CN112473302A - 多级旋流除砂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级旋流除砂装置，其包括有一级除砂系统、数量至少为两个或以上、且均设于所述一级除砂系统侧方并与之相连通的二级除砂系统，通过一级除砂系统、二级除砂系统中的第一旋流器、第二旋流器及其对应的过滤网、过滤筒，实现对进入装置的页岩气进行多级旋流过滤除砂，具体通过一级除砂系统的内进外出、二级除砂系统的外进内出除砂原理，实现旋流、过滤多级除砂，再辅以第一旋流器、第二旋流器的结构设计，将一级除砂系统、二级除砂系统分别设计成多级除砂组合，排砂效果好且除砂精度高，另通过一级除砂系统对应多个二级除砂系统，更换或清洗滤网不需关井，大大提高了气产量，同时整个装置拆装方便。

Description

多级旋流除砂装置

技术领域

本发明涉及一种页岩气井口旋流过滤除砂装置，具体涉及一种多级旋流除砂装置，属于页岩气采气装置技术领域。

背景技术

页岩气井口除砂作为井口压裂除砂设备，保证场站设备在输气过程中不受气体含砂颗粒物冲刷，配套用于采油(气)树或井口节流装置，压裂时排除井筒的压裂砂等杂质，调节排砂、过滤功能。

除砂器按通道方式可分为直通式和侧通两种，按过滤器的形状分有直接过滤和过滤排砂两种。目前常用的除砂器中，过滤器结构简单，体积庞大，且整体排砂效果不好，同时操作复杂，容易出现过滤器堵塞现象，影响整个除砂器的使用效果，且拆装不便，清洗更换过滤网节频繁。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种多级旋流除砂装置，可同时设置多个除砂精度，先除粗砂再除细砂，排砂效果好且便于拆装，可以在不关井的条件下实现过滤网清洗和更换。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种多级旋流除砂装置，其包括有一级除砂系统、数量至少为两个或以上、且均设于所述一级除砂系统侧方并与之相连通的二级除砂系统，

所述一级除砂系统包括具有轴向中空结构的除砂主体，该除砂主体上端、下端对应通过快开盲板总成、下法兰盖密封封闭；所述轴向中空结构内由上到下依次具有衬套、第一旋流器、筒状过滤网，该衬套、第一旋流器、筒状过滤网同中心轴线依次固连于一体，且通过所述衬套或/和第一旋流器外周定位于所述轴向中空结构内壁上；所述第一旋流器将所述轴向中空结构分隔为上腔、下腔，所述衬套处于该上腔内且其侧壁孔与所述一级除砂系统的进气口相连通；所述第一旋流器下部及筒状过滤网悬置于所述下腔，且第一旋流器、筒状过滤网与所述下腔内壁具有环形间隙，所述下腔上部的腔壁开设有与所述二级除砂系统数量相对应、与所述环形间隙相连通的出气口；

所述二级除砂系统包括两端均可封闭的除砂筒体，该除砂筒体内腔上部定位有第二旋流器，该第二旋流器将所述除砂筒体内腔分为两部分，上部分与所述一级除砂系统的出气口连通，下部分同中心轴线设置有过滤筒，该过滤筒与所述除砂筒体内腔具有间隙，且该过滤筒顶部通过弧形弯管连通、并贯穿至所述除砂筒体外形成有净化气出口。

进一步的，所述第一旋流器或/和第二旋流器上均具有数个同向设置的旋流孔，该旋流孔的旋流上游孔口具有沿该旋流孔旋流方向延伸的旋流管段。

进一步的，所述二级除砂系统均通过平板闸阀与所述一级除砂系统的出气口相连通。

进一步的，所述衬套为一圆筒结构，所述侧壁孔周向设置于该圆筒结构的侧壁上。

进一步的，所述一级除砂系统底部侧壁具有加注口、放空口。

进一步的，所述一级除砂系统底部设置有排污口。

本发明的有益效果：通过一级除砂系统的内进外出、二级除砂系统的外进内出除砂原理，实现旋流、过滤多级除砂，再辅以第一旋流器、第二旋流器的结构设计，将一级除砂系统、二级除砂系统分别设计成多级除砂组合，排砂效果好且除砂精度高，另通过一级除砂系统对应多个二级除砂系统，更换或清洗滤网不需关井，大大提高了气产量，同时整个装置拆装方便。

