CN208830972U - 生产管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种生产管柱，包括油管挂、油管、螺杆泵、套管、第一级防砂管组件和第二级防砂管组件；所述油管顶端和所述油管挂连接，所述油管底端和所述螺杆泵连接，所述第一级防砂管组件和所述第二级防砂管组件由下至上依次连接在所述螺杆泵下方且与所述螺杆泵同轴设置；所述套管套设在所述第一级防砂管组件和所述第二级防砂管组件的外侧；所述螺杆泵用于驱动液体经所述第一级防砂管组件以及所述第二级防砂管组件后流入所述油管。本实用新型能够有效降低产出液的含砂量，并且能够有效防止因故停泵液体中的沉砂卡泵，保证螺杆泵的长久运行，提高油井的生产效率。

Description

生产管柱

技术领域

本实用新型涉及油气采集工程技术领域，尤其涉及一种生产管柱。

背景技术

石油开采过程中油气从储层流入井底，当天然能量充足时，油气可以自喷至井口；当地层能量不足时，则需要采用人工举升将油流采出，螺杆泵采油作为一种重要的人工举升采油方法，具有明显的特点和优势，被国内油田所广泛应用。

国内油田地质条件普遍较为复杂，原油采出难度普遍较大，部分油井产出流体中含砂量较大，致使螺杆泵处于复杂的工况中，并且储层中颗粒较大的砂粒很难通过螺杆泵内的密封线，易嵌入定子的表面，在螺杆泵工作时将磨损定子，砂粒的硬度越大对定子的磨损越严重，极易将定子表面的涂层损伤，加剧定子的腐蚀，导致螺杆泵故障，缩短检泵周期，严重制约了油井的正常生产。目前用于防砂的方法是在油管的外部套设防砂筛管，使油体经过防砂筛管后进入油管内部，从而达到减少油体中含砂量的目的。

然而现阶段螺杆泵井采用的防砂方式较为单一，并且主要是以常规工艺为主，主要存在以下几个方面的缺点：1、常规螺杆泵主要是以单级防砂为主，在螺杆泵的底部悬挂防砂管，但防砂效果较差，并且被防砂管阻挡在外部的砂粒将沉入井底，极易发生砂埋储层。2、随着油井的长期开采储层的压力较原始地层压力将明显降低，并且产油储层可能为碳酸盐岩等易漏失性储层，均可能导致沉在井底的砂捞出难度大，作业周期长，作业费用高。3、螺杆泵生产过程中，虽部分砂粒可随油流被举升至地面，若生产过程中因故停泵，油流中的砂粒将下沉，在泵上沉积极易导致卡泵，缩短检泵周期。

实用新型内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种生产管柱，能够有效降低产出液的含砂量，并且能够有效防止因故停泵液体中的沉砂卡泵，保证螺杆泵的长久运行，提高油井的生产效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种生产管柱，包括油管挂、油管、螺杆泵、套管、第一级防砂管组件和第二级防砂管组件；

所述油管顶端和所述油管挂连接，所述油管底端和所述螺杆泵连接，所述第一级防砂管组件和所述第二级防砂管组件由下至上依次连接在所述螺杆泵下方且与所述螺杆泵同轴设置；

所述套管套设在所述第一级防砂管组件和所述第二级防砂管组件的外侧；所述螺杆泵用于驱动液体经所述第一级防砂管组件以及所述第二级防砂管组件后流入所述油管。

在上述的生产管柱中，可选的是，所述第一级防砂管组件包括由内而外依次套设的旋流分离器和导流外壳；

所述导流外壳的顶端通过第一封隔器与所述套管内壁密封连接，所述套管的对应所述导流外壳底端的部位设置有第一进液口，所述导流外壳的上部设置有第二进液口；

所述旋流分离器包括管身和位于管身内的螺旋流道，所述管身具有直筒段和所述直筒段下端连接的漏斗段，所述漏斗段的小端向下设置，所述螺杆泵用于带动所述液体向下螺旋流动并由所述管身上端的出液口流出，所述管身的内壁用于阻挡被所述螺旋流道甩出的砂粒。

