油井井下粉砂器和采油設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種油井井下粉砂器和包含該油井井下粉砂器的采油設備。采油設備包括：依次從上至下連接的離心泵、氣體分離器、油井井下粉砂器、保護器和潛油電動機。油井井下粉砂器包括：殼體，所述殼體具有中空的內腔；上接頭，連接在所述殼體的上端；上接頭設置有與所述內腔連接的出液孔；所述出液孔連接所述氣體分離器和所述離心泵；下接頭，連接在所述殼體的下端；下接頭設置有與所述內腔連接的進液孔；軸，設置在所述殼體的內腔中，所述軸的長度方向與所述殼體的長度方向一致；磨盤，設置于殼體的內腔中并套設在所述軸上。本發(fā)明通過將流體中粗砂粒粉碎的方式來減緩砂粒對電潛泵的影響，從而防止電潛泵出現(xiàn)磨損、卡泵、砂埋等故障。
【專利說明】油井井下粉砂器和采油設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及采油領域，具體涉及一種粉砂器和包含粉砂器的采油泵，特別是一種油井井下粉砂器和包含該油井井下粉砂器的采油設備。

【背景技術】
[0002]電潛泵在機械采油領域一直占有相當重要的地位。但是，在油井開采過程中，由于地層出砂，導致電潛泵經常出現(xiàn)磨損、卡泵、砂埋等故障。這些故障大大縮短了電潛泵的使用壽命，增加作業(yè)工作量，嚴重影響了油井生產。為了防止砂粒對電潛泵的影響，目前主要是采用安裝擋砂器或除砂器的方式來阻止砂粒進入電潛泵中。擋砂器是利用過濾的方式將砂粒阻擋在擋砂器外面，除砂器是采用離心的方式將砂粒從流體中分離出來。擋砂器和除砂器在實際使用過程中都存在一些問題，主要表現(xiàn)在這么幾個方面:(I)擋砂器的濾網容易堵塞，影響了油井產量；(2)擋砂器的濾網容易損壞，導致?lián)跎笆В?3)除砂器分離效果不理想，仍有部分較粗的砂粒進入電潛泵中。
[0003]綜上所述，現(xiàn)有技術中存在以下問題:采油過程中，電潛泵容易出現(xiàn)磨損、卡泵、砂埋等故障。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種油井井下粉砂器和包含該油井井下粉砂器的采油設備，以解決電潛泵容易出現(xiàn)磨損、卡泵、砂埋等故障的問題。
[0005]為此，本發(fā)明提出一種采油設備，所述采油設備包括:依次從上至下連接的離心泵、氣體分離器、油井井下粉砂器、保護器和潛油電動機，所述油井井下粉砂器包括:
[0006]殼體，所述殼體具有中空的內腔；
[0007]上接頭，連接在所述殼體的上端；上接頭設置有與所述內腔連接的出液孔；所述出液孔連接所述氣體分離器和所述離心泵；
[0008]下接頭，連接在所述殼體的下端；下接頭設置有與所述內腔連接的進液孔；
[0009]軸，設置在所述殼體的內腔中，所述軸的長度方向與所述殼體的長度方向一致；
[0010]磨盤，設置于殼體的內腔中并套設在所述軸上；
[0011]所述磨盤包括:同軸連接的動磨盤和靜磨盤；動磨盤與軸固定連接，靜磨盤與殼體固定連接；動磨盤與靜磨盤之間設置有磨盤間隙。
[0012]進一步地，所述離心泵為多級離心泵。
[0013]進一步地，所述磨盤為依次從下至上設置在所述軸上的多級磨盤，上方磨盤的磨盤間隙小于上下方磨盤的磨盤間隙。
[0014]進一步地，所述多級磨盤包括:從下至上設置的第一磨盤、第二磨盤和第三磨盤，第一磨盤的磨盤間隙為1mm，第二磨盤的磨盤間隙為0.5mm，第三磨盤的磨盤間隙為0.1mm。
[0015]本發(fā)明還提出一種油井井下粉砂器，所述油井井下粉砂器包括:
[0016]殼體，所述殼體具有中空的內腔；
