CN110725678B - 一种油田井口用旋流式除砂器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油田井口用旋流式除砂器，具体涉及除砂器领域，一种油田井口用旋流式除砂器，包括支架、压力调节阀、筒体、连接螺杆、法兰，筒体的两端分别有进液口和出液口，压力调节阀、法兰分别安装于筒体的进液口和出液口，筒体的底部开设有连通孔，筒体的底部通过连接螺母安装有连接法兰、阀门、排砂法兰、沉砂体。本发明通过在进液口设置一套独立的无需供电的自力式压力调节阀，使得该装置可通过进液口出的油液本身压力变化，通过阀门智能控制把进液口处油液压力微小变化进行放大，反馈到阀门两压力室，调节阀口开度，达到调节阀后油液压力的目的，无需更换外部接管管径或更换其他规格的除砂器，大大增加该装置实用性。
Description
技术领域
本发明涉及除砂器技术领域，更具体地说，本发明具体为一种油田井口用旋流式除砂器。
背景技术
目前，在油田井口采油和试油作业中，原油通过地下采集，输送到地面，再由输送管线或运输车运送到油厂，在此过程前要通过除砂器进行除砂，否则原油中的砂粒会磨损运输车等承装设备；现所采用的普通除砂器，在排砂分离筒内易堵塞排砂长孔，使油液中的杂质排出不彻底，排砂效果差；同时在排砂空腔内，容易滞留杂质需要经常清理，使用十分不便，十分浪费时间，工作效率低。
为了解决上述问题，在专利申请公布号CN102716604A的专利公开了一种油田井口用高效旋流式除砂器，参考说明书附图5和6，本发明结构合理而紧凑，使用方便；排砂空腔9采用以连通孔为中心两侧呈外窄内宽的锥形空腔，同时排砂长孔802呈右旋状圆周分布且其轴线方向与筒体3内壁相切，因此有效使杂质颗粒集中在连通孔15处，使排砂效果更好；能够防止在排砂空腔9出现杂质残留；同时由于排砂长孔802采用长孔的形式，增加了排砂量，提高了工作效率。
但是上述技术方案在实际运用时，仍旧存在较多缺点；
一、由于该旋流除砂器在进行选型时须考虑处理油液量，外部接管管径，管道工作压力，在特定的水量以及水压等因素情况下必须选用型号合适的装置才能进行除砂操作，而通常油井随着开采时间的推移，其出油量和油液压必然会变化，必须通过调节外部接管管径或更换其他规格的除砂器才能适应新的油液压力变化，这种方式耗时长且成本高额；
二、由于该旋流除砂器采用圆柱状排砂分离筒，在实际使用中对于直径不大于0.1毫米至3毫米的砂粒除净效果较佳，除净率最高只能达到80%，对于0.1毫米左右的沙砾或低于0.1毫米以下的沙砾必须进行二次处理，否则无法j进行后续的水洗-沉降除砂，因此使用该设备时必须并联多个装置进行不同孔径的排砂分离筒重复除砂最终达到需求。
因此亟需提供一种通用性高的除砂范围大的油田井口用旋流式除砂器。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种油田井口用旋流式除砂器，通过在进液口设置一套独立的无需供电的自力式压力调节阀，使得该装置可通过进液口出的油液本身压力变化，通过阀门智能控制把进液口处油液压力微小变化进行放大，反馈到阀门两压力室，调节阀口开度，达到调节阀后油液压力的目的，无需更换外部接管管径或更换其他规格的除砂器，大大增加该装置实用性；另外，本发明通过锥形排砂分离筒与锥形螺旋叶片，在油液进入该流式除砂器后，锥形排砂分离筒与锥形螺旋叶片使得沿筒体的周围切线方向形成斜向的离心力越来越大，使得油液中小颗粒的沙砾也能因巨大离心力甩出排砂分离筒与油液分离，使得该装置的除砂粒的范围更大，