在上述的生产管柱中，可选的是，所述第一级防砂管组件还包括所述导流外壳的下端连接的第一沉砂管和第一丝堵，所述第一丝堵位于所述第一沉砂管的底端。

在上述的生产管柱中，可选的是，所述导流外壳包括防砂管，所述防砂管的管壁上设置有筛孔，所述筛孔形成所述第二进液口。

在上述的生产管柱中，可选的是，所述管身的上端还连接有单流阀。

在上述的生产管柱中，可选的是，所述第二级防砂管组件包括第二封隔器、第一打孔筛管、防砂管和第二打孔筛管，所述防砂管、所述第一打孔筛管和所述第二打孔筛管的管壁上均设置有筛孔；

所述第二打孔筛管、所述防砂管和所述第一打孔筛管由下至上依次连接，所述第二封隔器位于所述第二打孔筛管和所述防砂管之间，并与所述套管内壁密封连接，以封隔所述防砂管上方和下方的空间；

所述第二打孔筛管和所述防砂管之间相互连通，所述防砂管和所述第一打孔筛管之间相互隔离。

在上述的生产管柱中，可选的是，所述第二级防砂管组件还包括第二沉砂管和第二丝堵，所述第二沉砂管的顶端和所述第二打孔筛管的底端连通，所述第二丝堵位于所述第二沉砂管的底端。

在上述的生产管柱中，可选的是，所述防砂管的筛孔的孔径大于所述第一打孔筛管的筛孔的孔径。

在上述的生产管柱中，可选的是，该生产管柱还包括防脱装置，所述防脱装置连接在所述第二级防砂管组件和所述套管的内壁之间。

在上述的生产管柱中，可选的是，所述油管内还设置有抽油杆，所述抽油杆与所述螺杆连接。

本实用新型提供的生产管柱，包括油管挂、油管、螺杆泵、套管、第一级防砂管组件和第二级防砂管组件，含砂油体依次经过第一级防砂管组件、第二级防砂管组件、螺杆泵和油管，完成油体的采集和油体与砂体的分离。通过第一级防砂管组件中的旋流分离器，实现较大粒径的砂体与油体的分离，并且通过第二级防砂管组件中的第一打孔筛管、防砂管和第二打孔筛管对粒径不同的砂体进行多次多级的分离，以最大程度的提高油砂分离的效果，从而有效降低产出液的含砂量，并且能够有效防止因故停泵液体中的沉砂卡泵，保证螺杆泵的长久运行，提高油井的生产效率。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的生产管柱的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的生产管柱的第二级防砂管组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的生产管柱的第一级防砂管组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的生产管柱的旋流分离器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的生产管柱的旋流分离器的主视图；

图6为本实用新型实施例提供的生产管柱的旋流分离器的横截面的结构示意图。

附图标记说明：

100-生产管柱；

10-油管挂；

11-油管；

12-螺杆泵；

121-转子；

13-套管；

14-抽油杆；

15-定位销；

20-第二级防砂管组件；

21-第一打孔筛管；

22-防砂管；

23-第二打孔筛管；

24-第二沉砂管；

25-第二丝堵；

26-第二封隔器；

27-丝堵变扣；

30-第一级防砂管组件；

31-旋流分离器；

311-进液端；

312-出砂口；

313-直筒段；

314-漏斗段；

315-出液口；

32-导流外壳；

321-第一进液口；

322-第二进液口；

33-第一封隔器；

34-第一沉砂管；

35-第一丝堵；

36-单流阀；

37-丢手接头；

38-防砂内管；

40-防脱装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的生产管柱的结构示意图。图2为本实用新型实施例提供的生产管柱的第二级防砂管组件的结构示意图。图3为本实用新型实施例提供的生产管柱的第一级防砂管组件的结构示意图。图4为本实用新型实施例提供的生产管柱的旋流分离器的结构示意图。图5为本实用新型实施例提供的生产管柱的旋流分离器的主视图。图6为本实用新型实施例提供的生产管柱的旋流分离器的横截面的结构示意图。

