CN201273183Y - 油井井口轴向旋流除砂装置 - Google Patents

Abstract

油井井口轴向旋流除砂装置，应用于油田采油井口原油除砂。特征是：收缩管、扩散管与储砂罐的中心线垂直焊接连接；收缩管与扩散管的中心线为同一条直线，收缩管与扩散管连接后内部形成一个文丘里管，在文丘里管的收缩段内固定有轴向旋叶，在文丘里管直管段的中间由一个环形凹槽，环形凹槽上开有3～6个切向抛砂孔，抛砂孔的旋向与旋叶的旋向一致；储砂罐的底部有一个排砂口。效果是：除砂装置体积小、耐压高、成本低，除砂效果好、操作简单、使用寿命长；并且不停产清砂，不影响开井时率与油井产量。

Description

油井井口轴向旋流除砂装置

技术领域

本实用新型属于油田采油技术领域，特别涉及原油井口除砂领域，是一种原油井口轴向旋流除砂装置。

背景技术

油井生产的原油大多是油、气、水的混合物，这种多相流中往往夹杂着从地层中产出的砂子，砂子随流体一起流动到地面后，砂子就会对油井的节流油嘴、管道或设备进行冲刷而造成损坏或沉积在管道、容器中造成堵塞，影响正常生产，因此清除油井产出流体中的砂子很有必要的。

常规的除砂办法是在井口安装一个大型的沉砂分离器，油井产出流体经过沉砂分离器，使流体的流速降低，实现砂子自然沉降到分离器的底部，然后停产清除沉砂分离器底部的砂子，以保护下游的管道设备；这种清除方法的不足之处在于沉砂分离器的体积大、耐压低、成本高、停产清砂影响了油井开井时率与产量。

文丘里管广泛应用于流量计。文丘里管流量计，又称环形锥管流量计，是新一代差压式流量测量仪表，基本测量原理是以能量守恒定律——伯努力方程和流动连续性方程为基础的流量测量方法。由一圆形测量管和置入测量管内并与测量管同轴的特型芯体所构成。特型芯体的径向外表面具有与文丘里管内表面相似的几何廓形，并与测量管内表面之间构成一个异径环形过流缝隙。内文丘里管流量计能测量气体、蒸汽、液体或气液固混合流体流量。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种油井井口轴向旋流除砂装置，利用文丘里管原理，清除原油中的砂子。使得除砂装置体积小、耐压高、成本低，具有不停产清砂。克服现有技术沉砂分离器体积大、耐压低、成本高、停产清砂影响油井开井时率与油井产量的不足。

本实用新型采用的技术方案是：油井井口轴向旋流除砂装置，主要由旋叶、收缩管、扩散管和储砂罐组成，其特征在于：收缩管、扩散管与储砂罐的中心线垂直交叉焊接；收缩管与扩散管的中心线为同一条直线，收缩管与扩散管连接后内部形成一个文丘里管，在文丘里管的收缩段内固定有轴向旋叶，在文丘里管直管段的中间由一个环形凹槽，环形凹槽上开有3～6个切向抛砂孔，抛砂孔的旋向与旋叶的旋向一致；储砂罐的底部有一个排砂口。

上述的文丘里管收缩段的锥度为6～30°。

上述的文丘里管的直管段长度为管道直径的0.5～3倍，直管段的直径为管道直径的0.25～0.75倍，直管段的环形凹槽在收缩段后的直管段长度的1/2～2/3处，且环形凹槽的宽度为直管段的长度的0.15～0.4倍，凹槽的直径为管道直径的0.8～1倍。

上述的文丘里管的扩散段的锥度为8～20°。

上述的收缩管与扩散管连接方式为焊接、螺纹与过盈配合连接中的一种，以保证收缩管与扩散管的同心度小于0.1mm。

上述的储砂罐的底部有一个排砂口，排砂口有法兰能与阀门连接，来实现对罐内沉砂的控制排放。

油井井口轴向旋流除砂装置的工作过程：当油井产出的含砂高压油气水流通过连接在出油管线上的油井井口轴向旋流除砂装置时，首先进入收缩管的收缩段，在收缩管段的收缩锥角与旋叶的双重作用下使过流的流体实现加速与高速旋转，由于砂子的密度较大，在离心力的作用下沿着收缩段与直管段的管壁高速螺旋旋转，当移动到直管段的环形凹槽时，砂子被抛入环形凹槽并通过环形凹槽上的径向抛砂孔把砂子抛到储砂罐内，当储砂罐内有较多砂子后打开储砂罐底部的排砂口上的阀门把砂子依靠系统压力排除罐外。

