CN2437854Y - 油井产液井下除砂正向水力旋流器 - Google Patents

Abstract

油井产液井下除砂正向水力旋流器属于油井产液井下处理技术领域。由圆筒接头、旋流圆筒体、旋流圆锥体、旋流导向溢流管、耐磨衬套组成,在旋流圆筒体上部的圆筒接头下面设旋流导向溢流管,在旋流导向溢流管中间段的侧壁上设反旋向螺旋斜面,在旋流圆筒体下部的旋流圆锥体内设有耐磨衬套,圆筒体上有注入口,旋流导向溢流管中心通孔与出油腔和圆筒旋流腔相通。本实用新型具有井下除砂方便,减少环境污染,工作效率高,体积小,结构合理等优点。

Description

油井产液井下除砂正向水力旋流器

本实用新型涉及一种油井产液井下除砂水力旋流器，属于油田油井产液(油、气、水、砂等的混合物)井下处理技术领域。

油田的油井产液实际是一种含有油、气、水、砂等成份的混合物。其中有害物质——地层水，还可以通过处理后，再注入地层。而油井产液中，携带出的地层砂等机械杂质，不但会使地面集输系统的输送管道及处理装置产生摩蚀、减短使用寿命，引起堵塞等事故发生，而且清除大缸中的沉积砂的工作是十分繁重的，并且在处理过程中容易造成污染环境。由于油井深井泵加速磨损、易发生刺坏深井泵凡尔、卡泵、断杆等事故，影响深井泵的泵效，缩短了油井正常生产周期。

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种井下除砂方便、减少环境污染、工作效率高、体积小、结构合理、适用于油井抽吸生产的含砂原油混合液的油井产液的井下除砂正向水力旋流器。

本实用新型的目的是通过以下技术措施完成的。

本实用新型由圆筒接头、旋流圆筒体、旋流圆锥体、旋流导向溢流管、耐磨衬套组成，圆筒接头、旋流圆筒体、旋流圆锥体组成圆筒结构，在旋流圆筒体上部的圆筒接头下面设有旋流导向溢流管，使圆筒体形成出油腔和圆筒旋流腔，在旋流圆筒体下部的旋流圆锥体内设有耐磨衬套。

在旋流圆锥体下部连接出砂尾管。

在出砂尾管上连接储砂器，储砂器直径为0.070～0.080米，长为100～400米。

在旋流圆筒体上部开有混合液注入口。

混合液注入口为扁方形与旋流圆筒体内壁正旋向相切。

旋流导向溢流管轴心处开有中心通孔，出油腔和圆筒旋流腔连通。

在旋流导向溢流管中间段的侧壁上设有反旋向螺旋斜面，并与混合液注入口正相对。

所述的耐磨衬套为搪瓷耐磨衬套，呈圆锥状。

本实用新型在旋流圆筒体上部开有两个相对应的形状为扁方形的混合液注入口。该注入口的外侧与旋流圆筒体内壁正旋向(仰视顺时针方向)相切。在旋流圆筒体上部的圆筒接头下面设有旋流导向溢流管，使圆筒体形成出油腔和圆筒旋流腔。在溢流管轴心处开有中心通孔与出油腔和圆筒旋流腔相通，可使分离出的原油、地层水等轻质成份从旋流腔排出到出油腔。在旋流导向溢流管中间段侧壁上设有反旋向螺旋斜面，该螺旋斜面正对着旋流圆筒体上的混合液注入口。当混合液在压力差作用下喷入时，液流在旋流导向溢流管的螺旋斜面和液流重力作用下，迫使进入旋流器的含砂混合液在圆筒旋流腔内高速向下正旋向旋流，在旋流圆筒体下部内有带耐磨衬套的旋流圆锥体，其内表面形成圆锥加速旋流腔，由于该旋流腔直径是逐渐缩小的，因此进入圆锥加速旋流腔的含砂混合液旋转速度越来越高，其转速是圆筒旋流腔直径和圆锥加速旋流腔各断面直径比的倍数，高速旋转的含砂混合液在离心力的作用下，将重相的地层砂、机杂和部分地层水甩至腔壁，在重力作用下，向下旋流经出砂尾管排入到和旋流器下部连接的油管储砂器。同时由于流体的拉曳力作用，轻相油、气、水在水力旋流器中心形成内旋流，呈向上经旋流导向溢流管的中心通孔排出到出油腔。这样以水力旋流器为界，上部是清洁的流体，下部是含砂流体，该水力旋流器上部用油管短节和深井泵连接，深井泵工作时，抽吸的是清洁的油井混合液，下部连接由若干根油管和底部丝堵组成的储砂器，用以储存水力旋流器分离出的地层砂等机杂。

