專利名稱：油井井口軸向旋流除砂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于油田采油技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及原油井口除砂領(lǐng)域， 是一種原油井口軸向旋流除砂裝置。
背景技術(shù)：
油井生產(chǎn)的原油大多是油、氣、水的混合物，這種多相流中往往 夾雜著從地層中產(chǎn)出的砂子，砂子隨流體一起流動(dòng)到地面后，砂子就 會(huì)對(duì)油井的節(jié)流油嘴、管道或設(shè)備進(jìn)行沖刷而造成損壞或沉積在管道、 容器中造成堵塞，影響正常生產(chǎn)，因此清除油井產(chǎn)出流體中的砂子很 有必要的。
常規(guī)的除砂辦法是在井口安裝一個(gè)大型的沉砂分離器，油井產(chǎn)出 流體經(jīng)過(guò)沉砂分離器，使流體的流速降低，實(shí)現(xiàn)砂子自然沉降到分離 器的底部，然后停產(chǎn)清除沉砂分離器底部的砂子，以保護(hù)下游的管道 設(shè)備；這種清除方法的不足之處在于沉砂分離器的體積大、耐壓低、 成本高、停產(chǎn)清砂影響了油井開(kāi)井時(shí)率與產(chǎn)量。
文丘里管廣泛應(yīng)用于流量計(jì)。文丘里管流量計(jì)，又稱環(huán)形錐管流 量計(jì)，是新一代差壓式流量測(cè)量?jī)x表，基本測(cè)量原理是以能量守恒定 律——伯努力方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的流量測(cè)量方法。由一圓 形測(cè)量管和置入測(cè)量管內(nèi)并與測(cè)量管同軸的特型芯體所構(gòu)成。特型芯 體的徑向外表面具有與文丘里管內(nèi)表面相似的幾何廓形，并與測(cè)量管 內(nèi)表面之間構(gòu)成一個(gè)異徑環(huán)形過(guò)流縫隙。內(nèi)文丘里管流量計(jì)能測(cè)量氣 體、蒸汽、液體或氣液固混合流體流量。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種油井井口軸向旋流除砂裝置，利用 文丘里管原理，清除原油中的砂子。使得除砂裝置體積小、耐壓高、 成本低，具有不停產(chǎn)清砂?？朔F(xiàn)有技術(shù)沉砂分離器體積大、耐壓低、 成本高、停產(chǎn)清砂影響油井開(kāi)井時(shí)率與油井產(chǎn)量的不足。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是油井井口軸向旋流除砂裝置，主要 由旋葉、收縮管、擴(kuò)散管和儲(chǔ)砂罐組成，其特征在于收縮管、擴(kuò)散 管與儲(chǔ)砂罐的中心線垂直交叉焯接；收縮管與擴(kuò)散管的中心線為同一 條直線，收縮管與擴(kuò)散管連接后內(nèi)部形成一個(gè)文丘里管，在文丘里管 的收縮段內(nèi)固定有軸向旋葉，在文丘里管直管段的中間由一個(gè)環(huán)形凹 槽，環(huán)形凹槽上開(kāi)有3 6個(gè)切向拋砂孔，拋砂孔的旋向與旋葉的旋向 一致；儲(chǔ)砂罐的底部有一個(gè)排砂口。
上述的文丘里管收縮段的錐度為6 30° 。
上述的文丘里管的直管段長(zhǎng)度為管道直徑的0. 5 3倍，直管段的 直徑為管道直徑的0. 25 0. 75倍，直管段的環(huán)形凹槽在收縮段后的直 管段長(zhǎng)度的1/2 2/3處，且環(huán)形凹槽的寬度為直管段的長(zhǎng)度的0. 15 0.4倍，凹槽的直徑為管道直徑的0.8 1倍。
上述的文丘里管的擴(kuò)散段的錐度為8 20。。
上述的收縮管與擴(kuò)散管連接方式為焯接、螺紋與過(guò)盈配合連接中 的一種，以保證收縮管與擴(kuò)散管的同心度小于0. lmm。
上述的儲(chǔ)砂罐的底部有一個(gè)排砂口，排砂口有法蘭能與閥門連接， 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)罐內(nèi)沉砂的控制排放。
