专利名称：采油螺杆泵除砂除气装置的制作方法
技术领域：
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本实用新型涉及一种应用于石油天然气工程领域中的井下工具， 具体地说是涉及一种与采油螺杆泵配合使用的井下除砂除气装置。
技术背景
油藏进入中高含水期后，随着提液稳产措施的实施，虽然产液量 不断加大，但是同时导致地层出砂量上升。即砂粒在地层产液携带下， 通过螺杆泵从井底向上举升到地面，其中主要包含油、气、水和砂四 相。虽然现有的采油螺杆泵对油中的砂、气具有一定的适应性，但是 砂的存在会加快螺杆泵定子弹性降低，影响泵的使用寿命，也会加快 油管和地面管线的磨损，增大地面的处理难度和增加作业以及材料的 使用费用。同时，气的存在也会大大降低泵的效率。现场技术人员曾 考虑在砂子和气进入螺杆泵之前将其从产出液中分离出去，将砂子直 接处理于井下，将气分离除释放于油套之间，但是从工艺上却一直无 法实现，而现有技术中又没有这样一种装置能够实现对产出液中砂和 气的分离。 实用新型内容-
为了解决现有技术中没有一种装置能够在砂子和气进入螺杆泵 之前将其从产出液中分离出去的问题，本实用新型提供一种采油螺杆 泵除砂除气装置，该种采油螺杆泵除砂除气装置能够有效去除油水中 的砂和气，具有可提高泵效、延长泵的使用寿命等特点。
本实用新型的技术方案是该种采油螺杆泵除砂除气装置，包括 上、下接头以及两接头之间的连接油管、 一根输液管、锥形内筒、固 定筒、捕砂器以及支撑架。上述部件均位于由上、下接头以及连接油 管连接后所构成的空间内。其中，所述连接油管的上端开有排气孔和 进液入孔，此开孔段称为入口腔。所述输液管外壁螺旋形盘绕一条液 流加速片，该片上开有若干气体上升孔，其中位于不同层上的气体上 升孔处于和输液管轴线相平行的同一直线上，其底部幵有滤后液进入 孔，此输液管的顶部与上接头螺纹连接，底部则探入捕砂器的液砂分
隔圆筒后被封闭。所述锥形内筒通过抵在下接头上的固定筒固定于液 流加速片的螺旋空间段，其所构成的锥形腔内壁与液流加速片的外边 缘不相触，且此锥形腔将液砂分隔圆筒的顶端包含在内，两者之间有 供砂粒通过的环形通道。所述支撑架上开有排砂通道，其固定于固定 筒内、捕砂器的底部与下接头之间。
本实用新型具有如下有益效果本除砂除气装置的上接头与螺杆 泵的吸入端连接，下接头连接沉砂管，在螺杆泵的吸汲作用下，井下 油气水砂四相混合流经进液入口进入除砂除气装置后直接进入螺旋 管内，在螺旋流道和锥形腔内受离心力的作用下分相分层流动，使得 砂子在密集于油管侧壁附近的薄层内贴壁流动，从而通过支撑架的排 砂通道下沉到沉砂管。轻介质的油、水和气向中心运动，气体在上接 头、连接油管及输液管围成的空间聚集，形成气帽经排气口释放到油 套空间，油和水从滤后液进入孔进入螺杆泵的吸入端，然后举升到地 面上。通过以上叙述可知，本装置与采油螺杆泵结合使用后可有效除 去油水中的砂和气，具有提高泵效、延长泵的使用寿命的作用。
图1是本实用新型的结构剖视图。
图2是图1中A-A向剖面图。
图中l-上接头，2-排气孔，3-进液入孔，4-输液管，5-液流加 速片，6-气体上升孔，7-连接油管，8-锥形内筒，9-液砂分隔圆筒， IO-固定筒，11-捕砂器，12-支撑架，13-下接头，14-滤后液进入孔， 15-排砂通道。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
由图1所示，该种采油螺杆泵除砂除气装置，包括上接头l、下
接头13以及两接头之间的连接油管7，此外还包括一根输液管4、锥 形内筒8、固定筒IO、捕砂器ll以及支撑架12，上述部件均位于由 上、下接头以及连接油管连接后所构成的空间内。其中，所述连接油 管的上端开有排气孔2和进液入孔3，此开孔段称为入口腔。所述输 液管4的外壁螺旋形盘绕一条液流加速片5，该片上开有若干气体上 升孔6，其中位于不同层上的气体上升孔6处于和输液管4轴线相平
行的同一直线上，其底部开有滤后液进入孔14，此输液管4的顶部
与上接头1螺纹连接，底部则探入捕砂器11的液砂分隔圆筒9后被 封闭。所述锥形内筒8通过抵在下接头13上的固定筒10固定于液流 加速片5的螺旋空间段，其所构成的锥形腔内壁与液流加速片5的外 边缘不相触，且此锥形腔包含液砂分隔圆筒9的顶端，两者之间有供 砂粒通过的环形通道。所述支撑架12上开有排砂通道15，图2显示 了此支撑架12的剖面图，其固定于固定筒10内、捕砂器ll的底部 与下接头13之间。
