專利名稱：高壓自動排砂裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油氣井采出液除砂裝置，具體地指一種配合高壓除砂器使用的高壓自動排砂裝置。
背景技術：
在原油試采作業(yè)中，從油氣井中流到地面的流體中含有一定量的砂粒，砂粒在高壓氣流的作用下形成高速含砂射流。這種含砂射流對地面集輸管道及設備形成非常嚴重的沖蝕和磨蝕破壞，甚至可能刺穿管路部件，發(fā)生泄漏事故，影響油田安全生產(chǎn)，造成周圍環(huán)境嚴重污染和不必要的經(jīng)濟損失。因此，油氣井采出液在進入地面集輸管道系統(tǒng)前，需要安裝井口除砂器，對采出液進行除砂作業(yè)，將砂粒等固體顆粒盡可能分離出去。然而，當前油田使用的多是中低壓除砂器，僅適于在井口中低壓的工況下應用。隨著油氣井開采深度的不斷發(fā)展，越來越多的井口處于高壓工況，而適合井口高壓工況使用的除砂器很少，尤其是配合高壓除砂器使用的自動除砂裝置更是鮮見。在惡劣的高壓和強腐蝕環(huán)境下，現(xiàn)有的除砂裝置存在排砂勞動強度大、處理作業(yè)范圍窄、工作效率低下的不足，且容易在含砂射流的沖擊下形成嚴重的沖蝕和磨蝕破壞，使用周期較短，運行成本較高。本領域科研人員一直在努力設計能與高壓除砂器相適配的自動除砂裝置，但至今為止尚未有成熟可行的產(chǎn)品面市。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種排砂勞動強度小、處理作業(yè)范圍大、除砂工作效率高、且能夠與高壓除砂器相配套在高壓工況和強腐蝕環(huán)境下長期穩(wěn)定運行的高壓自動排砂
裝直。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的高壓自動排砂裝置，包括沖排砂管路總成和集砂iiS總成，其特殊之處在于:所述集砂罐總成包括自上而下依次相連的端蓋、集砂筒和排砂管段，所述端蓋上設置有與進砂管相連的砂粒流道，所述進砂管上設置有進砂閥，砂?？赏ㄟ^該流道由上方除砂器落入到集砂筒中。所述集砂筒筒壁上下錯位設置有泄壓出口和射流進口，所述泄壓出口的管路上設置有泄壓閥和壓力表，這樣可以在排砂作業(yè)前開啟泄壓閥，將集砂筒內(nèi)的高壓降至許用值，確保整個自動排砂作業(yè)在安全可靠的狀態(tài)下進行。所述集砂筒腔底設置與排砂管段相通的排砂口。所述沖排砂管路總成包括總排砂管路、垂直排砂管路和水平排砂管路，所述總排砂管路的輸出端經(jīng)由三通接頭分別與垂直排砂管路和水平排砂管路的輸入端相連，所述垂直排砂管路的輸出端與所述集砂筒的射流進口相連，用于射流沖洗集砂筒內(nèi)的砂粒，所述排砂管段經(jīng)由排砂閥與水平排砂管路相連，用于導出砂粒和水的混合射流?？梢愿鶕?jù)不同的沖排砂工藝要求，在總排砂管路、垂直排砂管路和水平排砂管路上布置不同規(guī)格和數(shù)量的管段、閥門、高壓噴頭及水泵，通過控制高壓噴頭的噴射方向使整個沖排砂過程順利完成。作為優(yōu)選方案，所述集砂筒的泄壓出口處設置有防砂罩，這樣可以有效阻止砂粒誤入泄壓出口。進一步地，所述防砂罩由與集砂筒內(nèi)壁形狀相適配的一對弧面防砂擋板、設置在一對弧面防砂擋板兩側(cè)的豎立防砂擋板、設置在外側(cè)弧面防砂擋板上的定位接管、以及底部支承板組成，所述定位接管插接在泄壓出口中。進一步地，所述底部支承板上設置有若干通氣孔。進一步地，所述防砂罩的上端與端蓋的底部之間設置有間距，所述防砂罩的下端與泄壓出口之間也設置有間距。這樣，防砂罩的定位接管以過盈配合的方式固定在集砂筒內(nèi)壁上，工作穩(wěn)定可靠。防砂罩的上端距端蓋底部一定距離，在方便泄壓氣流順利通過的同時，可以有效防止砂粒在高壓氣流的作用下堵塞泄壓出口。防砂罩的下端距離泄壓出口一定距離，可以增加整個氣流流道，以便氣流平穩(wěn)流過。