一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置的制作方法

本发明涉及石油开发技术领域，尤其涉及一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置。

背景技术：

我国的各大油田相继进人开采中后期，油井出砂已经成为比较严重的问题，直接影响到油井的原油产量，因此，各油田普遍采用水力冲砂的方式将油井中的积砂冲到地面，但是现有的冲洗设备中，液体中的细粉砂难以进行过滤，细砂容易重新注人井内，从而降低冲砂作业的效率。

因此，现有的抽砂设备难以实现连续清洗作业，清洗效果差，作业强度大，且较为浪费水资源。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管、中心管、连接法兰、出砂管、螺旋排砂结构、排水管、排砂管、循环泵和回流管，所述冲砂管与套管固定连接，所述中心管与圆钻杆固定连接，所述中心管顶部与所述连接法兰固定连接，所述冲砂管侧边开口并与所述出砂管固定连接，所述出砂管另一端与所述螺旋排砂结构连通，所述螺旋排砂结构上部开口并与所述排砂管连通，所述螺旋排砂结构下部开口并与所述排水管连通，所述循环泵一端连接所述排水管且另一端连接所述回流管，所述回流管另一端与所述连接法兰固定连接；

所述螺旋排砂结构包括排砂结构外壳、螺旋叶轮、驱动电机和储液仓，所述排砂结构外壳为中空柱状结构且一侧柱面与所述储液仓固定连接，所述排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔，所述排砂结构通过所述漏液孔与所述储液仓连通，所述储液仓下部开口并与所述排水管连通，所述驱动电机和螺旋叶轮设置于所述排砂结构外壳内部，所述螺旋叶轮与所述排砂结构外壳的内壁密闭贴合且由所述驱动电机驱动旋转。

优选的，所述排砂结构外壳和所述螺旋叶轮的中轴倾斜设置，所述储液仓为中空结构并与所述排砂结构外壳固定连接。

优选的，所述螺旋叶轮包括转轴和螺旋叶片，所述螺旋叶片为以转轴为中心轴且旋转向上的螺旋形结构，多个所述螺旋叶片与所述转轴固定连接，所述螺旋叶片上间隔设置有格挡板。

优选的，所述螺旋叶片上每两个所述格挡板之间还设置有多个镂空的叶片渗孔。

优选的，所述排砂管出口处设置有阀门，所述驱动电机与所述转轴通过联轴器连接，所述转轴底部设置有支撑弹簧。

优选的，所述联轴器包括同轴设置的电机接箍、连轴卡环和转轴接箍，所述电机接箍上端与所述驱动电机固定连接且下端与所述连轴卡环固定连接，所述转轴接箍下端与所述转轴固定连接且上端中心向内凹陷形成卡环槽，所述卡环槽与所述连轴卡环适配。

优选的，所述连轴卡环包括保持架、齿块和滚柱，多个所述滚柱沿所述保持架圆周分布并与所述保持架转动连接，所述齿块为楔形结构并对称设置于所述滚柱的转动轴两侧，所述卡环槽内部沿内壁圆周设置有齿槽，所述齿槽与所述齿块和滚柱相适配。

优选的，所述排砂结构外壳上部内壁向内凸出形成单独的封隔仓，所述驱动电机固定于所述封隔仓内。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

本装置通过螺旋叶轮将混合流体抬升，抬升的过程中液体通过侧壁设置的漏液孔流出而固体残渣继续上升直至顶部并通过排砂管排出，可以充分的进行固液分离，从而将井底返回的泥浆进行充分的分离操作，并通过循环泵和回流管回注，实现了连续的抽砂作业，降低了清砂作业的成本，减轻作业强度，简化了清砂工艺，且能对抽出的含砂混合液进行过滤，实现循环冲砂和抽砂作业同时进行，节约水资源。

通过将排砂结构外壳和螺旋叶轮倾斜设置，可以保证混合流体在抬升的过程中可以顺利的通过漏液孔流出并汇集在储液仓，同时倾斜的设置有效地利用了空间，减小了设备占用的面积。

通过设置多个螺旋叶轮，可以将大块的结块打散，形成小块的结构，便于后续抬升操作，且多片螺旋叶轮增加了做功效率，格挡板的设置可以增加固体的滞留能力，不会向下滑落，同时格挡板也起到了搅拌的作用使得固液分离更加方便。

