一种火驱井防砂防气抽油装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种火驱井防砂防气抽油装置，包括防砂抽油泵（1）和沉砂式气锚（2）；沉砂式气锚（2）包括内管（25）和外管（22），内管（25）开放的上端与固定凡尔总成（14）密封固定连接，内管（25）的下端封闭，外管（22）的上下两端均封闭，外管（22）与内管（25）之间形成第一环形空腔，外管（22）设有孔道（221），内管（25）设有吸入口（27），吸入口（27）位于孔道（221）的下方。该火驱井防砂防气抽油装置能够使原油在入泵前进行油气分离、入泵后防砂卡，实现火驱高含气出砂采油井的正常生产。
【专利说明】一种火驱井防砂防气抽油装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及采油设备【技术领域】，特别是一种火驱井防砂防气抽油装置。
【背景技术】
[0002]火烧油层是利用各种点火方式把注气井内的油层点燃，并继续向油层中注入空气或氧气，使油层燃烧不断蔓延扩大，把原油驱向生产井。由于火驱注气井持续不断注入大量空气，生产井往往也是排气井，产气量高，有些火驱采油区块油井本身就存在出砂的问题，在没有采用火驱开发时使用沉防一体的防砂泵维持油井正常生产。但是转火驱生产后，部分出砂生产井尾气量逐渐升高,出砂情况也有所加剧,形成出砂高含气的复合型矛盾,现有的防砂泵在防气方面存在着较大技术局限性，大量的气体入泵后，降低了泵效，影响油井正常生产，而且随着火驱生产时间的延长，生产井的尾气量会逐渐加大，气体影响泵效的问题日益突出。现有的气锚不能与沉防一体的防砂泵组合使用，只能与普通防砂泵组合使用，虽然可以缓解抽油泵受气体影响，但由于火驱出砂严重，油井产量低、部分砂粒难以随液流携至地面，依然存在砂卡的问题。也就是说，现有的技术要么防砂性能好，要么防气性能好，难以二者有机组合使用。
【发明内容】
[0003]为了解决现有的防砂泵与气锚组合使用时防砂防气效果不好的技术问题，本发明提供了一种火驱井防砂防气抽油装置。该火驱井防砂防气抽油装置能够使原油在入泵前进行油气分离、入泵后防砂卡，实现火驱高含气出砂采油井的正常生产。
[0004]本发明为解决其技术问题采用的技术方案是:一种火驱井防砂防气抽油装置，包括防砂抽油泵和设置在防砂抽油泵下部的沉砂式气锚；防砂抽油泵包括泵护管和设置在泵护管内的固定凡尔总成；沉砂式气锚包括内管和固定套设于内管外的外管，内管开放的上端与固定凡尔总成密封固定连接，内管的下端封闭，外管的上下两端均封闭，外管与内管之间形成第一环形空腔，外管设有连通外管的外部与该第一环形空腔的孔道，内管设有连通内管的内部与该第一环形空腔的吸入口，吸入口位于孔道的下方。
[0005]内管和外管之间还套设有中间管，内管与中间管之间形成第二环形空腔，中间管与外管之间形成第三环形空腔，中间管的上端与泵护管密封固定连接，泵护管和固定凡尔总成之间形成的第四环形空腔与第二环形空腔连通，中间管的下端低于内管的下端。
[0006]中间管也设有吸入口，第三环形空腔依次通过设置在中间管上的吸入口和设置在内管上的吸入口与内管的内部连通。
[0007]内管与中间管之间设有垫圈，垫圈设有水平方向的第一通孔，中间管上的吸入口和设置在内管上的吸入口通过第一通孔连通，垫圈设有竖直方向的第二通孔，第四环形空腔通过第二通孔与中间管的下端的内部连通。
[0008]在中间管与外管之间，中间管的外壁设有螺旋片，螺旋片位于孔道和吸入口之间。
[0009]中间管的下端低于外管的下端，中间管的下端连接有丝堵。[0010]外管的下端低于内管的下端，外管的下端设有自动卸砂阀，自动卸砂阀包括阀壁，阀壁包括内阀筒和套设在内阀筒外的外阀筒，内阀筒的上端与第三环形空腔连通，内阀筒的下端设有凡尔球，内阀筒和外阀筒之间设有能够给凡尔球提供回复力的弹簧。
[0011]自动卸砂阀设置在外管的下端外，外管的下端外设有口袋，自动卸砂阀设置在口袋内。
[0012]沉砂式气锚的上端设有上接头，中间管的上端通过上接头与泵护管密封固定连接。
