用于抽油泵的气砂锚的制作方法

本发明涉及油田开采技术领域，特别涉及一种用于抽油泵的气砂锚。

背景技术：

在油田的开采过程中，主要采用机械工艺将油井中的原油抽汲至地面，以实现对油井的开采。其中80％以上的油井采用抽油泵的工艺对油井进行开采，而在油井的开采过程中，油井中的原油不可避免地会包含溶解气体或游离气体，以及携带砂的现象。在将油井中的原油抽汲至地面的过程中，原油中的气体和砂可以随原油一起进入抽油泵，由于气体的易压缩和膨胀特性，易于造成抽油泵的气锁，且气体在抽油泵的泵体内占据一定空间，从而降低抽油泵的泵效，使油井的产量大大降低。另外，原油中携带的砂会在原油被提升的过程中，对抽油泵、抽油杆和抽油管造成磨损，进而造成原油漏失，从而使油井产量降低，且原油中携带的砂可能会对抽油泵造成砂卡的现象，从而缩短抽油泵的检泵周期，增加生产成本。因此，亟需一种用于抽油泵的气砂锚，用于除去原油中的游离气体和溶解气体，以及原油中携带的砂。

技术实现要素：

为了解决原油中包含的溶解气体、游离气体，以及携带砂的现象，本发明实施例提供了一种用于抽油泵的气砂锚。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种用于抽油泵的气砂锚，所述气砂锚包括：上接头、外管、内管、至少两级油气分离叶片、至少一层缓冲器和下接头；

所述内管位于所述外管内部，所述外管与所述内管之间存在空隙，且所述外管与所述内管的一端分别与所述上接头的下端面连接，以在所述上接头的下端面对所述外管与所述内管之间的空隙进行密封，以及实现所述内管与所述上接头之间的连通；

所述外管上与所述上接头连接的一端设有开孔，所述外管的另一端与所述下接头连接，所述内管的另一端悬空在所述外管的内部，所述至少一层缓冲器设置在所述外管内部，且位于所述内管的另一端与所述下接头之间，所述至少一层缓冲器上均设置有筛孔；

所述至少两级油气分离叶片固定于所述内管的外表面上，且所述至少两级油气分离叶片位于所述开孔的下方；

在所述上接头的上端面连接有抽油泵时，在所述抽油泵的上冲程时，原油通过所述开孔进入所述外管与所述内管之间的空隙内，在所述至少两级油气分离叶片的作用下，实现所述原油中的液体和气体的分离，并通过所述至少一层缓冲器降低原油流速，并从分离出气体的原油中以截留的方式分离出砂；在所述抽油泵的下冲程时，分离出的气体从所述开孔排出所述气砂锚。

可选地，每级油气分离叶片中包括至少一个油气分离叶片，所述油气分离叶片包括圆环和多个搅拌齿；

所述多个搅拌齿设置在所述圆环的外圆周上，其中，所述多个搅拌齿中的每个搅拌齿所在的平面与所述圆环所在的平面之间的夹角小于预设角度，且所述圆环的内径大于所述内管的外径。

可选地，所述气砂锚还包括至少三个中空的圆筒状隔断，所述隔断的内径大于所述内管的外径；

所述至少三个隔断固定在所述内管的外表面上，且相邻两个隔断之间设置有一级油气分离叶片，以通过所述隔断隔离所述至少两级油气分离叶片，并将所述至少两级油气分离叶片以挤压的方式固定于所述内管的外表面。

可选地，所述隔断的外径小于所述搅拌齿的齿根形成的圆的直径，以在上下相邻的两级油气分离叶片之间形成腔室。

可选地，所述隔断的长度大于每级油气分离叶片的厚度。

可选地，对于所述至少一层缓冲器中的每层缓冲器，所述缓冲器上与所述外管连接的位置设置有固定爪。

可选地，所述缓冲器为锥形缓冲器，且所述锥形缓冲器的顶点朝向所述上接头。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例中，将外管和内管的一端分别与上接头的下端连接，在外管的与上接头连接的一端设置开孔，并将外管的另一端与下接头连接，在内管的另一端与下接头之间设置至少一层缓冲器，且该至少一层缓冲器上设置有筛孔，在内管的外表面固定至少两级油气分离叶片。当上接头的上端连接的抽油泵处于上冲程时，原油通过所述开孔进入外管和内管之间的空隙，并流经该至少两级油气分离叶片，由相邻两级油气分离叶片之间的腔室对原油产生涡旋作用，实现并提高原油中的液体和气体的分离，分离后的原油流经该至少一层缓冲器，实现对原油的缓冲及降速作用，并基于该至少一层缓冲器上的所述筛孔实现对原油中携带的砂的截留分离，分离后的原油沿着内管与上接头之间的连通进入抽油泵，而分离出的砂则进入尾管中；当上接头的上端连接的抽油泵处于下冲程时，气砂锚内的原油处于相对静止状态，由于气体的密度小于原油的密度，使气体沿着开孔从该气砂锚内排出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种用于抽油泵气砂锚的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种气砂锚内原油流动的结构示意图；