油井井口軸向旋流除砂裝置的工作過(guò)程當(dāng)油井產(chǎn)出的含砂高壓 油氣水流通過(guò)連接在出油管線上的油井井口軸向旋流除砂裝置時(shí)，首 先進(jìn)入收縮管的收縮段，在收縮管段的收縮錐角與旋葉的雙重作用下使過(guò)流的流體實(shí)現(xiàn)加速與高速旋轉(zhuǎn)，由于砂子的密度較大，在離心力 的作用下沿著收縮段與直管段的管壁高速螺旋旋轉(zhuǎn)，當(dāng)移動(dòng)到直管段 的環(huán)形凹槽時(shí)，砂子被拋入環(huán)形凹槽并通過(guò)環(huán)形凹槽上的徑向拋砂孔 把砂子拋到儲(chǔ)砂罐內(nèi)，當(dāng)儲(chǔ)砂罐內(nèi)有較多砂子后打開(kāi)儲(chǔ)砂罐底部的排 砂口上的閥門把砂子依靠系統(tǒng)壓力排除罐外。
本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型油井井口軸向旋流除砂裝置 將文丘里管原理應(yīng)用于原油清砂，不僅具有體積小、耐壓高、成本低 且不停產(chǎn)清砂的特點(diǎn)，而且具有除砂效果好、操作簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng) 的優(yōu)點(diǎn)。該實(shí)用新型的體積只有除砂分離器的1/30 1/100，結(jié)構(gòu)合理
設(shè)計(jì)的最高壓力高達(dá)120MPa上，成本且只有除砂分離器的1/10 1/20， 分離效率高達(dá)90%以上，使用壽命也比除砂分離器長(zhǎng)3 5倍，而且不 需要停產(chǎn)清砂操作及其簡(jiǎn)便也不影響開(kāi)井時(shí)率與油井產(chǎn)量。


圖1是本實(shí)用新型油井井口軸向旋流除砂裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖2是圖l局部剖面圖。
圖中，l.排砂口， 2.儲(chǔ)砂罐，3.旋葉，4.收縮管，5.擴(kuò)散管。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型油井井口軸向旋流除砂裝置 進(jìn)一步說(shuō)明。
參閱圖1。油井井口軸向旋流除砂裝置由旋葉3、收縮管4、擴(kuò)散 管5和儲(chǔ)砂罐2組成。收縮管4、擴(kuò)散管5與儲(chǔ)砂罐2的中心線垂直 交叉焊接。儲(chǔ)砂罐2的底部有一個(gè)排沙口 1，排沙口 l有法蘭，排沙口 l能連接閥門。儲(chǔ)砂罐2的頂部焊接有封蓋。收縮管4與擴(kuò)散管5采用
5過(guò)盈配合連接，保證了收縮管4與擴(kuò)散管5的同心度小于0. lmm;收縮 管4與擴(kuò)散管5兩端有法蘭。收縮管4與擴(kuò)散管5連接后內(nèi)部形成了 文丘里管，文丘里管收縮段的錐度為12° ，在文丘里管的收縮管4內(nèi) 部焊接固定一個(gè)軸向旋葉3。旋葉3焊接在收縮管4的進(jìn)口端內(nèi)。擴(kuò)散 段的錐度為15。，直管段直徑為管道直徑的0.5倍，直管段長(zhǎng)度為管道 直徑的1.5倍。直管段上的環(huán)形凹槽在直管段的1/2處，環(huán)形凹槽的 寬度為直管段長(zhǎng)度的0.2倍，環(huán)形凹槽的直徑為管道直徑的0.9倍。 參閱圖2。環(huán)形凹槽上開(kāi)有4個(gè)切向拋砂孔，拋砂孔的旋向與旋葉3的 旋向一致。
參閱圖1。油井井口軸向旋流除砂裝置連接到油井井口流程管線 上，油井產(chǎn)出的含砂高壓油、氣、水流體高速通過(guò)油井井口軸向旋流 除砂裝置時(shí)，首先進(jìn)入收縮管4與擴(kuò)散管5組成的文丘里管內(nèi)部的收 縮段，流體在文丘里管的收縮管段的收縮角與旋葉3的雙重作用下， 使過(guò)流的流體實(shí)現(xiàn)加速與旋轉(zhuǎn)，由于砂子的密度較大，在高速旋轉(zhuǎn)離 心力的作用下沿著收縮段與直管段的管壁高速螺旋旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，當(dāng)移動(dòng) 到直管段的環(huán)形凹槽時(shí)，砂子被拋入環(huán)形凹槽并通過(guò)環(huán)形凹槽上的4 個(gè)徑向拋砂孔把砂子拋到儲(chǔ)砂罐2內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了砂子從系統(tǒng)內(nèi)部的清除， 其余的流體穿過(guò)直管段進(jìn)入文丘里管的擴(kuò)散段，在擴(kuò)散錐角的作用下， 逐漸降低流速回復(fù)壓力轉(zhuǎn)入正常輸送。