[0017]上接頭，連接在所述殼體的上端；上接頭設置有與所述內腔連接的出液孔；
[0018]下接頭，連接在所述殼體的下端；下接頭設置有與所述內腔連接的進液孔；
[0019]軸，設置在所述殼體的內腔中，所述軸的長度方向與所述殼體的長度方向一致；
[0020]磨盤，設置于殼體的內腔中并套設在所述軸上；
[0021]所述磨盤包括:同軸連接的動磨盤和靜磨盤；動磨盤與軸固定連接，靜磨盤與殼體固定連接；動磨盤與靜磨盤之間設置有磨盤間隙。
[0022]進一步地，所述油井井下粉砂器還包括:軸承，設置在所述殼體的內腔中，并套設在所述軸與所述靜磨盤之間。
[0023]進一步地，所述進液孔包括:側向進液孔和軸向進液孔。
[0024]進一步地，動磨盤位于靜磨盤上部，動磨盤的底面與靜磨盤的頂面相對設置，動磨盤的底面設置有弧形導流槽、錐面和動磨盤研磨面，錐面位于導流槽兩側，動磨盤研磨面與所述錐面連接，所述錐面與導流槽沿著所述動磨盤的軸心向所述動磨盤的邊緣方向延伸，并延伸到所述動磨盤的邊緣。
[0025]進一步地，所述磨盤為依次從下至上設置在所述軸上的多級磨盤。
[0026]進一步地，所述多級磨盤包括:從下至上設置的第一磨盤、第二磨盤和第三磨盤，第一磨盤的磨盤間隙為1mm，第二磨盤的磨盤間隙為0.5mm，第三磨盤的磨盤間隙為0.1mm。
[0027]流體中的砂粒通過井下粉砂器后，粗砂粒被磨盤粉碎，呈現(xiàn)出積極的效果:減緩了砂粒的磨蝕作用，降低了卡泵的機率，有利于流體攜帶，從而防止了電潛泵出現(xiàn)磨損、卡泵、砂埋等故障，進而延長了電潛泵的工作壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明實施例的油井井下粉砂器的結構示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實施例的磨盤結構示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例的動磨盤的俯視結構示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明實施例的靜磨盤的俯視結構示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實施例的具有油井井下粉砂器的采油設備的結構示意圖；
[0033]圖6為圖3中A處的側視結構。
[0034]附圖標號說明:
[0035]1、上接頭2、軸3、殼體4、磨盤5、下接頭11、出液孔31、螺栓孔41、動磨盤42、靜磨盤43、磨盤間隙411、導流槽412、錐面413、研磨面421、導流孔422、螺栓孔423、軸承孔424、軸承密封圈425、研磨面
[0036]51、側向進液孔52、軸向進液孔61、多級離心泵62、氣體分離器63、油井井下粉砂器64、保護器65、潛油電動機

【具體實施方式】
[0037]為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明。
[0038]如圖5所示，本發(fā)明提出一種采油設備，所述采油設備包括:依次從上至下連接的離心泵61、氣體分離器62、油井井下粉砂器63、保護器64 (保護器又叫潛油電機保護器，是電潛泵所特有的。保護器主要用于將電動機油與井液隔開，平衡電機內壓力和井筒壓力，并且用于連接電機的驅動軸與泵軸，連接電機殼體與泵的殼體。)和潛油電動機65。也就是，本發(fā)明在電潛離心泵中安裝了油井井下粉砂器63，油井井下粉砂器63具體安裝在氣體分離器62與保護器64中間，并且采用聯(lián)軸器將本實施例中的軸上端與氣體分離器的軸下端連接，本實施例中的軸下端與保護器的軸上端連接。