参照附图1至附图6所示，本实用新型实施例提供一种生产管柱100，适用于储层产出的油流中含有较高固相砂粒的油井，能够实现井筒内部的多级防砂。

目前用于防砂的方法是在油管的外部套设防砂筛管，使油体经过防砂筛管后进入油管内部，从而达到减少油体中含砂量的目的。

然而现阶段螺杆泵井采用的防砂方式较为单一，并且主要是以常规工艺为主，主要存在以下几个方面的缺点：1、常规螺杆泵主要是以单级防砂为主，在螺杆泵的底部悬挂防砂管，但防砂效果较差，并且被防砂管阻挡在外部的砂粒将沉入井底，极易发生砂埋储层。2、随着油井的长期开采储层的压力较原始地层压力将明显降低，并且产油储层可能为碳酸盐岩等易漏失性储层，均可能导致沉在井底的砂捞出难度大，作业周期长，作业费用高。3、螺杆泵生产过程中，虽部分砂粒可随油流被举升至地面，若生产过程中因故停泵，油流中的砂粒将下沉，在泵上沉积极易导致卡泵，缩短检泵周期。

为解决上述的技术问题，本实施例提供的生产管柱100包括油管挂10、油管11、螺杆泵12、套管13、第二级防砂管组件20和第一级防砂管组件30。

油管11顶端和油管挂10连接，油管11底端和螺杆泵12连接，第一级防砂管组件30和第二级防砂管组件20由上至下依次连接在螺杆泵12下方且与螺杆泵12同轴设置。

套管13套设在第一级防砂管组件30和第二级防砂管组件20的外侧；螺杆泵12用于驱动液体经第一级防砂管组件30以及第二级防砂管组件20后流入油管11。

需要说明的是，本实施例提供的生产管柱100是通过油管挂10将其悬挂在井口位置，油管挂10和油管11之间可以通过螺纹连接的可拆卸方式连接，定位销15位于螺杆泵12的下方，为螺杆泵12的设置提供安装的基准位置。

定位销15的下方连接有防脱装置40，该防脱装置40可以是防转锚，通过一端锚定在套管13内壁，另一端锚定在螺杆泵12的外壁，使得螺杆泵12在转动过程中，防止管柱随之发生转动，从而避免其脱离与油管挂10的连接。

其中螺杆泵12内部可以设置有转子121，转子121和衬套形成的密封腔，通过转子121在密封腔内部转动，引起密封腔的容积变化，从而吸入和排出螺杆泵12内的液体。本实施例中的螺杆泵12为油体从储层至地表提供动力。

进一步地，第一级防砂管组件30包括由内而外依次套设的旋流分离器31和导流外壳32。

导流外壳32的顶端通过第一封隔器33与套管13内壁密封连接，套管13的对应导流外壳32底端的部位设置有第一进液口321，导流外壳32的上部设置有第二进液口322。

旋流分离器31包括管身和位于管身内的螺旋流道，管身具有直筒段313和和直筒段313下端连接的漏斗段314，漏斗段314的小端向下设置，螺杆泵12用于带动液体向下螺旋流动并由管身上端的出液口315流出，管身的内壁用于阻挡被螺旋流道甩出的砂粒。

需要说明的是，根据油体由储层至地表的顺序，即由下至上的顺序依次包括第一级防砂管组件30和第二级防砂管组件20。其中第一级防砂管组件30对储层中的油体起到第一次防砂作用。

第一级防砂管组件30主要利用其中的旋流分离器31对油体和砂体进行分离。参照附图4至附图6所示，旋流分离器31由上至下依次包括直筒段313和漏斗段314，漏斗段314的大端与直筒段313连通，漏斗段314的小端向旋流分离器31的下方延伸。旋流分离器31的进液端311位于直筒段313上。

参照附图3所示，在第一级防砂管组件30使用时，含砂油体由储层的射流孔流出，并经由套管13底端的第一进液口321进入导流外壳32和套管13之间环空区域，并沿该环空区域向上流动，经由导流外壳32上部的第二进液口322进入导流外壳32与旋流分离器31之间的环空区域，基于旋流分离器31的进液端311与该环空区域连通，含砂油体进入旋流分离器31中。进液端311的进液方向可以是沿直筒段313的切向，当含砂油体进入旋流分离器31中，沿着螺旋状流道向下流动并做螺旋状运动。

其中密度较大的砂体受到惯性离心力作用被甩向旋流分离器31的内壁，并随着下旋流将至漏斗段314的底部，并经由漏斗段314底部的出砂口312流出。其中密度较小的油体在螺杆泵12的带动下成为上升的内层旋流，从直筒段上端的出液口315排出。

