CN113482589B - 一种石油开采除砂一体机及其除砂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能源开采技术领域，且公开了一种石油开采除砂一体机及其除砂方法，通过涡轮中的扇叶靠向外侧，使得石油在发生旋涡时外侧的流速会大于中心的流速，根据伯努利原理从而使石油内的砂石向外侧运动，随着石油不断进入到油腔的内部使其液面不断升高，最终油腔内部的石油液面靠近中心的位置与出油管的底部相接触，由于此时中心位置的砂石流向外侧，进而靠近中心位置的石油内不再有砂石，进而进入到出油管内部的石油不再含有砂石，进而完成对石油内部砂石的过滤作业，相较于传统的滤芯过滤砂石的装置，该装置很好的避免滤芯在过滤砂石的同时由于表面滤网被砂石不断阻塞导致流速下降的问题，提高了该装置过滤过程中石油流动的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及能源开采技术领域，具体为一种石油开采除砂一体机及其除砂方法。
背景技术
石油是机械的血液，是如今世界最为重要的能量来源，汽油、柴油、煤油、沥青等各种燃料后者工业制品都需要从石油提炼出来，由于石油一般储存在地下叶油层中，开采的过程会造成石油中含有一定量的砂石，这些砂石会减低石油的质量，同时也会对运输管道的内壁造成磨损，所以需要对石油内的砂石进行去除即需要石油开采除砂装置进行除砂作业，传统除砂装置仅采用过滤的方式，这种方式较为简单，才做起来也较为方便，是目前适用范围最广的除砂方法。
过滤除砂虽然方便，但是需要不断的对滤芯进行更换，这使得使用成本很高，并且在使用时也会存在一定的局限性，滤芯滤砂的过程中滤芯对石油的通过效果会不断变低，石油在管道内的流动速度受到影响，从而降低了石油的开采速度，对此，本申请文件提出一种石油开采除砂一体机及其除砂方法，旨在解决所提出的问题。
发明内容
针对背景技术中提出的现有石油开采除砂一体机在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种石油开采除砂一体机，具备不阻碍管道内石油流动的优点，解决了传统滤芯滤砂导致管道内石油流动速度下降的问题。
本发明提供如下技术方案：一种石油开采除砂一体机及其除砂方法，包括圆形底板，所述圆形底板底部的中心位置上固定套接有入油管，所述入油管外表面一侧且位于圆形底板底部的位置上固定安装有动力机，所述入油管的顶部且位于圆形底板内部的位置上活动套接有涡轮，所述动力机的输出轴与涡轮相互啮合，所述圆形底板内腔底部位于涡轮外侧的位置上固定安装有油腔，所述油腔的外表面开设有矩形通孔且矩形通孔的数量为五个，所述圆形底板的顶部位于外表面的位置上固定安装有外壳，所述圆形底板顶部位于油腔和外壳之间的部分开设有排砂口且排砂口的数量为五个并以环形阵列的方式分布，所述油腔顶部位于内侧的位置上活动套接有转动顶板，所述转动顶板顶部位于中心的位置上固定安装有出油管，所述外壳的内部且位于外壳和油腔之间的空间内活动套接有聚砂装置，所述外壳外表面的一侧固定安装有清理装置，所述外壳内表面且位于两侧的位置上开设有旋转滑槽且旋转滑槽与聚砂装置相配合。
优选的，所述聚砂装置包括聚砂槽，所述聚砂槽的位置与油腔外表面的矩形通孔相对应，所述聚砂槽的一端固定安装有差速分流板且差速分流板的宽度逐渐变小，所述差速分流板从油腔外表面的矩形通孔中伸出且与该矩形通孔的一侧相接触，所述聚砂槽外表面位于两侧的位置上固定安装有旋转滑轨，所述旋转滑轨与旋转滑槽相配合，所述聚砂槽的一侧固定安装有密封板，所述聚砂槽和密封板的数量均为五个并构成一个完整的环形结构且该环形结构的顶部固定安装有环形顶板，所述聚砂槽的一侧固定安装有弧形齿条，所述弧形齿条的外表面活动套接有齿条机且齿条机固定安装在圆形底板的顶部。
优选的，所述聚砂装置在弧形齿条和齿条机的作用下转动到极限位置后差速分流板与油腔外表面矩形通孔的另一侧相接触并达到行程极限，此时聚砂槽的内腔与排砂口和清理装置相对应。
优选的，所述清理装置包括固定立柱，所述固定立柱固定安装在外壳外表面上且固定立柱的顶部固定安装有推压机，所述推压机输出轴的一端活动安装有环形运动压板，所述环形运动压板的底部固定安装有传动杆且传动杆的数量为五个，所述传动杆的底部固定安装有清理块，所述清理块的底部开设有圆形槽且该圆形槽的内部固定安装有转动感应器，所述转动感应器的外表面活动套接有叶片。
