CN111827932A - 采油管柱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采油管柱，包括：驱动头、泵、旋砂器和套筒，驱动头设置在地面上；泵包括转子，转子与驱动头相连；旋砂器包括旋砂轴，旋砂轴的上端与转子相连，以驱动旋砂轴转动，并分离旋砂器的旋砂腔内的混合液；套筒设置在地底，并连通地面和油面，形成油井，且泵和旋砂器均设置在套筒内。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的采油管柱的泵容易损坏的问题。

Description

采油管柱

技术领域

本发明涉及石油开采的技术领域，具体而言，涉及一种采油管柱。

背景技术

近年来，在油田开采时开始使用金属叶片泵来开采油井，金属叶片泵具有节能、耐高温等特点，但是金属叶片泵在高含砂油井中寿命较低，现有技术中常用螺旋气砂锚来分离油液中的砂，螺旋气砂分离锚上设置有连续的螺旋片，油液进入螺旋气砂锚后，沿着螺旋片向下流动，是利用油液本身的重力和移动速度产生离心力，但是离心力较小，砂与油液的分离效果不好，在中小排量的采油井中，不能有效的分离油液和砂。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种采油管柱，以解决现有技术中的采油管柱的泵容易损坏的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种采油管柱，包括：驱动头、泵、旋砂器和套筒，驱动头设置在地面上；泵包括转子，转子与驱动头相连；旋砂器包括旋砂轴，旋砂轴的上端与转子相连，以驱动旋砂轴转动，并分离旋砂器的旋砂腔内的混合液；套筒设置在地底，并连通地面和油面，形成油井，且泵和旋砂器均设置在套筒内。

进一步地，旋砂器还包括螺旋片，螺旋片呈螺旋状分布在旋砂轴的外周面的下部。

进一步地，转子的旋转方向与螺旋片所在的螺旋线从下到上的延伸方向相同。

进一步地，螺旋片包括多个，多个螺旋片间隔设置，且多个螺旋片垂直于旋砂轴的外周面。

进一步地，旋砂轴为中空结构，中空结构形成液体腔，旋砂轴的外周面的下部设置有进液孔，进液孔连通液体腔与旋砂腔。

进一步地，进液孔包括多个，多个进液孔避让螺旋片所在的螺旋线设置。

进一步地，旋砂轴的外周面的上部设置有出液孔，出液孔连通液体腔与泵。

进一步地，旋砂轴顶部开有螺纹孔，螺纹孔的直径小于液体腔的直径，转子与旋砂轴通过螺纹连接的方式固定，且转子和旋砂轴上设置有相互配合的防脱组件。

进一步地，防脱组件包括防脱板和螺钉，防脱板设置在液体腔内，且防脱板上设置有通孔，防脱板上的通孔与螺钉的螺杆相适配，螺钉可拆卸地固定在转子的底端。

进一步地，旋砂器还包括外筒，外筒的第一端与泵的尾端相连，旋砂轴设置在泵和外筒内，外筒的第二端通过油管锚与尾管相连通。

进一步地，外筒与旋砂轴之间形成旋砂腔，外筒的下部还开有出砂孔，出砂孔连通旋砂腔与油井。

进一步地，出砂孔包括斜面，斜面从外筒的轴线向外筒的外周逐渐向下倾斜，且螺旋片的外边缘在旋砂腔的底面上的投影在出砂孔内。

进一步地，外筒的内壁上还固定有隔板，隔板中部具有通孔，旋砂轴穿设在隔板上的通孔内，且隔板将旋砂轴分为上部和下部两部分。

应用本发明的技术方案，油井内设置泵，在泵的下端设置旋砂器，旋砂器的旋砂轴与泵的转子相连，泵的转子与地面上的驱动头相连，利用驱动头的驱动力主动带动旋砂轴旋转，使进入旋砂器的旋砂腔内的混合液获得更大的离心力，进而更有效地分离油液和砂，从而保护泵。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的采油管柱的泵容易损坏的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的采油管柱的实施例的结构示意图；以及

