CN109132317A - 一种用于地下水封石洞储库套筒的除沙装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于地下水封石洞储库套筒除沙装置，涉及地下水封石洞储库技术领域。该除沙装置包括：设置在套管内部的固定管串，固定管串的上端连通地面；与固定管串下方连接的抽吸组件，包括能够抽吸清水和泥沙的抽吸泵，以及电机，抽吸泵的进液口连通套筒内部，抽吸泵的出液口连通固定管串内部，且抽吸泵的转动轴与电机的输出轴连接；以及设置在抽吸组件下方的射流喷头，射流喷头的进液口通过喷射管连通抽吸泵的出液口。通过射流喷头向套筒内沉积泥沙喷射由抽吸泵抽吸的部分地下水，使得套筒内泥沙被击碎，击碎的泥沙随地下水经抽吸泵抽吸，并通过固定管串返排。该除沙装置除沙效果良好，除沙效率高，人工作业量低。

Description

一种用于地下水封石洞储库套筒的除沙装置

技术领域

本发明涉及地下水封石洞储库技术领域，特别涉及一种用于地下水封石洞储库套筒的除沙装置。

背景技术

随着我国原油供需矛盾的不断加深，建立完备的石油储备体系成为了当务之急，其中地下水封石洞储库就是我国当前主要的石油储备设施之一。地下水封石洞储库是利用地下水的静压力实现油气稳定存储的一种储备设施，通常设置在具有稳定地下水位的地方。具体来说，在地下水以下的坚硬岩石中开挖洞室形成储油洞罐，之后直接将油气注入洞罐加以存储。由于油水互不相溶，并且储库周围岩石缝隙中地下水的静压力大于洞罐中的油气压力，因此存储在洞罐中的油气不会从岩石缝隙中渗漏，所以在洞罐中无需加设衬层即可保证油气的稳定存储。

在使用时，为了储油洞罐中的油气外输，在地下水封石洞储库中设有竖井，竖井中安装油气输送的套管，套管固定在竖井内。其中套管一端连接有法兰组件，形成法兰端口，固定在地面上；套管的另一端位于储油洞罐的套筒中。套筒固定在储油洞罐中的泵坑内，套筒的顶部低于储油洞罐的底板。在套管内部还安装有固定管串，固定管串下方连接油气外输泵，使得油气外输泵悬吊在套管底部，位于套筒深度位置。洞罐中储存的油气外输时，利用液下泵将石洞储库中的油气引入套筒，再经过外输泵和固定管串输送到地面。储油洞罐在使用过程中产生的和洞罐施工期间残留的泥沙，在油气外输过程中随着油品一起进入套筒，并在套筒中不断堆积。当套筒中泥沙达到一定高度时会堵塞套筒及输送设备，严重阻碍油气的外输效率，影响输送设备的正常生产。因此，为了确保洞罐中油气的正常外输，需要及时清理套筒中的泥沙。

现有技术提供了一种清理地下水封石洞储库套筒中泥沙的方法，具体通过在地面向套管中下放除沙抓手，利用除沙抓手抓取堵塞在套筒中的泥沙，之后上提抓手至地面，进而实现对套筒中泥沙的清除。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

利用除沙抓手清除泥沙的操作存在除沙效果不佳的问题。因为套筒与地面间距较大，且套管管径较小，因此在除沙抓手上提过程至地面的过程中非常容易发生除沙抓手中的泥沙易脱落，不易完全清理出堵塞套筒的泥沙。

