CN115370347B - 石油井下用沉砂气锚及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种石油井下用沉砂气锚及方法，其技术方案是：包括第一外管、连接箍和第二外管，所述连接箍用于将所述第一外管和所述第二外管进行连接，所述第一外管和第二外管的内壁设置有气液砂分离组件，所述气液砂分离组件包括用于将油液和砂粒分离的液砂分离部件，所述液砂分离部件设置在第一外管的内部，还包括用于将油液与空气进行分离的气液分离部件，所述气液分离部件设置在第二外管的内部。本发明的有益效果是：本发明能有效提高对砂粒和油液分离的效果，避免砂粒和油液分离效率较低，效果较差影响到石油原油的开采，同时也能降低砂粒对抽液泵造成的损害。

Description

石油井下用沉砂气锚及方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种石油井下用沉砂气锚及方法。

背景技术

在石油工业中，油井是通过钻井方法钻成的孔眼，油井在钻达油层后，下入油层套管，并在套管与井壁间的环形空间注入油井水泥，以维护井壁和封闭油、气、水层，后按油田开发的要求用射孔枪射开油层，形成通道，对于抽油泵来说，其内进入了气体，会降低泵效，影响产量，其内进入了砂粒，不仅加速了抽油泵的磨损，严重时还会使抽油泵被卡死，无法工作。

现有的油井大多利用沉沙气锚装置来对油液中混杂的砂粒和气体进行分离和去除，而现有的沉沙气锚装置对砂粒分离时只依靠砂粒的自身的重力进行去除，而采用这种分离装置其分离效率较低，不便于石油开采进行使用。

因此，发明一种石油井下用沉砂气锚及方法很有必要。

发明内容

为此，本发明提供了一种石油井下用沉砂气锚及方法，以解决现有的油井大多利用沉沙气锚装置来对油液中混杂的砂粒和气体进行分离和去除，而现有的沉沙气锚装置对砂粒分离时只依靠砂粒的自身的重力进行去除，而采用这种分离装置其分离效率较低，不便于石油开采进行使用的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：石油井下用沉砂气锚，包括第一外管、连接箍和第二外管，所述连接箍用于将所述第一外管和所述第二外管进行连接，所述第一外管和第二外管的内壁设置有气液砂分离组件；所述气液砂分离组件包括用于将油液和砂粒分离的液砂分离部件，所述液砂分离部件设置在第一外管的内部；所述液砂分离部件包括用于对液砂进行二次分离的第一内管，所述第一内管的外壁顶端与第一外管的内壁顶端固定连接，所述第一内管的内壁上下侧中心处固定有实心杆，所述实心杆的外壁固定绕接有用于进行液砂分离的上螺旋叶和下螺旋叶，所述下螺旋叶设置在上螺旋叶的外壁底端下方，所述下螺旋叶的横向直径大于所述上螺旋叶的横向直径，所述下螺旋叶的外壁与第一内管的内壁接触；

还包括用于将油液与空气进行分离的气液分离部件，所述气液分离部件设置在第二外管的内部；所述气液分离部件包括进液座，所述进液座的底端与第二外管的内壁底端固定连接，所述连通管的顶端与进液座的内壁连通，所述进液座的外壁侧端均开设有用于油液流动的排液口，所述进液座的外壁顶端固定连接有隔离排气管，所述隔离排气管的侧端均与第二外管的内壁固定连接。

优选的，所述第一外管的外壁上部开设有用于原油进入到第一外管内部的第一进液孔，所述第一外管的外壁底端连接有下接头，所述下接头的底端固定有用于排出下接头内积存砂粒的控制阀。

优选的，所述第一内管的外壁开设有用于油液进入第一内管内部的第二进液口，所述第一内管的侧端外壁底部开设有用于排砂的排料口。

优选的，所述第一外管的外壁顶端固定连通有用于在第一外管和第二外管之间输送油液的连通管，所述连通管设置在连接箍的内壁，所述连通管的底端与第一内管的顶端固定连通。

优选的，所述第二外管的外壁侧端且位于隔离排气管内壁上部对应位置处开设有微型排气孔，所述隔离排气管的内壁开设有第三进液口，所述气液分离部件还包括用于二次气液分离的第二内管，所述第二内管设置在隔离排气管的内壁，所述第二内管的底端与进液座的外壁顶端固定连接，所述第二内管的上端与第二外管的内壁顶端固定连接。