图2示出了图1所示的旋砂器的结构示意图；

图3示出了图2所示的旋砂轴的外周面展开图示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、驱动头；20、泵；21、转子；30、旋砂器；31、旋砂轴；311、液体腔；312、进液孔；313、出液孔；32、旋砂腔；33、螺旋片；34、外筒；341、出砂孔；35、隔板；40、套筒；50、防脱组件；60、油管锚；70、尾管；80、抽油杆；90、油管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，本实施例的采油管柱，包括：驱动头10、泵20、旋砂器30和套筒40，驱动头10设置在地面上；泵20包括转子21，转子21与驱动头10相连；旋砂器30包括旋砂轴31，旋砂轴31的上端与转子21相连，以驱动旋砂轴31转动，并分离旋砂器30的旋砂腔32内的混合液；套筒40设置在地底，并连通地面和油面，形成油井，且泵20和旋砂器30均设置在套筒40内。

应用本实施例的技术方案，油井内设置泵20，在泵20的下端设置旋砂器30，旋砂器30的旋砂轴31与泵20的转子21相连，泵20的转子21与地面上的驱动头10相连，利用驱动头10的驱动力主动带动旋砂轴31旋转，使进入旋砂器30的旋砂腔32内的混合液获得更大的离心力，进而更有效地分离油液和砂，从而保护泵20。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的泵采油管柱的泵容易损坏的问题。

值得注意的是，本实施例中的泵20指的是近年研制出的金属叶片泵，金属叶片泵的基础原理是金属叶片泵的转子偏心设置，多个叶片的第一端固定在转子上，叶片的第二端紧贴在定子泵腔的内表面，转子旋转时，叶片与转子的外表面和定子的内表面所构成的工作容积先由小变大，金属叶片泵吸油，转过中轴线后，工作容积再由大变小，金属叶片泵排油，金属叶片泵具有节能、耐高温、体积小等特点，适用于稠油热采井，稠油内的气体较少，一般不需要分离稠油中的气体。在油井中，多个金属叶片泵串联，即位置最低的金属叶片泵的进油腔与旋砂器30相连通，位置最低的金属叶片泵的排油腔位置居中的金属叶片泵的进油腔相连通，位置最高的金属叶片泵的排油腔与油管90相连通，驱动头10包括电机、减速器、传动结构等，驱动头10通过抽油杆80与金属叶片泵的转子21相连，以带动金属叶片泵的转子21转动。金属叶片泵的转速大概是100r/min～160r/min。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，旋砂器30还包括螺旋片33，螺旋片33呈螺旋状分布在旋砂轴31的外周面的下部。安装螺旋片33的方法是：先在旋砂轴31上缠绕螺旋形的铁丝，然后沿着铁丝的轨迹，在旋砂轴31的外周面上焊接螺旋片33，螺旋片33的内边缘与旋砂轴31的外周面弧度适配，螺旋片33的外边缘为与旋砂轴31同轴心的圆弧形。螺旋片33的厚度为2mm。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，转子21的旋转方向与螺旋片33所在的螺旋线从下到上的延伸方向相同。在本实施例中，螺旋片33所在的螺旋线的为左旋，螺旋导程为240mm。转子21顺时针旋转，混合液相对于螺旋片33向下运动，密度较小的油液从进液孔312进入液体腔311，密度较大的砂获得更大的离心力，被甩向旋砂腔32周侧下方，并从出砂孔341排出旋砂器30。当然，也可以设置螺旋片33所在的螺旋线为右旋，转子21逆时针旋转。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，螺旋片33包括多个，多个螺旋片33间隔设置，且多个螺旋片33垂直于旋砂轴31的外周面。螺旋片33所在的螺旋线在旋砂轴31上环绕多圈，相邻的上圈的间隔与相邻的下圈的螺旋片33在竖直位置上对应，以保证离心效果。在本实施例中，多个螺旋片33间隔均匀，可以根据所需的离心力的大小不同设置螺旋片33的不同间隔、不同大小和不同形状，例如，如果需要更大的离心力，可以设置螺旋片33的间隔更小、螺旋片33内外边缘距离更大、螺旋片33可以设置为内侧厚于外侧的形状。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，旋砂轴31为中空结构，中空结构形成液体腔311，旋砂轴31的外周面的下部设置有进液孔312，进液孔312连通液体腔311与旋砂腔32。混合液从外筒34的底部进入旋砂腔32，在旋砂轴31的离心力的作用下，油液和砂分离，油液经过进液孔312进入液体腔311。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，进液孔312包括多个，多个进液孔312避让螺旋片33所在的螺旋线设置。安装螺旋片33之后，在旋砂轴31的下部加工进液孔312，进液孔312要避让螺旋片33，进液孔312的分布可以不均匀，只要进液孔312的进液面积满足需要即可。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，旋砂轴31的外周面的上部设置有出液孔313，出液孔313连通液体腔311与泵20。油液从出液孔313进入泵20的吸油腔，在泵20的作用下被抽到地面上。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，旋砂轴31顶部开有螺纹孔，螺纹孔的直径小于液体腔311的直径，转子21与旋砂轴31通过螺纹连接的方式固定，且转子21和旋砂轴31上设置有相互配合的防脱组件50。转子21的底部设置有与螺纹孔相适配的外螺纹段，转子21上的外螺纹为右旋螺纹，转子21顺时针转动，转子21与旋砂轴31不容易脱离，但是长时间使用后，由于磨损、振动，螺纹连接会松动，因此设置防脱组件50，以防止转子21和旋砂轴31脱离，从而减少维修次数和维修难度。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，防脱组件50包括防脱板和螺钉，防脱板设置在液体腔311内，且防脱板上设置有通孔，防脱板上的通孔与螺钉的螺杆相适配，螺钉可拆卸地固定在转子21的底端。防脱组件50的装配过程是：将防脱板放入旋砂轴31的液体腔311，然后将螺钉旋入转子21的底端，然后将旋砂轴31的底板固定到旋砂轴31的底部，以密封旋砂轴31的底面。旋砂轴31底面密封，这样混合液只能经过离心后从旋砂轴31的外周面上的进液孔312进入液体腔311，未分离的混合液无法从旋砂轴31的底面进入旋砂轴31。当然，也可以采用其他的防脱结构，例如将转子21的外螺纹段和旋砂轴31的螺纹孔用胶粘结，或者焊接在一起。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，旋砂器30还包括外筒34，外筒34的第一端与泵20的尾端相连，旋砂轴31设置在泵20和外筒34内，外筒34的第二端通过油管锚60与尾管70相连通。油管锚60坐卡在套筒40的内壁上，可以防止油管90上下窜动。油管锚60与旋砂器30的外筒34的底端螺纹连接，混合液从尾管70的底端经过油管锚60从旋砂器30的底端进入旋砂腔32。