图3a是本发明实施例提供的一种油气分离叶片的结构示意图；

图3b是本发明实施例提供的另一种油气分离叶片的结构示意图；

图3c是本发明实施例提供的再一种油气分离叶片的结构示意图；

图4a是本发明实施例提供的一种隔断的结构示意图；

图4b是本发明实施例提供的另一种隔断的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种缓冲器的结构示意图。

附图标记：1：上接头；2：外管；21：开孔；3：内管；4：一级油气分离叶片；41：一个油气分离叶片；411：圆环；412：搅拌齿；5：缓冲器；51：筛孔；52：固定爪；6：下接头；7：隔断。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种用于抽油泵的气砂锚的结构示意图。参见图1，该气砂锚包括：上接头1、外管2、内管3、至少两级油气分离叶片4、至少一层缓冲器5和下接头6；

内管3位于外管2内部，外管2与内管3之间存在空隙，且外管2与内管3的一端分别与上接头1的下端面连接，以在上接头1的下端面对外管2与内管3之间的空隙进行密封，以及实现内管3与上接头1之间的连通；

外管2上与上接头1连接的一端设有开孔21，外管2的另一端与下接头6连接，内管3的另一端悬空在外管2的内部，至少一层缓冲器5设置在外管2内部，且位于内管3的另一端与下接头6之间，该至少一层缓冲器5上均设置有筛孔51；

该至少两级油气分离叶片4固定于内管3的外表面上，且该至少两级油气分离叶片4位于开孔21的下方；

在上接头1的上端面连接有抽油泵时，在抽油泵的上冲程时，原油通过开孔21进入外管2与内管3之间的空隙内，在该至少两级油气分离叶片4的作用下，分离原油中的液体和气体，并通过该至少一层缓冲器5从分离出的液体中分离出砂；在抽油泵的下冲程时，分离出的气体从开孔21排出。

当上接头1的上端连接的抽油泵处于上冲程时，如图2所示，抽油泵带动该气砂锚内的原油产生流动，从而使该气砂锚外的原油通过开孔21进入外管2和内管3之间的空隙，由于上接头1的下端面对外管2与内管3之间的空隙进行了密封，因此，原油沿外管2与内管3之间的空隙向下流动，并流经该至少两级油气分离叶片4，该至少两级油气分离叶片4中的每级油气分离叶片4减小了原油的流通面积，从而使原油在相邻两级油气分离叶片4之间形成涡旋，实现对原油中液体和气体的分离，分离出气体的原油进一步地流经该至少一层缓冲器5，由于原油经该至少两级油气分离叶片4分离后流速较高，为了避免原油携带的砂直接沿内管3与上接头1之间的连通进入抽油泵，可以基于该至少一层缓冲器5实现对原油流速的缓冲，以及通过筛孔51以截留的方式对原油中携带的砂进行分离，分离后的原油沿着内管3与上接头1之间的连通进入抽油泵；当上接头1的上端连接的抽油泵处于下冲程时，气砂锚内的原油处于相对静止状态，在该气砂锚内，由于原油中分离出的气体的密度小于原油的密度，从而产生上浮，进而沿着外管2上的开孔21从该气砂锚内排出。

其中，上接头1的上端面为圆形，可以直接与抽油泵下端连接，也可以通过油管短节与抽油泵连接，上接头1的下端面可以为圆环，该圆环的外圆与外管2的一端连接，该圆环的内圆与内管3的一端连接，基于该圆环实现外管2与内管3之间空隙的密封，基于该圆环的圆孔实现内管3与上接头1之间的连通。当然，上接头1的下端面也可以为同心圆，在该同心圆分别与外管2和内管3的一端连接时，基于圆环形密封垫片实现外管2与内管3之间空隙的密封。通过对外管2与内管3之间空隙进行密封，可以避免当抽油泵处于下冲程时，分离出的气体通过该空隙进入抽油泵。本发明实施例对上接头1的下端面不做具体限定，只要在上接头1分别与外管2和内管3的一端连接时，能够实现外管2与内管3之间空隙的密封，且实现内管3与上接头1之间的连通即可。