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种油田井口用旋流式除砂器，包括支架、压力调节阀、筒体、连接螺杆、法兰，所述筒体的左端和右端分别有进液口和出液口，所述压力调节阀、法兰分别通过连接螺杆固定安装于筒体的进液口和出液口，所述压力调节阀、法兰与筒体的连接处设置有密封圈，所述支架的顶端固定安装有连接杆，所述连接杆的顶端固定安装于法兰的下方，所述筒体的内部设置有排砂空腔，所述筒体的内部固定安装有排砂分离筒，所述排砂分离筒的右端固定安装有筛网盖，所述筒体的两端固定安装有轴承座，所述轴承座的内部转动安装有导流杆，所述筒体的顶面固定安装有针阀，所述针阀的顶端设置有压力表，所述压力表的底部连接有压力探针，所述压力探针穿过筒体的外壁伸入排砂空腔中，所述筒体的底部开设有连通孔，所述筒体的底端预设有螺杆，所述筒体底部的螺杆有相适配的连接螺母，所述筒体的底部通过连接螺母固定安装有连接法兰，所述连接法兰的底端固定安装有阀门，所述阀门的另一端固定连接有排砂法兰，所述排砂法兰的两侧固定安装有排砂针阀，所述排砂针阀的另一端设置有排砂压力表，所述排砂法兰的底端固定安装有沉砂体，所述沉砂体的底端通过连接螺杆固定安装有固定法兰，所述固定法兰的底部设置有堵头；
所述压力调节阀包括阀体、阀座、阀芯、阀杆、阀盖、调节盘、波纹管组件、弹簧、立柱、填料、弹簧座、轴承和执行机构，所述阀座、阀芯、阀杆和波纹管组件组成一个整体后装入阀体上部止口内，所述阀芯与阀杆中心有一通孔至波纹管组件上端，所述阀盖安装于阀体上部止口并通过紧固件与密封圈连接牢固，所述阀盖的孔内装入波纹管组件，所述调节盘通过螺纹旋入阀盖的下端，所述调节盘上端平面上放置弹簧，所述弹簧上端与弹簧座紧密连接，所述弹簧座通过轴承转动套接在阀杆上并通过套接在阀杆上的螺母固定，所述执行机构通过立柱与阀体相连接；
所述排砂分离筒包括锥形筒、沉降环，所述锥形筒呈左边小右边大的圆锥状，所述锥形筒、沉降环的表面开设有若干排砂长孔并均匀分布，所述锥形筒上的排砂长孔呈螺旋状分布并越靠近出液口方向越密集，所述锥形筒与沉降环相互焊接，所述沉降环的另一端与筛网盖固定连接。
在一个优选地实施方式中，所述排砂空腔呈圆锥状，所述排砂空腔的内壁与排砂分离筒之间存有一定间隙，所述排砂空腔的内光滑。
在一个优选地实施方式中，所述连通孔位于沉降环的底部，所述连通孔的上端呈外扩形式。
在一个优选地实施方式中，所述导流杆位于锥形筒内，所述导流杆由铁杆与锥形螺旋叶片组成，所述导流杆的锥形螺旋叶片沿进液口至出液口的方向叶片间距更窄面积更大。
在一个优选地实施方式中，所述排砂长孔的轴向长度为毫米至毫米，所述排砂长孔的径向宽度为毫米至毫米。
在一个优选地实施方式中，所述弹簧座球形表面开设有三圈圆弧槽，所述弹簧座的圆弧槽内布满轴承钢珠，所述轴承的下端面为球面，该球面和弹簧座上放置轴承钢珠的圆弧槽均进行表面硬化处理。
在一个优选地实施方式中，所述筒体与连接法兰、阀门与排砂法兰、沉砂体与固定法兰的连接处均设置有密封圈。
在一个优选地实施方式中，所述固定法兰、堵头底部设置有相适配的螺纹，所述堵头通过螺纹固定安装于固定法兰底部并在堵头上设置有密封圈。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过在进液口设置一套独立的无需供电的自力式压力调节阀，使得该装置可通过进液口出的油液本身压力变化，通过阀门智能控制把进液口处油液压力微小变化进行放大，反馈到阀门两压力室，调节阀口开度，达到调节阀后油液压力的目的，无需更换外部接管管径或更换其他规格的除砂器，大大增加该装置实用性。