该旋流分离器31在使用时，可以根据需要设置直筒段313的直径和长度，以及漏斗段314的长度和锥度。对于直径较小的直筒段313，而长度较大的漏斗段314，有利于增大惯性离心力，以提高砂体的沉降速度。并且增加漏斗段314的长度可以增加油体的行程，从而延长含砂油体在旋流分离器31中的提留时间，提高分离效果。

进一步地，第一级防砂管组件30还包括导流外壳32的下端连接的第一沉砂管34和第一丝堵35，第一丝堵35位于第一沉砂管34的底端。

本实施例提供的第一级防砂管组件30底部设置第一沉砂管34和第一丝堵35，可以有效收集由出砂口312流出的砂体，防止该砂体沉积在井筒中，因此可以避免发生沙埋储层的现象。

具体的，导流外壳32包括防砂管，防砂管的管壁上设置有筛孔，筛孔形成第二进液口322。

需要说明的是，防砂管可以是精密割缝筛管，管壁上的割缝形成筛孔，即第二进液口322，其中割缝的长度和宽度可以根据需要设定，本实施例对此并不加以限定。

进一步地，管身的上端还连接有单流阀36。

需要说明的是，旋流分离器31的上端设置单流阀36，单流阀36的流动方向可以是由下至上，该单流阀36可以防止由旋流分离器31上端流出的油体返排至旋流分离器31，以保证油体和砂体的分离效果。

进一步地，在导流外壳32和套管13之间设置有第一封隔器33，该封隔器的作用是将导流外壳32悬挂在套管13中，其可以是通过机械的方式坐封。而旋流分离器31和导流外壳32之间可以为固定连接，有效防止旋流分离器31在工作时发生转动。具体的连接方式可以是在旋流分离器31的顶部连接有防砂内管38，防砂内管38与旋流分离器31连通，导流外壳32的上端与防砂内管38连接，从而实现旋流分离器31与导流外壳32连接。

此外，单流阀36的上部还设有丢手接头37，在后期的作业中，可以通过打捞将丢手接头37以及与丢手接头37连接的管柱与第一沉砂管34和第一丝堵35取出，减少冲捞砂次数，有效缩短作业周期，减少作业成本。

具体的，第二级防砂管组件20包括第二封隔器26、第一打孔筛管21、防砂管22和第二打孔筛管23，防砂管22、第一打孔筛管21和第二打孔筛管23的管壁上均设置有筛孔。

第二打孔筛管23、防砂管22和第一打孔筛管21由下至上依次连接，第二封隔器26位于第二打孔筛管23和防砂管22之间，并与套管13内壁连接，以封隔防砂管22上方和下方的空间。

第二打孔筛管23和防砂管22之间相互连通，防砂管22和第一打孔筛管21之间相互隔离。油管11内还设置有抽油杆14，抽油杆14与螺杆连接。

需要说明的是，参照附图2所示，本实施例提供的第二级防砂管组件20用于对经过第一级防砂管组件30的含砂油体再次进行油砂分离，分离的主要方法是通过多次防砂管配合实现，具体的实现过程是可以是如下所述：

当含砂油体由第一级防砂管组件30的单流阀36流出后，在螺杆泵12的作用下不断上升，经由第二打孔筛管23的筛孔进入其内部，经过第二打孔筛管23与防砂管22的连通处进入防砂管22中，并由防砂管22的筛孔流出，进入套管13与第二级防砂管组件20之间的环空区域中。在螺杆泵12的作用下，再次由第一打孔筛管21的筛孔进入其中，并不断上升经过螺杆泵12进入油管11中，并被运输至地表，完成油体采集。

其中第二封隔器26可以是皮碗封隔器，皮碗封隔器是靠封隔器外径与套管13内径的过盈和压差实现密封，具有一定的挡砂功能。

其中，第一打孔筛管21和防砂管22之间可以通过丝堵变扣27连接，连接方式可以是螺纹连接。

进一步地，第二级防砂管组件20还包括第二沉砂管24和第二丝堵25，第二沉砂管24的顶端和第二打孔筛管23的底端连通，第二丝堵25位于第二沉砂管24的底端。

需要说明的是，类似与第一沉砂管34和第一丝堵35的作用，第二沉砂管24和第二丝堵25用于接收由防砂管22过滤出的砂体，防止该砂体沉积在井筒中，因此可以避免发生沙埋储层的现象。