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明的油井井下粉砂器包括上接頭1、軸2、殼體3、磨盤4和下接頭5。其中，上接頭I和下接頭5分別與殼體3上下兩端連接；磨盤4設置于殼體內部；軸2穿過磨盤4中心；上接頭I設置有出液孔11 ;下接頭設置有進液孔；殼體上設置有螺栓孔31 ；如圖2所示，磨盤由動磨盤41和靜磨盤42組成；動磨盤41與軸2固定連接，能夠隨軸2進行轉動，靜磨盤42與殼體3通過螺栓固定連接，相對殼體固定，這樣，能夠形成動磨盤41和靜磨盤42之間的相對運動，磨碎砂粒；動磨盤41位于靜磨盤42上部，動磨盤41與靜磨盤42之間設置有磨盤間隙43 ;靜磨盤直徑與殼體內徑相等，動磨盤直徑小于靜磨盤直徑，以便動磨盤轉動靈活；如圖3和圖6所示，動磨盤41的下面設置有弧形導流槽411、錐面412和研磨面413，錐面412位于導流槽411兩側，研磨面413為粗糙面；如圖4所示，靜磨盤42設置有導流孔421和軸承孔423，軸2從軸承孔423中穿過，軸承孔423與軸2之間安裝軸承和軸承密封圈424，靜磨盤上面設置有粗糙研磨面425。靜磨盤42可以通過軸承固定在殼體3上，以實現(xiàn)穩(wěn)定的固定和不影響動磨盤的轉動。
[0040]含砂流體進入弧形導流槽411后，在導流槽的引導下流向磨盤外側，同時由于受到動磨盤轉動所產生的離心力的作用，流體中的砂粒進入導流槽兩側錐面412與靜磨盤形成的楔形結構中，并在楔形結構的進一步引導下進入研磨面之間的間隙中。錐面412與靜磨盤形成的楔形結構有利于收集、引導砂粒進入研磨面之間的間隙(磨盤間隙)中，同時也可對粗顆粒進行初步的破碎，以利于磨面對砂粒的進步碾壓粉碎。
[0041]弧形導流槽411能夠在磨盤轉動的動態(tài)狀況下，使得砂粒能夠以最短的路徑或相對導流槽411為直線運動的狀態(tài)流入到磨盤間隙中。導流槽411的彎曲方向或弧度考慮了將流體中的砂粒導入到研磨面之間的間隙(磨盤間隙)，因而，導流槽411的主體彎曲方向為徑向；另外，考慮到磨盤的轉動速度或者磨盤轉動所產生的離心力的作用，導流槽411還要在直徑方向上考慮到磨盤轉速的影響，因而，導流槽411在主體彎曲方向為徑向的基礎上，附加上沿周向延伸的結構，或沿適當周向彎曲的結構，周向彎曲的弧度與磨盤的轉速或實際井下采油狀況相適應，使砂粒在磨盤轉動的動態(tài)狀況下，砂粒能夠以最短的路徑或相對導流槽411為直線運動的狀態(tài)流入到磨盤間隙中，提高工作效率。
[0042]井下粉砂器可以具有多級磨盤，即磨盤的數(shù)量可以是多個，從下往上，每一級的磨盤間隙逐漸變小。以實現(xiàn)多級粉碎砂粒，砂粒的粒徑越來越小。
[0043]本實施例的井下粉砂器具有三級磨盤，從下往上，一級磨盤的磨盤間隙為1mm，二級磨盤的磨盤間隙為0.5_，三級磨盤的磨盤間隙為0.1_。這樣的磨盤級數(shù)和磨盤間隙的設置，適宜石油開采的實際工作狀況。
[0044]本實施例磨盤采用硬質合金加工而成。
[0045]進液孔包括:側向進液孔51和軸向進液孔52。以實現(xiàn)軸向和側向都能進液，增加液體輸送效率。
[0046]油井井下粉砂器的工作原理:潛油電機(或潛油電動機)帶動粉砂器的軸2轉動，動磨盤41隨軸2 —起轉動，靜磨盤42保持不動。流體通過下接頭的側向進液孔51和軸向進液孔52進入粉砂器殼體3內部，然后通過靜磨盤42的導流孔421往上流動，在動磨盤導流槽411的引導下流向磨盤外側。流體在導流槽411的流動過程中，由于動磨盤離心力的作用，流體中的粗砂粒嵌入到錐面412與靜磨盤42的間隙中，在動磨盤41的旋轉作業(yè)下被初次碾壓破碎，然后再進入到靜磨盤和動磨盤研磨面之間的磨盤間隙43中被再次碾壓破碎，破碎后的砂粒在動磨盤離心力的作用從磨盤外側甩出。經過最下一級磨盤的碾壓破碎后，砂粒隨流體進入上一級磨盤，由于磨盤間隙變小，粗砂粒被再一次碾壓破碎，砂粒粒徑進一步減小。經過多級磨盤碾壓破碎后，砂粒被充分粉碎，然后隨流體出液孔11進入氣體分離器62和多級離心泵61中。