[0013]防砂抽油泵的泵护管内设有与固定凡尔总成固定连接的泵筒，泵筒内设有柱塞，泵筒长度小于柱塞的长度。
[0014]本发明的有益效果是:该火驱井防砂防气抽油装置能够使原油在入泵前进行油气分离、入泵后防砂卡，实现火驱高含气出砂采油井的正常生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本发明所述的火驱井防砂防气抽油装置作进一步详细的描述。
[0016]图1是火驱井防砂防气抽油装置的装配图。
[0017]图2是图1中A-A方向的剖视图。
[0018]图3是图1中A部位的局部放大视图。
[0019]图4是图1中B部位的局部放大视图。
[0020]其中1.防砂抽油泵，11.柱塞，12.泵筒，13.泵护管，131.第四环形空腔，14.固定凡尔总成，2.沉砂式气锚，21.上接头，22.外管，221.孔道，222.第三环形空腔，23.中间管，231.第二环形空腔，24.螺旋片，25.内管，26.0型圈，27.吸入口，28.自动卸砂阀，281.阀壁，282.内阀筒，283.外阀筒，284.凡尔球，285.弹簧，29.垫圈，291.第一通孔，292.第二通孔，3.丝堵。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明所述的火驱井防砂防气抽油装置作进一步详细的说明。一种火驱井防砂防气抽油装置，包括防砂抽油泵I和设置在防砂抽油泵I下部的沉砂式气锚
2;防砂抽油泵I包括泵护管13和设置在泵护管13内的固定凡尔总成14 ;沉砂式气锚2包括内管25和固定套设于内管25外的外管22，内管25开放的上端与固定凡尔总成14通过O型圈26密封固定连接，内管25的下端封闭，外管22的上下两端均封闭，外管22与内管25之间形成第一环形空腔，外管22设有连通外管22的外部与该第一环形空腔的孔道221，内管25设有连通内管25的内部与该第一环形空腔的吸入口 27，吸入口 27位于孔道221的下方，如图1所示。
[0022]生产过程中，气液混合液由沉砂式气锚2的外管22上部孔道221流进该第一环形空腔，然后从吸入口 27进入到内管25的内部，柱塞11向上运动时，固定凡尔总成14内的两个凡尔球和内管25的内部的原油会一起向上运动完成抽油进程。
[0023]为了防止砂粒在防砂抽油泵I内卡泵，内管25和外管22之间还套设有中间管23，内管25与中间管23之间形成第二环形空腔231，中间管23与外管22之间形成第三环形空腔222，中间管23的上端与泵护管13密封固定连接，泵护管13和固定凡尔总成14之间形成的第四环形空腔131与第二环形空腔231连通，中间管23的下端低于内管25的下端。这样，当泵筒12的外壁有砂粒时，砂粒会沿着泵筒12的外壁向下进入第二环形空腔231然后继续向下运动并被收集。
[0024]当该火驱井防砂防气抽油装置含有中间管23时，中间管23也设有吸入口 27，第三环形空腔222依次通过设置在中间管23上的吸入口 27和设置在内管25上的吸入口 27与内管25的内部连通，如图4所示。这样就实现了第三环形空腔222与内管25的内部的连通。
[0025]内管25与中间管23之间设有垫圈29，垫圈29设有水平方向的第一通孔291，中间管23上的吸入口 27和设置在内管25上的吸入口 27通过第一通孔291连通，垫圈29可以保证液体从第三环形空腔222进入内管25的内部时不会泄漏，垫圈29设有竖直方向的第二通孔292，第四环形空腔131通过第二通孔292与中间管23的下端的内部连通，如图2所示。设置第二通孔292可以使砂粒沿着泵筒12的外壁向下进入第二环形空腔231后继续向内管25和中间管23的下端移动，便于砂粒的集中收集。
[0026]在中间管23与外管22之间，中间管23的外壁设有螺旋片24，螺旋片24位于孔道221和吸入口 27之间。螺旋片24可以对进入第三环形空腔222的气液混合进行分离，螺旋片24上还设有排气孔。
[0027]中间管23的下端低于外管22的下端，中间管23的下端低于内管25的下端，中间管23的下端连接有丝堵3，使用时，中间管23的下端还可以连接油管后再连接丝堵3，用该油管收集沿泵筒12的外壁向下流动的砂粒。