发明内容

为了解决现有技术中利用除沙抓手清理泥沙效果不佳的问题，本发明实施例提供了一种用于地下水封石洞储库套筒的除沙装置，该技术方案具体如下：

一种用于地下水封石洞储库套筒除沙装置，所述除沙装置包括：

设置在套管内部的固定管串，所述固定管串的上端连通地面；

与所述固定管串下方连接的抽吸组件，包括用于抽吸清水和泥沙的抽吸泵，以及电机，

所述抽吸泵的进液口连通所述套筒内部，所述抽吸泵的出液口连通所述固定管串内部，且所述抽吸泵的转动轴与所述电机的输出轴连接；以及，

设置在所述抽吸组件下方的射流喷头，所述射流喷头的进液口通过喷射管连通所述抽吸泵的出液口。

优选地，所述射流喷头为旋转射流喷头。

优选地，所述抽吸泵设置在所述电机的上方，且所述抽吸泵的转动轴与所述电机的输出轴通过联轴器连接。

优选地，所述电机下端连接悬挂接头，所述悬挂接头下端连接除沙罩，所述除沙罩设置在所述射流喷头的外侧。

优选地，所述除沙装置还包括法兰短管，所述法兰短管的下端与所述抽吸泵的出液口连通，所述法兰短管的上端与所述固定管串连通；

所述喷射管固定在所述法兰短管的外壁上并连通所述法兰短管的内部。

优选地，所述固定管串包括下端连接所述法兰短管上端的连接管，和与所述连接管上端固定的高度调节组件，

所述高度调节组件还与所述套管位于地面上的法兰端口固定连接，用于调节所述射流喷头距离地面的高度。

优选地，所述高度调节组件包括：

与所述套管位于地面上的法兰端口固定连接的传动壳体，

所述传动壳体包括轴线与所述套管的轴线重合的通孔，

所述通孔具有阶梯结构，包括第一环形台阶面；

插接在所述通孔中的旋体，所述旋体的上端卡接所述第一环形阶面，且所述旋体具有轴线与所述套管的轴线重合的螺纹通孔，所述旋体可以所述传动壳体轴线为轴旋转；以及，

与所述螺纹通孔相适配的螺纹管，所述螺纹管的下端连接所述连接管上端。

优选地，在所述第一环形台阶面设置有至少三个传动滚珠，

所述传动滚珠部分嵌入所述第一环形台阶面内部，所述传动滚珠未嵌入所述第一环形台阶面的部分与所述旋体相接触。

优选地，在所述旋体的上端面上沿所述旋体径向还设置有传动牙，

在所述传动壳体上设置有穿透所述传动壳体的手柄，所述手柄位于所述传动壳体内部的端部连接齿轮，

所述齿轮的轴向垂直于所述传动壳体的轴向，所述齿轮与所述旋体上端面上的所述传动牙相啮合。

优选地，在所述连接管的外壁面上设置有至少一个扶正器，

所述扶正器一端与所述连接管的外壁固定，另一端与所述套管的内壁相接触。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

利用抽吸泵抽吸套筒中地下水，进而将抽吸的地下水提供给射流喷头，之后射流喷头将抽吸泵抽吸的地下水由射流口高速射出，射流喷头喷射出的高速流体冲击套筒的内壁，进而击碎沉积的泥沙，将沉积的泥沙打碎。被击碎的泥沙随地下水经抽吸泵抽吸至固定管串内，进而返排至地面，实现了对套筒内部沉积泥沙的清除。本发明实施例提供的除沙装置利用水力除沙，其除沙效果良好，并且可依据由固定管串返排出的流体中泥沙的含量来判断除沙进度，避免无效作业，提高了除沙效率。同时该除沙装置使用便捷，降低了人工作业量，具有良好的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的除沙装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的除沙装置中抽吸组件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的除沙装置中射流喷头的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的除沙装置中高度调节组件的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的除沙装置中传动壳体的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的除沙装置中旋体与传动壳体的配合示意图；

图7是本发明实施例提供的除沙装置中连接管的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的除沙装置的使用场景示意图。

附图中各个标记分别为：

1、固定管串；

11、连接管；

12、传动壳体，121、第一环形台阶面，122、第二环形台阶面，123、耳部；

13、旋体，131、螺纹通孔；

14、螺纹管；

15、传动滚珠；

16、手柄；

17、齿轮；

2、抽吸组件，

21、抽吸泵，21a、抽吸泵进液口，21b、抽吸泵出液口；

22、电机；

23、联轴器；

24、悬挂接头；

3、射流喷头，31a、射流喷头进液口，31b、射流口；32、除沙罩；

4、喷射管；

5、法兰短管；

6、扶正器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明实施例提供了一种地下水封石洞储库套筒除沙装置，参见图1、图2、图3以及图8，该除沙装置包括：

设置在套管内部的固定管串1，固定管串1的上端连通地面；

与固定管串1下方连接的抽吸组件2，包括用于抽吸清水和泥沙的抽吸泵21，以及电机22，

抽吸泵的进液口21a连通套筒内部，抽吸泵的出液口21b连通固定管串1内部，且抽吸泵21的转动轴与电机22的输出轴连接；以及，

设置在抽吸组件下方的射流喷头3，射流喷头的进液口31a通过喷射管4连通抽吸泵的出液口21b。

本发明实施例提供的除沙装置的使用原理如下：

通过抽吸泵21抽吸套筒内的地下水，被抽吸的地下水通过抽吸泵进液口21a由套筒进入抽吸泵21，之后依次通过抽吸泵出液口21b、喷射管4以及射流喷头进液口31a，再由射流喷头3上射流口31b高速喷出。射流喷头3喷射出的高速流体冲击套筒的内壁，进而击碎沉积的泥沙，将沉积的泥沙打碎，同时不断喷射出的流体还可将泥沙与套筒内的液体充分混合，便于泥沙随地下水被抽吸泵21排放至固定管串1内部，进而通过固定管串1输送至地面，实现对套筒内部沉积泥沙的清除。