漏液孔和格挡板的配合设置可以有效的使得格挡板之间的固液混合流体进行分离向下汇集，使得排砂结构的上部固液分离的更加充分。

当有需要停止排砂时，可以通过关闭阀门来停止排砂操作，同时转轴底部设置有弹簧，当固体物质过多导致淤积阻塞了排砂口，由于转轴底部设置有弹簧，电机和转轴通过联轴器连接，内部压力过大时可以自动脱离，保证了运行的安全性。

连轴卡环的作用相当于导向性质的齿轮，可以在驱动电机转动的过程中将转轴和驱动电机进行对接操作。

单独将驱动电机隔离的好处是可以防止腐蚀性液体接触驱动电机从而影响驱动电机的使用寿命，同时可以隔离固体颗粒物，避免了固体颗粒物对驱动电机的磨损。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为螺旋叶轮俯视图；

图3变速联轴器结构示意图；

图中：1-冲砂管，2-中心管，3-连接法兰，4-出砂管，5-排砂结构外壳，51-漏液孔，52-封隔仓，6-螺旋叶轮，61-转轴，62-螺旋叶片，63-叶片渗孔，64-格挡板，7-驱动电机，8-储液仓，9-排砂管，10-排水管，11-循环泵，12-回流管，13-联轴器，131-电机接箍，132-连轴卡环，132a-滚柱，132b-齿块，132c-保持架，133-转轴接箍，133a-齿槽，133b-卡环槽，14-支撑弹簧。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

实施例一

参照图1所示，一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管1、中心管2、连接法兰3、出砂管4、螺旋排砂结构、排水管10、排砂管9、循环泵11和回流管12，冲砂管1与套管固定连接，中心管2与圆钻杆固定连接，中心管2顶部与连接法兰3固定连接，冲砂管1侧边开口并与出砂管4固定连接，出砂管4另一端与螺旋排砂结构连通，螺旋排砂结构上部开口并与排砂管9连通，螺旋排砂结构下部开口并与排水管10连通，循环泵11一端连接排水管10且另一端连接回流管12，回流管12另一端与连接法兰3固定连接。

螺旋排砂结构包括排砂结构外壳5、螺旋叶轮6、驱动电机7和储液仓8，排砂结构外壳5为中空柱状结构且一侧柱面与储液仓8固定连接，排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔51，排砂结构通过漏液孔51与储液仓8连通，储液仓8下部开口并与排水管10连通，驱动电机7和螺旋叶轮6设置于排砂结构外壳5内部，螺旋叶轮6与排砂结构外壳5的内壁密闭贴合且由驱动电机7驱动旋转。

本装置通过螺旋叶轮6将混合流体抬升，抬升的过程中液体通过侧壁设置的漏液孔51流出而固体残渣继续上升直至顶部并通过排砂管9排出，可以充分的进行固液分离，从而将井底返回的泥浆进行充分的分离操作，并通过循环泵11和回流管12回注，实现了连续的抽砂作业，降低了清砂作业的成本，减轻作业强度，简化了清砂工艺，且能对抽出的含砂混合液进行过滤，实现循环冲砂和抽砂作业同时进行，节约水资源。

实施例二

参照图1所示，一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管1、中心管2、连接法兰3、出砂管4、螺旋排砂结构、排水管10、排砂管9、循环泵11和回流管12，冲砂管1与套管固定连接，中心管2与圆钻杆固定连接，中心管2顶部与连接法兰3固定连接，冲砂管1侧边开口并与出砂管4固定连接，出砂管4另一端与螺旋排砂结构连通，螺旋排砂结构上部开口并与排砂管9连通，螺旋排砂结构下部开口并与排水管10连通，循环泵11一端连接排水管10且另一端连接回流管12，回流管12另一端与连接法兰3固定连接；螺旋排砂结构包括排砂结构外壳5、螺旋叶轮6、驱动电机7和储液仓8，排砂结构外壳5为中空柱状结构且一侧柱面与储液仓8固定连接，排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔51，排砂结构通过漏液孔51与储液仓8连通，储液仓8下部开口并与排水管10连通，驱动电机7和螺旋叶轮6设置于排砂结构外壳5内部，螺旋叶轮6与排砂结构外壳5的内壁密闭贴合且由驱动电机7驱动旋转。

排砂结构外壳5和螺旋叶轮6的中轴倾斜设置，储液仓8为中空结构并与排砂结构外壳5固定连接。

通过将排砂结构外壳5和螺旋叶轮6倾斜设置，可以保证混合流体在抬升的过程中可以顺利的通过漏液孔51流出并汇集在储液仓8，同时倾斜的设置有效地利用了空间，减小了设备占用的面积。