2、本发明通过锥形排砂分离筒与锥形螺旋叶片，在油液进入该旋流式除砂器后，锥形排砂分离筒与锥形螺旋叶片使得沿筒体的周围切线方向形成斜向的离心力越来越大，使得油液中小颗粒的沙砾也能因巨大离心力甩出排砂分离筒与油液分离，使得该旋流式除砂器的除砂粒的范围更大；
3、本发明通过在锥形排砂分离筒表面沿进液口至出液口的方向的排砂长孔越来越密集，增大排砂量达到更好的排沙效果，以及锥形螺旋叶片沿进液口至出液口的方向叶片间距更窄为内部的油液提供更大的离心力去除细小颗粒沙砾，达到更好的除砂效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的压力调节阀结构示意图。
图3为本发明的排砂分离筒结构示意图。
图4为本发明的导流杆结构示意图。
图5为本发明对比文件结构示意图。
图6为本发明的对比文件结构示意图。
图7为本发明的对比文件排砂分离筒结构示意图。
附图标记为：1、支架；2、压力调节阀；3、筒体；4、连接螺杆；5、法兰；6、密封圈；7、筛网盖；8、排砂分离筒；9、排砂空腔；10、针阀；11、压力表；12、压力探针；13、轴承座；14、连接杆；15、连通孔；16、连接螺母；17、连接法兰；18、阀门；19、排砂压力表；20、排砂针阀；21、排砂法兰；22、沉砂体；23、固定法兰；24、堵头；25、导流杆；201、阀体；202、阀座；203、阀芯；204、阀杆；205、阀盖；206、调节盘；207、波纹管组件；208、弹簧；209、立柱；210、填料；211、弹簧座；212、轴承；213、执行机构；801、锥形筒；802、排砂长孔；803、沉降环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如附图1-4所示的一种油田井口用旋流式除砂器，包括支架1、压力调节阀2、筒体3、连接螺杆4、法兰5，筒体3的左端和右端分别有进液口和出液口，压力调节阀2、法兰5分别通过连接螺杆4固定安装于筒体3的进液口和出液口，其特征在于：压力调节阀2、法兰5与筒体3的连接处设置有密封圈6，支架1的顶端固定安装有连接杆14，连接杆14的顶端固定安装于法兰5的下方，筒体3的内部设置有排砂空腔9，筒体3的内部固定安装有排砂分离筒8，排砂分离筒8的右端固定安装有筛网盖7，筒体3的两端固定安装有轴承座13，轴承座13的内部转动安装有导流杆25，筒体3的顶面固定安装有针阀10，针阀10的顶端设置有压力表11，压力表11的底部连接有压力探针12，压力探针12穿过筒体3的外壁伸入排砂空腔9中，筒体3的底部开设有连通孔15，筒体3的底端预设有螺杆，筒体3底部的螺杆有相适配的连接螺母16，筒体3的底部通过连接螺母16固定安装有连接法兰17，连接法兰17的底端固定安装有阀门18，阀门18的另一端固定连接有排砂法兰21，排砂法兰21的两侧固定安装有排砂针阀20，排砂针阀20的另一端设置有排砂压力表19，排砂法兰21的底端固定安装有沉砂体22，沉砂体22的底端通过连接螺杆4固定安装有固定法兰23，固定法兰23的底部设置有堵头24；
如附图2所示的压力调节阀，压力调节阀2包括阀体201、阀座202、阀芯203、阀杆204、阀盖205、调节盘206、波纹管组件207、弹簧208、立柱209、填料210、弹簧座211、轴承212和执行机构213，阀座202、阀芯203、阀杆204和波纹管组件207组成一个整体后装入阀体201上部止口内，阀芯203与阀杆204中心有一通孔至波纹管组件207上端，阀盖205安装于阀体201上部止口并通过紧固件与密封圈连接牢固，阀盖205的孔内装入波纹管组件207，调节盘206通过螺纹旋入阀盖205的下端，调节盘206上端平面上放置弹簧208，弹簧208上端与弹簧座211紧密连接，弹簧座211通过轴承212转动套接在阀杆204上并通过套接在阀杆204上的螺母固定，执行机构213通过立柱209与阀体201相连接；