防砂罩的底部支撐板上開設通氣孔，可以減小泄壓時高壓氣流對防砂罩的沖擊損壞。又進一步地，所述集砂筒的排砂口上端呈倒錐臺形。這樣，便于在沖排砂作業(yè)時使砂水混合物順暢流過排砂口、排砂管段、以及水平排砂管路，最后自動沖排出去。更進一步地，所述端蓋與集砂筒外側(cè)采用可拆式卡箍連接，所述端蓋與集砂筒內(nèi)側(cè)采用O型密封圈密封。這樣，既便于布置在集砂筒內(nèi)防砂罩的安裝與更換，也可確保集砂筒密封耐高壓。再進一步地，所述總排砂管路包括水箱、高壓泵和相應的開關閥；所述垂直排砂管路包括截止閥和高壓噴頭；所述水平排砂管路包括控制閥和三通接口。其結(jié)構簡單，工作可靠，并可根據(jù)實際需要靈活調(diào)整或組配。本發(fā)明的工作原理是這樣的:將高壓自動排砂裝置與井口除砂器配合使用時，打開端蓋上方的進砂閥，關閉集砂筒其他接口處的閥門，使其與井口排砂器形成一個封閉的集砂空間。當泄壓出口管路上的壓力表壓力值與井口除砂器中壓力值相近時，關閉進砂閥，與上方的高壓空間隔開。接著打開泄壓閥，待集砂筒內(nèi)的高壓降至許用值后，關閉泄壓閥，使整個自動排砂作業(yè)在安全可靠狀態(tài)下進行。然后開啟總排砂管路及水平排砂管路上開關閥、控制閥和高壓泵，開始沖洗出先前落入在其中的砂粒，接著打開垂直排砂管路上的截止閥，高壓噴頭處的高壓水從集砂筒的射流進口射入筒體中，高壓水入口附近的砂堆含水量提高后變得易于流動或流態(tài)化，在筒內(nèi)壓力的作用下，集砂筒內(nèi)砂水混合物經(jīng)下方的倒錐臺形排砂口進入排砂管段，在水平排砂管路中高壓水的沖擊作用下排出，而集砂筒內(nèi)砂堆在重力作用下不斷填補下方空隙，直至完全排出。本發(fā)明的優(yōu)點在于:所設計的集砂罐總成與上方井口除砂器連通時是一個耐高壓的容器，更適用于高壓工礦下的井口除砂作業(yè)；所設計的端蓋與集砂筒是一種可拆式結(jié)構，便于布置在集砂筒內(nèi)防砂罩的安裝與更換，且防砂罩結(jié)構巧妙，成本低廉；所設計的集砂筒內(nèi)腔底部采用倒錐臺結(jié)構，可減小砂?；溥M入排砂管段的阻力；所設計的沖排砂管路總成作為一個相對獨立的部分，可根據(jù)不同的沖排砂工藝要求，在各支路上布置不同規(guī)格、數(shù)量的管段、閥門和高壓噴頭，并且可以控制高壓碰頭的噴射方向，以使整個沖排砂過程順利的進行，提高排砂效率，降低人工作業(yè)勞動強度。同時，其處理作業(yè)范圍大，在強腐蝕環(huán)境下 運行穩(wěn)定可靠，特別適于在井口中、高壓工況下應用。


圖1為一種高壓自動排砂裝置的整體結(jié)構示意圖。圖2為圖1中集砂罐總成的裝配結(jié)構示意圖。圖3為圖2中防砂罩的主視放大結(jié)構示意圖。圖4為圖3俯視結(jié)構示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖中所示的高壓自動排砂裝置，主要由沖排砂管路總成I和集砂罐總成2組合而成。集砂罐總成2包括自上而下依次相連的端蓋2.1、集砂筒2.5和排砂管段2.6，端蓋2.1與集砂筒2.5外側(cè)采用可拆式卡箍2.2連接，端蓋2.1與集砂筒2.5內(nèi)側(cè)接觸壁面采用O型密封圈2.3密封。端蓋2.1中心設置有與進砂管相連的砂粒流道2.1.1，進砂管上設置有進砂閥3。集砂筒2.5筒壁上下錯位設置有泄壓出口 2.5.1和射流進口 2.5.4，泄壓出口 2.5.1的管路上設置有泄壓閥4和壓力表5。集砂筒2.5腔底設置與排砂管段2.6相通的排砂口 2.5.3，排砂口 2.5.3上端呈倒錐臺形2.5.2。在集砂筒2.5的泄壓出口 2.5.1處還設置有防砂罩2.4。