CN208473833U - 一种旋流式除砂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种旋流式除砂装置，包括外筒和旋流分离体，外筒内壁上形成朝下的第一台阶面，旋流分离体上端于第一台阶面上方与外筒内壁连接，外筒内壁于第一台阶面下方与旋流分离体外壁之间形成通道；旋流分离体的侧壁上开设有进液口，进液口沿旋流分离体内壁的切线方向贯穿旋流分离体侧壁。本实用新型能安装在泵的吸液端，在油液进泵前对油液进行除砂，能从根本上减少进泵的砂量，从而减少泵卡的情况，延长检泵周期，降低油井管理成本。

Description

一种旋流式除砂装置

技术领域

本实用新型涉及采油除砂技术领域，尤其是指一种旋流式除砂装置。

背景技术

油井生产过程中，由于油藏、作业及日常井筒管理等因素影响，油井在生产过程中不可避免的出砂，出砂会直接造成泵卡或缩短泵的检泵周期，进而增加了油井管理成本，不利于生产。目前现场常用的防砂装置有长柱塞防砂泵、砂锚、沉砂管等除砂装置，但是只是在防砂，没有从本质上解决砂进泵问题，因此使其应用范围受到一定限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种旋流式除砂装置，能在油液进入泵之前对油液进行除砂，能从根本上减少进泵的砂量，从而减少泵卡的情况，延长检泵周期，降低油井管理成本。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种旋流式除砂装置，其中，所述旋流式除砂装置包括外筒和旋流分离体，所述外筒与所述旋流分离体均为内部中空且上下开口的筒状结构；所述外筒的内径由上至下增大并在所述外筒的内壁上形成朝下的第一台阶面，所述旋流分离体的上端与位于所述第一台阶面的上方的所述外筒的内壁能拆装地连接，位于所述第一台阶面的下方的所述外筒的内壁与所述旋流分离体的外壁之间形成通道；位于所述第一台阶面的下方的所述旋流分离体的侧壁上开设有至少一个进液口，所述进液口沿所述旋流分离体的内壁的切线方向贯穿所述旋流分离体的侧壁；位于所述进液口的下方，所述旋流分离体的内壁为由上至下直径逐渐缩小的锥面。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，所述旋流分离体包括上部筒体和下部筒体，所述上部筒体与所述下部筒体均为内部中空且上下开口的管状结构；所述上部筒体的内径由上至下保持不变，所述上部筒体的上端与位于所述第一台阶面上方的所述外筒的内壁能拆装地连接，所述上部筒体的下端与所述下部筒体的上端能拆装地连接，所述进液口开设于所述上部筒体的侧壁上；所述下部筒体由上至下包括一体连接的上段和下段，所述上段的内径由上至下逐渐缩小，所述下段的内径与所述上段的下端的内径相等，且所述下段的内径由上至下保持不变。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，所述进液口为矩形开口，所述进液口的顶部与所述第一台阶面平齐。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，所述旋流分离体的内壁上设有多条导砂纹路，多条所述导砂纹路由上至下沿相同方向螺旋环绕形成于所述旋流分离体的内壁上。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，所述导砂纹路沿阿基米德螺旋线绕设于所述旋流分离体的内壁上。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，所述通道内设有多个环形挡板，各所述环形挡板均同轴地套设于所述旋流分离体上，且各所述环形挡板的外侧边缘均与所述外筒的内壁固定连接，各所述环形挡板的内侧边缘与所述旋流分离体的外壁之间形成有间隙。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，每两个相邻的所述环形挡板的内侧边缘与所述旋流分离体的外壁之间的间隙均不相等。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，位于所述第一台阶面上方的所述外筒的内径由下至上缩小并在所述外筒的内壁上形成朝下的第二台阶面，所述第二台阶面位于所述第一台阶面的上方，在所述旋流分离体的上端与所述外筒能拆装地连接的状态下，所述旋流分离体的上端端面抵靠于所述第二台阶面上。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，所述外筒与所述上部筒体之间、所述上部筒体与所述下部筒体之间均为螺纹连接。