优选的，所述叶片的扇叶从清理块底部的圆形槽中伸出，所述清理块的位置与聚砂槽的位置相对应。
优选的，所述转动感应器的输出端与齿条机的输出端通过信号连接。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过动力机驱动涡轮进行旋转，使得石油通过入油管进入到油腔内部后会在涡轮转动的带动下产生旋涡，由于涡轮中的扇叶靠向外侧，使得石油在发生旋涡时外侧的流速会大于中心的流速，根据伯努利原理从而使石油内的砂石向外侧运动，随着石油不断进入到油腔的内部使其液面不断升高，最终油腔内部的石油液面靠近中心的位置与出油管的底部相接触，由于此时中心位置的砂石流向外侧，进而靠近中心位置的石油内不再有砂石，进而进入到出油管内部的石油不再含有砂石，进而完成对石油内部砂石的过滤作业，相较于传统的滤芯过滤砂石的装置，该装置很好的避免滤芯在过滤砂石的同时由于表面滤网被砂石不断阻塞导致流速下降的问题，提高了该装置过滤过程中石油流动的稳定性。
2、本发明通过聚砂槽的一端固定安装有差速分流板，使得油腔内部石油在发生旋涡的同时，由于此时差速分流板一侧且位于聚砂槽内部的石油流速较小，而差速分流板另一侧的流速较大，从而使得聚砂槽内部的石油与油腔内部位于外侧的石油发生交换，从而使油腔内带有砂石的石油流入到聚砂槽的内部，由于聚砂槽外形接近矩形，存在拐角，液体在聚砂槽内部流动时会存在阻碍继而使其流速降低，并使得聚砂槽内石油中的砂石发生沉降，逐渐沿聚砂槽的底部向内侧堆积，进而使砂石能够进行集中，方便后续对该装置内的砂石进行集中的处理，避免了随着石油过滤的不断进行油腔内部外侧的砂石聚集过多造成过滤效果下降，同时也避免了砂石随旋涡运动造成油腔内壁收到过多的侵蚀而造成设备受损的问题，提高了该装置的运行的稳定性。
3、本发明通过清理块的底部开设有圆形槽且该圆形槽的内部固定安装有转动感应器，转动感应器的外表面活动套接有叶片，当油腔内部石油产生旋涡时，该旋涡会带动叶片沿转动感应器的轴线为旋转中心进行旋转，直至聚砂槽内部的砂石集聚的厚度不断加大，最终集聚的砂石会与叶片接触进而阻止叶片进行旋转，此时通过转动感应器的输出端与齿条机的输出端通过信号连接，进而使齿条机推动弧形齿条并带动聚砂槽和差速分流板所构成的整体结构进行旋转，直至差速分流板与油腔外表面的矩形通孔一侧接触的状态变化为与油腔外表面的矩形通孔另一侧接触的状态，此时排砂口、聚砂槽和清理块之间的位置相互对应，推压机会推动环形运动压板向下运动，通过传动杆的传动使清理块在聚砂槽中行进，并对聚砂槽中的砂石进行清理并从排砂口排出，使得该装置能够在无人状态自行完成对该装置集聚的砂石进行清理，提高了该装置的实用性，在清理砂石的同时，密封板会将油腔外表面的矩形通孔阻塞，防止油腔内部的石油外泄，提高了该装置运行的稳定性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构剖面示意图；
图3为本发明结构俯视剖面示意图；
图4为本发明结构主体结构示意图；
图5为本发明结构主体结构剖面示意图；
图6为本发明结构主体结构俯视示意图；
图7为本发明结构主体结构俯视剖面示意图；
图8为本发明结构聚砂装置示意图；
图9为本发明结构聚砂装置俯视示意图；
图10为本发明结构聚砂装置俯视剖面示意图；
图11为本发明结构清理装置示意图；
图12为本发明结构图11中A处放大示意图；
图13为本发明结构清理装置剖面示意图。
图中：1、圆形底板；2、入油管；3、动力机；4、涡轮；5、油腔；6、外壳；7、排砂口；8、转动顶板；9、出油管；10、聚砂装置；101、聚砂槽；102、差速分流板；103、旋转滑轨；104、密封板；105、环形顶板；106、弧形齿条；107、齿条机；11、清理装置；111、固定立柱；112、推压机；113、环形运动压板；114、传动杆；115、清理块；116、转动感应器；117、叶片；12、旋转滑槽。
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。
