專利名稱：油井產(chǎn)液井下除砂正向水力旋流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油井產(chǎn)液井下除砂水力旋流器，屬于油田油井產(chǎn)液(油、氣、水、砂等的混合物)井下處理技術(shù)領(lǐng)域。
油田的油井產(chǎn)液實(shí)際是一種含有油、氣、水、砂等成份的混合物。其中有害物質(zhì)——地層水，還可以通過處理后，再注入地層。而油井產(chǎn)液中，攜帶出的地層砂等機(jī)械雜質(zhì)，不但會(huì)使地面集輸系統(tǒng)的輸送管道及處理裝置產(chǎn)生摩蝕、減短使用壽命，引起堵塞等事故發(fā)生，而且清除大缸中的沉積砂的工作是十分繁重的，并且在處理過程中容易造成污染環(huán)境。由于油井深井泵加速磨損、易發(fā)生刺壞深井泵凡爾、卡泵、斷桿等事故，影響深井泵的泵效，縮短了油井正常生產(chǎn)周期。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種井下除砂方便、減少環(huán)境污染、工作效率高、體積小、結(jié)構(gòu)合理、適用于油井抽吸生產(chǎn)的含砂原油混合液的油井產(chǎn)液的井下除砂正向水力旋流器。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)措施完成的。
本實(shí)用新型由圓筒接頭、旋流圓筒體、旋流圓錐體、旋流導(dǎo)向溢流管、耐磨襯套組成，圓筒接頭、旋流圓筒體、旋流圓錐體組成圓筒結(jié)構(gòu)，在旋流圓筒體上部的圓筒接頭下面設(shè)有旋流導(dǎo)向溢流管，使圓筒體形成出油腔和圓筒旋流腔，在旋流圓筒體下部的旋流圓錐體內(nèi)設(shè)有耐磨襯套。
在旋流圓錐體下部連接出砂尾管。
在出砂尾管上連接儲(chǔ)砂器，儲(chǔ)砂器直徑為0.070～0.080米，長為100～400米。
在旋流圓筒體上部開有混合液注入口。
混合液注入口為扁方形與旋流圓筒體內(nèi)壁正旋向相切。
旋流導(dǎo)向溢流管軸心處開有中心通孔，出油腔和圓筒旋流腔連通。
在旋流導(dǎo)向溢流管中間段的側(cè)壁上設(shè)有反旋向螺旋斜面，并與混合液注入口正相對。
所述的耐磨襯套為搪瓷耐磨襯套，呈圓錐狀。
本實(shí)用新型在旋流圓筒體上部開有兩個(gè)相對應(yīng)的形狀為扁方形的混合液注入口。該注入口的外側(cè)與旋流圓筒體內(nèi)壁正旋向(仰視順時(shí)針方向)相切。在旋流圓筒體上部的圓筒接頭下面設(shè)有旋流導(dǎo)向溢流管，使圓筒體形成出油腔和圓筒旋流腔。在溢流管軸心處開有中心通孔與出油腔和圓筒旋流腔相通，可使分離出的原油、地層水等輕質(zhì)成份從旋流腔排出到出油腔。在旋流導(dǎo)向溢流管中間段側(cè)壁上設(shè)有反旋向螺旋斜面，該螺旋斜面正對著旋流圓筒體上的混合液注入口。當(dāng)混合液在壓力差作用下噴入時(shí)，液流在旋流導(dǎo)向溢流管的螺旋斜面和液流重力作用下，迫使進(jìn)入旋流器的含砂混合液在圓筒旋流腔內(nèi)高速向下正旋向旋流，在旋流圓筒體下部內(nèi)有帶耐磨襯套的旋流圓錐體，其內(nèi)表面形成圓錐加速旋流腔，由于該旋流腔直徑是逐漸縮小的，因此進(jìn)入圓錐加速旋流腔的含砂混合液旋轉(zhuǎn)速度越來越高，其轉(zhuǎn)速是圓筒旋流腔直徑和圓錐加速旋流腔各斷面直徑比的倍數(shù)，高速旋轉(zhuǎn)的含砂混合液在離心力的作用下，將重相的地層砂、機(jī)雜和部分地層水甩至腔壁，在重力作用下，向下旋流經(jīng)出砂尾管排入到和旋流器下部連接的油管儲(chǔ)砂器。同時(shí)由于流體的拉曳力作用，輕相油、氣、水在水力旋流器中心形成內(nèi)旋流，呈向上經(jīng)旋流導(dǎo)向溢流管的中心通孔排出到出油腔。這樣以水力旋流器為界，上部是清潔的流體，下部是含砂流體，該水力旋流器上部用油管短節(jié)和深井泵連接，深井泵工作時(shí)，抽吸的是清潔的油井混合液，下部連接由若干根油管和底部絲堵組成的儲(chǔ)砂器，用以儲(chǔ)存水力旋流器分離出的地層砂等機(jī)雜。