通过本发明实施例提供的除沙装置，利用高速喷射出的流体击碎沉积在套筒中的泥沙，再由抽吸泵将泥沙和地下水抽出，实现了对套筒中沉积泥沙的有效清除，除沙效果优良。并且还可依据返排出的流体中泥沙的含量来判断除沙进度，避免无效作业时间，提高了除沙效率。同时该除沙装置使用便捷，降低了人工作业量，具有良好的推广价值。

本发明实施例提供的除沙装置中，优选射流喷头3为旋转射流喷头，该旋转射流喷头可喷射出高速锥形液体，该锥形液体可作用在套筒的底面和套筒的内壁上，实现对套筒中各个方位沉积泥沙的清理。

进一步地，对于射流喷头3的射流口31b的数量不做具体限定。例如，在射流喷头3的上设置1个的射流口31b，该射流口31b正对套筒底面设置。

或者，在射流喷头3设置至少2个射流口31b，且优选至少2个射流口31b在射流喷头3垂直于套筒轴向的方向上均匀分布。如此，同样能够避免出现高速流体作用不到的清理死角。

其中关于射流口31b的大小和射流喷头3的结构不做具体限定，可根据实际生产中套筒规格和射流喷头有效工作范围确定。

进一步地，参见图2，在本发明实施例中，电机22设置在抽吸泵21的下方，抽吸泵21的转动轴与所述电机22的输出轴通过联轴器23连接。通过联轴器23实现了电机输出轴与抽吸泵21转动轴的连接，进而使得电机22可带动联轴器23中的叶轮转动，实现抽吸功能。

更进一步地，在电机22的下端连接有悬挂接头24，在悬挂接头24的下端还连接有除沙罩32，除沙罩32设置在射流喷头3的外侧。悬挂接头24用于固定除沙罩32，除沙罩32起到了保护射流喷头3的作用，防止射流喷头3受到被击碎的泥沙的影响，无法正常运作。此外，优选除砂罩32的下端位于射流喷头3的下方，如此在向套管中下放该除砂装置时，除砂罩32的底部优先接触套筒底面，避免射流喷头31在除砂装置下行过程中因碰撞受损。

并且在除沙罩32上设置有用于穿过喷射管4的通孔，保证喷射管4与射流喷头进液口的有效连通。同时在除沙罩32上还设置有连通所述射流口31b的管道，避免除沙罩32影响射流喷头3的正常使用。

其中，射流喷头3在工作时，将喷射管4输送来的流体作为其喷射的原料，在本发明实施例中，喷射管4连通抽吸泵出液口21b，即射流喷头3将抽吸泵21抽吸的部分流体作为喷射原料。关于喷射管4与抽吸泵出液口21b的连接结构，具体参见图1，除沙装置还包括法兰短管5，该法兰短管5的下端与抽吸泵的出液口21b连通，法兰短管5的上端与固定管串1连通。其中，具体地，在固定管串1的下端设置有法兰，法兰短管通过与固定管串1下端的法兰通过螺栓连接。进一步地，喷射管4固定在法兰短管5的外壁上并连通法兰短管5的内部。通过法兰短管5实现了喷射管4与抽吸泵出液口21b的连接，并且喷射管4通过法兰短管5与抽吸泵21连接，在一定程度上降低了喷射管4堵塞时清理组件的工作量。具体来说，在本发明实施例中，若喷射管4出现堵塞，只需拆除法兰短管5即可，无需拆除抽吸泵21。

进一步地，在本发明实施例中，固定管串1包括下端连接法兰短管5上端的连接管11，和与连接管11上端固定的高度调节组件。其中，高度调节组件还与套管位于地面上的法兰端口固定连接，用于调节射流喷头3距离地面的高度。