防砂罩2.4由與集砂筒2.5內(nèi)壁形狀相適配的一對弧面防砂擋板2.4.2、設置在一對弧面防砂擋板2.4.2兩側(cè)的豎立防砂擋板2.4.1、設置在外側(cè)弧面防砂擋板2.4.2上的定位接管2.4.3、以及底部支承板2.4.4組成。防砂罩2.4的上端與端蓋2.1的底部之間設置有間距，防砂罩2.4的下端與泄壓出口 2.5.1之間也設置有間距。底部支承板2.4.4上均布有若干通氣孔。合理設計定位接管2.4.3的尺寸，使其插接在泄壓出口 2.5.1中并與其過盈配合，從而將整個防砂罩2.4固定在集砂筒2.5內(nèi)壁上。沖排砂管路總成I主要由總排砂管路1.1、垂直排砂管路1.2和水平排砂管路1.3組成。總排砂管路1.1主要包括依次相連的水箱、高壓泵和相應的開關閥?？偱派肮苈?.1的輸出端經(jīng)由三通接頭7分別與垂直排砂管路1.2和水平排砂管路1.3的輸入端相連。垂直排砂管路1.2主要包括截止閥和高壓噴頭，垂直排砂管路1.2的輸出端與集砂筒2.5的射流進口 2.5.4相連，且高壓噴頭安裝在射流進口 2.5.4處(圖中未示出)，以便射流順暢。水平排砂管路1.3主要包括三通接口和設置在三通接口兩端的控制閥，該三通接口的第三端經(jīng)由排砂閥6與排砂管段2.6相連，從而將集砂筒2.5中的砂粒射流引出到水平排砂管路1.3中。在集砂筒2.5的泄壓出口 2.5.1與泄壓管路之間、集砂筒2.5的射流進口 2.5.4與垂直排砂管路1.2之間、排砂管段2.6上端與集砂筒2.5下端之間、排砂管段2.6下端與水平排砂管路1.3之間均采用螺栓連接，金屬密封墊密封。整個沖排砂管路總成I也可根據(jù)不同的沖排砂工藝要求，在各支路上布置不同規(guī)格、數(shù)量的管段、閥門、高壓泵和高壓噴頭，并控制高壓噴頭的噴射方向，以使整個沖排砂過程順利的進行。此為成熟技術，于此不多贅述。
本發(fā)明的工作過程可分為砂粒收集階段和自動沖排砂階段兩大部分，現(xiàn)分述如下:一、砂粒收集階段關閉集砂筒2.5的射流進口 2.5.4處和沖排砂管路總成I上各處的閥門，關閉集砂筒2.5的泄壓出口 2.5.1管路上的泄壓閥4，打開端蓋2.1上方進砂管上的進砂閥3，使其與井口排砂器形成一個封閉的集砂空間。集砂筒2.5開始收集上方除砂器排除的砂粒，當泄壓出口 2.5.1管路上的壓力表5的壓力值與上方除砂器中壓力值相近時，關閉進砂閥3，與上方的高壓空間隔開，從而停止砂粒收集作業(yè)。二、自動沖排砂階段待砂粒收集階段結(jié)束后，打開泄壓出口 2.5.1管路上的泄壓閥4，待集砂筒2.5內(nèi)的高壓降至許用值后，關閉泄壓閥4，使整個自動排砂作業(yè)在安全可靠狀態(tài)下進行。然后開啟總排砂管路1.1和水平排砂管路1.3上的所有閥門，高壓泵開始沖洗出先前落入其中的砂粒，接著打開垂直排砂管路1.2上的閥門，開始自動沖排砂作業(yè)。此時，高壓噴頭處的高壓水從集砂筒2.5的射流進口 2.5.4射入筒體中，高壓水入口附近的砂堆含水量提高后變得易于流動或流態(tài)化，在筒內(nèi)壓力的作用下，集砂筒2.5內(nèi)砂水混合物經(jīng)下方的倒錐臺形2.5.2的排砂口 2.5.3進入排砂管段2.6，在水平排砂管路1.3中高壓水的沖擊作用下排出，而集砂筒2.5內(nèi)砂堆在重力作用下不斷填補下方空隙，直至完全排出。
權利要求
1.一種聞壓自動排砂裝直，包括沖排砂管路總成(I)和集砂iil總成(2),其特征在于: 所述集砂罐總成(2)包括自上而下依次相連的端蓋(2.1)、集砂筒(2.5)和排砂管段(2.6)，所述端蓋(2.1)上設置有與進砂管相連的砂粒流道(2.1.1)，所述進砂管上設置有進砂閥(3)，所述集砂筒(2.5)筒壁上下錯位設置有泄壓出口(2.5.1)和射流進口(2.5.4),所述泄壓出口(2.5.1)的管路上設置有泄壓閥(4)和壓力表(5)，所述集砂筒(2.5)腔底設置與排砂管段(2.6)相通的排砂口(2.5.3); 