如附图3所示的排砂分离筒，排砂分离筒8包括锥形筒801、沉降环803，锥形筒801呈左边小右边大的圆锥状，锥形筒801、沉降环803的表面开设有若干排砂长孔802并均匀分布，锥形筒801上的排砂长孔802呈螺旋状分布并越靠近出液口方向越密集，锥形筒801与沉降环803相互焊接，沉降环803的另一端与筛网盖7固定连接。
实施方式具体为：通过在进液口设置一套独立的无需供电的自力式压力调节阀，使得该装置可通过进液口出的油液本身压力变化，通过阀门智能控制把进液口处油液压力微小变化进行放大，反馈到阀门两压力室，调节阀口开度，达到调节阀后油液压力的目的，无需更换外部接管管径或更换其他规格的除砂器，大大增加该装置实用性。
参考说明书附图1，排砂空腔9呈圆锥状，排砂空腔9的内壁与排砂分离筒8之间存有一定间隙，排砂空腔9的内光滑，连通孔15位于沉降环803的底部，连通孔15的上端呈外扩形式，使得利用离心力逸出的沙砾可顺利滑落进入连通孔15。
参考说明书附图1和4，导流杆25位于锥形筒801内，导流杆25由铁杆与锥形螺旋叶片组成，导流杆25的锥形螺旋叶片沿进液口至出液口的方向叶片间距更窄面积更大，为内部的油液提供更大的离心力去除细小颗粒沙砾，达到更好的除砂效果。
参考说明书附图2，弹簧座211球形表面开设有三圈圆弧槽，弹簧座211的圆弧槽内布满轴承钢珠，轴承212的下端面为球面，该球面和弹簧座211上放置轴承钢珠的圆弧槽均进行表面硬化处理，使其硬度可以承受较大力的作用和轴承钢珠的滚动磨损，延长使用寿命。
参考说明书附图3，排砂长孔802的轴向长度为25毫米至30毫米，排砂长孔802的径向宽度为3毫米至5毫米，便于对油液中细沙砾的分离，使除砂更彻底。
其中，筒体3与连接法兰17、阀门18与排砂法兰21、沉砂体22与固定法兰23的连接处均设置有密封圈，使得整个装置内部密封，保证油液不会泄露，保持装置内部压力。
其中，固定法兰23、堵头24底部设置有相适配的螺纹，堵头24通过螺纹固定安装于固定法兰23底部并在堵头24上设置有密封圈，可通过卸下堵头24达到卸出沙砾的目的。
实施例2：
具体与实施例1相比：参考说明书附图7所示，筒体3的一侧开设有进液口，筒体3的上下两端分分别开设有出液口与排沙口，3的排沙口设置有连通孔15，筒体3的底端预设有螺杆，筒体3底部的螺杆有相适配的连接螺母16，筒体3的底部通过连接螺母16固定安装有连接法兰17，连接法兰17的底端固定安装有阀门18，阀门18的另一端固定连接有排砂法兰21，排砂法兰21的两侧固定安装有排砂针阀20，排砂针阀20的另一端设置有排砂压力表19，排砂法兰21的底端固定安装有沉砂体22，沉砂体22的底端通过连接螺杆4固定安装有固定法兰23，固定法兰23的底部设置有堵头24，3的出液口通过连接螺杆4固定安装有法兰5。
本发明工作原理：
采用上述技术手段：油液从筒体3的侧面通过排砂长孔802流入排砂分离筒8再进行排砂工作，由于排砂长孔802的阻挡一些沙砾会直接排除再外，使得排砂步骤增加，提高排砂效果，另外排出的沙石由于重力能够快速落入沉砂体22中可有效防止排出的砂粒在筒体3内从新卷入油液内重复排砂。
工作原理：