當(dāng)儲(chǔ)砂罐2內(nèi)堆積有較多砂子后，打開(kāi)儲(chǔ)砂罐底部的排砂口 1上 的閥門把砂子依靠系統(tǒng)壓力排除儲(chǔ)砂罐2外。
權(quán)利要求1、一種油井井口軸向旋流除砂裝置，主要由旋葉(3)、收縮管(4)、擴(kuò)散管(5)和儲(chǔ)砂罐(2)組成，其特征在于收縮管(4)、擴(kuò)散管(5)與儲(chǔ)砂罐(2)的中心線垂直交叉焊接；收縮管(4)與擴(kuò)散管(5)的中心線為同一條直線，收縮管(4)與擴(kuò)散管(5)連接后內(nèi)部形成一個(gè)文丘里管，在文丘里管的收縮段內(nèi)固定有軸向旋葉(3)，在文丘里管直管段的中間由一個(gè)環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽上開(kāi)有3～6個(gè)切向拋砂孔，拋砂孔的旋向與旋葉(3)的旋向一致；儲(chǔ)砂罐(2)的底部有一個(gè)排砂口(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井井口軸向旋流除砂裝置，其特征是:上述的文丘里管收縮段的錐度為6 30° 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井井口軸向旋流除砂裝置，其特征是上述的文丘里管的直管段長(zhǎng)度為管道直徑的0. 5 3倍，直管段的直徑為管道直徑的0. 25 0. 75倍，直管段的環(huán)形凹槽在收縮段后的直管段長(zhǎng)度的1/2 2/3處，且環(huán)形凹槽的寬度為直管段的長(zhǎng)度的0. 15 0. 4倍，凹槽的直徑為管道直徑的0.8 1倍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井井口軸向旋流除砂裝置，其特征是上述的文丘里管的擴(kuò)散段的錐度為8 20° 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的油井井口軸向旋流除砂裝置，其特征是上述的收縮管(4)與擴(kuò)散管(5)連接方式為焊接、螺紋與過(guò)盈配合連接中的一種，收縮管(4)與擴(kuò)散管(5)的同心度小于0. lmm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的油井井口軸向旋流除砂裝置，其特征是排砂口(l)有法蘭。
專利摘要油井井口軸向旋流除砂裝置，應(yīng)用于油田采油井口原油除砂。特征是收縮管、擴(kuò)散管與儲(chǔ)砂罐的中心線垂直焊接連接；收縮管與擴(kuò)散管的中心線為同一條直線，收縮管與擴(kuò)散管連接后內(nèi)部形成一個(gè)文丘里管，在文丘里管的收縮段內(nèi)固定有軸向旋葉，在文丘里管直管段的中間由一個(gè)環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽上開(kāi)有3～6個(gè)切向拋砂孔，拋砂孔的旋向與旋葉的旋向一致；儲(chǔ)砂罐的底部有一個(gè)排砂口。效果是除砂裝置體積小、耐壓高、成本低，除砂效果好、操作簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)；并且不停產(chǎn)清砂，不影響開(kāi)井時(shí)率與油井產(chǎn)量。
文檔編號(hào)E21B43/34GK201273183SQ20082012291
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者劉百春, 杰 姜, 孫廣森, 青 李, 益 湯, 王增志, 劍 羅, 雷曉偉, 黎躍東 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司;廊坊市中聯(lián)機(jī)電有限公司