本实用新型为了便于加工和组装，在上部的圆筒接头，旋流圆筒体、旋流圆锥体之间采用普通螺纹连接。旋流导向溢流管和旋流圆锥体的内部耐磨衬套分别被以上连接件内侧依靠连接螺纹紧压在筒体内，形成该水力旋流器。旋流圆筒体的含砂混合液注入口的外侧与旋流圆筒体内壁正旋向(仰视正时针方向)相切，含砂混合液注入口和正对着注入口的旋流导向溢流管的外部螺旋斜面使进入水力旋流器的含砂混合液流的旋转方向和连接螺纹丝扣的旋向一致。这样，喷射出注入口的含砂混合液对螺旋斜面的冲力和旋转液流对旋流圆筒体的摩擦力可平衡含砂混合液喷出注入口时对旋流圆筒体的反向推力。当深井泵柱塞下行，油套环形空间油井液停止进入水力旋流器时，含砂混合液喷出注入口对旋流圆筒体的反向推消失，旋流圆筒体的反弹力使旋流圆筒体和上部圆筒接头的连接螺纹处于上扣状态。注入口和正对着注入口的旋流导向溢流管外壁螺旋斜面使进入水力旋流器的含砂混合液形成的正旋向旋转涡流和旋流圆锥体内壁的摩擦力始终与旋流圆锥体的连接螺纹旋向一致，使旋流圆锥体连接旋流圆筒体的螺纹始终处于上扣状态。上述水力旋流器的旋流圆锥体的内部采用搪瓷耐磨衬套，硬度高、表面光滑，克服了常规固一液分离水力旋流器进行固一液分离时，圆锥加速旋流腔的中、下部很快磨蚀损坏的缺点，该实用新型采用下部带丝堵油管组成的油管储砂器细而长，使进入储砂器的含砂混合液受上部水力旋流器中的混合液的流动状态影响小，在重力作用下具有静沉淀的功能，较重的地层砂、机杂等自然沉淀到油管储砂器的下部，较轻的地层水则浮在油管储砂器的上部，因而水力旋流器的内旋流从储砂器吸入的流体基本上是地层水，提高了水力旋流器的除砂效果。

本实用新型工作时，不需要任何动力设备，依靠深井泵柱塞上行时，由深井泵柱塞抽空作用在水力旋流器内部和油套环形空间油井液面之间形成的负压差，使含砂混合液由两个正旋向切向注入口进入水力旋流器，形成高速旋转涡流。高速旋转涡流在圆锥加速旋流腔进一步加速，在离心力的作用下，重相地层砂、机杂和部分地层水被甩到腔壁，在重力作用下，向下经出砂尾管流入储砂器，同时由于流体的拉曳力作用，轻相的油、气、水在水力旋流器中心形成内旋流，并向上经旋流导向溢流的中心通孔进入出油腔，完成油井产液井下除砂任务，不给采油工作带来任何附加工作量。本实用新型最大外径在Φ100mm～Φ110mm之间，符合油井管柱要求，各组件以螺纹连接，上部用油管短节和深井泵连接，下部以油管扣和储砂器连接。本实用新型采用的细长油管储砂，使分离的砂子不含油污，储砂器可在油井检泵时同时起出。因此在地面清除沉砂，相对工作量极小，且不污染环境。

本实用新型与现有技术状况相比具有如下优点：

1．具有体积小，可满足油田油井正常生产的要求；

2．安装在油井深井泵以下，可代替滤砂管，并且比滤砂管的除砂效果好得多；

3．结构简单，内部无控制件，依靠油井内部压力差自动工作，除砂效率高，不增加采油工作量。

4．本身各部件连接和油管柱其他装置的连接均采用螺纹连接，不增加油井作业工作量。

5．混合液注入口为正旋向，外旋流和水力旋流器筒体连接螺纹旋向一致，产生的摩擦力及进入液流对旋流导向溢流管外部螺旋斜面的冲力和深井泵下行时液流停止注入期间，旋流圆筒体的反弹力，使各部件连接螺纹处于上扣状态，井下工作安全可靠。

6．除砂是在油井中进行，消除了地面除砂时，收集底流污油工作量和污染环境。

7．生产成本低，工作效率高，可有效的清除含砂油井中的地层砂等机杂，大大减少了地层砂等机杂对深井泵、地面油、气集输管道、处理装置的磨蚀伤害和因地层砂等机杂引起的卡泵、断杆、冲坏深井泵凡尔等事故发生，延长油井正常生产周期，减少油井作业，降低油井生产成本，增加原油产量。