所述沖排砂管路總成(I)包括總排砂管路(1.1)、垂直排砂管路(1.2)和水平排砂管路(1.3)，所述總排砂管路(1.1)的輸出端經(jīng)由三通接頭(7)分別與垂直排砂管路(1.2)和水平排砂管路(1.3)的輸入端相連，所述垂直排砂管路(1.2)的輸出端與所述集砂筒(2.5)的射流進口(2.5.4)相連，所述排砂管段(2.6)經(jīng)由排砂閥(6)與水平排砂管路(1.3)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述集砂筒(2.5)的泄壓出口(2.5.1)處設置有防砂罩(2.4)。
3.根據(jù)權利要求2所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述防砂罩(2.4)由與集砂筒(2.5)內(nèi)壁形狀相適配的一對弧面防砂擋板(2.4.2)、設置在一對弧面防砂擋板(2.4.2)兩側(cè)的豎立防砂擋板(2.4.1)、設置在外側(cè)弧面防砂擋板(2.4.2)上的定位接管(2.4.3)、以及底部支承板(2.4.4)組成，所述定位接管(2.4.3)插接在泄壓出口(2.5.1)中。
4.根據(jù)權利要求3所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述底部支承板(2.4.4)上設置有若干通氣孔。
5.根據(jù)權利要求4所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述防砂罩(2.4)的上端與端蓋(2.1)的底部之間設置有間距，所述防砂罩(2.4)的下端與泄壓出口(2.5.1)之間也設置有間距。
6.根據(jù)權利要求1飛中任一項所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述集砂筒(2.5)的排砂口(2.5.3)上端呈倒錐臺形(2.5.2)。
7.根據(jù)權利要求1飛中任一項所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述端蓋(2.1)與集砂筒(2.5)外側(cè)采用可拆式卡箍(2.2)連接，所述端蓋(2.1)與集砂筒(2.5)內(nèi)側(cè)采用O型密封圈(2.3)密封。
8.根據(jù)權利要求1飛中任一項所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述總排砂管路(1.1)包括水箱、高壓泵和相應的開關閥；所述垂直排砂管路(1.2)包括截止閥和高壓噴頭；所述水平排砂管路(1.3)包括控制閥和三通接口。
全文摘要
一種高壓自動排砂裝置，包括沖排砂管路總成和集砂罐總成。集砂罐總成包括端蓋、集砂筒和排砂管段，端蓋上設有與進砂管相連的砂粒流道，進砂管上設有進砂閥。集砂筒筒壁上下錯位設有泄壓出口和射流進口，泄壓出口的管路上設有泄壓閥和壓力表。集砂筒腔底設與排砂管段相通的排砂口。沖排砂管路總成包括總排砂管路、垂直排砂管路和水平排砂管路，總排砂管路的輸出端經(jīng)由三通接頭分別與垂直排砂管路和水平排砂管路的輸入端相連，垂直排砂管路的輸出端與集砂筒的射流進口相連，排砂管段經(jīng)由排砂閥與水平排砂管路相連。其具有排砂勞動強度小、處理作業(yè)范圍大、除砂工作效率高等特點，能夠與高壓除砂器相配套在高壓工況和強腐蝕環(huán)境下長期穩(wěn)定運行。
文檔編號E21B43/34GK103114838SQ201310052218
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月18日 優(yōu)先權日2013年2月18日
發(fā)明者王軍, 蔡天舒, 劉剛, 劉豐, 羅家璘, 唐順杰, 胡火焰, 尚波, 何彬, 齊軍, 傅捷 申請人:武漢海王機電工程技術公司