请参阅图1-13，一种石油开采除砂一体机，包括圆形底板1，圆形底板1底部的中心位置上固定套接有入油管2，入油管2外表面一侧且位于圆形底板1底部的位置上固定安装有动力机3，入油管2的顶部且位于圆形底板1内部的位置上活动套接有涡轮4，动力机3的输出轴与涡轮4相互啮合，圆形底板1内腔底部位于涡轮4外侧的位置上固定安装有油腔5，油腔5的外表面开设有矩形通孔且矩形通孔的数量为五个，圆形底板1的顶部位于外表面的位置上固定安装有外壳6，圆形底板1顶部位于油腔5和外壳6之间的部分开设有排砂口7且排砂口7的数量为五个并以环形阵列的方式分布，油腔5顶部位于内侧的位置上活动套接有转动顶板8，转动顶板8顶部位于中心的位置上固定安装有出油管9，外壳6的内部且位于外壳6和油腔5之间的空间内活动套接有聚砂装置10，聚砂装置10包括聚砂槽101，聚砂槽101的位置与油腔5外表面的矩形通孔相对应，聚砂槽101的一端固定安装有差速分流板102且差速分流板102的宽度逐渐变小，差速分流板102从油腔5外表面的矩形通孔中伸出且与该矩形通孔的一侧相接触，聚砂槽101外表面位于两侧的位置上固定安装有旋转滑轨103，旋转滑轨103与旋转滑槽12相配合，聚砂槽101的一侧固定安装有密封板104，聚砂槽101和密封板104的数量均为五个并构成一个完整的环形结构且该环形结构的顶部固定安装有环形顶板105，聚砂槽101的一侧固定安装有弧形齿条106，弧形齿条106的外表面活动套接有齿条机107且齿条机107固定安装在圆形底板1的顶部，聚砂装置10在弧形齿条106和齿条机107的作用下转动到极限位置后差速分流板102与油腔5外表面矩形通孔的另一侧相接触并达到行程极限，此时聚砂槽101的内腔与排砂口7和清理装置11相对应，外壳6外表面的一侧固定安装有清理装置11，清理装置11包括固定立柱111，固定立柱111固定安装在外壳6外表面上且固定立柱111的顶部固定安装有推压机112，推压机112输出轴的一端活动安装有环形运动压板113，环形运动压板113的底部固定安装有传动杆114且传动杆114的数量为五个，传动杆114的底部固定安装有清理块115，清理块115的底部开设有圆形槽且该圆形槽的内部固定安装有转动感应器116，转动感应器116的外表面活动套接有叶片117，叶片117的扇叶从清理块115底部的圆形槽中伸出，清理块115的位置与聚砂槽101的位置相对应，转动感应器116的输出端与齿条机107的输出端通过信号连接，外壳6内表面且位于两侧的位置上开设有旋转滑槽12且旋转滑槽12与聚砂装置10相配合。
其中，通过动力机3驱动涡轮4进行旋转，使得石油通过入油管2进入到油腔5内部后会在涡轮4转动的带动下产生旋涡，由于涡轮4中的扇叶靠向外侧，使得石油在发生旋涡时外侧的流速会大于中心的流速，根据伯努利原理从而使石油内的砂石向外侧运动，随着石油不断进入到油腔5的内部使其液面不断升高，最终油腔5内部的石油液面靠近中心的位置与出油管9的底部相接触，由于此时中心位置的砂石流向外侧，进而靠近中心位置的石油内不再有砂石，进而进入到出油管9内部的石油不再含有砂石，进而完成对石油内部砂石的过滤作业，相较于传统的滤芯过滤砂石的装置，该装置很好的避免滤芯在过滤砂石的同时由于表面滤网被砂石不断阻塞导致流速下降的问题，提高了该装置过滤过程中石油流动的稳定性。
其中，通过聚砂槽101的一端固定安装有差速分流板102，使得油腔5内部石油在发生旋涡的同时，由于此时差速分流板102一侧且位于聚砂槽101内部的石油流速较小，而差速分流板102另一侧的流速较大，从而使得聚砂槽101内部的石油与油腔5内部位于外侧的石油发生交换，从而使油腔5内带有砂石的石油流入到聚砂槽101的内部，由于聚砂槽101外形接近矩形，存在拐角，液体在聚砂槽101内部流动时会存在阻碍继而使其流速降低，并使得聚砂槽101内石油中的砂石发生沉降，逐渐沿聚砂槽101的底部向内侧堆积，进而使砂石能够进行集中，方便后续对该装置内的砂石进行集中的处理，避免了随着石油过滤的不断进行油腔5内部外侧的砂石聚集过多造成过滤效果下降，同时也避免了砂石随旋涡运动造成油腔5内壁收到过多的侵蚀而造成设备受损的问题，提高了该装置的运行的稳定性。