本實(shí)用新型為了便于加工和組裝，在上部的圓筒接頭，旋流圓筒體、旋流圓錐體之間采用普通螺紋連接。旋流導(dǎo)向溢流管和旋流圓錐體的內(nèi)部耐磨襯套分別被以上連接件內(nèi)側(cè)依靠連接螺紋緊壓在筒體內(nèi)，形成該水力旋流器。旋流圓筒體的含砂混合液注入口的外側(cè)與旋流圓筒體內(nèi)壁正旋向(仰視正時(shí)針方向)相切，含砂混合液注入口和正對著注入口的旋流導(dǎo)向溢流管的外部螺旋斜面使進(jìn)入水力旋流器的含砂混合液流的旋轉(zhuǎn)方向和連接螺紋絲扣的旋向一致。這樣，噴射出注入口的含砂混合液對螺旋斜面的沖力和旋轉(zhuǎn)液流對旋流圓筒體的摩擦力可平衡含砂混合液噴出注入口時(shí)對旋流圓筒體的反向推力。當(dāng)深井泵柱塞下行，油套環(huán)形空間油井液停止進(jìn)入水力旋流器時(shí)，含砂混合液噴出注入口對旋流圓筒體的反向推消失，旋流圓筒體的反彈力使旋流圓筒體和上部圓筒接頭的連接螺紋處于上扣狀態(tài)。注入口和正對著注入口的旋流導(dǎo)向溢流管外壁螺旋斜面使進(jìn)入水力旋流器的含砂混合液形成的正旋向旋轉(zhuǎn)渦流和旋流圓錐體內(nèi)壁的摩擦力始終與旋流圓錐體的連接螺紋旋向一致，使旋流圓錐體連接旋流圓筒體的螺紋始終處于上扣狀態(tài)。上述水力旋流器的旋流圓錐體的內(nèi)部采用搪瓷耐磨襯套，硬度高、表面光滑，克服了常規(guī)固一液分離水力旋流器進(jìn)行固一液分離時(shí)，圓錐加速旋流腔的中、下部很快磨蝕損壞的缺點(diǎn)，該實(shí)用新型采用下部帶絲堵油管組成的油管儲(chǔ)砂器細(xì)而長，使進(jìn)入儲(chǔ)砂器的含砂混合液受上部水力旋流器中的混合液的流動(dòng)狀態(tài)影響小，在重力作用下具有靜沉淀的功能，較重的地層砂、機(jī)雜等自然沉淀到油管儲(chǔ)砂器的下部，較輕的地層水則浮在油管儲(chǔ)砂器的上部，因而水力旋流器的內(nèi)旋流從儲(chǔ)砂器吸入的流體基本上是地層水，提高了水力旋流器的除砂效果。
本實(shí)用新型工作時(shí)，不需要任何動(dòng)力設(shè)備，依靠深井泵柱塞上行時(shí)，由深井泵柱塞抽空作用在水力旋流器內(nèi)部和油套環(huán)形空間油井液面之間形成的負(fù)壓差，使含砂混合液由兩個(gè)正旋向切向注入口進(jìn)入水力旋流器，形成高速旋轉(zhuǎn)渦流。高速旋轉(zhuǎn)渦流在圓錐加速旋流腔進(jìn)一步加速，在離心力的作用下，重相地層砂、機(jī)雜和部分地層水被甩到腔壁，在重力作用下，向下經(jīng)出砂尾管流入儲(chǔ)砂器，同時(shí)由于流體的拉曳力作用，輕相的油、氣、水在水力旋流器中心形成內(nèi)旋流，并向上經(jīng)旋流導(dǎo)向溢流的中心通孔進(jìn)入出油腔，完成油井產(chǎn)液井下除砂任務(wù)，不給采油工作帶來任何附加工作量。本實(shí)用新型最大外徑在Φ100mm～Φ110mm之間，符合油井管柱要求，各組件以螺紋連接，上部用油管短節(jié)和深井泵連接，下部以油管扣和儲(chǔ)砂器連接。本實(shí)用新型采用的細(xì)長油管儲(chǔ)砂，使分離的砂子不含油污，儲(chǔ)砂器可在油井檢泵時(shí)同時(shí)起出。因此在地面清除沉砂，相對工作量極小，且不污染環(huán)境。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)狀況相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1．具有體積小，可滿足油田油井正常生產(chǎn)的要求；2．安裝在油井深井泵以下，可代替濾砂管，并且比濾砂管的除砂效果好得多；3．結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部無控制件，依靠油井內(nèi)部壓力差自動(dòng)工作，除砂效率高，不增加采油工作量。