[0028]外管22的下端低于内管25的下端，外管22的下端设有自动卸砂阀28，自动卸砂阀28包括阀壁281，阀壁281包括内阀筒282和套设在内阀筒282外的外阀筒283，内阀筒282的上端与第三环形空腔222连通，内阀筒282的下端设有凡尔球284，内阀筒282和外阀筒283之间设有能够给凡尔球284提供回复力的弹簧285，如图3所示。当第三环形空腔222的下端沉积了一定的砂粒后，敏感的弹簧285在砂粒重力的作用下被凡尔球284向下压，从而使砂粒从内阀筒282中泻出，为了防止弹簧285被砂粒卡壳，所以将阀壁281设置成套筒结构，使其包括内阀筒282和外阀筒283，弹簧285设置在内阀筒282和外阀筒283之间。另外，自动卸砂阀28设置在外管22的下端外，外管22的下端外设有口袋，自动卸砂阀28设置在口袋内，该口袋用于承装自动卸砂阀28泻出的砂粒。
[0029]沉砂式气锚2的上端设有上接头21，中间管23的上端通过上接头21与泵护管13密封固定连接。防砂抽油泵I的泵护管13内设有与固定凡尔总成14固定连接的泵筒12，泵筒12内设有柱塞11，泵筒12长度小于柱塞11的长度，这样防止砂粒卡住防砂抽油泵I。
[0030]该火驱井防砂防气抽油装置的工作过程如下:如图1所示依次将丝堵3、油管、沉砂式气锚2和防砂抽油泵I组装，每个工具之间均采用丝扣连接。其中沉砂式气锚2与防砂抽油泵I连接时，沉砂式气锚2的内管25上端部先插入防砂抽油泵I的固定凡尔总成14底部内腔，通过0型圈26实现密封。之后沉砂式气锚2的上接头21再与防砂抽油泵I下端连接。然后根据油井实际情况，再下入一定长度的油管，该油管的下端与防砂抽油泵I的上端连接。抽油杆柱底部连接柱塞11，将抽油杆下入油管内，柱塞11进入泵筒12遇阻后，调整好防冲距完成作业施工。生产过程中，气液混合液由管柱下部的沉砂式气锚2的外管22上部的孔道221流进中间管23与外管22之间的第三环形空腔222，由于气液密度差异，小气泡向上运动聚积成大气泡，原油向下运动，在螺旋环形空间加速呈螺旋紊流，在离心力的作用下，未分离完的小气泡在第三环形空腔222内侧形成大气泡和气流，经螺旋片24上的排气孔向上运动，经外管22上部排气孔或孔道221排出；原油聚积在第三环形空腔222外侧向下运动经过吸入口 27流入内管25的内部，然后被吸入防砂抽油泵I。没有随液流入防砂抽油泵I的地层砂逐渐在气锚外管22底部堆积，当达到一定高度时，由于地层砂的密度大于地层流体密度，凡尔球284上下压力差使设计敏感的弹簧285被拉伸，卸砂阀28打开完成自动卸砂，将砂粒卸至口袋内，避免长期堆积导致吸入口 27被砂埋住。液体被抽入防砂抽油泵I后，由于防砂抽油泵I设计的柱塞11长于泵筒12，在抽油杆上下抽动过程中柱塞11上端部始终露在泵筒12外，可以有效防止砂粒进入泵筒12与柱塞11的配合间隙卡泵；另外，不能随液流携至地面而逐渐沉落到泵筒12上的砂粒将在液流的搅拌下沿泵筒12与泵护管13的夹层通道即第四环形空腔131继续向下沉积，再流经沉砂式气锚2的中间管23与内管25的夹层通道即第二环形空腔231，沉入中间管23的下端与丝堵3之间的储砂油管管内，有效避免卡泵问题。从而最后达到防气防砂抽油的目的。
[0031]以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。
【权利要求】
1.一种火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于，所述火驱井防砂防气抽油装置包括防砂抽油泵(I)和设置在防砂抽油泵(I)下部的沉砂式气锚(2); 防砂抽油泵(I)包括泵护管(13)和设置在泵护管(13)内的固定凡尔总成(14)； 沉砂式气锚(2)包括内管(25)和固定套设于内管(25)外的外管(22)，内管(25)开放的上端与固定凡尔总成(14)密封固定连接，内管(25)的下端封闭，外管(22)的上下两端均封闭，外管(22)与内管(25)之间形成第一环形空腔，外管(22)设有连通外管(22)的外部与该第一环形空腔的孔道(221)，内管(25)设有连通内管(25)的内部与该第一环形空腔的吸入口( 27 )，吸入口( 27 )位于孔道(221)的下方。