实施例三

参照图1和图2所示，一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管1、中心管2、连接法兰3、出砂管4、螺旋排砂结构、排水管10、排砂管9、循环泵11和回流管12，冲砂管1与套管固定连接，中心管2与圆钻杆固定连接，中心管2顶部与连接法兰3固定连接，冲砂管1侧边开口并与出砂管4固定连接，出砂管4另一端与螺旋排砂结构连通，螺旋排砂结构上部开口并与排砂管9连通，螺旋排砂结构下部开口并与排水管10连通，循环泵11一端连接排水管10且另一端连接回流管12，回流管12另一端与连接法兰3固定连接；螺旋排砂结构包括排砂结构外壳5、螺旋叶轮6、驱动电机7和储液仓8，排砂结构外壳5为中空柱状结构且一侧柱面与储液仓8固定连接，排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔51，排砂结构通过漏液孔51与储液仓8连通，储液仓8下部开口并与排水管10连通，驱动电机7和螺旋叶轮6设置于排砂结构外壳5内部，螺旋叶轮6与排砂结构外壳5的内壁密闭贴合且由驱动电机7驱动旋转。

排砂结构外壳5和螺旋叶轮6的中轴倾斜设置，储液仓8为中空结构并与排砂结构外壳5固定连接。

螺旋叶轮6包括转轴61和螺旋叶片62，螺旋叶片62为以转轴61为中心轴且旋转向上的螺旋形结构，多个螺旋叶片62与转轴61固定连接，螺旋叶片62上间隔设置有格挡板64。

通过设置多个螺旋叶轮6，可以将大块的结块打散，形成小块的结构，便于后续抬升操作，且多片螺旋叶轮6增加了做功效率，格挡板64的设置可以增加固体的滞留能力，不会向下滑落，同时格挡板64也起到了搅拌的作用使得固液分离更加方便。

实施例四

参照图1和图2所示，一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管1、中心管2、连接法兰3、出砂管4、螺旋排砂结构、排水管10、排砂管9、循环泵11和回流管12，冲砂管1与套管固定连接，中心管2与圆钻杆固定连接，中心管2顶部与连接法兰3固定连接，冲砂管1侧边开口并与出砂管4固定连接，出砂管4另一端与螺旋排砂结构连通，螺旋排砂结构上部开口并与排砂管9连通，螺旋排砂结构下部开口并与排水管10连通，循环泵11一端连接排水管10且另一端连接回流管12，回流管12另一端与连接法兰3固定连接；螺旋排砂结构包括排砂结构外壳5、螺旋叶轮6、驱动电机7和储液仓8，排砂结构外壳5为中空柱状结构且一侧柱面与储液仓8固定连接，排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔51，排砂结构通过漏液孔51与储液仓8连通，储液仓8下部开口并与排水管10连通，驱动电机7和螺旋叶轮6设置于排砂结构外壳5内部，螺旋叶轮6与排砂结构外壳5的内壁密闭贴合且由驱动电机7驱动旋转。

排砂结构外壳5和螺旋叶轮6的中轴倾斜设置，储液仓8为中空结构并与排砂结构外壳5固定连接。

螺旋叶轮6包括转轴61和螺旋叶片62，螺旋叶片62为以转轴61为中心轴且旋转向上的螺旋形结构，多个螺旋叶片62与转轴61固定连接，螺旋叶片62上间隔设置有格挡板64。

螺旋叶片62上每两个格挡板64之间还设置有多个镂空的叶片渗孔63。

漏液孔51和格挡板64的配合设置可以有效的使得格挡板64之间的固液混合流体进行分离向下汇集，使得排砂结构的上部固液分离的更加充分。

实施例五

参照图1和图2所示，一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管1、中心管2、连接法兰3、出砂管4、螺旋排砂结构、排水管10、排砂管9、循环泵11和回流管12，冲砂管1与套管固定连接，中心管2与圆钻杆固定连接，中心管2顶部与连接法兰3固定连接，冲砂管1侧边开口并与出砂管4固定连接，出砂管4另一端与螺旋排砂结构连通，螺旋排砂结构上部开口并与排砂管9连通，螺旋排砂结构下部开口并与排水管10连通，循环泵11一端连接排水管10且另一端连接回流管12，回流管12另一端与连接法兰3固定连接；螺旋排砂结构包括排砂结构外壳5、螺旋叶轮6、驱动电机7和储液仓8，排砂结构外壳5为中空柱状结构且一侧柱面与储液仓8固定连接，排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔51，排砂结构通过漏液孔51与储液仓8连通，储液仓8下部开口并与排水管10连通，驱动电机7和螺旋叶轮6设置于排砂结构外壳5内部，螺旋叶轮6与排砂结构外壳5的内壁密闭贴合且由驱动电机7驱动旋转。