优选的，所述第二内管的外壁开设有用于油液进入第二内管内部的第四进液口，所述第二内管的内壁设置有中空排气管，所述中空排气管的外壁固定绕接有气液分离螺旋叶，所述中空排气管的底端与第二内管的内壁底端固定连接，所述中空排气管的外壁开设有用于空气排出的进气孔。

优选的，所述中空排气管的顶端与第二外管的内壁顶端固定连接，所述第二外管的外壁顶端在与中空排气管对应位置处固定连接有用于将分离的空气排出的输气管，所述输气管的底端与中空排气管的顶端固定连通，所述第二外管的外壁顶端通过固定的方式套接有用于与抽油泵连接的上接头，所述输气管的右端与所述上接头的外壁右端连通。

本发明提到的一种石油井下用沉砂气锚的方法，包括如下操作步骤：

S1：首先，将排气管与输气管的右端进行连通，将抽油泵的抽液口与上接头的顶端进行连通，连通完成后将装置放置到原油井内，放置完成后启动抽油泵进行抽油；

S2：当抽油泵启动后，油液和砂粒会通过第一外管外壁开设的第一进液孔进入到第一外管内，而由于砂粒的重量大于油液的重量，因此砂粒会在下接头的内壁进行堆积，而油液会通过第一内管上开设的第二进液口进入到第一内管内并落入到上螺旋叶上，同时会绕着上螺旋叶顺流而上，在油液向上螺旋运动的过程中，基于离心力的作用，密度相对于液体较大的砂粒将被抛贴在第一内管的内壁并且基于砂粒的自重力，在剪切力作用下这些砂粒将从上螺旋叶外周缘与第一内管内壁之间的间隙中下落至下螺旋叶上，由于下螺旋叶上的下螺旋通道为底端开通而顶端封堵，此时砂粒只能顺着该下螺旋通道下沉直至从排料口处中排至下接头内；

S3：分离砂粒后的油液会通过连通管进入到进液座内，接着再通过进液座的排液口排出至隔离排气管与第二外管内壁之间，而油液中混杂的一部分气体会通过第二外管外壁开设的微型排气孔排出，而油液会通过第三进液口和第四进液口进入到第二内管内部并绕着气液分离螺旋叶向上流动；

S4：当油液绕着气液分离螺旋叶进行流动时，气液分离螺旋叶靠近中空排气管处的压力较低，而靠近第二外管处的压力较高，因此液体中的溶解气将快速分离出来并在中空排气管的外壁上聚集，由于中空排气管的壁上设置有进气孔，聚集的气体将通过进气孔进入中空排气管内部，中空排气管的上端通过输气管与外部排气管连通，基于气体的自溢性，则分离出的气体将顺着中空排气管向压力低的上端聚集并排至排气管内；

S5：而分离空气后的油液会通过第二外管顶端开设的排油口进入到上接头内，再由上接头进入到抽油泵内完成抽油工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在油井内的油液进入到下接头内时，油液中混杂的砂粒可由于自身的重量先沉入下接头内进行初次过滤，而沉淀后的油液会进入到第一内管内进行二次分离，而设置的第一内管可通过实心杆、上螺旋叶和下螺旋叶之间的配合作用并利用剪切力等作用力将油液与砂粒进行分离，本发明能有效提高对砂粒和油液分离的效果，避免砂粒和油液分离效率较低，效果较差影响到石油原油的开采，同时也能降低砂粒对抽液泵造成的损害。

