两级旋流除砂螺旋挤压排沙装置的制作方法

本实用新型涉及一种油气井采出液除砂装置，具体涉及一种两级旋流除砂螺旋挤压排沙装置。

背景技术：

在原油试采作业中，从油气井中流到地面的流体中含有一定量的砂粒，在气体高速运动下形成高速含砂射流。这种含砂射流对地面集输管道及设备形成非常严重的冲蚀和磨蚀破坏，甚至可能刺穿管路件，发生泄漏事故，影响油田安全生产，造成周围环境严重污染和不必要的经济损失。

因此，油气井采出液在进入地面集输系统前，需要安装井口除砂装置，对采出液进行除砂作业，将砂粒等固体颗粒尽可能分离出去。目前，油田上使用的除砂装置根据除砂原理不同大致分为两种，即过滤式除砂装置和旋流式除砂装置。过滤式除砂装置通过内置滤砂筒能够过滤一定大小的固体颗粒，但由于其自身结构的限制，该装置无法实现自动排砂，并且当井流含砂量较大时，不能及时清理滤砂筒，存在除砂效率不高、排砂劳动强度大的不足。旋流式除砂装置大多用于油气集输系统中，其工作压力一般较低，耐腐蚀性能较差，不能根据井流处理量和分级粒度的要求改变其旋流分离腔的结构尺寸，处理范围有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种两级旋流除砂螺旋挤压排沙装置，它除砂效率高，排砂劳动强度小，处理作业范围大，且能够在高压工况和强腐蚀环境下长期稳定运行。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种两级旋流除砂螺旋挤压排沙装置，该装置包括从上至下依次设置的除砂筒、集砂筒和排砂管道，所述除砂筒的顶部安装有端盖，所述除砂筒内从上至下依次嵌置有防冲筒和可拆换的旋流筒，所述旋流筒的底部设有与所述集砂筒连通的沉砂口，所述集砂筒的底部设有与所述排砂管道连通的排砂口，所述排砂管道的侧壁上开设有出砂口；该装置还包括二级旋流过滤机构；

所述二级旋流过滤机构包括电机、螺旋挤压杆、螺旋压榨叶片、连接盘、过滤网架和滤砂网，所述电机安装在排砂管道的底部，所述螺旋挤压杆的下端与电机固定连接，其上端竖直穿过排砂管道伸入集砂筒底部设置，所述螺旋压榨叶片套装在所述螺旋挤压杆的外 部，所述连接盘固定安装在所述螺旋挤压杆的上端，所述连接盘的上表面均匀设置有多个集砂板，所述连接盘上开设有多个与所述排砂管道连通的流砂孔，所述过滤网架固定安装在所述连接盘的外周，且与所述集砂筒的内壁之间设有一定间隙，所述过滤网架上均匀开设有若干个排液孔，所述滤砂网安装在集砂筒内且位于连接盘的下方，所述集砂筒的侧壁上位于滤砂网的下方开设有排液口。

按上述技术方案，所述连接盘与螺旋挤压杆之间通过键槽配合机构周向定位。

按上述技术方案，所述集砂板的形状为直角三角形，其两条直角边分别与连接盘和过滤网架接触。

按上述技术方案，所述过滤网架的上端与集砂筒的上端平齐。

按上述技术方案，所述除砂筒的筒壁上开设有上下错位的射流进口和射流出口，所述射流出口位于射流进口的上方，所述防冲筒上设有与所述射流出口连通的挖孔，所述旋流筒具有上部的圆柱形旋流腔和下部的圆锥形分离腔，所述圆柱形旋流腔的筒壁上设有与所述射流进口连通的切向挖孔，所述圆柱形旋流腔的顶部设置有隔离罩板，所述隔离罩板的中心插设有与所述防冲筒连通的溢流管，所述沉砂口设在圆锥形分离腔的底部。

按上述技术方案，所述除砂筒的内壁上设有环形台阶，所述环形台阶与隔离罩板的外边缘之间通过键槽配合结构周向定位。

按上述技术方案，所述端盖与除砂筒之间、除砂筒与集砂筒之间均通过螺栓固定连接，并通过O型密封圈密封；所述集砂筒与排砂管道之间通过螺栓固定连接，并通过金属密封垫密封。

