修或更换，造成产量下降，成本上升，严重时还会造成重大安全事故。

技术实现要素：

本发明旨在解决背景技术中提到的问题，本发明提出了一种高压旋流过滤式天然气除砂器，用于过滤气田压裂井或地层出砂井所采出的天然气中混有的大量砂粒，以解决气井出砂对地面集气系统所造成的冲蚀、磨损破坏，其采用的技术方案如下：

高压旋流过滤式天然气除砂器装置，包括除砂装置、管线系统、安装架、蜗轮蜗杆提升装置、反冲洗装置和液量计量装置六大部分，由泄压阀、吊耳、塞帽、组合式密封圈、螺帽、过滤筒、防磨套筒、缸体、底座法兰、平板闸阀、反冲洗管路三通、耐压温度计、压力表、高压液量计量装置、出气连接管件、出气四通、水平出气管件、排砂管件、旁通管件、进气四通、水平进气管件、直角两通、反冲洗装置、中间横梁、脚踏板、抱箍、扶梯、蜗轮蜗杆提升装置、提升筒、导向环、圆头普通平键、外筒、螺杆、螺母、外筒底座、十字槽沉头螺钉、丝杠升降机、支撑短轴和横梁组成；除砂装置中的缸体存在四个连接口分别连接管线系统中的进气管线、出气管线和排砂管线以及反冲洗装置，除砂装置安装在安装架中，并在其上安装高压液量计量装置，在安装架的一侧安装蜗轮蜗杆提升装置。

所述除砂装置由两个并联安装除砂罐组成，包括泄压阀、吊耳、塞帽、组合式密封圈、螺帽、过滤筒、防磨套筒、缸体、底座法兰，其中缸体下端通过螺栓与底座法兰连接，缸体内装有过滤筒，在缸体的进气口端安放有防磨套筒，防磨套筒上端有键，由键插入缸体内壁的键槽来固定防磨套筒，缸体上端锥面被塞帽压紧，两者之间通过组合式密封圈密封，塞帽紧压过滤筒上端面，塞帽上端有吊耳与泄压阀，塞帽外侧套有螺帽，螺帽紧压塞帽，螺帽与缸体上端螺纹连接。

所述管线系统包括进气管线、出气管线、旁通管线和排砂管线四部分，由平板闸阀、耐压温度计、压力表、出气连接管件、出气四通、水平出气管件、排砂管件、旁通管件、进气四通、水平进气管件、直角两通组成，其中进气管线包括两个直角两通、两个平板闸阀和水平进气管件，上部的直角两通一端通过法兰连接安装在缸体中部，其另一端利用法兰连接依次连接两个平板闸阀和水平进气管件，出气管线包括两个直角两通、两个平板闸阀和水平出气管件，上部的直角两通一端通过法兰连接安装在缸体上部，其另一端利用法兰连接依次连接两个平板闸阀和水平出气管件，旁通管线包括平板闸阀和耐压温度计、压力表、出气连接管件、出气四通、旁通管件、进气四通，进气四通分别连接两个除砂罐引出的水平进气管件，在其上安装耐压温度计和压力表，并通过法兰依次连接旁通管件和出气四通，出气四通分别连接两个除砂罐引出的水平出气管件，并在其另一出口连接出气连接管件，排砂管线由两路组成，包括平板闸阀、排砂三通、排砂四通和排砂管件，一路从右排砂罐底部开始，平板闸阀上端通过螺栓与底座法兰连接，下端通过法兰与排砂三通连接，排砂三通又通过管件与排砂四通相连，另一路从左排砂罐开始，平板闸阀上端通过螺栓与底座法兰连接，下端直接通过法兰与排砂四通相连，两路均汇集到排砂四通，排砂管件一端连接排砂四通，另一端则与高压由壬相连。

所述安装架是由矩形钢管焊接而成，包括中间横梁、脚踏板、抱箍和扶梯，其中脚踏板由密型钢格板焊接而成，脚踏板焊接在中间横梁上，两个抱箍也焊接在中间横梁上，并分别抱住左右两个缸体的腰部，整个除砂器置于安装架中。

所述蜗轮蜗杆提升装置由提升筒、导向环、圆头普通平键、外筒、螺杆、螺母、外筒底座、十字槽沉头螺钉、丝杠升降机、支撑短轴和横梁组成，其中外筒上端与导向环焊接，其下端套放在外筒底座上，外筒底座与丝杠升降机通过十字槽沉头螺钉连接，提升筒下端与螺母焊接，将提升筒顺着导向环上的圆头普通平键装入外筒，横梁与支撑短轴焊接，支撑短轴下端插入提升筒上端。

