CN114293969B

CN114293969B - 天然气井口免停机式除砂分离装置

Info

Publication number: CN114293969B
Application number: CN202210029195.7A
Authority: CN
Inventors: 李�荣
Original assignee: Jiangsu Huapu Taike Petroleum Equipment Co ltd
Current assignee: Jiangsu Huapu Taike Petroleum Equipment Co ltd
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-01-12
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2042-01-12
Also published as: CN114293969A

Abstract

本发明公布一种天然气井口免停机式除砂分离装置，属于天然气开采技术领域。包括支座，支座上端固定有底板；底板上固定有筒体；筒体上端固定有上盖，筒体一侧连接有进气管，筒体中安装有与进气管相对的除砂器；上盖上连接有出气管；底板中心穿设有拉杆；拉杆下端连接有举升装置；拉杆上端连接有锥形座；锥形座上连接有聚砂筒；锥形座下侧为聚砂腔；筒体侧壁安装有与聚砂腔连通的增压管和减压阀；底板上开设有卸砂孔，卸砂孔下连接有出砂管；拉杆上固定有压盘，压盘下固定有与卸砂孔相对配合的密封柱。本发明在整个卸砂过程中，进气管不停止进气，整机继持续工作，提高了工作效率。

Description

天然气井口免停机式除砂分离装置

技术领域

本发明涉及天然气开采技术领域，具体是一种天然气井口免停机式除砂分离装置。

背景技术

目前，天然气生产中，由于工艺需要，必须在投产前对气井进行压裂工艺，这导致天然气井井口放出的天然气会带有一些砂子，所以井口一般连接有除砂分离装置。现有管道除砂装置虽然能够将砂除掉，但由于砂砾存在于除砂装置内部，装置内有多少砂量，何时该除砂，只能凭借操作人员的经验，使用非常不便。并且，清理内部积砂时，需要停机，降低了生产效率，来回开机、停机也容易造成设备故障。

中国专利公开了一种天然气井口专用可切换式除砂系统(CN212479194U)，包括除砂机构、进气管、出气管、短路管和压差变送器，进气管设置在除砂机构左侧，出气管设置在除砂机构右侧，短路管设置在进气管和出气管之间，压差变送器设置在除砂机构一侧；所述的除砂机构由除砂筒、中间阀门、储存罐和出砂阀门构成。该实用新型采用以上技术方案，通过切换除砂系统可达到免停机清理积砂的效果。

上述技术存在的不足是：使用两套系统，会大大提高装置的占用空间，也提高生产成本；仅仅采用旋流内筒除砂质量不高，开采出的天然气中含砂量容易超标，为此需要降低天然气流速，导致效率降低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种天然气井口免停机式除砂分离装置，用以提高除砂效率，提高天然气开采速度。

本发明通过以下技术方案实现：一种天然气井口免停机式除砂分离装置，包括支座，支座上端固定有底板；所述底板上固定有筒体；所述筒体上端固定有上盖，筒体一侧连接有进气管，筒体中安装有与进气管相对的除砂器；所述上盖上连接有出气管；

所述底板中心穿设有拉杆；所述拉杆下端连接有举升装置；拉杆上端连接有锥形座；所述锥形座上连接有聚砂筒，聚砂筒上连接有法兰盘，聚砂筒底部开设有流砂通孔；所述筒体内壁固定有导向套，聚砂筒滑动配合安装于导向套内，法兰盘抵在导向套上端；

所述锥形座下侧为聚砂腔；所述筒体侧壁安装有与聚砂腔连通的增压管和减压阀；

所述底板上开设有卸砂孔，卸砂孔下连接有出砂管；所述拉杆上固定有压盘，压盘位于底板上方，压盘下固定有与卸砂孔相对配合的密封柱。

其进一步是：所述举升装置为液压缸，液压缸的活塞杆竖直向上，活塞杆与拉杆通过联轴器连接；所述锥形座下端轴心开设螺纹孔，拉杆上端连接在锥形座螺纹孔中，拉杆上端安装有紧固螺母。

所述底板中心具有导向筒，所述拉杆滑动穿过导向筒；所述导向筒内壁开设有沟槽，沟槽中安装有密封圈。

所述除砂器包括导气筒，导气筒与筒体同轴心布置；封板呈圆环状，封板外壁与封板内壁固定连接，封板内壁与导气筒外壁固定连接；所述导气筒外壁上固定有多个绕导气筒轴心均布的内挡流板；所述筒体内壁上固定有多个绕筒体轴心均布的外挡流板，外挡流板与内挡流板交错布置。