在使用时，将本除砂除气装置的上接头与螺杆泵的吸入端连接， 下接头连接沉砂管，在螺杆泵的吸汲作用下，井下油气水砂四相混合 流经进液入口进入除砂除气装置后直接进入螺旋管内。混合流经过液 流加速片后，在螺旋流道和锥形腔内受离心力的作用，使混合流在管 径向形成按密度由大到小从管外侧逐渐向内侧的分相分层流动。砂子 因其密度大大高于气体和油水液体而密集于油管侧壁附近的薄层内 贴壁流动，在侧壁位置捕砂器的液砂分隔圆筒处，砂子进入固定筒和 捕砂器之间的空间，再通过支撑架的排砂通道下沉到沉砂管。砂子捕 集器可将绝大多数砂子从混合流中直接除去。轻介质的油、水和气向 中心运动，气体凝聚成气泡或气流经气流通道从气体通道向上运动， 在上接头、连接油管及输液管围成的空间聚集，形成气帽经排气口释 放到油套空间，气可从套管采出，油和水从滤后液进入孔进入螺杆泵 的吸入端，然后举升到地面上。
实际上，入口腔的尺寸是决定处理量的重要尺寸，实质就是在这 段长度上开孔的过流面积的大小，螺杆泵排液量一般大于10mVd，因 此，入口腔长度为500m 1000m，以保证足够的开孔空间。由于分离 主要依靠离心力分离的，经试验验证，混合流的旋转速度在2 8m/s 有利于实现液砂和气液之间的分离，当螺杆泵的排液量一定时，速度 的控制是主要通过设计合理的螺距、举升角和锥形腔锥角大小来实现 的，为了保证速度场、压力场的稳定性，实现相与相之间的充分分离， 经室内对结构参数优化试验得到，螺距在40mm 120mm之间最佳；螺 旋叶片的升角0 30度最佳；圈数为5 12圈最佳；螺旋长度为 800腿 1500mm之间最佳；锥形腔锥角为5 15度最佳。
本例中，液流加速片可以通过焊接方式与输液管连接，焊接后在 螺旋片上钻气体上升孔。装配除砂除气装置时，首先将输液管与上接 头的内螺纹连接，再将已固定好锥形内筒的油管与上接头的外螺纹连 接，然后按顺序将固定筒、捕砂器及支撑架放入油管内，最后将油管 与下接头连接。
本除砂除气装置由于具有特殊设计的螺旋加速装置、锥形腔、捕 砂器、进液口、气流通道和排气孔，因此可有效除去油水中的砂和气， 具有提高泵效、延长泵的使用寿命的作用，非常适合在应用螺杆泵进 行采油的井上推广。
权利要求1、一种采油螺杆泵除砂除气装置，包括上、下接头(1，13)以及两接头之间的连接油管(7)，其特征在于所述采油螺杆泵除砂除气装置还包括一根输液管(4)、锥形内筒(8)、固定筒(10)、捕砂器(11)以及支撑架(12)，上述部件均位于由上、下接头(1，13)以及连接油管(7)连接后所构成的空间内；其中，所述连接油管(7)的上端开有排气孔(2)和进液入孔(3)，此开孔段称为入口腔；所述输液管(4)外壁螺旋形盘绕一条液流加速片(5)，该片上开有若干气体上升孔(6)，其中位于不同层上的气体上升孔(6)处于和输液管(4)轴线相平行的同一直线上，其底部开有滤后液进入孔(14)，此输液管(4)的顶部与上接头(1)螺纹连接，底部则探入捕砂器(11)的液砂分隔圆筒(9)后被封闭；所述锥形内筒(8)通过抵在下接头(13)上的固定筒(10)固定于液流加速片(5)的螺旋空间段，其所构成的锥形腔内壁与液流加速片(5)的外边缘不相触，且此锥形腔包含液砂分隔圆筒(9)的顶端，两者之间有供砂粒通过的环形通道；所述支撑架(12)上开有排砂通道(15)，其固定于固定筒(10)内、捕砂器(11)的底部与下接头(13)之间。
2、 根据权利要求1所述的采油螺杆泵除砂除气装置，其特征在 于所述入口腔长度范围在500米 1000米之间。
3、 根据权利要求2所述的采油螺杆泵除砂除气装置，其特征在 于所述液流加速片(5)的螺距范围在40毫米 120毫米之间。
4，根据权利要求3所述的采油螺杆泵除砂除气装置，其特征在 于所述液流加速片(5)螺旋叶片的升角范围在0 30度之间。
5，根据权利要求4所述的采油螺杆泵除砂除气装置，其特征在 于所述液流加速片(5)的圈数范围为5 12圈。
6，根据权利要求5所述的采油螺杆泵除砂除气装置，其特征在 于所述液流加速片(5)的螺旋长度范围在800毫米 1500毫米之 间。
7，根据权利要求6所述的采油螺杆泵除砂除气装置，其特征在 于由锥形内筒(8)所形成的锥形腔的锥角范围在5度 15度之间。
专利摘要一种采油螺杆泵除砂除气装置。主要解决现有技术中没有为螺杆泵预先除砂除气的装置的问题。其特征在于除上下接头以及连接油管外，还包括输液管、锥形内筒、固定筒、捕砂器以及支撑架，上述部件均位于由上、下接头以及连接油管连接后所构成的空间内，输液管外壁螺旋形盘绕一条液流加速片，锥形内筒通过抵在下接头上的固定筒固定于液流加速片的螺旋空间段，其锥形腔与液流加速片的外边缘不相触，且包含液砂分隔圆筒的顶端，两者之间有供砂粒通过的环形通道；所述支撑架上开有排砂通道，其固定于固定筒内、捕砂器的底部与下接头之间。该种采油螺杆泵除砂除气装置能够有效去除油水中的砂和气，具有可提高泵效、延长泵的使用寿命等特点。
文档编号F04B53/20GK201184183SQ20082000555
公开日2009年1月21日 申请日期2008年3月6日 优先权日2008年3月6日
发明者吕凤霞, 艳 徐, 森 李, 王尊策 申请人:大庆石油学院