CN112473303A - 两级旋流过滤装置 - Google Patents

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    • B01D50/20—Combinations of devices covered by groups B01D45/00 and B01D46/00

Abstract

本发明公开了一种两级旋流过滤装置，采用旋流器、旋流板两级旋流设计，通过旋流器中的第一旋流孔、旋流板中的第二旋流孔分别对混杂大小不一的粗细砂粒的天然气进行旋流过滤，筒体下部对粗砂进行旋流离心过滤，筒体上部对细砂进行旋流离心过滤，并通过对第一旋流孔、第二旋流孔的设置方式进行设计，实现对天然气中的砂粒进行优化离心过滤，再辅以滤筒进行砂粒过滤，最终从出气口排出的天然气含杂低，总体可实现排砂效果好、密封性好、拆装便捷、在线排砂等功能。

Description

两级旋流过滤装置
技术领域
本发明涉及一种页岩气井口旋流过滤除砂装置，具体涉及一种两级旋流过滤装置，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，本发明提出一种两级旋流过滤装置，采用两级旋流设计，可实现排砂效果好、密封性好、拆装便捷、在线排砂等功能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种两级旋流过滤装置，包括筒体及设于该筒体上的进气口、出气口，所述筒体内设有旋流器，该旋流器处于所述筒体下部，且该旋流器外周壁定位于所述筒体内壁上，所述旋流器轴向具有与所述筒体同向的中空结构，并在该旋流器外周壁上具有绕其一周的环流槽，所述进气口贯穿所述筒体并连通至该环流槽上，在所述环流槽与中空结构之间的旋流器侧壁上具有数个分别向所述筒体底部中间、侧方倾斜的第一旋流孔；
所述旋流器顶部设有旋流板，该旋流板将所述筒体分隔为上下腔，且该旋流板上具有数个连通上下腔且分别向所述筒体顶部外侧、侧方倾斜的第二旋流孔；
所述旋流板上部的筒体内具有数个与所述出气口相连通的滤筒，该滤筒竖向设置，且该滤筒底端与所述旋流板之间具有间隙；
所述第一旋流孔均在所述旋流器上以所述筒体中轴线为中心线沿周向同向倾斜；所述第二旋流孔均在所述旋流板上以所述筒体中轴线为中心线沿周向同向倾斜；所述筒体底部具有排砂口。
进一步的，所述筒体分为上筒体、下筒体，且所述上筒体轴向高度大于所述下筒体轴向高度，所述旋流器焊接于所述下筒体上端，所述旋流板固定在所述旋流器上端，所述上筒体对焊于所述下筒体上端。
进一步的，所述下筒体底部通过下法兰定位有排砂法兰，该排砂法兰将所述下筒体底部封闭，且所述排砂口设置于所述排砂法兰中部。
进一步的，所述上筒体顶部通过上法兰定位有滤筒座，所述滤筒分别通过螺纹接头定位于所述滤筒座上，所述出气口定位于所述滤筒座上端，且该出气口通过所述螺纹接头与所述滤筒相通。
进一步的，所述第一旋流孔在所述旋流器向下、侧方倾斜角度对应小于所述第二旋流孔在所述旋流板向上、侧方倾斜角度。
进一步的，所述筒体设置有底座。
本发明的有益效果：采用两级旋流设计，通过旋流器中的第一旋流孔、旋流板中的第二旋流孔分别对混杂大小不一的粗细砂粒的天然气进行旋流过滤，筒体下部对粗砂进行旋流离心过滤，筒体上部对细砂进行旋流离心过滤，并通过对第一旋流孔、第二旋流孔的设置方式进行设计，实现对天然气中的砂粒进行优化离心过滤，再辅以滤筒进行砂粒过滤，最终从出气口排出的天然气含杂低，总体可实现排砂效果好、密封性好、拆装便捷、在线排砂等功能。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是图1的剖视结构图。
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2所示两级旋流过滤装置，包括筒体及设于筒体上的进气口13、出气口14，筒体内设有旋流器8，旋流器8处于筒体下部，且旋流器8外周壁定位于筒体内壁上，旋流器8轴向具有与筒体同向的中空结构，并在旋流器8外周壁上具有绕其一周的环流槽，进气口13贯穿筒体并连通至环流槽上，在环流槽与中空结构之间的旋流器8侧壁上具有数个分别向筒体底部中间、侧方倾斜的第一旋流孔；
旋流器8顶部设有旋流板7，旋流板7将筒体分隔为上下腔，且旋流板7上具有数个连通上下腔且分别向筒体顶部外侧、侧方倾斜的第二旋流孔；
旋流板7上部的筒体内具有数个与出气口14相连通的滤筒5，滤筒5竖向设置，且滤筒5底端与旋流板7之间具有间隙；
第一旋流孔均在旋流器8上以筒体中轴线为中心线沿周向同向倾斜；第二旋流孔均在旋流板7上以筒体中轴线为中心线沿周向同向倾斜；筒体底部具有排砂口12。
具体地，筒体分为上筒体6、下筒体9，且上筒体6轴向高度大于下筒体9轴向高度。本实施例中，筒体采用圆筒形。旋流器8焊接于下筒体9上端，旋流板7固定在旋流器8上端，上筒体6对焊于下筒体9上端。
下筒体9底部通过下法兰10定位有排砂法兰11，排砂法兰11与下法兰10通过螺栓紧固，且排砂法兰11、下法兰10之间采用组合密封圈进行密封。排砂法兰11将下筒体9底部封闭，且排砂口12设置于排砂法兰11中部。为了便于排砂，排砂口12处于排砂法兰11中心位置。
上筒体6顶部通过上法兰3定位有滤筒座1，滤筒座1与上法兰3同样采用螺栓紧固，在上法兰3、滤筒座1之间采用组合密封圈进行密封。本实施例中，滤筒5数量为三个，实际应用中可根据需要设置滤筒5数量，仅需卸下滤筒座1后进行滤筒5设置即可，方便快捷。滤筒5分别通过螺纹接头4定位于滤筒座1上，出气口14定位于滤筒座1上端，且出气口14通过螺纹接头4与滤筒5相通。
最后，在筒体外部设置底座15，用于支撑整个筒体，本例中底座15采用极三根角钢，分别焊接于筒体外周。
对于旋流器8、旋流板7的设置：
旋流器8同样采用筒体结构，且旋流器8与筒体同中心轴线。环流槽可采用机加工成型，或者在旋流筒体两端位置焊接类似法兰盘结构。由进气口13进入至旋流器8中的天然气通过该环流槽中转后，再由第一旋流孔进入旋流器8内形成旋流。第一旋流孔的设置数量可根据整个过滤装置的处理量来设置，比如说三个第一旋流孔。三个第一旋流孔均向筒体底部呈一定角度倾斜，同时三个第一旋流孔向旋流器8侧方，比如左方倾斜。
旋流板7采用圆板成型，第二旋流孔设置在旋流板7上，同样第二旋流孔的设置数量可根据整个过滤装置的处理量来设置，也比如采用三个第二旋流孔。三个第二旋流孔均向筒体顶部向外呈一定角度倾斜，同时三个第二旋流孔向侧方，比如左方或右方形成倾斜。
本案中，第一旋流孔在旋流器8向下、侧方倾斜角度对应小于第二旋流孔在旋流板7向上、侧方倾斜角度，整体除砂效果更佳。
滤筒5底部与旋流板7之间具有间隙，比如3-5mm间隙。
工作时，来自各种工况下的天然气，混杂着大小不一的粗细砂粒及其他杂质，从进气口13进入环流槽后经过第一旋流孔进入旋流器8中，在旋流器8中沿下筒体9向下形成旋流，高速流动的气体通过第一旋流孔改变气体流向，在下筒体9内旋转，形成旋流状态，此时粗砂及粗杂质由于离心力作用，沉积在下筒体9底部。旋流的气体往上通过旋流板7，经过旋流板7上的第二旋流孔，高速流动的气体通过第二旋流孔再次改变气体流向，在上筒体6内再次旋转，因滤筒5的存在，旋转过程中气体不断与滤筒5冲击碰撞，砂粒不会附着在滤筒表面，砂粒往下沉积，气体通过滤筒5过滤后经滤筒5进入至出气口14。
排砂时，打开排砂口12，利用筒体内余压即可把下筒体及上筒体内沉积的砂粒排除干净。
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)