所述反冲洗装置由反冲洗管路三通、球阀、水平冲洗管件、垂直冲洗管件、下冲洗管件和冲洗管路弯头组成；球阀通过法兰一端与缸体连接，另一端与冲洗管路弯头连接，冲洗管路弯头另一端与水平冲洗管件连接，两路水平冲洗管件通过反冲洗管路三通连接，反冲洗管路三通剩下的一端则与垂直管件由螺纹连接，垂直管件的下端则与下冲洗管件、冲洗管路弯头、入口由壬连接。

所述高压液量计量装置由计量上端水平管、计量显示部分、计量下端水平管、法兰和排污阀组成，其中上端水平管经由法兰与球阀连接，球阀再经法兰与缸体中上端相连，下端水平管经由法兰与球阀连接，球阀再经法兰与缸体下端相连，水平管的中心轴线与排砂口中心轴线呈30°夹角。

本发明的有益效果是：滤除压裂井或地层出砂井所采出高压天然气中混有的大量砂粒，以解决气井出砂对地面集气系统所造成的冲蚀、磨损破坏，防止地层出砂堵塞管线或设备，并可创造出可观的经济效益。

附图说明

图1：本发明高压旋流过滤式天然气除砂器装置的主视图，

图2：本发明高压旋流过滤式天然气除砂器装置的俯视图，

图3：本发明高压旋流过滤式天然气除砂器装置中C-C截面俯视图，

图4：本发明高压旋流过滤式天然气除砂器装置的整体组装图，

图5：本发明高压旋流过滤式天然气除砂器装置的提升装置图，

图6：本发明高压旋流过滤式天然气除砂器装置的高压液量计量装置图。

1.泄压阀，2.吊耳，3.塞帽，4.组合式密封圈，5.螺帽，6.过滤筒，7.防磨套筒，8.缸体，9.底座法兰，10.反冲洗管路三通,11.耐压温度计，12.压力表，13.高压液量计量装置，14.出气连接管件，15.出气四通，16.水平出气管件，17.排砂管件，18.旁通管件，19.进气四通，20.水平进气管件，21.反冲洗装置，22.中间横梁,23.脚踏板，24.抱箍，25.扶梯，26.蜗轮蜗杆提升装置，27.提升筒，28.导向环,29.圆头普通平键,30.外筒31.螺杆,32.螺母,33.外筒底座,34.十字槽沉头螺钉，35.丝杠升降机,36.支撑短轴，37.横梁，38.球阀，39.法兰,40.计量上端水平管，41.计量显示部分，42.计量下端水平管，43.排污阀。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