排砂结构外壳5和螺旋叶轮6的中轴倾斜设置，储液仓8为中空结构并与排砂结构外壳5固定连接。

螺旋叶轮6包括转轴61和螺旋叶片62，螺旋叶片62为以转轴61为中心轴且旋转向上的螺旋形结构，多个螺旋叶片62与转轴61固定连接，螺旋叶片62上间隔设置有格挡板64。

螺旋叶片62上每两个格挡板64之间还设置有多个镂空的叶片渗孔63。

排砂管9出口处设置有阀门，驱动电机7与转轴61通过联轴器13连接，转轴61底部设置有支撑弹簧14。

当需要停止排砂时，可以通过关闭阀门来停止排砂操作，同时转轴61底部设置有弹簧，当固体物质过多导致淤积阻塞了排砂口，由于转轴61底部设置有弹簧，电机和转轴61通过联轴器13连接，内部压力过大时可以自动脱离，保证了运行的安全性。

实施例六

参照图1、图2和图3所示，一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管1、中心管2、连接法兰3、出砂管4、螺旋排砂结构、排水管10、排砂管9、循环泵11和回流管12，冲砂管1与套管固定连接，中心管2与圆钻杆固定连接，中心管2顶部与连接法兰3固定连接，冲砂管1侧边开口并与出砂管4固定连接，出砂管4另一端与螺旋排砂结构连通，螺旋排砂结构上部开口并与排砂管9连通，螺旋排砂结构下部开口并与排水管10连通，循环泵11一端连接排水管10且另一端连接回流管12，回流管12另一端与连接法兰3固定连接；螺旋排砂结构包括排砂结构外壳5、螺旋叶轮6、驱动电机7和储液仓8，排砂结构外壳5为中空柱状结构且一侧柱面与储液仓8固定连接，排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔51，排砂结构通过漏液孔51与储液仓8连通，储液仓8下部开口并与排水管10连通，驱动电机7和螺旋叶轮6设置于排砂结构外壳5内部，螺旋叶轮6与排砂结构外壳5的内壁密闭贴合且由驱动电机7驱动旋转。

排砂结构外壳5和螺旋叶轮6的中轴倾斜设置，储液仓8为中空结构并与排砂结构外壳5固定连接。

螺旋叶轮6包括转轴61和螺旋叶片62，螺旋叶片62为以转轴61为中心轴且旋转向上的螺旋形结构，多个螺旋叶片62与转轴61固定连接，螺旋叶片62上间隔设置有格挡板64。

螺旋叶片62上每两个格挡板64之间还设置有多个镂空的叶片渗孔63。

排砂管9出口处设置有阀门，驱动电机7与转轴61通过联轴器13连接，转轴61底部设置有支撑弹簧14。

联轴器13包括同轴设置的电机接箍131、连轴卡环132和转轴接箍133，电机接箍131上端与驱动电机7固定连接且下端与连轴卡环132固定连接，转轴接箍133下端与转轴61固定连接且上端中心向内凹陷形成卡环槽133b，卡环槽133b与连轴卡环132适配。

联轴器13的设置可以方便驱动电机7的驱动轴和转轴61的接触和脱离，增加了设备运行的安全性。

实施例七

参照图1、图2和图3所示，一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管1、中心管2、连接法兰3、出砂管4、螺旋排砂结构、排水管10、排砂管9、循环泵11和回流管12，冲砂管1与套管固定连接，中心管2与圆钻杆固定连接，中心管2顶部与连接法兰3固定连接，冲砂管1侧边开口并与出砂管4固定连接，出砂管4另一端与螺旋排砂结构连通，螺旋排砂结构上部开口并与排砂管9连通，螺旋排砂结构下部开口并与排水管10连通，循环泵11一端连接排水管10且另一端连接回流管12，回流管12另一端与连接法兰3固定连接；螺旋排砂结构包括排砂结构外壳5、螺旋叶轮6、驱动电机7和储液仓8，排砂结构外壳5为中空柱状结构且一侧柱面与储液仓8固定连接，排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔51，排砂结构通过漏液孔51与储液仓8连通，储液仓8下部开口并与排水管10连通，驱动电机7和螺旋叶轮6设置于排砂结构外壳5内部，螺旋叶轮6与排砂结构外壳5的内壁密闭贴合且由驱动电机7驱动旋转。