4．本身各部件連接和油管柱其他裝置的連接均采用螺紋連接，不增加油井作業(yè)工作量。
5．混合液注入口為正旋向，外旋流和水力旋流器筒體連接螺紋旋向一致，產(chǎn)生的摩擦力及進(jìn)入液流對旋流導(dǎo)向溢流管外部螺旋斜面的沖力和深井泵下行時(shí)液流停止注入期間，旋流圓筒體的反彈力，使各部件連接螺紋處于上扣狀態(tài)，井下工作安全可靠。
6．除砂是在油井中進(jìn)行，消除了地面除砂時(shí)，收集底流污油工作量和污染環(huán)境。
7．生產(chǎn)成本低，工作效率高，可有效的清除含砂油井中的地層砂等機(jī)雜，大大減少了地層砂等機(jī)雜對深井泵、地面油、氣集輸管道、處理裝置的磨蝕傷害和因地層砂等機(jī)雜引起的卡泵、斷桿、沖壞深井泵凡爾等事故發(fā)生，延長油井正常生產(chǎn)周期，減少油井作業(yè)，降低油井生產(chǎn)成本，增加原油產(chǎn)量。
8．圓錐加速旋流腔內(nèi)設(shè)有搪瓷耐磨襯套，硬度高，表面光滑，不易磨壞、使用壽命長。
以下結(jié)合附圖將本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明


圖1是本實(shí)用新型的全剖視圖。
圖2是
圖1中A-A面剖視圖。
圖3是本實(shí)用新型井下管柱安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、圓筒接頭，2、出油腔，3、旋流導(dǎo)向溢流管，4、混合液注入口，5、圓筒旋流腔，6、中心通孔，7、旋流圓筒體，8、圓錐加速旋流腔，9、耐磨襯套，10、旋流圓錐體，11、出砂尾管，12、螺旋斜面，13、深井泵，14、油管短節(jié)，15、水力旋流器，16、儲(chǔ)砂器，17、絲堵。
實(shí)施例由
圖1、圖2和圖3所示，利用深井泵13泵柱上行時(shí)，泵下油管柱和油套環(huán)形空間油井液面的負(fù)壓差，使含砂混合液經(jīng)旋流圓筒體7上部的正旋向切向注入口4進(jìn)入水力旋流器15體內(nèi)。本實(shí)用新型由上往下沿中心軸線組成出油腔2、圓筒旋流腔5、圓錐加速旋腔8和出砂尾管11。含砂混合液由圓筒旋流體7上部的兩個(gè)正旋向切向注入口4進(jìn)入，經(jīng)正旋向切向注入口4和旋流導(dǎo)向溢流管3的外部螺旋斜面12，使含砂混合液在圓筒旋流腔5內(nèi)產(chǎn)生正旋向旋轉(zhuǎn)渦流，經(jīng)圓錐加速旋流腔8，使旋流加速，重相地層砂、機(jī)雜和部分地層水被甩至搪瓷耐磨襯套9的內(nèi)壁，向下經(jīng)出砂尾管11排到油管儲(chǔ)砂器16儲(chǔ)存，輕相油、氣、水在水力旋流器15中心形成內(nèi)旋流呈向上經(jīng)旋流導(dǎo)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。
為了便于加工和組裝，適應(yīng)在油井井下工作，各組件均以普通螺紋連接，和深井泵13及儲(chǔ)砂器16的連接也均以油管扣連接，最大外徑為Φ105mm。旋流導(dǎo)向溢流管3和搪瓷耐磨襯套9的凸緣，被上部圓筒接頭1、旋流圓筒體7、旋流圓錐體10的連接螺紋分別緊壓在各組件內(nèi)側(cè)端面，組成本實(shí)用新型整體。