附图说明

图1为本发明正视方向的外部结构示意图；

图2为本发明正视方向的剖视结构示意图；

图3为本发明图2中A处放大的结构示意图；

图4为本发明图2中B处放大的结构示意图；

图5为本发明中气液分离螺旋叶的立体结构示意图；

图6为本发明进液座的立体结构示意图。

图中：100、第一外管；101、第一进液孔；110、下接头；120、控制阀；130、第一内管；131、第二进液口；132、排料口；133、上螺旋叶；134、下螺旋叶；200、连接箍；210、连通管；300、第二外管；310、进液座；320、隔离排气管；330、第二内管；340、气液分离螺旋叶；341、进气孔；342、输气管；400、上接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，参照图1-6，本发明提供的石油井下用沉砂气锚，包括第一外管100、连接箍200和第二外管300，连接箍200用于将第一外管100和第二外管300进行连接，第一外管100和第二外管300的内壁设置有气液砂分离组件，气液砂分离组件包括用于将油液和砂粒分离的液砂分离部件，液砂分离部件设置在第一外管100的内部，设置的砂液分离部件是为了将油液中混杂的砂粒分离出来，第一外管100的外壁上部开设有用于原油进入到第一外管100内部的第一进液孔101，第一外管100的外壁底端连接有下接头110，设置的下接头110是为了先对分离过滤出来的砂粒进行储存，下接头110的底端固定有用于排出下接头110内积存砂粒的控制阀120，设置的下接头110的底端可与砂粒储存箱进行连接，而下接头110内储存的砂粒可排出至砂粒储存箱内进行储存，液砂分离部件包括用于对液砂进行二次分离的第一内管130，第一内管130的外壁顶端与第一外管100的内壁顶端固定连接，第一内管130的内壁上下侧中心处固定有实心杆，设置的实心杆的作用是为了对上螺旋叶133和下螺旋叶134进行固定，实心杆的外壁固定绕接有用于进行液砂分离的上螺旋叶133和下螺旋叶134，下螺旋叶134设置在上螺旋叶133的外壁底端下方，下螺旋叶134的横向直径大于上螺旋叶133的横向直径，下螺旋叶134的外壁与第一内管130的内壁接触，设置的上螺旋叶133的外壁侧端与第一内管130的内壁存在一定的空隙，当原油通过第二进液口131进入到第一内管130内后，会顺着上螺旋叶133和下螺旋叶134螺旋而上，而由于剪切力的作用，砂粒会与第一内管130的内壁相接触，并通过重力的作用落入到下螺旋叶134上，而第一内管130的顶端内壁在与连通管210连接处是设置在上螺旋叶133对应位置处，而下螺旋叶134的上端与第一内管130的内壁连接，且保持密封状态，因此砂粒无法从连通管210进入到气液分离部件内，因而只会由于重力的作用落入到第一内管130的底端，并通过排料口132排出至下接头110内；

第一内管130的外壁开设有用于油液进入第一内管130内部的第二进液口131，开设的第二进液口131是为了使得初次过滤后的油液能够进入到第一内管130内进行二次液砂分离，第一内管130的侧端外壁底部开设有用于排砂的排料口132，第一外管100的外壁顶端固定连通有用于在第一外管100和第二外管300之间输送油液的连通管210，连通管210设置在连接箍200的内壁，连通管210的底端与第一内管130的顶端固定连通，设置得连通管210是为了将分离砂粒后的油液输送至进液座310内，从而进行气液分离；

还包括用于将油液与空气进行分离的气液分离部件，气液分离部件设置在第二外管300的内部，气液分离部件包括进液座310，进液座310的底端与第二外管300的内壁底端固定连接，连通管210的顶端与进液座310的内壁连通，进液座310的外壁侧端均开设有用于油液流动的排液口，连通管210可将油液输送至进液座310内，而进液座310可通过排液口将油液输送至隔离排气管320与第二外管300内壁之间，进液座310的外壁顶端固定连接有隔离排气管320，隔离排气管320的侧端均与第二外管300的内壁固定连接，第二外管300的外壁侧端且位于隔离排气管320内壁上部对应位置处开设有微型排气孔，而设置的隔离排气管320是为了将油液中的空气先通过微型排气孔排出一部分，隔离排气管320的内壁开设有第三进液口，气液分离部件还包括用于二次气液分离的第二内管330，第二内管330设置在隔离排气管320的内壁，第二内管330的底端与进液座310的外壁顶端固定连接，第二内管330的上端与第二外管300的内壁顶端固定连接。

第二内管330的外壁开设有用于油液进入第二内管330内部的第四进液口，而油液会通过第三进液口和第四进液口进入到第二内管330内并落入到气液分离螺旋叶340上，设置的气液分离螺旋叶340的侧端外壁均与第二内管330的内壁接触连接，第二内管330的内壁设置有中空排气管，中空排气管的外壁固定绕接有气液分离螺旋叶340，设置的中空排气管和气液分离螺旋叶340是为了使得油液能通过螺旋的方式顺流而上，中空排气管的底端与第二内管330的内壁底端固定连接，中空排气管的外壁开设有用于空气排出的进气孔341，而在油液顺着气液分离螺旋叶340向上流动时，气液分离螺旋叶340靠近中空排气管处的压力较低，而靠近第二外管300处的压力较高，因此液体中的溶解气将快速分离出来并在中空排气管的外壁上聚集，由于中空排气管的壁上设置有进气孔341，聚集的气体将通过进气孔341进入中空排气管内部，中空排气管的顶端与第二外管300的内壁顶端固定连接，第二外管300的外壁顶端在与中空排气管对应位置处固定连接有用于将分离的空气排出的输气管342，输气管342的底端与中空排气管的顶端固定连通，而由于输气管342的右端处压力较低，因此进入到中空排气管内的空气会向上流动从输气管342处排出，第二外管300的外壁顶端通过固定的方式套接有用于与抽油泵连接的上接头400，输气管342的右端与上接头400的外壁右端连通，设置的上接头400是为了将抽油泵与装置的上端进行连接；