本实用新型的有益效果：本实用新型油井井口轴向旋流除砂装置将文丘里管原理应用于原油清砂，不仅具有体积小、耐压高、成本低且不停产清砂的特点，而且具有除砂效果好、操作简单、使用寿命长的优点。该实用新型的体积只有除砂分离器的1/30～1/100，结构合理设计的最高压力高达120MPa上，成本且只有除砂分离器的1/10～1/20，分离效率高达90％以上，使用寿命也比除砂分离器长3～5倍，而且不需要停产清砂操作及其简便也不影响开井时率与油井产量。

附图说明

图1是本实用新型油井井口轴向旋流除砂装置的结构剖面示意图。

图2是图1局部剖面图。

图中，1.排砂口，2.储砂罐，3.旋叶，4.收缩管，5.扩散管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型油井井口轴向旋流除砂装置进一步说明。

参阅图1。油井井口轴向旋流除砂装置由旋叶3、收缩管4、扩散管5和储砂罐2组成。收缩管4、扩散管5与储砂罐2的中心线垂直交叉焊接。储砂罐2的底部有一个排沙口1，排沙口1有法兰，排沙口1能连接阀门。储砂罐2的顶部焊接有封盖。收缩管4与扩散管5采用过盈配合连接，保证了收缩管4与扩散管5的同心度小于0.1mm；收缩管4与扩散管5两端有法兰。收缩管4与扩散管5连接后内部形成了文丘里管，文丘里管收缩段的锥度为12°，在文丘里管的收缩管4内部焊接固定一个轴向旋叶3。旋叶3焊接在收缩管4的进口端内。扩散段的锥度为15°，直管段直径为管道直径的0.5倍，直管段长度为管道直径的1.5倍。直管段上的环形凹槽在直管段的1/2处，环形凹槽的宽度为直管段长度的0.2倍，环形凹槽的直径为管道直径的0.9倍。参阅图2。环形凹槽上开有4个切向抛砂孔，抛砂孔的旋向与旋叶3的旋向一致。

参阅图1。油井井口轴向旋流除砂装置连接到油井井口流程管线上，油井产出的含砂高压油、气、水流体高速通过油井井口轴向旋流除砂装置时，首先进入收缩管4与扩散管5组成的文丘里管内部的收缩段，流体在文丘里管的收缩管段的收缩角与旋叶3的双重作用下，使过流的流体实现加速与旋转，由于砂子的密度较大，在高速旋转离心力的作用下沿着收缩段与直管段的管壁高速螺旋旋转流动，当移动到直管段的环形凹槽时，砂子被抛入环形凹槽并通过环形凹槽上的4个径向抛砂孔把砂子抛到储砂罐2内，实现了砂子从系统内部的清除，其余的流体穿过直管段进入文丘里管的扩散段，在扩散锥角的作用下，逐渐降低流速回复压力转入正常输送。

当储砂罐2内堆积有较多砂子后，打开储砂罐底部的排砂口1上的阀门把砂子依靠系统压力排除储砂罐2外。

Claims (6)

1、一种油井井口轴向旋流除砂装置，主要由旋叶(3)、收缩管(4)、扩散管(5)和储砂罐(2)组成，其特征在于：收缩管(4)、扩散管(5)与储砂罐(2)的中心线垂直交叉焊接；收缩管(4)与扩散管(5)的中心线为同一条直线，收缩管(4)与扩散管(5)连接后内部形成一个文丘里管，在文丘里管的收缩段内固定有轴向旋叶(3)，在文丘里管直管段的中间由一个环形凹槽，环形凹槽上开有3～6个切向抛砂孔，抛砂孔的旋向与旋叶(3)的旋向一致；储砂罐(2)的底部有一个排砂口(1)。

2、根据权利要求1所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是：上述的文丘里管收缩段的锥度为6～30°。

3、根据权利要求1所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是：上述的文丘里管的直管段长度为管道直径的0.5～3倍，直管段的直径为管道直径的0.25～0.75倍，直管段的环形凹槽在收缩段后的直管段长度的1/2～2/3处，且环形凹槽的宽度为直管段的长度的0.15～0.4倍，凹槽的直径为管道直径的0.8～1倍。

4、根据权利要求1所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是：上述的文丘里管的扩散段的锥度为8～20°。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是：上述的收缩管(4)与扩散管(5)连接方式为焊接、螺纹与过盈配合连接中的一种，收缩管(4)与扩散管(5)的同心度小于0.1mm。

6、根据权利要求1或2或3或4所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是：排砂口(1)有法兰。

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