如图1和2所示，在本实施例的技术方案中，外筒34与旋砂轴31之间形成旋砂腔32，外筒34的下部还开有出砂孔341，出砂孔341连通旋砂腔32与油井。出砂孔341设置在外筒34的下部，旋砂轴31旋转时，密度较大的砂会向下运动，甩向四周，从出砂孔341排出旋砂器30。甩到外筒34内壁的上部的砂也会在重力的作用下，从出砂孔341排出。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，出砂孔341包括斜面，斜面从外筒34的轴线向外筒34的外周逐渐向下倾斜，且螺旋片33的外边缘在旋砂腔32的底面上的投影在出砂孔341内。混合液随着旋砂轴31一起旋转之后，分离的砂容易被甩到出砂孔341内。出砂孔341的斜面方便砂在重力的作用下排出。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，外筒34的内壁上还固定有隔板35，隔板35中部具有通孔，旋砂轴31穿设在隔板35上的通孔内，且隔板35将旋砂轴31分为上部和下部两部分。隔板35以下为旋砂器30的旋砂腔32，隔板35以上为泵20的吸油腔，分离后的油液从旋砂腔32进入旋砂轴31内，再从旋砂轴31的液体腔311进入泵20。隔板35可以很大程度上避免未分离的混合液进入泵20。隔板35的通孔的直径略大于旋砂轴31的直径，以免影响旋砂轴31转动，由于泵20的吸油泵内为负压，因此油液不会大量从隔板35的通孔进入旋砂腔32。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (13)