按上述技术方案，所述除砂筒的射流进口与圆柱形旋流腔的切向挖孔的配合间隙处安装有橡胶密封圈。

按上述技术方案，所述端盖上设有便于起吊装卸的吊环。

按上述技术方案，所述旋流筒的内腔表面涂覆有耐磨陶瓷层。

本实用新型，具有以下有益效果：本实用新型通过在集砂筒内设置二级旋流过滤机构可以对集砂筒内的砂粒等固体颗粒进行二次分离并沉降，并在沉降过程中得到清洗，具体为启动电机带动螺旋挤压杆转动进而带动连接盘转动，使得落入集砂筒井流中的砂粒等固相颗粒在集砂板的作用下更快地汇集到连接盘的中部，再经流砂孔落入排砂管道内，最后经出砂口排出，井流中的部分油、水等液相介质经过滤网架的排液孔排出，再经滤砂网过滤后经排液口排出，电机不停运转，挤压不断沉降的砂粒使其填补下方空隙，从而不停的排出砂粒和部分油水，油水从排液口排出，砂粒从排砂口经螺旋挤压杆最后经出砂口排出。

本实用新型中的旋流筒可拆卸式安装固定在厚壁的除砂筒内部，其结构简单、成本低廉，既能够在高压双向力下有效进行井流除砂作业，又可以根据井流处理量和分级粒度的要求灵活更换，除砂效率高，排砂劳动强度小，处理作业范围大；同时，二级旋流过滤机构可以进行自动排砂作业，提高排砂效率，降低人工作业劳动强度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中防冲筒的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中旋流筒的结构示意图。

图4为本实用新型实施例中除砂筒的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中集砂筒的结构示意图。

图6为本实用新型实施例中排砂管道的结构示意图。

图7为本实用新型实施例中螺旋挤压杆和螺旋压榨叶片的结构示意图。

图8为沿图1中A-A线的剖视图。

图9为沿图1中B-B线的剖视图。

图10为本实用新型实施例中滤砂网的结构示意图。

图11为本实用新型实施例中连接盘的结构示意图。

图12为本实用新型实施例中连接盘的俯视图。

图13为本实用新型实施例中过滤网架的结构示意图。

图中：1-端盖、1.1-吊环、2-防冲筒、2.1-挖孔、3-除砂筒、3.1-射流进口、3.2-射流出口、3.3-环形台阶、4-旋流筒、4.1-圆柱形旋流腔、4.2-圆锥形分离腔、4.3-切向挖孔、4.4-隔离罩板、4.5-溢流管、4.6-沉砂口、5-集砂筒、5.1-排砂口、5.2-排液口、6-排砂管道、6.1-出砂口、7-二级旋流过滤机构、7.1-螺旋挤压杆、7.2-螺旋压榨叶片、7.3-电机、7.4-连接盘、7.5-过滤网架、7.6-滤砂网、7.7-集砂板、7.8-流砂孔、7.9-排液孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的较佳实施例中，如图1-图6所示，一种两级旋流除砂螺旋挤压排沙装置，该装置包括从上至下依次设置的除砂筒3、集砂筒5和排砂管道6，除砂筒3的顶部 安装有端盖1，除砂筒3内从上至下依次嵌置有防冲筒2和可拆换的旋流筒4，旋流筒4的底部设有与集砂筒5连通的沉砂口4.6，集砂筒5的底部设有与排砂管道6连通的排砂口5.1，排砂管道6的侧壁上开设有出砂口6.1；该装置还包括二级旋流过滤机构7；