所述进气管的进气方向与筒体内壁相切，进气管的进气绕筒体逆时针方向旋转，所述内挡流板和外挡流板绕筒体逆时针方向倾斜。

所述出气管下端具有喇叭状的收风口；所述收风口下具有锥形风罩，锥形风罩上部尖端与收风口相对，锥形风罩边部具有均布的透风孔。

所述举升装置伸出半行程时，导向套Ⅰ内壁密封住聚砂筒上的流砂通孔，密封柱未脱离底板上的卸砂孔；所述举升装置伸出全行程时，导向套Ⅰ内壁密封住聚砂筒上的流砂通孔，密封柱脱离底板上的卸砂孔。

所述增压管连接气泵，增压管与气泵之间的管路上安装有阀门。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：举升装置伸出至半行程时，聚砂腔与进气管隔离，此时通过减压阀泄压；举升装置伸出至全行程时，聚砂腔依然与进气管隔离，聚砂腔下部的出砂管打开，增压管进风，将排出聚砂腔内的积砂；整个卸砂过程中，进气管不停止进气，整机继持续工作；除砂器采用外挡流板、内挡流板形成涡流通道，通过离心转动实现砂粒格挡下落，在出气管下设置收风口、锥形风罩提高除砂效率，确保出气质量。

附图说明

图1是本发明主视图；

图2是本发明上半部示意图；

图3是图2中A-A向视图；

图4是本发明下半部示意图(液压缸半行程时)；

图5是本发明下半部示意图(液压缸全行程时)；

图中：1、液压缸；1-1、活塞杆；1-2、联轴器；2、拉杆；3、支座；3-1、底板；3-2、导向筒；3-3、密封圈；3-4、卸砂孔；4、筒体；4-1、导向套； 4-2、聚砂腔；5、增压管；6、外挡流板；7、进气管；8、内挡流板；9、导气筒；10、封板；11、锥形风罩；12、上盖；13、出气管；14、收风口；15、法兰盘；16、聚砂筒；16-1、流砂通孔；17、锥形座；18、减压阀；19、紧固螺母；20、压盘；20-1、密封柱；21、出砂管；22、地基。

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。

如图1至图3所示，一种天然气井口免停机式除砂分离装置，支座3固定在地基22上。支座3上端焊接固定有底板3-1，底板3-1上固定有筒体4，筒体4上端固定有上盖12。上盖12中心连接有出气管13。筒体4一侧连接有进气管7，筒体4中安装有与进气管7相对的除砂器。

除砂器包括导气筒9，导气筒9与筒体4同轴心布置。封板10呈圆环状，用于支撑导气筒9。封板10外壁与封板10内壁固定连接，封板10内壁与导气筒9外壁固定连接。导气筒9外壁上固定有多个绕导气筒9轴心均布的内挡流板8，筒体4内壁上固定有多个绕筒体4轴心均布的外挡流板6，外挡流板6 与内挡流板8交错布置。进气管7的进气方向与筒体4内壁相切，进气管7的进气绕筒体4逆时针方向旋转，内挡流板8和外挡流板6绕筒体4逆时针方向倾斜。从进气管7进入气体，在内挡流板8和外挡流板6的阻挡下，气流速度降低并形成涡流状，利用离心力使得砂粒下落。出气管13下端具有喇叭状的收风口14，收风口14下具有锥形风罩11。锥形风罩11上部尖端与收风口14 相对，锥形风罩11边部具有均布的透风孔。锥形风罩11、收风口1形成一个迂回型的通道，进一步提高砂粒分离效果，提高出气质量。

结合图1、图4和图5所示，底板3-1中心具有导向筒3-2，拉杆2滑动穿过导向筒3-2，导向筒3-2内壁开设有沟槽，沟槽中安装有密封圈3-3。液压缸1安装在地基22上的沉坑中，液压缸1的活塞杆1-1竖直向上，活塞杆 1-1与拉杆2下端通过联轴器1-2连接。锥形座17下端轴心开设螺纹孔，拉杆 2上端连接在锥形座17螺纹孔中，拉杆2上端安装有紧固螺母19。锥形座17 上具有一体成型的聚砂筒16，聚砂筒16底部开设有流砂通孔16-1。筒体4内壁固定有导向套4-1，聚砂筒16滑动配合安装于导向套4-1内。聚砂筒16上连接有法兰盘15，法兰盘15抵在导向套4-1上端。底板3-1上开设有卸砂孔 3-4，卸砂孔3-4下连接有出砂管21。拉杆2上固定有压盘20，压盘20位于底板3-1上方，压盘20下固定有与卸砂孔3-4相对配合的密封柱20-1，密封柱20-1下端倒有斜面。

锥形座17下侧为聚砂腔4-2，筒体4侧壁安装有与聚砂腔4-2连通的增压管5和减压阀18。增压管5连接气泵，增压管5与气泵之间的管路上安装有阀门，通过阀门防止风砂倒流至气泵；在排砂时，阀门、气泵打开。