本发明提到的石油井下用沉砂气锚的使用方法，包括以下过程：

首先，将排气管与输气管342的右端进行连通，将抽油泵的抽液口与上接头400的顶端进行连通，连通完成后将装置放置到原油井内，放置完成后启动抽油泵进行抽油，当抽油泵启动后，油液和砂粒会通过第一外管100外壁开设的第一进液孔101进入到第一外管100内，而由于砂粒的重量大于油液的重量，因此砂粒会在下接头110的内壁进行堆积，而油液会通过第一内管130上开设的第二进液口131进入到第一内管130内并落入到上螺旋叶133上，同时会绕着上螺旋叶133顺流而上，在油液向上螺旋运动的过程中，基于离心力的作用，密度相对于液体较大的砂粒将被抛贴在第一内管130的内壁上，并且基于砂粒的自重力，在剪切力作用下这些砂粒将从上螺旋叶133外周缘与第一内管130内壁之间的间隙中下落至下下螺旋叶134上，由于下螺旋叶134上的下螺旋通道为底端开通而顶端封堵，此时砂粒只能顺着该下螺旋通道下沉直至从排料口132处中排至下接头110内，而分离砂粒后的油液会通过连通管210进入到进液座310内，接着再通过进液座310的排液口排出至隔离排气管320与第二外管300内壁之间，而油液中混杂的一部分气体会通过第二外管300外壁开设的微型排气孔排出，而油液会通过第三进液口和第四进液口进入到第二内管330内部并绕着气液分离螺旋叶340向上流动，当油液绕着气液分离螺旋叶340进行流动时，气液分离螺旋叶340靠近中空排气管处的压力较低，而靠近第二外管300处的压力较高，因此液体中的溶解气将快速分离出来并在中空排气管的外壁上聚集，由于中空排气管的壁上设置有进气孔341，聚集的气体将通过进气孔341进入中空排气管内部，中空排气管的上端通过输气管342与外部排气管连通，基于气体的自溢性，则分离出的气体将顺着中空排气管向压力低的上端聚集并排至排气管内，而分离空气后的油液会通过第二外管300顶端开设的排油口进入到上接头400内，再由上接头400进入到抽油泵内完成抽油工作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种石油井下用沉砂气锚，包括第一外管（100）、连接箍（200）和第二外管（300），所述连接箍（200）用于将所述第一外管（100）和所述第二外管（300）进行连接，其特征在于：所述第一外管（100）和第二外管（300）的内壁设置有气液砂分离组件；所述气液砂分离组件包括用于将油液和砂粒分离的液砂分离部件，所述液砂分离部件设置在第一外管（100）的内部；所述液砂分离部件包括用于对液砂进行二次分离的第一内管（130），所述第一内管（130）的外壁顶端与第一外管（100）的内壁顶端固定连接，所述第一内管（130）的内壁上下侧中心处固定有实心杆，所述实心杆的外壁固定绕接有用于进行液砂分离的上螺旋叶（133）和下螺旋叶（134），所述下螺旋叶（134）设置在上螺旋叶（133）的外壁底端下方，所述下螺旋叶（134）的横向直径大于所述上螺旋叶（133）的横向直径，所述下螺旋叶（134）的外壁与第一内管（130）的内壁接触；

所述第一外管（100）的外壁顶端固定连通有用于在第一外管（100）和第二外管（300）之间输送油液的连通管（210），所述连通管（210）设置在连接箍（200）的内壁，所述连通管（210）的底端与第一内管（130）的顶端固定连通；

还包括用于将油液与空气进行分离的气液分离部件，所述气液分离部件设置在第二外管（300）的内部；所述气液分离部件包括进液座（310），所述进液座（310）的底端与第二外管（300）的内壁底端固定连接，所述连通管（210）的顶端与进液座（310）的内壁连通，所述进液座（310）的外壁侧端均开设有用于油液流动的排液口，所述进液座（310）的外壁顶端固定连接有隔离排气管（320），所述隔离排气管（320）的侧端均与第二外管（300）的内壁固定连接；