当油液进入压力调节阀，当油液底部流经阀体201时，用阀芯203阀杆204和阀座202之间的开度决定油液流量，阀后压力传送到执行机构213的工作膜片上，并转换成作用在阀芯203阀杆204上的定位力，通过调节盘206来调整弹簧208预紧力的大小，根据弹簧208预紧力大小和定位力的大小调整阀芯203阀杆204的位置，自力式压力调节的阀盖205内安装有波纹管组件207作为平衡元件，阀后压力作用于波纹管组件207的内表面上，阀前压力作用于波纹管组件207的外表面上，阀后压力和阀前压力分别与作用在阀芯203阀杆204上的压力相互平衡，当阀后压力大于调整后的设定点时，通过调节盘206压缩弹簧208，带动阀芯203阀杆204，则阀门根据压力变化量按比例关闭，当阀后压力降到低于调整后的设定点时，则由于弹簧208所产生的反作用力，带动阀芯203阀杆204，使阀门开启度根据压力变化量按比例增大，从而达到稳压目的，无需更换外部接管管径或更换其他规格的除砂器即可实现对不同压力情况下油液的除砂工作。
该油田井口用高效旋流式除砂器包括支架1、压力调节阀2、筒体3、卸砂装置、筒体3和排砂分离筒8，在筒体3的左端和右端分别有进液口和出液口；通过压力调节阀2为筒体3内提供一个稳定的油液压力保证粗砂器的稳定工作，在筒体3内固定安装有排砂分离筒8，在排砂分离筒8内安装有导流杆25，在导流杆25上设置有螺旋叶片，在螺旋叶片与排砂分离筒8之间形成送液通道，与送液通道对应的排砂分离筒8的筒壁上分布有与螺旋叶片同旋向的排砂长孔排砂长孔802，与排砂分离筒8对应的筒体3上有与排砂分离筒8外壁平行的凹槽并形成排砂空腔9，在筒体3的右部下侧有与排砂空腔9相通的连通孔15，与连通孔15对应的筒体3下端固定连接有卸砂装置，排砂空腔9呈沿进液口至出液口的方向直径逐渐变大的锥形腔体，将连通孔15与卸砂装置安装在筒体3的右部，这样更靠近出液口，可有效防止排出的砂粒在进液口处从新卷入油液内重复排砂，从而降低工作效率；同时采用呈沿进液口至出液口的方向直径逐渐变大锥形的排砂空腔9，使得沿筒体的周围切线方向形成斜向的离心力越来越大，使得油液中小颗粒的沙砾也能因巨大离心力甩出排砂分离筒与油液分离，使得该装置的除砂粒的范围更大。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (1)
1.一种油田井口用旋流式除砂器，包括支架（1）、压力调节阀（2）、筒体（3）、连接螺杆（4）、法兰（5），所述筒体（3）的左端和右端分别有进液口和出液口，所述压力调节阀（2）、法兰（5）分别通过连接螺杆（4）固定安装于筒体（3）的进液口和出液口，其特征在于：所述压力调节阀（2）、法兰（5）与筒体（3）的连接处设置有密封圈（6），所述支架（1）的顶端固定安装有连接杆（14），所述连接杆（14）的顶端固定安装于法兰（5）的下方，所述筒体（3）的内部设置有排砂空腔（9），所述筒体（3）的内部固定安装有排砂分离筒（8），所述排砂分离筒（8）的右端固定安装有筛网盖（7），所述筒体（3）的两端固定安装有轴承座（13），所述轴承座（13）的内部转动安装有导流杆（25），所述筒体（3）的顶面固定安装有针阀（10），所述针阀（10）的顶端设置有压力表（11），所述压力表（11）的底部连接有压力探针（12），所述压力探针（12）穿过筒体（3）的外壁伸入排砂空腔（9）中，所述筒体（3）的底部开设有连通孔（15），所述筒体（3）的底端预设有螺杆，所述筒体（3）底部的螺杆有相适配的连接螺母（16），所述筒体（3）的底部通过连接螺母（16）固定安装有连接法兰（17），所述连接法兰（17）的底端固定安装有阀门（18），所述阀门（18）的另一端固定连接有排砂法兰（21），所述排砂法兰（21）的两侧固定安装有排砂针阀（20），所述排砂针阀（20）的另一端设置有排砂压力表（19），所述排砂法兰（21）的底端固定安装有沉砂体（22），所述沉砂体（22）的底端通过连接螺杆（4）固定安装有固定法兰（23），所述固定法兰（23）的底部设置有堵头（24）；