如图1、图7、图10-图13所示，二级旋流过滤机构7包括电机7.3、螺旋挤压杆7.1、螺旋压榨叶片7.2、连接盘7.4、过滤网架7.5和滤砂网7.6，电机7.3安装在排砂管道6的底部，螺旋挤压杆7.1的下端与电机7.3固定连接，其上端竖直穿过排砂管道6伸入集砂筒5底部设置，螺旋压榨叶片7.2套装在螺旋挤压杆7.1的外部，连接盘7.4固定安装在螺旋挤压杆7.1的上端，连接盘7.4的上表面均匀设置有多个集砂板7.7，连接盘7.4上开设有多个与排砂管道6连通的流砂孔7.8，过滤网架7.5固定安装在连接盘7.4的外周，且与集砂筒5的内壁之间设有一定间隙，过滤网架7.5上均匀开设有若干个排液孔7.9，滤砂网7.6安装在集砂筒5内且位于连接盘7.4的下方，集砂筒5的侧壁上位于滤砂网7.6的下方开设有排液口5.2。

在本实用新型的优选实施例中，如图1所示，连接盘7.4与螺旋挤压杆7.1之间通过键槽配合机构周向定位。

在本实用新型的优选实施例中，如图1、图11、图12所示，集砂板7.7的形状为直角三角形，其两条直角边分别与连接盘7.4和过滤网架7.5接触。

在本实用新型的优选实施例中，如图1所示，过滤网架7.5的上端与集砂筒5的上端平齐。

在本实用新型的优选实施例中，如图2-图4、图8-图9所示，除砂筒3的筒壁上开设有上下错位的射流进口3.1和射流出口3.2，射流出口位于射流进口的上方，除砂筒3内从上至下依次嵌置有防冲筒2和可拆换的旋流筒4，防冲筒2上设有与射流出口连通的挖孔2.1，旋流筒4具有上部的圆柱形旋流腔4.1和下部的圆锥形分离腔4.2，圆柱形旋流腔4.1的筒壁上设有与射流进口3.1连通的切向挖孔4.3，圆柱形旋流腔4.1的顶部设置有隔离罩板4.4，隔离罩板4.4的中心插设有与防冲筒2连通的溢流管4.5，沉砂口4.6设在圆锥形分离腔4.2的底部。

在本实用新型的优选实施例中，如图1、图4所示，除砂筒3的内壁上设有环形台阶3.3，环形台阶3.3与隔离罩板4.4的外边缘之间通过键槽配合结构周向定位，从而确保旋流筒的分离效果。防冲筒2的顶部与端盖1抵接，防冲筒2的底部与隔离罩板4.4抵接，以将旋流筒轴向定位牢靠。

在本实用新型的优选实施例中，如图1所示，端盖1与除砂筒3之间、除砂筒3与集 砂筒5之间均通过螺栓连接，并通过O型密封圈对接触端面进行密封，集砂筒5与排砂管道6之间通过螺栓连接，并通过金属密封垫密封。

在本实用新型的优选实施例中，如图1、图9所示，除砂筒的射流进口与圆柱形旋流腔的切向挖孔的配合间隙处安装有橡胶密封圈。

在本实用新型的优选实施例中，如图1所示，端盖1上设置有便于起吊装卸的吊环1.1，通过气动葫芦起吊，可方便地更换、清理旋流筒。

在本实用新型的优选实施例中，旋流筒的内壁涂覆有耐磨陶瓷层，以保证其具有良好的耐磨耐蚀性，延长设备的工作寿命。本实用新型的所有部件均采用防硫材质制造，能够在含H₂S腐蚀气体的高压环境下长期稳定工作。

本实用新型的工作过程为：在除砂作业时，井流由除砂筒的射流进口切向射入旋流筒的圆柱形旋流腔内，旋流筒由圆柱形旋流腔和圆锥形分离腔组成，上下两部分功能分明，在离心力的作用下实现旋流分离，可以确保井流中的砂粒等固体颗粒快速沉降分离；除砂后的井流向上经过隔离罩板上的溢流管进入防冲筒内，再从除砂筒的射流出口流向下游；井流中的砂粒等固相颗粒及部分油、水经过旋流筒的沉砂口落入集砂筒，集砂筒里的螺旋挤压杆带动连接盘旋转，对砂粒等固体颗粒进行二次分离并沉降，并在沉降过程中得到清洗；排沙管道内螺旋挤压杆不停运转，挤压不断沉降的砂砾使其填补下方空隙，从而不停的排出砂砾和部分水。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。