其中，通过清理块115的底部开设有圆形槽且该圆形槽的内部固定安装有转动感应器116，转动感应器116的外表面活动套接有叶片117，当油腔5内部石油产生旋涡时，该旋涡会带动叶片117沿转动感应器116的轴线为旋转中心进行旋转，直至聚砂槽101内部的砂石集聚的厚度不断加大，最终集聚的砂石会与叶片117接触进而阻止叶片117进行旋转，此时通过转动感应器116的输出端与齿条机107的输出端通过信号连接，进而使齿条机107推动弧形齿条106并带动聚砂槽101和差速分流板102所构成的整体结构进行旋转，直至差速分流板102与油腔5外表面的矩形通孔一侧接触的状态变化为与油腔5外表面的矩形通孔另一侧接触的状态，此时排砂口7、聚砂槽101和清理块115之间的位置相互对应，此时推压机112会推动环形运动压板113向下运动，通过传动杆114的传动使清理块115在聚砂槽101中行进，并对聚砂槽101中的砂石进行清理并从排砂口7排出，使得该装置能够在无人状态自行完成对该装置集聚的砂石进行清理，提高了该装置的实用性，在清理砂石的同时，密封板104会将油腔5外表面的矩形通孔阻塞，防止油腔5内部的石油外泄，提高了该装置运行的稳定性。
本发明的使用方法如下：
设备运行时，动力机3驱动涡轮4进行旋转，石油通过入油管2进入到油腔5内部后会在涡轮4转动的带动下产生旋涡，使得石油在发生旋涡时外侧的流速会大于中心的流速，从而使石油内的砂石向外侧运动，随着石油不断进入到油腔5的内部使其液面不断升高，最终油腔5内部的石油液面靠近中心的位置与出油管9的底部相接触，使得进入到出油管9内部的石油不再含有砂石，进而完成对石油内部砂石的过滤作业，油腔5内部石油在发生旋涡的同时，由于此时差速分流板102一侧且位于聚砂槽101内部的石油流速较小，而差速分流板102另一侧的流速较大，从而使得聚砂槽101内部的石油与油腔5内部位于外侧的石油发生交换，从而使油腔5内带有砂石的石油流入到聚砂槽101的内部，由于聚砂槽101外形接近矩形，存在拐角，液体在聚砂槽101内部流动时会存在阻碍继而使其流速降低，并使得聚砂槽101内石油中的砂石发生沉降，逐渐沿聚砂槽101的底部向内侧堆积，进而使砂石能够进行集中，油腔5内部石油产生旋涡的同时，该旋涡会带动叶片117沿转动感应器116的轴线为旋转中心进行旋转，直至聚砂槽101内部的砂石集聚的厚度不断加大，最终集聚的砂石会与叶片117接触进而阻止叶片117进行旋转，此时，齿条机107推动弧形齿条106并带动聚砂槽101和差速分流板102所构成的整体结构进行旋转，直至差速分流板102与油腔5外表面的矩形通孔一侧接触的状态变化为与油腔5外表面的矩形通孔另一侧接触的状态，排砂口7、聚砂槽101和清理块115之间的位置相互对应，推压机112会推动环形运动压板113向下运动，通过传动杆114的传动使清理块115在聚砂槽101中行进，并对聚砂槽101中的砂石进行清理并从排砂口7排出。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种石油开采除砂一体机，包括圆形底板（1），其特征在于：所述圆形底板（1）底部的中心位置上固定套接有入油管（2），所述入油管（2）外表面一侧且位于圆形底板（1）底部的位置上固定安装有动力机（3），所述入油管（2）的顶部且位于圆形底板（1）内部的位置上活动套接有涡轮（4），所述动力机（3）的输出轴与涡轮（4）相互啮合，所述圆形底板（1）内腔底部位于涡轮（4）外侧的位置上固定安装有油腔（5），所述油腔（5）的外表面开设有矩形通孔且矩形通孔的数量为五个，所述圆形底板（1）的顶部位于外表面的位置上固定安装有外壳（6），所述圆形底板（1）顶部位于油腔（5）和外壳（6）之间的部分开设有排砂口（7）且排砂口（7）的数量为五个并以环形阵列的方式分布，所述油腔（5）顶部位于内侧的位置上活动套接有转动顶板（8），所述转动顶板（8）顶部位于中心的位置上固定安装有出油管（9），所述外壳（6）的内部且位于外壳（6）和油腔（5）之间的空间内活动套接有聚砂装置（10），所述外壳（6）外表面的一侧固定安装有清理装置（11），所述外壳（6）内表面且位于两侧的位置上开设有旋转滑槽（12）且旋转滑槽（12）与聚砂装置（10）相配合，所述聚砂装置（10）包括聚砂槽（101