进一步地，防砂管22的筛孔的孔径大于第一打孔筛管21的筛孔的孔径。该设置方式可以实现对粒径不同的砂体形成分级过滤的目的，提高油砂分离效果。并且，两者具体的尺寸并不加以限制。

本实用新型实施例提供的生产管柱，包括油管挂、油管、螺杆泵、套管、第一级防砂管组件和第二级防砂管组件，含砂油体依次经过第一级防砂管组件、第二级防砂管组件、螺杆泵和油管，完成油体与砂体的分离以及油体的采集。通过第一级防砂管组件中的旋流分离器，实现较大粒径的砂体与油体的分离，并且通过第二级防砂管组件中的第一打孔筛管、防砂管和第二打孔筛管对粒径不同的砂体进行多次多级的分离，以最大程度的提高油砂分离的效果，从而有效降低产出液的含砂量，并且能够有效防止因故停泵液体中的沉砂卡泵，保证螺杆泵的长久运行，提高油井的生产效率。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种生产管柱，其特征在于，包括油管挂、油管、螺杆泵、套管、第一级防砂管组件和第二级防砂管组件；

所述油管顶端和所述油管挂连接，所述油管底端和所述螺杆泵连接，所述第一级防砂管组件和所述第二级防砂管组件由下至上依次连接在所述螺杆泵下方且与所述螺杆泵同轴设置；

所述套管套设在所述第一级防砂管组件和所述第二级防砂管组件的外侧；所述螺杆泵用于驱动液体经所述第一级防砂管组件以及所述第二级防砂管组件后流入所述油管。

2.根据权利要求1所述的生产管柱，其特征在于，所述第一级防砂管组件包括由内而外依次套设的旋流分离器和导流外壳；

所述导流外壳的顶端通过第一封隔器与所述套管内壁密封连接，所述套管的对应所述导流外壳底端的部位设置有第一进液口，所述导流外壳的上部设置有第二进液口；

所述旋流分离器包括管身和位于管身内的螺旋流道，所述管身具有直筒段和所述直筒段下端连接的漏斗段，所述漏斗段的小端向下设置，所述螺杆泵用于带动所述液体向下螺旋流动并由所述管身上端的出液口流出，所述管身的内壁用于阻挡被所述螺旋流道甩出的砂粒。

3.根据权利要求2所述的生产管柱，其特征在于，所述第一级防砂管组件还包括所述导流外壳的下端连接的第一沉砂管和第一丝堵，所述第一丝堵位于所述第一沉砂管的底端。

4.根据权利要求2所述的生产管柱，其特征在于，所述导流外壳包括防砂管，所述防砂管的管壁上设置有筛孔，所述筛孔形成所述第二进液口。

5.根据权利要求2-4任一项所述的生产管柱，其特征在于，所述管身的上端还连接有单流阀。

6.根据权利要求1-4任一项所述的生产管柱，其特征在于，所述第二级防砂管组件包括第二封隔器、第一打孔筛管、防砂管和第二打孔筛管，所述防砂管、所述第一打孔筛管和所述第二打孔筛管的管壁上均设置有筛孔；

所述第二打孔筛管、所述防砂管和所述第一打孔筛管由下至上依次连接，所述第二封隔器位于所述第二打孔筛管和所述防砂管之间，并与所述套管内壁密封连接，以封隔所述防砂管上方和下方的空间；

所述第二打孔筛管和所述防砂管之间相互连通，所述防砂管和所述第一打孔筛管之间相互隔离。

7.根据权利要求6所述的生产管柱，其特征在于，所述第二级防砂管组件还包括第二沉砂管和第二丝堵，所述第二沉砂管的顶端和所述第二打孔筛管的底端连通，所述第二丝堵位于所述第二沉砂管的底端。

8.根据权利要求6所述的生产管柱，其特征在于，所述防砂管的筛孔的孔径大于所述第一打孔筛管的筛孔的孔径。

9.根据权利要求7-8任一项所述的生产管柱，其特征在于，还包括防脱装置，所述防脱装置连接在所述第二级防砂管组件和所述套管的内壁之间。

10.根据权利要求1-4任一项所述的生产管柱，其特征在于，所述油管内还设置有抽油杆，所述抽油杆与所述螺杆连接。