所述压力调节阀（2）包括阀体（201）、阀座（202）、阀芯（203）、阀杆（204）、阀盖（205）、调节盘（206）、波纹管组件（207）、弹簧（208）、立柱（209）、填料（210）、弹簧座（211）、轴承（212）和执行机构（213），所述阀座（202）、阀芯（203）、阀杆（204）和波纹管组件（207）组成一整体后装入阀体（201）上部止口内，所述阀芯（203）与阀杆（204）中心有一通孔至波纹管组件（207）上端，所述阀盖（205）安装于阀体（201）上部止口并通过紧固件与密封圈连接牢固，所述阀盖（205）的孔内装入波纹管组件（207），所述调节盘（206）通过螺纹旋入阀盖（205）的下端，所述调节盘（206）上端平面上放置弹簧（208），所述弹簧（208）上端与弹簧座（211）紧密连接，所述弹簧座（211）通过轴承（212）转动套接在阀杆（204）上并通过套接在阀杆（204）上的螺母固定，所述执行机构（213）通过立柱（209）与阀体（201）相连接；所述排砂分离筒（8）包括锥形筒（801）、沉降环（803），所述锥形筒（801）呈左边小右边大的圆锥状，所述锥形筒（801）、沉降环（803）的表面开设有若干排砂长孔（802）并均匀分布，所述锥形筒（801）上的排砂长孔（802）呈螺旋状分布并越靠近出液口方向越密集，所述锥形筒（801）与沉降环（803）相互焊接，所述沉降环（803）的另一端与筛网盖（7）固定连接；所述排砂空腔（9）呈圆锥状，所述排砂空腔（9）的内壁与排砂分离筒（8）之间存有一定间隙，所述排砂空腔（9）的内壁光滑；所述连通孔（15）位于沉降环（803）的底部，所述连通孔（15）的上端呈外扩形式；所述导流杆（25）位于锥形筒（801）内，所述导流杆（25）由铁杆与锥形螺旋叶片组成，所述导流杆（25）的锥形螺旋叶片沿进液口至出液口的方向叶片间距更窄面积更大；所述排砂长孔（802）的轴向长度为25毫米至30毫米，所述排砂长孔（802）的径向宽度为3毫米至5毫米；所述弹簧座（211）球形表面开设有三圈圆弧槽，所述弹簧座（211）的圆弧槽内布满轴承钢珠，所述轴承（212）的下端面为球面，该球面和弹簧座（211）上放置轴承钢珠的圆弧槽均进行表面硬化处理；所述筒体（3）与连接法兰（17）、阀门（18）与排砂法兰（21）、沉砂体（22）与固定法兰（23）的连接处均设置有密封圈；所述固定法兰（23）、堵头（24）底部设置有相适配的螺纹，所述堵头（24）通过螺纹固定安装于固定法兰（23）底部并在堵头（24）上设置有密封圈；通过排砂分离筒与锥形螺旋叶片，在油液进入该旋流式除砂器后，排砂分离筒与锥形螺旋叶片使得沿筒体的周围切线方向形成斜向的离心力越来越大，使得油液中小颗粒的沙砾也能因巨大离心力甩出排砂分离筒与油液分离，使得该旋流式除砂器的除砂粒径的范围更大；通过在排砂分离筒表面沿进液口至出液口的方向的排砂长孔越来越密集，增大排砂量达到更好的排沙效果，以及锥形螺旋叶片沿进液口至出液口的方向叶片间距更窄为内部的油液提供更大的离心力去除细小颗粒沙砾，达到更好的除砂效果。
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