工作过程：

如图1所示，从进气管7进入气体，在内挡流板8和外挡流板6的阻挡下，气流速度降低并形成涡流状，利用离心力使得砂粒下落，实现砂粒初步分离；

气体从导气筒9上流，通过锥形风罩11、收风口1形成的迂回型的通道，进一步提高除砂效果，提高出气质量；

如图4所示，液压缸1伸出半行程时，锥形座17、压盘20上移一定距离；此时，导向套Ⅰ4-1内壁密封住聚砂筒16上的流砂通孔16-1，聚砂腔4-2与进气管7隔离；密封柱20-1未脱离底板3-1上的卸砂孔3-4，出砂管21处于关闭状态；然后通过减压阀18泄压；

如图5所示，液压缸1伸出全行程时，锥形座17、压盘20上移到最大高度；此时，导向套Ⅰ4-1内壁密封住聚砂筒16上的流砂通孔16-1，聚砂腔4-2 与进气管7隔离；密封柱20-1脱离底板3-1上的卸砂孔3-4，出砂管21处于开启状态；然后增压管5进风，聚砂腔4-2内的积砂通过出砂管21排出；

整个卸砂过程中，进气管7不停止进气，整机继持续工作，提高了工作效率。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种天然气井口免停机式除砂分离装置，包括支座（3），支座（3）上端固定有底板（3-1）；所述底板（3-1）上固定有筒体（4）；所述筒体（4）上端固定有上盖（12），筒体（4）一侧连接有进气管（7），筒体（4）中安装有与进气管（7）相对的除砂器；所述上盖（12）上连接有出气管（13）；

其特征在于：

所述底板（3-1）中心穿设有拉杆（2）；所述拉杆（2）下端连接有举升装置；拉杆（2）上端连接有锥形座（17）；所述锥形座（17）上连接有聚砂筒（16），聚砂筒（16）上连接有法兰盘（15），聚砂筒（16）底部开设有流砂通孔（16-1）；所述筒体（4）内壁固定有导向套（4-1），聚砂筒（16）滑动配合安装于导向套（4-1）内，法兰盘（15）抵在导向套（4-1）上端；

所述锥形座（17）下侧为聚砂腔（4-2）；所述筒体（4）侧壁安装有与聚砂腔（4-2）连通的增压管（5）和减压阀（18）；

所述底板（3-1）上开设有卸砂孔（3-4），卸砂孔（3-4）下连接有出砂管（21）；所述拉杆（2）上固定有压盘（20），压盘（20）位于底板（3-1）上方，压盘（20）下固定有与卸砂孔（3-4）相对配合的密封柱（20-1）；

所述举升装置为液压缸（1），液压缸（1）的活塞杆（1-1）竖直向上，活塞杆（1-1）与拉杆（2）通过联轴器（1-2）连接；所述锥形座（17）下端轴心开设螺纹孔，拉杆（2）上端连接在锥形座（17）螺纹孔中，拉杆（2）上端安装有紧固螺母（19）；

所述除砂器包括导气筒（9），导气筒（9）与筒体（4）同轴心布置；封板（10）呈圆环状，封板（10）外壁与筒体（4）内壁固定连接，封板（10）内壁与导气筒（9）外壁固定连接；所述导气筒（9）外壁上固定有多个绕导气筒（9）轴心均布的内挡流板（8）；所述筒体（4）内壁上固定有多个绕筒体（4）轴心均布的外挡流板（6），外挡流板（6）与内挡流板（8）交错布置；

所述出气管（13）下端具有喇叭状的收风口（14）；所述收风口（14）下具有锥形风罩（11），锥形风罩（11）上部尖端与收风口（14）相对，锥形风罩（11）边部具有均布的透风孔。

2.根据权利要求1所述的天然气井口免停机式除砂分离装置，其特征在于：所述底板（3-1）中心具有导向筒（3-2），所述拉杆（2）滑动穿过导向筒（3-2）；所述导向筒（3-2）内壁开设有沟槽，沟槽中安装有密封圈（3-3）。

3.根据权利要求1所述的天然气井口免停机式除砂分离装置，其特征在于：所述进气管（7）的进气方向与筒体（4）内壁相切，进气管（7）的进气绕筒体（4）逆时针方向旋转，所述内挡流板（8）和外挡流板（6）绕筒体（4）逆时针方向倾斜。

4.根据权利要求1所述的天然气井口免停机式除砂分离装置，其特征在于：所述举升装置伸出半行程时，导向套（4-1）内壁密封住聚砂筒（16）上的流砂通孔（16-1），密封柱（20-1）未脱离底板（3-1）上的卸砂孔（3-4）；所述举升装置伸出全行程时，导向套（4-1）内壁密封住聚砂筒（16）上的流砂通孔（16-1），密封柱（20-1）脱离底板（3-1）上的卸砂孔（3-4）。

5.根据权利要求1所述的天然气井口免停机式除砂分离装置，其特征在于：所述增压管（5）连接气泵，增压管（5）与气泵之间的管路上安装有阀门。