如上所述的旋流式除砂装置，其中，所述外筒的上端形成有内螺纹上接头，所述旋流分离体的下端形成有外螺纹下接头。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型能安装在泵的吸液端，使油液在泵的抽吸作用下从外筒与旋流分离体之间的通道并由下至上运动，到达通道的顶端后油液通过沿旋流分离体的内壁的切线方向设置的进液口沿旋流分离体周向进入旋流分离体的内部并产生很高的速度，此时，液体与砂粒因密度差而受到不同的离心力，密度大的砂粒因受到较大的离心力而被甩向旋流分离体的内壁，密度较小的与液体因受到较小的离心力而靠近旋流分离体的中心，接着砂粒在重力作用下沿旋流分离体向下滑动并从旋流分离体的底部开口处排出，而液体在泵的抽吸作用下向上运动从而被抽取，如此能有效在油液紧绷前对油液进行除砂，能从根本上减少进泵的砂量，从而减少泵卡的情况，延长检泵周期，降低油井管理成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型提供的旋流式除砂装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的旋流式除砂装置的外筒的结构示意图；

图3是本实用新型提供的旋流式除砂装置的旋流分离体的结构示意图。

附图标号说明：

1、外筒；

11、第一台阶面；

12、第二台阶面；

13、上接头；

2、旋流分离体；

21、上部筒体；

211、进液口；

22、下部筒体；

221、上段；

2211、锥面；

222、下段；

2221、下接头；

3、环形挡板；

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～图3所示，本实用新型提供了一种旋流式除砂装置，其中，旋流式除砂装置包括外筒1和旋流分离体2，外筒1与旋流分离体2均为内部中空且上下开口的筒状结构；外筒1的内径由上至下增大并在外筒1的内壁上形成朝下的第一台阶面11，即通过变径的方式在外筒1的内壁上形成有朝下的第一台阶面11，其中，外筒1的位于第一台阶面11上方的部分的各处内径均相同，且外筒1的位于第一台阶面11下方的部分的各处内径均相同，即外筒1的内部于第一台阶面11上方与下方分别形成一个圆柱形空腔，位于第一台阶面11上方的圆柱形空腔的直径小于位于第一台阶面11下方的圆柱形空腔的直径；旋流分离体2的上端与位于第一台阶面11的上方的外筒1的内壁能拆装地连接，位于第一台阶面11的下方的外筒1的内壁与旋流分离体2的外壁之间形成环形的通道；位于第一台阶面11的下方的旋流分离体2的侧壁上开设有至少一个进液口211，进液口211沿旋流分离体2的内壁的切线方向贯穿旋流分离体2的侧壁，即进液口211连通通道与旋流分离体2的内部，在抽取油液的过程中，外筒1的上端与泵连通，在泵的抽吸作用下，油液沿通道上升并由进液口211进入至旋流分离体2的内部，由于进液口211的开设方向是沿旋流分离体2的内壁的切线方向，使得油液在进入旋流分离体2时是沿旋流分离体2的内壁的切线方向进入，并在惯性作用下沿旋流分离体2的内壁进行圆周运动，与此同时，由于油液中的液体与砂粒的密度不同，受到的离心力不同，砂粒密度较大因而受到的离心力较大而被甩向旋流分离体2的内壁，液体密度较小因而受到的离心力较小而靠近旋流分离体2的轴线，从而使砂粒与液体分离，也就是将砂粒从油液中分离出来，砂粒在其自身重力的作用下沿旋流分离体2的内壁向下滑动并从旋流分离体2的底部开口排出，而液体在泵的抽吸作用下向上运动顺次通过旋流分离体2的顶部开口及外筒1的顶部开口从而被收集；位于进液口211的下方，旋流分离体2的内壁为由上至下直径逐渐缩小的锥面2211，将位于进液口211下方的旋流分离体2的内壁设为由上至下直径渐缩的锥面2211能在砂粒向下滑动的过程中将砂粒汇聚，便于砂粒的集中收集或处理。