排砂结构外壳5和螺旋叶轮6的中轴倾斜设置，储液仓8为中空结构并与排砂结构外壳5固定连接。

螺旋叶轮6包括转轴61和螺旋叶片62，螺旋叶片62为以转轴61为中心轴且旋转向上的螺旋形结构，多个螺旋叶片62与转轴61固定连接，螺旋叶片62上间隔设置有格挡板64。

螺旋叶片62上每两个格挡板64之间还设置有多个镂空的叶片渗孔63。

排砂管9出口处设置有阀门，驱动电机7与转轴61通过联轴器13连接，转轴61底部设置有支撑弹簧14。

联轴器13包括同轴设置的电机接箍131、连轴卡环132和转轴接箍133，电机接箍131上端与驱动电机7固定连接且下端与连轴卡环132固定连接，转轴接箍133下端与转轴61固定连接且上端中心向内凹陷形成卡环槽133b，卡环槽133b与连轴卡环132适配。

连轴卡环132包括保持架132c、齿块132b和滚柱132a，多个滚柱132a沿保持架132c圆周分布并与保持架132c转动连接，齿块132b为楔形结构并对称设置于滚柱132a的转动轴两侧，卡环槽133b内部沿内壁圆周设置有齿槽133a，齿槽133a与齿块132b和滚柱132a相适配。

连轴卡环132的作用相当于导向性质的齿轮，可以在驱动电机7转动的过程中将转轴61和驱动电机7进行对接操作。

实施例八

参照图1、图2和图3所示，一种具有螺旋排砂结构的钻井循环抽砂装置，包括冲砂管1、中心管2、连接法兰3、出砂管4、螺旋排砂结构、排水管10、排砂管9、循环泵11和回流管12，冲砂管1与套管固定连接，中心管2与圆钻杆固定连接，中心管2顶部与连接法兰3固定连接，冲砂管1侧边开口并与出砂管4固定连接，出砂管4另一端与螺旋排砂结构连通，螺旋排砂结构上部开口并与排砂管9连通，螺旋排砂结构下部开口并与排水管10连通，循环泵11一端连接排水管10且另一端连接回流管12，回流管12另一端与连接法兰3固定连接；螺旋排砂结构包括排砂结构外壳5、螺旋叶轮6、驱动电机7和储液仓8，排砂结构外壳5为中空柱状结构且一侧柱面与储液仓8固定连接，排砂结构的连接侧柱面设置多个呈阵列排列的漏液孔51，排砂结构通过漏液孔51与储液仓8连通，储液仓8下部开口并与排水管10连通，驱动电机7和螺旋叶轮6设置于排砂结构外壳5内部，螺旋叶轮6与排砂结构外壳5的内壁密闭贴合且由驱动电机7驱动旋转。

排砂结构外壳5和螺旋叶轮6的中轴倾斜设置，储液仓8为中空结构并与排砂结构外壳5固定连接。

螺旋叶轮6包括转轴61和螺旋叶片62，螺旋叶片62为以转轴61为中心轴且旋转向上的螺旋形结构，多个螺旋叶片62与转轴61固定连接，螺旋叶片62上间隔设置有格挡板64。

螺旋叶片62上每两个格挡板64之间还设置有多个镂空的叶片渗孔63。

排砂管9出口处设置有阀门，驱动电机7与转轴61通过联轴器13连接，转轴61底部设置有支撑弹簧14。

联轴器13包括同轴设置的电机接箍131、连轴卡环132和转轴接箍133，电机接箍131上端与驱动电机7固定连接且下端与连轴卡环132固定连接，转轴接箍133下端与转轴61固定连接且上端中心向内凹陷形成卡环槽133b，卡环槽133b与连轴卡环132适配。

连轴卡环132包括保持架132c、齿块132b和滚柱132a，多个滚柱132a沿保持架132c圆周分布并与保持架132c转动连接，齿块132b为楔形结构并对称设置于滚柱132a的转动轴两侧，卡环槽133b内部沿内壁圆周设置有齿槽133a，齿槽133a与齿块132b和滚柱132a相适配。

排砂结构外壳5上部内壁向内凸出形成单独的封隔仓52，驱动电机7固定于封隔仓52内。

单独将驱动电机7隔离的好处是可以防止腐蚀性液体接触驱动电机7从而影响驱动电机7的使用寿命，同时可以隔离固体颗粒物，避免了固体颗粒物对驱动电机7的磨损。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。