2.根据权利要求1所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:内管(25)和外管(22)之间还套设有中间管(23)，内管(25)与中间管(23)之间形成第二环形空腔(231)，中间管(23)与外管(22)之间形成第三环形空腔(222)，中间管(23)的上端与泵护管(13)密封固定连接，泵护管(13)和固定凡尔总成(14)之间形成的第四环形空腔(131)与第二环形空腔(231)连通，中间管(23)的下端低于内管(25)的下端。
3.根据权利要求2所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:中间管(23)也设有吸入口(27)，第三环形空腔(222)依次通过设置在中间管(23)上的吸入口(27)和设置在内管(25)上的吸入口(27)与内管(25)的内部连通。
4.根据权利要求2所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:内管(25)与中间管(23 )之间设有垫圈(29 )，垫圈(29 )设有水平方向的第一通孔(291)，中间管(23 )上的吸入口(27)和设置在内管(25)上的吸入口(27)通过第一通孔(291)连通，垫圈(29)设有竖直方向的第二通孔(292)，第四环形空腔(131)通过第二通孔(292)与中间管(23)的下端的内部连通。
5.根据权利要求2所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:在中间管(23)与外管(22)之间，中间管(23)的外壁设有螺旋片(24)，螺旋片(24)位于孔道(221)和吸入口(27)之间。
6.根据权利要求2所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:中间管(23)的下端低于外管(22)的下端，中间管(23)的下端连接有丝堵(3)。
7.根据权利要求2所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:外管(22)的下端低于内管(25)的下端，外管(22)的下端设有自动卸砂阀(28)，自动卸砂阀(28)包括阀壁(281)，阀壁(281)包括内阀筒(282)和套设在内阀筒(282)外的外阀筒(283)，内阀筒(282)的上端与第三环形空腔(222)连通，内阀筒(282)的下端设有凡尔球(284)，内阀筒(282)和外阀筒(283)之间设有能够给凡尔球(284)提供回复力的弹簧(285)。
8.根据权利要求7所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:自动卸砂阀(28)设置在外管(22)的下端外，外管(22)的下端外设有口袋，自动卸砂阀(28)设置在口袋内。
9.根据权利要求2所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:沉砂式气锚(2)的上端设有上接头(21)，中间管(23)的上端通过上接头(21)与泵护管(13)密封固定连接。
10.根据权利要求1所述的火驱井防砂防气抽油装置，其特征在于:防砂抽油泵(I)的泵护管(13)内设有与固定凡尔总成(14)固定连接的泵筒(12)，泵筒(12)内设有柱塞(11)，泵筒(12)长度小于柱塞(11)的长度。
【文档编号】E21B43/00GK103498646SQ201310397586
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】罗恩勇, 张守军, 郎宝山, 吴非, 李晓玲, 于浩, 郭英刚, 李晓龙, 黄腾 申请人:中国石油天然气股份有限公司