进一步地，如图1及图3所示，本实用新型提供了的旋流式除砂装置，其中，旋流分离体2包括上部筒体21和下部筒体22，即将旋流分离体2设置为分体式结构，上部筒体21与下部筒体22均为内部中空且上下开口的管状结构；上部筒体21的内径由上至下保持不变，即上部筒体21的内部形成圆柱形空腔，上部筒体21的上端与位于第一台阶面11上方的外筒1的内壁能拆装地连接，上部筒体21的下端与下部筒体22的上端能拆装地连接，进液口211开设于上部筒体21的侧壁上，油液进入旋流分离体2时是首先进入上部筒体21中，由于油液在进入上部筒体21时会对进液口211造成强度较大的冲刷，且油液在刚进入旋流分离体2时在上部筒体21内的流速也较大，故上部筒体21的磨损速度会相对较快，而砂粒从油液中分离出来沿下部筒体22向下滑动时速度已经降的非常小，对下部筒体22造成的磨损相对要小很多，因此，将旋流分离体2设置为分体式能对上部筒体21及下部筒体22分别进行更换，而无需对旋流分离体2整体进行更换，降低零件更换成本；下部筒体22由上至下包括一体连接的上段221和下段222，上段221的内径由上至下逐渐缩小，下段222的内径与上段221的下端的内径相等，且下段222的内径由上至下保持不变，即上段221的内部形成由上至下直径渐缩的锥形空腔，上段221的内壁即为用于引导砂粒汇聚的锥面2211，而下段222的内部形成由上至下直径不变的圆柱形空腔，以供砂粒排出。

更进一步地，如图1所示，本实用新型提供的旋流式除砂装置，其中，进液口211为矩形开口，进液口211的顶部与第一台阶面11平齐。将进液口211的顶部设置为与第一台阶面11平齐，能在油液流入进液口211之前对油液的流动方向进行导正，具体为：在油液沿通道上升并到达第一台阶面11时，由于受到第一台阶面11的阻挡而改变流动方向，即油液的运动方形由沿着外筒1的轴向运动改为沿着外筒1的径向运动，从而保证油液能顺利的流入进液口211中；另外，将进液口211设为矩形开口，能增大进液口211的顶部边缘处与第一台阶面11连通的范围，以供油液更顺利的通过进液口211。

进一步地，本实用新型提供的旋流式除砂装置，其中，旋流分离体2的内壁上设有多条导砂纹路(图中未示出)，导砂纹路由上至下沿同一方向螺旋环绕形成于旋流分离体2的内壁上，即各条导砂纹路相互间隔设置，各条导砂纹路之间不发生相交。通过设置导砂纹路能对从油液中分离出来的砂粒的运动方向形成引导，使砂粒沿旋流分离体2内部的锥面2211沿螺旋路径向下运动，从而在旋流分离体2的底部开口处被顺利集中收集。

作为优选，本实用新型提供的旋流式除砂装置，其中，导砂纹路沿阿基米德螺旋线绕设于旋流分离体2的内壁上，使砂粒的运动速度更加均匀。

进一步地，如图1及图2所示，本实用新型提供的旋流式除砂装置，其中，通道内设有多个环形挡板3，各环形挡板3均同轴地套设于旋流分离体2上，且各环形挡板3的外侧边缘均与外筒1的内壁密封固定连接，各环形挡板3的内侧边缘与旋流分离体2的外壁之间形成有间隙。通过设置环形挡板3能减少油液上流的速度，使油液的携砂能力降低，如此对油液中的砂粒进行初步的去除，从而更进一步地从根源上去除油液的含砂量。

作为优选，如图1及图2所示，本实用新型提供的旋流式除砂装置，其中，每两个相邻的环形挡板3的内侧边缘与旋流分离体2的外壁之间的间隙均不相等。如此设置能使油液在上流过程中产生波动，增加油液中所含砂粒与环形挡板3产生碰撞的概率，从而更进一步地去除油液中所携带的砂粒。

作为优选，为提高环形挡板3的初步除砂能力，将环形挡板3的数量设置为至少四个。

进一步地，如图1及图2所示，本实用新型提供的旋流式除砂装置，其中，位于第一台阶面11上方的外筒1的内径由下至上缩小并在外筒1的内壁上形成朝下的第二台阶面12，其中第二台阶面12的形成方式与第一台阶面11相同，在此不在赘述；第二台阶面12位于第一台阶面11的上方，在旋流分离体2的上端与外筒1能拆装地连接的状态下，旋流分离体2的上端端面抵靠于第二台阶面12上，通过设置第二台阶面12能对旋流分离体2与外筒1的相对位置进行保持，防止旋流分离体2在油液的带动下向上运动。