通过高度调节组件使得射流喷头3可位于套筒中不同的高度处，使得射流喷头3可以击碎沉积在套筒内不同高度处的泥沙，进而实现对套筒内沉积泥沙的全方位清除。

具体地，本发明实施例提供了以下高度调节组件的实现方式，具体参见图4至图6，该高度调节组件包括：与套筒位于地面上的端口固定连接的传动壳体12，传动壳体12包括轴线与套筒的轴线重合的通孔，通孔具有阶梯结构，包括第一环形台阶面121；插接在通孔中的旋体13，旋体13的上端卡接第一环形阶面121。且旋体13具有轴线与套筒轴线重合的螺纹通孔131，旋体13可以传动壳体12轴线为轴旋转；以及，具有与螺纹通孔131相适配的外螺纹的螺纹管14，螺纹管14的下端连接连接管11上端。

参见图4，该高度调节组件的使用原理为：当旋体13在传动壳体12中以传动壳体12的轴线为轴旋转时，与旋体13相配合的螺纹管14沿传动壳体12的轴向上下移动，进而带动与螺纹管14下端连接的连接管11以及抽吸组件2和射流喷头3，实现对射流喷头3距离地面高度的调整。

不难理解的是，螺纹管14上设置有外螺纹的长度对应了该除沙装置中射流喷头3高度可增加或减少的范围。其中，对于螺纹管14上螺纹的设置有外螺纹的长度不做具体限定，可以在螺纹管14外表面上设置覆盖螺纹管14整体长度的外螺纹，或者仅在螺纹管14的部分设置外螺纹。

进一步地，为了使旋体13能够稳定地放置在传动壳体12中，避免旋体13沿传动壳体12轴向上下运动，在传动壳体12的通孔内的第一环形台阶面121下方还设置有第二环形台阶面122，通过第二环形台阶面122对旋体13的下端进行限位。具体来说，传动壳体12的通孔包括内径自上而下依次减小的三段，在相邻两段的相接处形成第一环形台阶面121和第二环形台阶面122。同时，如图5所示，传动壳体12的外部曲面上还设置有耳部123，通过该耳部123可将整体高度调节组件固定在套管位于地面的法兰端口上，例如采用螺栓连接等。

进一步地，旋体13的结构参见图6，该旋体13具有外径较大的上部，该上部卡接传动壳体的第一环形台阶面121；以及外径较小的下部，下部放置在第二环形台阶面122上。

高度调节组件在使用时需要旋转旋体13，为了减小旋体13旋转时的摩擦力，在第一环形台阶面121和第二环形台阶面122上分别设置有至少三个传动滚珠15，传动滚珠15部分嵌入第一环形台阶面121和第二环形台阶面122的内部，传动滚珠15的未嵌入第一环形台阶面121和第二环形台阶面122的部分与旋体13接触。可以理解的是，通过传动滚珠15将旋体13与传动壳体12之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，降低了摩擦阻力，使得旋体13更易转动。其中关于设置在第一环形台阶面121和第二环形台阶面122上的传动滚珠15数量不做具体限定，可以为1个、2个、3个、多个等。进一步地，在传动壳体12中第一环形台阶面121和第二环形台阶面122之间的通孔内壁上还设置有至少一个定位滚珠，该定位滚珠一部分嵌入传动壳体12内部，一部分接触旋体13，通过该定位滚珠能够限定旋体13轴线与传动壳体12的轴线重合。

进一步地，关于旋体13的旋转形式，参见图6，在旋体13的上端面上沿旋体13径向还设置有传动牙，在传动壳体12上设置有穿透传动壳体12的手柄16，手柄16位于传动壳体12内部的端部连接齿轮17，齿轮17轴向垂直于传动壳体12轴向，齿轮17与旋体13上端面上的传动牙相啮合。手柄16的个数不做限制。

在使用时，通过旋转手柄16，带动与手柄16连接的齿轮17旋转，齿轮17进一步地啮合旋体13上端的传动牙，从而带动旋体13以传动壳体12的轴向为轴旋转，进而实现对射流喷头3高度的调整。

此外，在连接管11的外壁面上设置有至少一个扶正器6，且扶正器6一端与连接管11的外壁固定，另一端与套管的内壁相接触。

通过扶正器6约束了连接管11在套筒径向上的运动，保证该除沙装置在使用过程中始终保持其轴线与套筒轴线重合，保证射流喷头板3到套筒内壁的距离相同，使得射流喷头3对套筒内壁的均匀喷射。

进一步地，该扶正器6可以是一端固定在连接管11上，一端接触套管内壁的杆状扶正器；或者是由金属弹簧钢和钢带构成的拱形扶正器，该拱形扶正器固定在连接管11上，拱起的部分远离连接管11并接触套筒的内壁。其中，可在连接管11上设置多个扶正器6，对于扶正器6的数量不做具体限定，可以为2个、3个、4个、5个、6个等。