正旋向切向注入4和旋流導(dǎo)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負(fù)壓力差的作用下產(chǎn)生正旋向(仰視順時(shí)針方向)旋轉(zhuǎn)渦流，該正旋向旋轉(zhuǎn)渦流與旋流圓筒體7、旋流圓錐體10及搪瓷耐磨襯套9內(nèi)表面產(chǎn)生的摩擦力和各組件連接螺紋旋向一致，因而使各連接螺紋在井下工作處于上扣狀態(tài)，噴出注入口4的油井含砂混合液對旋流導(dǎo)向溢流管3外部螺旋斜面12的沖力平衡了含砂混合液噴出注入口4時(shí)對旋流圓筒體7產(chǎn)生的反向推力，當(dāng)深井泵柱塞下行時(shí)含砂混合液停止進(jìn)入注入口4瞬間，對旋流圓筒體7產(chǎn)生的反向推力消失，旋流圓筒體7的反彈力也和其連接螺紋的旋向一致，使連接螺紋在井下工作處于上扣狀態(tài)。搪瓷耐磨襯套9的錐體下端外凸緣被旋流圓錐體10的連接螺紋緊壓在旋流圓筒體7和旋流圓錐體10的內(nèi)側(cè)端面之間，使搪瓷磨耐套9的內(nèi)圓錐面形成圓錐加速旋流腔8，由于搪瓷硬度高，表面光滑，不易被磨蝕損壞，因而使用壽命長。
權(quán)利要求1．一種油井產(chǎn)液井下除砂正向水力旋流器是由圓筒接頭、旋流圓筒體、旋流圓錐體、旋流導(dǎo)向溢流管、耐磨襯套組成，其特征在于，由圓筒接頭、旋流圓筒體、旋流圓錐體組成圓筒結(jié)構(gòu)，在旋流圓筒體上部的圓筒接頭下面設(shè)有旋流導(dǎo)向溢流管，在圓筒體內(nèi)形成出油腔和圓筒旋流腔，在旋流圓筒體下部的旋流圓錐體內(nèi)設(shè)有耐磨襯套。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井產(chǎn)液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，在旋流圓筒體上部開有混合液正旋向切向注入口。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井產(chǎn)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為扁方形與旋流圓筒體內(nèi)壁正旋向相切。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井產(chǎn)液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，在旋流導(dǎo)向溢流管軸心處開有中心通孔，并與出油腔和圓筒旋流腔相通。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井產(chǎn)液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，在旋流導(dǎo)向溢流管中間段的側(cè)壁上設(shè)有反旋向螺旋斜面，并與混合液注入口正相對。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井產(chǎn)液井下除砂正向水力旋流器，其特征在于，所述的耐磨襯套為搪瓷耐磨襯套，呈圓錐狀。
專利摘要油井產(chǎn)液井下除砂正向水力旋流器屬于油井產(chǎn)液井下處理技術(shù)領(lǐng)域。由圓筒接頭、旋流圓筒體、旋流圓錐體、旋流導(dǎo)向溢流管、耐磨襯套組成,在旋流圓筒體上部的圓筒接頭下面設(shè)旋流導(dǎo)向溢流管,在旋流導(dǎo)向溢流管中間段的側(cè)壁上設(shè)反旋向螺旋斜面,在旋流圓筒體下部的旋流圓錐體內(nèi)設(shè)有耐磨襯套,圓筒體上有注入口,旋流導(dǎo)向溢流管中心通孔與出油腔和圓筒旋流腔相通。本實(shí)用新型具有井下除砂方便,減少環(huán)境污染,工作效率高,體積小,結(jié)構(gòu)合理等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E21B43/38GK2437854SQ0021503
公開日2001年7月4日 申請日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月13日
發(fā)明者王千里, 寧德忠 申請人:臨邑縣機(jī)械制造總廠