其中，在原油从开孔21进入外管2与内管3之间的空隙时，由于原油的流速方向与外管2的轴向垂直，不便于原油中液体和气体的分离，当原油经过内管3的外表面将流速方向改变为与内管3的轴向平行时，可以更有效的实现对原油中液体和气体的有效分离，因此，该至少两级油气分离叶片4中最上端的一级油气分离叶片4的位置低于开孔21。也即是，该至少两级油气分离叶片4位于开孔21的下方。

其中，在该至少两级油气分离叶片4的作用下，为了提高分离效率，该至少两级油气分离叶片4中相邻两级油气分离叶片4之间设置有预设距离，以使原油流经相邻两级油气分离叶片4时，可以在相邻两级油气分离叶片之间形成腔室，产生强烈的紊流现象，进而产生涡旋，促进对原油中液体和气体的分离。其中，该预设距离可以大于每级油气分离叶片4的厚度。当通过该至少两级油气分离叶片4对原油中的液体和气体进行分离之后，该至少一层缓冲器5可以急速降低原油的流速，从而可以更好地通过筛孔51对原油中携带的砂进行有效的分离。在该至少一层缓冲器5将原油中携带的砂分离出来后，可以在下接头6的下端面连接尾管，将分离出的砂沉降至尾管中。

需要说明的是，上接头1分别与外管2和内管3之间，以及外管2与下接头6之间可以采用丝扣的方式进行连接，当然，也可以采用其他方式进行连接，比如套装连接等。

当抽油泵处于上冲程时，原油流经该至少两级油气分离叶片4时，为了能够更好的对原油中包含的气体进行有效的分离，每级油气分离叶片4中包括至少一个油气分离叶片41，如图3a所示，油气分离叶片41包括圆环411和多个搅拌齿412；多个搅拌齿412设置在圆环411的外圆周上，其中，多个搅拌齿412中的每个搅拌齿412所在的平面与圆环411所在的平面之间的夹角小于预设角度，且圆环411的内径大于内管3的外径。

该气砂锚外的原油经开孔21进入外管2与内管3之间的空隙后，流经该至少两级油气分离叶片4，由于搅拌齿412的面积较小，从而减小了原油的流通面积，并且基于质量守恒定律可知，在原油流经每级油气分离叶片4时，会造成原油流速增大、压力减小的现象，进而原油在相邻两级油气分离叶片4之间会产生涡旋，促使原油相互碰撞，提高对原油中液体和气体的分离效果。

其中，搅拌齿412可以为类锐角三角形，当然，也可以为其他形状，比如弓形等。该预设角度可以是小于90度的角，也即是，搅拌齿412所在平面与圆环411所在的平面之间的夹角可以为0度、30度或45度等。另外，为了提高液体和气体的分离效率，搅拌齿412的边缘可以靠近外管2的内表面。圆环411的内径可以略大于内管3的外径，以便于油气分离叶片41可以固定在内管3的外表面。

在内管3的外表面固定每级油气分离叶片4时，当油气分离叶片41的搅拌齿412所在平面与圆环411所在的平面之间的夹角为30度时，如图3b所示，可以通过夹角为30度的两个油气分离叶片41背靠背使用，作为一级油气分离叶片4固定在内管3的外表面上，从而提高分离效率。

当然，如果同时存在搅拌齿412所在平面与圆环411所在的平面之间的夹角为0度的油气分离叶片41和夹角为30度的油气分离叶片41时，如图3c所示，可以通过在夹角为30度的背靠背使用的两个油气分离叶片41之间固定夹角为0度的油气分离叶片41，作为一级油气分离叶片4固定在内管3的外表面。

需要说明的是，当原油经该至少两级油气分离器4分离过程中，原油流速较高，对每级油气分离叶片4的冲击力较大，为了避免该冲击力对每级油气分离叶片4造成的破坏，搅拌齿412可以带有一定的弧度，也即是，搅拌齿412所在的面为曲面。

由于油气分离叶片41位薄片状，可以通过密封胶圈或者螺钉在每级油气分离叶片4的两侧进行固定。当然，为了简化气砂锚的制造工艺，便于每级油气分离叶片4的固定，如图4a所示，气砂锚还可以包括至少三个中空的圆筒状隔断7，隔断7的内径大于内管3的外径；该至少三个隔断7固定在内管3的外表面上，且相邻两个隔断7之间设置有一级油气分离叶片4，以通过隔断7隔离至少两级油气分离叶片4，并将至少两级油气分离叶片4固定于内管3的外表面。