通过射流喷头向套筒内沉积泥沙喷射由抽吸泵抽吸的部分地下水，使得套筒内泥沙被击碎，击碎的泥沙随地下水经抽吸泵抽吸至固定管串内，进而返排至地面，实现了对套筒内部沉积泥沙的清除。本发明实施例提供的除沙装置除沙效果良好，并且可依据由固定管串返排出的流体中泥沙的含量来判断除沙进度，避免无效作业，提高了除沙效率。同时该除沙装置使用便捷，降低了人工作业量，具有良好的推广价值。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于地下水封石洞储库套筒的除沙装置，其特征在于，所述除沙装置包括：

设置在套管内部的固定管串(1)，所述固定管串(1)的上端连通地面；

与所述固定管串(1)下方连接的抽吸组件(2)，包括用于抽吸清水和泥沙的抽吸泵(21)，以及电机(22)，

所述抽吸泵的进液口(21a)连通所述套筒内部，所述抽吸泵的出液口(21b)连通所述固定管串(1)内部，且所述抽吸泵(21)的转动轴与所述电机(22)的输出轴连接；以及，

设置在所述抽吸组件下方的射流喷头(3)，所述射流喷头的进液口(31a)通过喷射管(4)连通所述抽吸泵的出液口(21b)。

2.根据权利要求1所述的除沙装置，其特征在于，所述射流喷头(3)为旋转射流喷头。

3.根据权利要求2所述的除沙装置，其特征在于，所述抽吸泵(21)设置在所述抽吸泵(22)的上方，且所述抽吸泵(21)的转动轴与所述电机(22)的输出轴通过联轴器(23)连接。

4.根据权利要求3所述的除沙装置，其特征在于，所述电机(22)下端连接悬挂接头(24)，所述悬挂接头(24)下端连接除沙罩(32)，所述除沙罩(32)设置在所述射流喷头(3)的外侧。

5.根据权利要求1所述的除沙装置，其特征在于，所述除沙装置还包括法兰短管(5)，所述法兰短管(5)的下端与所述抽吸泵的出液口(21b)连通，所述法兰短管(5)的上端与所述固定管串(1)连通；

所述喷射管(4)固定在所述法兰短管(5)的外壁上并连通所述法兰短管(5)的内部。

6.根据权利要求5所述的除沙装置，其特征在于，所述固定管串(1)包括下端连接所述法兰短管(5)上端的连接管(11)，和与所述连接管(11)上端固定的高度调节组件，

所述高度调节组件还与所述套管位于地面上的法兰端口固定连接，用于调节所述射流喷头(3)距离地面的高度。

7.根据权利要求6所述的除沙装置，其特征在于，所述高度调节组件包括：

与所述套管位于地面上的法兰端口固定连接的传动壳体(12)，

所述传动壳体(12)包括轴线与所述套管的轴线重合的通孔，

所述通孔具有阶梯结构，包括第一环形台阶面(121)；

插接在所述通孔中的旋体(13)，所述旋体(13)的上端卡接所述第一环形阶面(121)，且所述旋体(13)具有轴线与所述套管的轴线重合的螺纹通孔(131)，所述旋体(13)可以所述传动壳体(12)轴线为轴旋转；以及，

与所述螺纹通孔(131)相适配的螺纹管(14)，所述螺纹管(14)的下端连接所述连接管(11)上端。

8.根据权利要求7所述的除沙装置，其特征在于，在所述第一环形台阶面(121)设置有至少三个传动滚珠(15)，

所述传动滚珠(15)部分嵌入所述第一环形台阶面(121)内部，所述传动滚珠(15)未嵌入所述第一环形台阶面(121)的部分与所述旋体(13)相接触。

9.根据权利要求7所述的除沙装置，其特征在于，在所述旋体(13)的上端面上沿所述旋体(13)径向还设置有传动牙，

在所述传动壳体(12)上设置有穿透所述传动壳体(12)的手柄(16)，所述手柄(16)位于所述传动壳体(12)内部的端部连接齿轮(17)，

所述齿轮(17)的轴向垂直于所述传动壳体(12)的轴向，所述齿轮(17)与所述旋体(13)上端面上的所述传动牙相啮合。

10.根据权利要求6所述的除沙装置，其特征在于，在所述连接管(11)的外壁面上设置有至少一个扶正器(6)，

所述扶正器(6)一端与所述连接管(11)的外壁固定，另一端与所述套管的内壁相接触。