[0047]本發(fā)明通過將流體中粗砂粒粉碎的方式來減緩砂粒對電潛泵的影響，從而防止電潛泵出現(xiàn)磨損、卡泵、砂埋等故障。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權利要求】
1.一種采油設備，其特征在于，所述采油設備包括:依次從上至下連接的離心泵、氣體分離器、油井井下粉砂器、保護器和潛油電動機，所述油井井下粉砂器包括: 殼體，所述殼體具有中空的內腔； 上接頭，連接在所述殼體的上端；上接頭設置有與所述內腔連接的出液孔；所述出液孔連接所述氣體分離器和所述離心泵； 下接頭，連接在所述殼體的下端；下接頭設置有與所述內腔連接的進液孔； 軸，設置在所述殼體的內腔中，所述軸的長度方向與所述殼體的長度方向一致； 磨盤，設置于殼體的內腔中并套設在所述軸上； 所述磨盤包括:同軸連接的動磨盤和靜磨盤；動磨盤與軸固定連接，靜磨盤與殼體固定連接；動磨盤與靜磨盤之間設置有磨盤間隙。
2.如權利要求1所述的采油設備，其特征在于，所述離心泵為多級離心泵。
3.如權利要求1所述的采油設備，其特征在于，所述磨盤為依次從下至上設置在所述軸上的多級磨盤，上方磨盤的磨盤間隙小于上下方磨盤的磨盤間隙。
4.如權利要求3所述的采油設備，其特征在于，所述多級磨盤包括:從下至上設置的第一磨盤、第二磨盤和第三磨盤，第一磨盤的磨盤間隙為1臟，第二磨盤的磨盤間隙為0.5臟，第三磨盤的磨盤間隙為0.1臟。
5.一種油井井下粉砂器，其特征在于，所述油井井下粉砂器包括: 殼體，所述殼體具有中空的內腔； 上接頭，連接在所述殼體的上端；上接頭設置有與所述內腔連接的出液孔； 下接頭，連接在所述殼體的下端；下接頭設置有與所述內腔連接的進液孔； 軸，設置在所述殼體的內腔中，所述軸的長度方向與所述殼體的長度方向一致； 磨盤，設置于殼體的內腔中并套設在所述軸上； 所述磨盤包括:同軸連接的動磨盤和靜磨盤；動磨盤與軸固定連接，靜磨盤與殼體固定連接；動磨盤與靜磨盤之間設置有磨盤間隙。
6.如權利要求5所述的油井井下粉砂器，其特征在于，所述油井井下粉砂器還包括:軸承，設置在所述殼體的內腔中，并套設在所述軸與所述靜磨盤之間。
7.如權利要求5所述的油井井下粉砂器，其特征在于，所述進液孔包括:側向進液孔和軸向進液孔。
8.如權利要求5所述的油井井下粉砂器，其特征在于，動磨盤位于靜磨盤上部，動磨盤的底面與靜磨盤的頂面相對設置，動磨盤的底面設置有弧形導流槽、錐面和動磨盤研磨面，錐面位于導流槽兩側，動磨盤研磨面與所述錐面連接，所述錐面與導流槽沿著所述動磨盤的軸心向所述動磨盤的邊緣方向延伸，并延伸到所述動磨盤的邊緣。
9.如權利要求5所述的油井井下粉砂器，其特征在于，所述磨盤為依次從下至上設置在所述軸上的多級磨盤。
10.如權利要求9所述的油井井下粉砂器，其特征在于，所述多級磨盤包括:從下至上設置的第一磨盤、第二磨盤和第三磨盤，第一磨盤的磨盤間隙為1皿，第二磨盤的磨盤間隙為0.5臟，第三磨盤的磨盤間隙為0.1臟。
【文檔編號】F04D29/00GK104453837SQ201410715712
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】王寶權, 張建軍, 匡韶華, 陳海, 邵帥, 夏世偉, 陳磊, 賀夢琦 申請人:中國石油天然氣股份有限公司