其中，隔断7的内径大于内管3的外径，以便于隔断7可以固定在内管3的外表面上，在固定隔断7时，可以在相邻两个隔断之间设置一级油气分离叶片4，进而可以保证该至少两级油气分离叶片4能够固定于内管3的外表面。在实现对油气分离叶片4的固定时，可以对至少三个隔断7中的每个隔断进行固定，当然，实际应用中，也可以只对内管3外表面上两端的隔断7进行固定，本发明实施例对此不作限定。

其中，将隔断固定在内管3的外表面的方式可以是通过螺钉进行固定，当然，也可以通过其他方式进行固定。

需要说明的是，隔断7除了可以是中空的圆筒，如图4b所示，也可以是一种横截面为拱形，且沿预设方向延伸的隔断，以便于该气砂锚的组装。在组装该气砂锚时，可以将拱形的隔断7直接扣在内管3的外表面，并进行固定。

在至少两级油气分离叶片4通过隔断7进行隔离后，当原油流经该至少两级油气分离叶片4时，为了提高分离效率，可以设置隔断7的外径小于搅拌齿412的齿根形成的圆的直径，以在上下相邻的两级油气分离叶片4之间形成腔室，以便于原油流经该腔室时，形成负压环境，产生涡旋。为了便于对在该腔室内对原油中的液体和气体进行分离，该腔室的高度可以大于每级油气分离叶片的厚度，也即是，隔断3的长度远大于每级油气分离叶片4的厚度。

将原油中包含的溶解气体或游离气体经该至少两级油气分离叶片4分离后，原油流速较大，为了避免原油携带的砂直接从内管3与上接头1的连通处进入抽油泵，该气砂锚可以包括至少一层缓冲器5，对于该至少一层缓冲器5中的每层缓冲器5，缓冲器5上与外管连接的位置设置有固定爪52，进而避免缓冲器5在外管2的内部发生移动。

其中，通过固定爪52与外管2内表面的摩擦力，可以保证缓冲器5固定于外管2的内部，为了避免原油流速较高，对缓冲器5的冲击力大于固定爪52与外管2的内表面之间的摩擦力，从而造成缓冲器5的移动，可以通过焊接的方式将缓冲器5固定在外管2的内部，当然，也可以在外管2的内表面设置弹性卡件，通过挤压的方式将缓冲器5卡入该弹性卡件。

当该至少一层缓冲器5为多层缓冲器5时，相邻两层缓冲器5之间设置有一定距离，且为了能够更好的减缓原油的流速，以及对原油中携带的砂进行有效分离，相邻两层缓冲器5上设置的筛孔51可以相互错位。

其中，缓冲器5可以是由如图5所示的设有筛孔51，且带有固定抓52的扇形围绕制成的锥形缓冲器，且锥形缓冲器的顶点朝向上接头。当然，锥形缓冲器的顶点也可以朝向下接头，本发明实施例对此不作限定。

需要说明的是，缓冲器5也可以为其它形状，比如塔型等，本发明实施例对此不作限定。

在本发明实施例中，当上接头连接的抽油泵处于上冲程时，抽油泵带动该气砂锚外的原油从开孔进入外管与内管之间的空隙，原油流经至少两级油气分离叶片，基于每级油气分离叶片包括的搅拌齿，造成原油的流速增大，压力较小的现象，由于相邻两级油气分离叶片之间通过隔断进行隔离，且隔断的外径小于搅拌齿的齿根形成的圆的直径，从而形成腔室，因此，高流速原油在该腔室内形成涡旋，引起原油的相互碰撞，提高原油中液体和气体的分离效率，分离完气体的原油沿外管与内管之间的空隙流经至少一层缓冲器，高流速原油在至少一层缓冲器的缓冲下，减小原油流速，且通过每一层缓冲器上的筛孔对原油中携带的砂进行分离，分离完气体和砂的原油沿内管与上接头之间的连通进入抽油泵，从而实现对原油中气体和砂的分离。外管与内管之间的空隙内的气体，在上接头连接的抽油泵处于下冲程时，由于该气砂锚内的原油处于相对静止状态，且原油的密度大于气体的密度，该气体上浮沿开孔排出该气砂锚，至少一层缓冲器分离出的砂，存储至下接头连接的尾管中，进而定期对尾管中存储的砂进行捞砂作业。此外，该气砂锚各构件之间的连接方式不存在焊接点，加工工艺简单，容易实现。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。