如图1-图6所示，本发明高压旋流过滤式天然气除砂器装置，包括除砂装置、管线系统、安装架、蜗轮蜗杆提升装置26、反冲洗装置21和高压液量计量装置13六大部分，由泄压阀1、吊耳2、塞帽3、组合式密封圈4、螺帽5、过滤筒6、防磨套筒7、缸体8、底座法兰9、反冲洗管路三通10、耐压温度计11、压力表12、高压液量计量装置13、出气连接管件14、出气四通15、水平出气管件16、排砂管件17、旁通管件18、进气四通19、水平进气管件20、反冲洗装置21、中间横梁22、脚踏板23、抱箍24、扶梯25、蜗轮蜗杆提升装置26、提升筒27、导向环28、圆头普通平键29、外筒30、螺杆31、螺母32、外筒底座33、十字槽沉头螺钉34、丝杠升降机35、支撑短轴36和横梁37组成；所述除砂装置由两个并联安装除砂罐组成，包括泄压阀1、吊耳2、塞帽3、组合式密封圈4、螺帽5、过滤筒6、防磨套筒7、缸体8、底座法兰9，其中缸体8下端通过螺栓与底座法兰9连接，缸体8内装有过滤筒6，在缸体8的进气口端安放有防磨套筒7，防磨套筒7上端有键，由键插入缸体8内壁的键槽来固定防磨套筒7，缸体8上端锥面被塞帽3压紧，两者之间通过组合式密封圈4密封，塞帽3紧压过滤筒6上端面，塞帽3上端有吊耳2与泄压阀1，塞帽3外侧套有螺帽5，螺帽5紧压塞帽3，螺帽5与缸体8上端螺纹连接；所述管线系统包括进气管线、出气管线、旁通管线和排砂管线四部分，由平板闸阀、耐压温度计11、压力表12、出气连接管件14、出气四通15、水平出气管件16、排砂管件17、旁通管件18、进气四通19、水平进气管件20、直角两通组成，其中进气管线包括两个直角两通、两个平板闸阀和水平进气管件20，上部的直角两通一端通过法兰连接安装在缸体8中部，其另一端利用法兰依次连接两个平板闸阀和水平进气管件20，出气管线包括两个直角两通、两个平板闸阀和水平出气管件16，上部的直角两通一端通过法兰连接安装在缸体8上部，其另一端利用法兰依次连接两个平板闸阀和水平出气管件16，旁通管线包括平板闸阀和耐压温度计11、压力表12、出气连接管件14、出气四通15、旁通管件18、进气四通19，进气四通19分别连接两个除砂筒引出的水平进气管件20，在其上安装耐压温度计11和压力表12，并通过法兰依次连接旁通管件18和出气四通15，出气四通15分别连接两个除砂筒引出的水平出气管件16，并在其另一出口连接出气连接管件14，排砂管线由两路组成，包括平板闸阀、排砂三通、排砂四通和排砂管件17，一路从右排砂罐底部开始，平板闸阀上端通过螺栓与底座法兰9连接，下端通过法兰与排砂三通连接，排砂三通又通过管件与排砂四通相连，另一路从左排砂罐开始，平板闸阀上端通过螺栓与底座法兰9连接，下端直接通过法兰与排砂四通相连，两路均汇集到排砂四通，排砂管件17一端连接排砂四通，另一端则与高压由壬相连；所述安装架是由矩形钢管焊接而成，包括中间横梁22、脚踏板23、抱箍24和扶梯25，其中脚踏板23由密型钢格板焊接而成，并焊接在中间横梁22上，两个抱箍24也焊接在中间横梁22上，并分别抱住左右两个缸体8的腰部，整个除砂器置于安装架中；所述蜗轮蜗杆提升装置26由提升筒27、导向环28、圆头普通平键29、外筒30、螺杆31、螺母32、外筒底座33、十字槽沉头螺钉34、丝杠升降机35、支撑短轴36和横梁37组成，其中外筒30上端与导向环28焊接，其下端套放在外筒底座33上，外筒底座33与丝杠升降机35通过十字槽沉头螺钉34连接，提升筒27下端与螺母32焊接，将提升筒27顺着导向环28上的圆头普通平键29装入外筒30，横梁37与支撑短轴36焊接，支撑短轴36下端插入提升筒27上端；所述反冲洗装置21由反冲洗管路三通10、球阀、水平冲洗管件、垂直冲洗管件、下冲洗管件和冲洗管路弯头组成，球阀通过法兰一端与缸体8连接，另一端与冲洗管路弯头连接，冲洗管路弯头另一端与水平冲洗管件连接，两路水平冲洗管件通过反冲洗管路三通10连接，反冲洗管路三通10剩下的一端则与垂直管件由螺纹连接，垂直管件的下端则与下冲洗管件、冲洗管路弯头、入口由壬连接；所述高压液量计量装置13由计量上端水平管40、计量显示部分41和计量下端水平管42组成，其中计量上端水平管40经由法兰与球阀连接，球阀再经法兰与缸体8中上端相连，计量下端水平管42经由法兰与球阀连接，球阀再经法兰与缸体8下端相连，水平管的中心轴线与排砂口中心轴线呈30°夹角。

打开控制柜电源，相关仪器设备进入正常工作状态。假设先用右侧除砂罐除砂，检查泄压阀1是否处于关闭状态，将旁通管线中的平板闸阀及左侧除砂罐的平板闸阀关闭，同时打开右侧除砂罐的平板闸阀，保持右侧除砂罐处于畅通状态，继而将气体井口阀门打开，使气体进入缸体8，高压气体首先接触防磨套筒7，并进入过滤筒6下部，砂粒被阻挡在过滤筒6外，气体过滤后进入滤筒6上升，继而通过出气管线排出；工作一段时间后，当右侧除砂罐除砂效果下降时，需停止工作，改换左侧除砂罐工作，依次打开左侧除砂罐的进气管线和出气管线中的平板闸阀，左侧除砂罐工作一段时间后，设备运行稳定，依次关闭右侧除砂罐的进气管线和出气管线中的平板闸阀，之后打开右侧除砂罐底部的平板闸阀，进行排砂吹扫处理；如果吹扫除砂效果不理想，可通过反冲洗装置21进行反冲洗，或者通过蜗轮蜗杆提升装置26来更换过滤筒6；反冲洗时，先打开右侧除砂罐上的泄压阀1，进行泄压，观察压力表，待示数降为0，设备稳定后再进行反冲洗；整体除砂结束时，关闭井口阀门，切断设备电源，然后关闭除砂罐的进气管线和出气管线中的平板闸阀，依次打开缸体8上部和底部的泄压阀1，观察压力表、传感器示数，直至为0。