所述第二外管（300）的外壁侧端且位于隔离排气管（320）内壁上部对应位置处开设有微型排气孔，所述隔离排气管（320）的内壁开设有第三进液口，所述气液分离部件还包括用于二次气液分离的第二内管（330），所述第二内管（330）设置在隔离排气管（320）的内壁，所述第二内管（330）的底端与进液座（310）的外壁顶端固定连接，所述第二内管（330）的上端与第二外管（300）的内壁顶端固定连接；

所述第二内管（330）的外壁开设有用于油液进入第二内管（330）内部的第四进液口，所述第二内管（330）的内壁设置有中空排气管，所述中空排气管的外壁固定绕接有气液分离螺旋叶（340），所述中空排气管的底端与第二内管（330）的内壁底端固定连接，所述中空排气管的外壁开设有用于空气排出的进气孔（341）；

所述中空排气管的顶端与第二外管（300）的内壁顶端固定连接，所述第二外管（300）的外壁顶端在与中空排气管对应位置处固定连接有用于将分离的空气排出的输气管（342），所述输气管（342）的底端与中空排气管的顶端固定连通，所述第二外管（300）的外壁顶端通过固定的方式套接有用于与抽油泵连接的上接头（400），所述输气管（342）的右端与所述上接头（400）的外壁右端连通。

2.根据权利要求1所述的石油井下用沉砂气锚，其特征在于：所述第一外管（100）的外壁上部开设有用于原油进入到第一外管（100）内部的第一进液孔（101），所述第一外管（100）的外壁底端连接有下接头（110），所述下接头（110）的底端固定有用于排出下接头（110）内积存砂粒的控制阀（120）。

3.根据权利要求2所述的石油井下用沉砂气锚，其特征在于：所述第一内管（130）的外壁开设有用于油液进入第一内管（130）内部的第二进液口（131），所述第一内管（130）的侧端外壁底部开设有用于排砂的排料口（132）。

4.一种石油井下用沉砂气锚的使用方法采用权利要求3所述的石油井下用沉砂气锚，其特征在于：包括如下操作步骤：

S1：首先，将排气管与输气管（342）的右端进行连通，将抽油泵的抽液口与上接头（400）的顶端进行连通，连通完成后将装置放置到原油井内，放置完成后启动抽油泵进行抽油；

S2：当抽油泵启动后，油液和砂粒会通过第一外管（100）外壁开设的第一进液孔（101）进入到第一外管（100）内，而由于砂粒的重量大于油液的重量，因此砂粒会在下接头（110）的内壁进行堆积，而油液会通过第一内管（130）上开设的第二进液口（131）进入到第一内管（130）内并落入到上螺旋叶（133）上，同时会绕着上螺旋叶（133）顺流而上，在油液向上螺旋运动的过程中，基于离心力的作用，密度相对于液体较大的砂粒将被抛贴在第一内管（130）的内壁上，并且基于砂粒的自重力，在剪切力作用下这些砂粒将从上螺旋叶（133）外周缘与第一内管（130）内壁之间的间隙中下落至下下螺旋叶（134）上，由于下螺旋叶（134）上的下螺旋通道为底端开通而顶端封堵，此时砂粒只能顺着该下螺旋通道下沉直至从排料口（132）处中排至下接头（110）内；

S3：分离砂粒后的油液会通过连通管（210）进入到进液座（310）内，接着再通过进液座（310）的排液口排出至隔离排气管（320）与第二外管（300）内壁之间，而油液中混杂的一部分气体会通过第二外管（300）外壁开设的微型排气孔排出，而油液会通过第三进液口和第四进液口进入到第二内管（330）内部并绕着气液分离螺旋叶（340）向上流动；

S4：当油液绕着气液分离螺旋叶（340）进行流动时，气液分离螺旋叶（340）靠近中空排气管处的压力较低，而靠近第二外管（300）处的压力较高，因此液体中的溶解气将快速分离出来并在中空排气管的外壁上聚集，由于中空排气管的壁上设置有进气孔（341），聚集的气体将通过进气孔（341）进入中空排气管内部，中空排气管的上端通过输气管（342）与外部排气管连通，基于气体的自溢性，则分离出的气体将顺着中空排气管向压力低的上端聚集并排至外部排气管内；

S5：而分离空气后的油液会通过第二外管（300）顶端开设的排油口进入到上接头（400）内，再由上接头（400）进入到抽油泵内完成抽油工作。