1.一种两级旋流过滤装置，包括筒体及设于该筒体上的进气口(13)、出气口(14)，其特征在于：所述筒体内设有旋流器(8)，该旋流器(8)处于所述筒体下部，且该旋流器(8)外周壁定位于所述筒体内壁上，所述旋流器(8)轴向具有与所述筒体同向的中空结构，并在该旋流器(8)外周壁上具有绕其一周的环流槽，所述进气口(13)贯穿所述筒体并连通至该环流槽上，在所述环流槽与中空结构之间的旋流器(8)侧壁上具有数个分别向所述筒体底部中间、侧方倾斜的第一旋流孔；
所述旋流器(8)顶部设有旋流板(7)，该旋流板(7)将所述筒体分隔为上下腔，且该旋流板(7)上具有数个连通上下腔且分别向所述筒体顶部外侧、侧方倾斜的第二旋流孔；
所述旋流板(7)上部的筒体内具有数个与所述出气口(14)相连通的滤筒(5)，该滤筒(5)竖向设置，且该滤筒(5)底端与所述旋流板(7)之间具有间隙；
所述第一旋流孔均在所述旋流器(8)上以所述筒体中轴线为中心线沿周向同向倾斜；所述第二旋流孔均在所述旋流板(7)上以所述筒体中轴线为中心线沿周向同向倾斜；所述筒体底部具有排砂口(12)。
2.根据权利要求1所述的两级旋流过滤装置，其特征在于：所述筒体分为上筒体(6)、下筒体(9)，且所述上筒体(6)轴向高度大于所述下筒体(9)轴向高度，所述旋流器(8)焊接于所述下筒体(9)上端，所述旋流板(7)固定在所述旋流器(8)上端，所述上筒体(6)对焊于所述下筒体(9)上端。
3.根据权利要求2所述两级旋流过滤装置，其特征在于：所述下筒体(9)底部通过下法兰(10)定位有排砂法兰(11)，该排砂法兰(11)将所述下筒体(9)底部封闭，且所述排砂口(12)设置于所述排砂法兰(11)中部。
4.根据权利要求2所述的两级旋流过滤装置，其特征在于：所述上筒体(6)顶部通过上法兰(3)定位有滤筒座(1)，所述滤筒(5)分别通过螺纹接头(4)定位于所述滤筒座(1)上，所述出气口(14)定位于所述滤筒座(1)上端，且该出气口(14)通过所述螺纹接头(4)与所述滤筒(5)相通。
5.根据权利要求1所述的两级旋流过滤装置，其特征在于：所述第一旋流孔在所述旋流器(8)向下、侧方倾斜角度对应小于所述第二旋流孔在所述旋流板(7)向上、侧方倾斜角度。
6.根据权利要求1所述的两级旋流过滤装置，其特征在于：所述筒体设置有底座(15)。
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