附图说明

图1是本发明的主视结构图；

图2是图1的剖视结构图；

图3是图1中一级除砂系统的细节结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

一种如图1-图3所示多级旋流除砂装置包括有一级除砂系统Ⅰ、数量至少为两个或以上、且均设于一级除砂系统Ⅰ侧方并与之相连通的二级除砂系统Ⅱ，本实施例中具体描述一级除砂系统Ⅰ和两个二级除砂系统Ⅱ连接形成的多级旋流除砂装置，实际运用过程中，还可以采用三个或四个及以上的二级除砂系统Ⅱ，其连接布局方式与一级除砂系统Ⅰ和两个二级除砂系统Ⅱ连接形成的多级旋流除砂装置相似，在此不进行穷举。

具体地，一级除砂系统Ⅰ包括具有轴向中空结构的除砂主体1，除砂主体1上端、下端对应通过快开盲板总成12、下法兰盖14密封封闭；轴向中空结构内由上到下依次具有衬套16、第一旋流器17、筒状过滤网10，衬套16、第一旋流器17、筒状过滤网10同中心轴线依次固连于一体，且通过衬套16或/和第一旋流器17外周定位于轴向中空结构内壁上；第一旋流器17将轴向中空结构分隔为上腔、下腔，衬套16处于上腔内且其侧壁孔与一级除砂系统Ⅰ的进气口2相连通；第一旋流器17下部及筒状过滤网10悬置于下腔，且第一旋流器17、筒状过滤网10与下腔内壁具有环形间隙，下腔上部的腔壁开设有与二级除砂系统Ⅱ数量相对应、与环形间隙相连通的出气口8；

二级除砂系统Ⅱ包括两端均可封闭的除砂筒体70，除砂筒体70内腔上部定位有第二旋流器71，第二旋流器71将除砂筒体70内腔分为两部分，上部分与一级除砂系统Ⅰ的出气口8连通，下部分同中心轴线设置有过滤筒72，过滤筒72与除砂筒体70内腔具有间隙，且过滤筒72顶部通过弧形弯管73连通、并贯穿至除砂筒体70外形成有净化气出口6。

对于一级除砂系统Ⅰ，除砂主体1可由整体筒状结构成型，也可以上筒体、下筒体之间由丝扣法兰通过锁紧螺母锁紧，并通过O型密封圈密封。除砂主体1中部或者中偏下部或中偏上部位置还可通过环形槽定位抱箍总成，用于对整个装置进行竖向定位。

将衬套16、第一旋流器17、筒状过滤网10固定于一体，主要是为了方便维护或检修过程中对衬套16、第一旋流器17、筒状过滤网10的一体取出。本例中除砂主体1上部通过快开盲板总成12密封固定，在维护或检修过程中，仅需打开快开盲板总成12后，再将固定于一体的衬套16、第一旋流器17、筒状过滤网10取出进行更换或清洗。衬套16采用圆筒结构，圆筒结构下端与第一旋流器17固连，最好的，圆筒结构为一中间小两端大的腰鼓形筒状结构，侧壁孔周向设置于圆筒结构的侧壁上，用于将由进气口2导入的带杂质或砂粒的页岩气通过侧壁孔进入至衬套16内，再通过第一旋流器17进行旋流。

如图3所示，第一旋流器17为一倒置的桶状结构，其下端与筒状过滤网10形成的过滤器同轴固连，上端具有数个同向设置的旋流孔，旋流孔的旋流上游孔口具有沿该旋流孔旋流方向延伸的旋流管段，通过旋流管段的设置，使得进入至衬套16内的含杂页岩气，在进入至旋流孔之前，不断与衬套16、旋流管段形成碰撞，粗杂质或粗砂通过碰撞进行沉积，其余砂粒随页岩气通过旋流孔进入第一旋流器17中，形成旋流，并在筒状过滤网10内旋流及碰撞，杂质砂将下沉，页岩气通过筒状过滤网10进行过滤，气体进入至环形间隙后，再随出气口8进入二级除砂系统Ⅱ中。这里，旋流管段除了碰撞、过滤粗杂质外还具有提升第一旋流器17的旋流效果用。

最后在一级除砂系统Ⅰ底部侧壁具有加注口25、放空口26；一级除砂系统Ⅰ底部设置有排污口27，用于排除过滤后的砂粒。

对于二级除砂系统Ⅱ，除砂筒体70同样可以类似于一级除砂系统Ⅰ中的除砂主体1，可由整体筒状结构成型，也可以上筒体、下筒体之间由丝扣法兰通过锁紧螺母锁紧，并通过O型密封圈密封。本例中，除砂筒体70上端采用螺纹封头密封，下端采用法兰座密封。