1.一种采油管柱，其特征在于，包括：

驱动头(10)，所述驱动头(10)设置在地面上；

泵(20)，所述泵(20)包括转子(21)，所述转子(21)与所述驱动头(10)相连；

旋砂器(30)，所述旋砂器(30)包括旋砂轴(31)，所述旋砂轴(31)的上端与所述转子(21)相连，以驱动所述旋砂轴(31)转动，并分离旋砂器(30)的旋砂腔(32)内的混合液；

套筒(40)，所述套筒(40)设置在地底，并连通地面和油面，形成油井，且所述泵(20)和所述旋砂器(30)均设置在所述套筒(40)内。

2.根据权利要求1所述的采油管柱，其特征在于，所述旋砂器(30)还包括螺旋片(33)，所述螺旋片(33)呈螺旋状分布在所述旋砂轴(31)的外周面的下部。

3.根据权利要求2所述的采油管柱，其特征在于，所述转子(21)的旋转方向与所述螺旋片(33)所在的螺旋线从下到上的延伸方向相同。

4.根据权利要求3所述的采油管柱，其特征在于，所述螺旋片(33)包括多个，所述多个螺旋片(33)间隔设置，且所述多个螺旋片(33)垂直于所述旋砂轴(31)的外周面。

5.根据权利要求2所述的采油管柱，其特征在于，所述旋砂轴(31)为中空结构，所述中空结构形成液体腔(311)，所述旋砂轴(31)的外周面的下部设置有进液孔(312)，所述进液孔(312)连通所述液体腔(311)与所述旋砂腔(32)。

6.根据权利要求5所述的采油管柱，其特征在于，所述进液孔(312)包括多个，所述多个进液孔(312)避让所述螺旋片(33)所在的螺旋线设置。

7.根据权利要求5所述的采油管柱，其特征在于，所述旋砂轴(31)的外周面的上部设置有出液孔(313)，所述出液孔(313)连通所述液体腔(311)与所述泵(20)。

8.根据权利要求5所述的采油管柱，其特征在于，所述旋砂轴(31)顶部开有螺纹孔，所述螺纹孔的直径小于所述液体腔(311)的直径，所述转子(21)与所述旋砂轴(31)通过螺纹连接的方式固定，且所述转子(21)和旋砂轴(31)上设置有相互配合的防脱组件(50)。

9.根据权利要求8所述的采油管柱，其特征在于，所述防脱组件(50)包括防脱板和螺钉，所述防脱板设置在所述液体腔(311)内，且所述防脱板上设置有通孔，所述防脱板上的通孔与所述螺钉的螺杆相适配，所述螺钉可拆卸地固定在所述转子(21)的底端。

10.根据权利要求2所述的采油管柱，其特征在于，所述旋砂器(30)还包括外筒(34)，所述外筒(34)的第一端与所述泵(20)的尾端相连，所述旋砂轴(31)设置在所述泵(20)和所述外筒(34)内，所述外筒(34)的第二端通过油管锚(60)与尾管(70)相连通。

11.根据权利要求10所述的采油管柱，其特征在于，所述外筒(34)与所述旋砂轴(31)之间形成旋砂腔(32)，所述外筒(34)的下部还开有出砂孔(341)，所述出砂孔(341)连通所述旋砂腔(32)与所述油井。

12.根据权利要求11所述的采油管柱，其特征在于，所述出砂孔(341)包括斜面，所述斜面从所述外筒(34)的轴线向所述外筒(34)的外周逐渐向下倾斜，且所述螺旋片(33)的外边缘在所述旋砂腔(32)的底面上的投影在出砂孔(341)内。

13.根据权利要求12所述的采油管柱，其特征在于，所述外筒(34)的内壁上还固定有隔板(35)，所述隔板(35)中部具有通孔，所述旋砂轴(31)穿设在所述隔板(35)上的通孔内，且所述隔板(35)将所述旋砂轴(31)分为上部和下部两部分。

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