作为优选，本实用新型提供的旋流式除砂装置，其中，外筒1与上部筒体21之间、上部筒体21与下部筒体22之间均为螺纹连接，以便于拆装、检修、清理及更换。

作为优选，本实用新型提供的旋流式除砂装置，其中，外筒1的上端形成有内螺纹上接头13，旋流分离体2的下端形成有外螺纹下接头2221，以便于与其他外部工具进行连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型能安装在泵的吸液端，使油液在泵的抽吸作用下进入外筒与旋流分离体之间的通道并由下向上运动，到达通道的顶端后油液通过沿旋流分离体的内壁的切线方向设置的进液口沿旋流分离体周向进入旋流分离体的内部进行速度较大的圆周运动，此时，液体与砂粒因密度差而受到不同的离心力，密度大的砂粒因受到较大的离心力而被甩向旋流分离体的内壁，密度较小的液体因受到较小的离心力而靠近旋流分离体的中心轴线处，接着砂粒在重力作用下沿旋流分离体的内壁向下滑动并从旋流分离体的底部开口处排出，而液体在泵的抽吸作用下向上运动从而被抽取，如此能有效在油液进泵前对油液进行除砂，能从根本上减少进泵的砂量，从而减少泵卡的情况，延长检泵周期，降低油井管理成本。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种旋流式除砂装置，其特征在于，所述旋流式除砂装置包括外筒和旋流分离体，所述外筒与所述旋流分离体均为内部中空且上下开口的筒状结构；所述外筒的内径由上至下增大并在所述外筒的内壁上形成朝下的第一台阶面，所述旋流分离体的上端与位于所述第一台阶面的上方的所述外筒的内壁能拆装地连接，位于所述第一台阶面的下方的所述外筒的内壁与所述旋流分离体的外壁之间形成通道；位于所述第一台阶面的下方的所述旋流分离体的侧壁上开设有至少一个进液口，所述进液口沿所述旋流分离体的内壁的切线方向贯穿所述旋流分离体的侧壁；位于所述进液口的下方，所述旋流分离体的内壁为由上至下直径逐渐缩小的锥面。

2.根据权利要求1所述的旋流式除砂装置，其特征在于，所述旋流分离体包括上部筒体和下部筒体，所述上部筒体与所述下部筒体均为内部中空且上下开口的管状结构；所述上部筒体的内径由上至下保持不变，所述上部筒体的上端与位于所述第一台阶面上方的所述外筒的内壁能拆装地连接，所述上部筒体的下端与所述下部筒体的上端能拆装地连接，所述进液口开设于所述上部筒体的侧壁上；所述下部筒体由上至下包括一体连接的上段和下段，所述上段的内径由上至下逐渐缩小，所述下段的内径与所述上段的下端的内径相等，且所述下段的内径由上至下保持不变。

3.根据权利要求2所述的旋流式除砂装置，其特征在于，所述进液口为矩形开口，所述进液口的顶部与所述第一台阶面平齐。

4.根据权利要求1～3任一项所述的旋流式除砂装置，其特征在于，所述旋流分离体的内壁上设有多条导砂纹路，多条所述导砂纹路由上至下沿相同方向螺旋环绕形成于所述旋流分离体的内壁上。

5.根据权利要求4所述的旋流式除砂装置，其特征在于，所述导砂纹路沿阿基米德螺旋线绕设于所述旋流分离体的内壁上。

6.根据权利要求1～3任一项所述的旋流式除砂装置，其特征在于，所述通道内设有多个环形挡板，各所述环形挡板均同轴地套设于所述旋流分离体上，且各所述环形挡板的外侧边缘均与所述外筒的内壁固定连接，各所述环形挡板的内侧边缘与所述旋流分离体的外壁之间形成有间隙。

7.根据权利要求6所述的旋流式除砂装置，其特征在于，每两个相邻的所述环形挡板的内侧边缘与所述旋流分离体的外壁之间的间隙均不相等。

8.根据权利要求1～3任一项所述的旋流式除砂装置，其特征在于，位于所述第一台阶面上方的所述外筒的内径由下至上缩小并在所述外筒的内壁上形成朝下的第二台阶面，所述第二台阶面位于所述第一台阶面的上方，在所述旋流分离体的上端与所述外筒能拆装地连接的状态下，所述旋流分离体的上端端面抵靠于所述第二台阶面上。

9.根据权利要求3所述的旋流式除砂装置，其特征在于，所述外筒与所述上部筒体之间、所述上部筒体与所述下部筒体之间均为螺纹连接。

10.根据权利要求1～3任一项所述的旋流式除砂装置，其特征在于，所述外筒的上端形成有内螺纹上接头，所述旋流分离体的下端形成有外螺纹下接头。