8．圆锥加速旋流腔内设有搪瓷耐磨衬套，硬度高，表面光滑，不易磨坏、使用寿命长。

下面结合附图将本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的全剖视图。

图2是图1中A-A面剖视图。

图3是本实用新型井下管柱安装结构示意图。

其中：1、圆筒接头，2、出油腔，3、旋流导向溢流管，4、混合液注入口，5、圆筒旋流腔，6、中心通孔，7、旋流圆筒体，8、圆锥加速旋流腔，9、耐磨衬套，10、旋流圆锥体，11、出砂尾管，12、螺旋斜面，13、深井泵，14、油管短节，15、水力旋流器，16、储砂器，17、丝堵。

实施例：

由图1、图2和图3所示，利用深井泵13泵柱上行时，泵下油管柱和油套环形空间油井液面的负压差，使含砂混合液经旋流圆筒体7上部的正旋向切向注入口4进入水力旋流器15体内。本实用新型由上往下沿中心轴线组成出油腔2、圆筒旋流腔5、圆锥加速旋腔8和出砂尾管11。含砂混合液由圆筒旋流体7上部的两个正旋向切向注入口4进入，经正旋向切向注入口4和旋流导向溢流管3的外部螺旋斜面12，使含砂混合液在圆筒旋流腔5内产生正旋向旋转涡流，经圆锥加速旋流腔8，使旋流加速，重相地层砂、机杂和部分地层水被甩至搪瓷耐磨衬套9的内壁，向下经出砂尾管11排到油管储砂器16储存，轻相油、气、水在水力旋流器15中心形成内旋流呈向上经旋流导向溢流管3的中心通孔6排出到出油腔2，再被深井泵13吸入深井泵泵腔。

为了便于加工和组装，适应在油井井下工作，各组件均以普通螺纹连接，和深井泵13及储砂器16的连接也均以油管扣连接，最大外径为Φ105mm。旋流导向溢流管3和搪瓷耐磨衬套9的凸缘，被上部圆筒接头1、旋流圆筒体7、旋流圆锥体10的连接螺纹分别紧压在各组件内侧端面，组成本实用新型整体。

正旋向切向注入4和旋流导向溢流管3的外部螺旋斜面12使注入水力旋流器的含砂混合液在泵下油管柱腔负压力差的作用下产生正旋向(仰视顺时针方向)旋转涡流，该正旋向旋转涡流与旋流圆筒体7、旋流圆锥体10及搪瓷耐磨衬套9内表面产生的摩擦力和各组件连接螺纹旋向一致，因而使各连接螺纹在井下工作处于上扣状态，喷出注入口4的油井含砂混合液对旋流导向溢流管3外部螺旋斜面12的冲力平衡了含砂混合液喷出注入口4时对旋流圆筒体7产生的反向推力，当深井泵柱塞下行时含砂混合液停止进入注入口4瞬间，对旋流圆筒体7产生的反向推力消失，旋流圆筒体7的反弹力也和其连接螺纹的旋向一致，使连接螺纹在井下工作处于上扣状态。搪瓷耐磨衬套9的锥体下端外凸缘被旋流圆锥体10的连接螺纹紧压在旋流圆筒体7和旋流圆锥体10的内侧端面之间，使搪瓷磨耐套9的内圆锥面形成圆锥加速旋流腔8，由于搪瓷硬度高，表面光滑，不易被磨蚀损坏，因而使用寿命长。

Claims (6)

1．一种油井产液井下除砂正向水力旋流器是由圆筒接头、旋流圆筒体、旋流圆锥体、旋流导向溢流管、耐磨衬套组成，其特征在于，由圆筒接头、旋流圆筒体、旋流圆锥体组成圆筒结构，在旋流圆筒体上部的圆筒接头下面设有旋流导向溢流管，在圆筒体内形成出油腔和圆筒旋流腔，在旋流圆筒体下部的旋流圆锥体内设有耐磨衬套。

2．根据权利要求1所述的油井产液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，在旋流圆筒体上部开有混合液正旋向切向注入口。

3．根据权利要求1所述的油井产液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，所述的混合液注入口为扁方形与旋流圆筒体内壁正旋向相切。

4．根据权利要求1所述的油井产液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，在旋流导向溢流管轴心处开有中心通孔，并与出油腔和圆筒旋流腔相通。

5．根据权利要求1所述的油井产液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，在旋流导向溢流管中间段的侧壁上设有反旋向螺旋斜面，并与混合液注入口正相对。

6．根据权利要求1所述的油井产液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，所述的耐磨衬套为搪瓷耐磨衬套，呈圆锥状。

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