第二旋流器71采用旋流片，该旋流片将除砂筒体70分为上下部分，上部分通过平板闸阀3与一级除砂系统Ⅰ的出气口相连通。旋流片上同样具有数个同向设置的旋流孔，旋流孔的旋流上游孔口同样具有沿该旋流孔旋流方向延伸的旋流管段，其作用与第一旋流器17相通，在此不进行多余赘述。

除砂筒体70下部，过滤筒72用于对由第二旋流器71旋流下来的页岩气进行过滤，过滤净化后的页岩气通过该过滤筒72进入至过滤筒72内，再由弧形弯管73形成的净化气出口6排出。弧形弯管73采用弧形设计，尽可能地避免对页岩气的旋流状态产生影响。

使用时，来自各种工况下的页岩气从进气口2进入，在第一旋流器17、筒状过滤网10作用下进行内进外出的过滤除砂后，再进入至二级除砂系统Ⅱ中，再经第二旋流器71、过滤筒72作用下进行外进内出的过滤除砂，使用过程中针对筒状过滤网10、过滤筒72采用不同过滤精度的滤网，即可进行多级除砂。同时采用两个二级除砂系统Ⅱ，通过平板闸阀3的设置，使得开关一开一关，当其中一个二级除砂系统Ⅱ工作时，另一个二级除砂系统Ⅱ关闭进行更换或清洗滤网或滤筒，连续交错作业，即可在不关井的条件下进行清洗或更换滤网、滤筒，提升工作效率，大大提高了产量。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种多级旋流除砂装置，其特征在于：包括有一级除砂系统(Ⅰ)、数量至少为两个或以上、且均设于所述一级除砂系统(Ⅰ)侧方并与之相连通的二级除砂系统(Ⅱ)，

所述一级除砂系统(Ⅰ)包括具有轴向中空结构的除砂主体(1)，该除砂主体(1)上端、下端对应通过快开盲板总成(12)、下法兰盖(14)密封封闭；所述轴向中空结构内由上到下依次具有衬套(16)、第一旋流器(17)、筒状过滤网(10)，该衬套(16)、第一旋流器(17)、筒状过滤网(10)同中心轴线依次固连于一体，且通过所述衬套(16)或/和第一旋流器(17)外周定位于所述轴向中空结构内壁上；所述第一旋流器(17)将所述轴向中空结构分隔为上腔、下腔，所述衬套(16)处于该上腔内且其侧壁孔与所述一级除砂系统(Ⅰ)的进气口(2)相连通；所述第一旋流器(17)下部及筒状过滤网(10)悬置于所述下腔，且第一旋流器(17)、筒状过滤网(10)与所述下腔内壁具有环形间隙，所述下腔上部的腔壁开设有与所述二级除砂系统(Ⅱ)数量相对应、与所述环形间隙相连通的出气口(8)；

所述二级除砂系统(Ⅱ)包括两端均可封闭的除砂筒体(70)，该除砂筒体(70)内腔上部定位有第二旋流器(71)，该第二旋流器(71)将所述除砂筒体(70)内腔分为两部分，上部分与所述一级除砂系统(Ⅰ)的出气口(8)连通，下部分同中心轴线设置有过滤筒(72)，该过滤筒(72)与所述除砂筒体(70)内腔具有间隙，且该过滤筒(72)顶部通过弧形弯管(73)连通、并贯穿至所述除砂筒体(70)外形成有净化气出口(6)。

2.根据权利要求1所述的多级旋流除砂装置，其特征在于：所述第一旋流器(17)或/和第二旋流器(71)上均具有数个同向设置的旋流孔，该旋流孔的旋流上游孔口具有沿该旋流孔旋流方向延伸的旋流管段。

3.根据权利要求1所述的多级旋流除砂装置，其特征在于：所述二级除砂系统(Ⅱ)均通过平板闸阀(3)与所述一级除砂系统(Ⅰ)的出气口相连通。

4.根据权利要求1所述的多级旋流除砂装置，其特征在于：所述衬套(16)为一圆筒结构，所述侧壁孔周向设置于该圆筒结构的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的多级旋流除砂装置，其特征在于：所述一级除砂系统(Ⅰ)底部侧壁具有加注口(25)、放空口(26)。

6.根据权利要求1所述的多级旋流除砂装置，其特征在于：所述一级除砂系统(Ⅰ)底部设置有排污口(27)。

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