），所述聚砂槽（101）的位置与油腔（5）外表面的矩形通孔相对应，所述聚砂槽（101）的一端固定安装有差速分流板（102）且差速分流板（102）的宽度逐渐变小，所述差速分流板（102）从油腔（5）外表面的矩形通孔中伸出且与该矩形通孔的一侧相接触，所述聚砂槽（101）外表面位于两侧的位置上固定安装有旋转滑轨（103），所述旋转滑轨（103）与旋转滑槽（12）相配合，所述聚砂槽（101）的一侧固定安装有密封板（104），所述聚砂槽（101）和密封板（104）的数量均为五个并构成一个完整的环形结构且该环形结构的顶部固定安装有环形顶板（105），所述聚砂槽（101）的一侧固定安装有弧形齿条（106），所述弧形齿条（106）的外表面活动套接有齿条机（107）且齿条机（107）固定安装在圆形底板（1）的顶部。
2.根据权利要求1所述的一种石油开采除砂一体机，其特征在于：所述聚砂装置（10）在弧形齿条（106）和齿条机（107）的作用下转动到极限位置后差速分流板（102）与油腔（5）外表面矩形通孔的另一侧相接触并达到行程极限，此时聚砂槽（101）的内腔与排砂口（7）和清理装置（11）相对应。
3.根据权利要求2所述的一种石油开采除砂一体机，其特征在于：所述清理装置（11）包括固定立柱（111），所述固定立柱（111）固定安装在外壳（6）外表面上且固定立柱（111）的顶部固定安装有推压机（112），所述推压机（112）输出轴的一端活动安装有环形运动压板（113），所述环形运动压板（113）的底部固定安装有传动杆（114）且传动杆（114）的数量为五个，所述传动杆（114）的底部固定安装有清理块（115），所述清理块（115）的底部开设有圆形槽且该圆形槽的内部固定安装有转动感应器（116），所述转动感应器（116）的外表面活动套接有叶片（117）。
4.根据权利要求3所述的一种石油开采除砂一体机，其特征在于：所述叶片（117）的扇叶从清理块（115）底部的圆形槽中伸出，所述清理块（115）的位置与聚砂槽（101）的位置相对应。
5.根据权利要求4所述的一种石油开采除砂一体机，其特征在于：所述转动感应器（116）的输出端与齿条机（107）的输出端通过信号连接。
6.一种利用权利要求5所述的石油开采除砂一体机进行除砂的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1：石油通过入油管（2）进入到油腔（5）内部后会在涡轮（4）转动的带动下产生旋涡，使得石油在发生旋涡时外侧的流速会大于中心的流速，从而使石油内的砂石向外侧运动，随着石油不断进入到油腔（5）的内部使其液面不断升高，最终油腔（5）内部的石油液面靠近中心的位置与出油管（9）的底部相接触，使得进入到出油管（9）内部的石油不再含有砂石；
S2：油腔（5）内部石油在发生旋涡的同时，由于此时差速分流板（102）一侧且位于聚砂槽（101）内部的石油流速较小，而差速分流板（102）另一侧的流速较大，从而使得聚砂槽（101）内部的石油与油腔（5）内部位于外侧的石油发生交换，从而使油腔（5）内带有砂石的石油流入到聚砂槽（101）的内部，由于聚砂槽（101）外形接近矩形，存在拐角，液体在聚砂槽（101）内部流动时会存在阻碍继而使其流速降低，并使得聚砂槽（101）内石油中的砂石发生沉降；
S3：旋涡会带动叶片（117）沿转动感应器（116）的轴线为旋转中心进行旋转，直至聚砂槽（101）内部的砂石集聚的厚度不断加大，最终集聚的砂石会与叶片（117）接触进而阻止叶片（117）进行旋转，齿条机（107）推动弧形齿条（106）并带动聚砂槽（101）和差速分流板（102）所构成的整体结构进行旋转，直至差速分流板（102）与油腔（5）外表面的矩形通孔一侧接触的状态变化为与油腔（5）外表面的矩形通孔另一侧接触的状态，排砂口（7）、聚砂槽（101）和清理块（115）之间的位置相互对应，推压机（112）会推动环形运动压板（113）向下运动，通过传动杆（114）的传动使清理块（115）在聚砂槽（101）中行进，并对聚砂槽（101）中的砂石进行清理并从排砂口（7）排出。
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