专利名称：油井井口轴向旋流除砂装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于油田采油技术领域，特别涉及原油井口除砂领域， 是一种原油井口轴向旋流除砂装置。
背景技术：
油井生产的原油大多是油、气、水的混合物，这种多相流中往往 夹杂着从地层中产出的砂子，砂子随流体一起流动到地面后，砂子就 会对油井的节流油嘴、管道或设备进行冲刷而造成损坏或沉积在管道、 容器中造成堵塞，影响正常生产，因此清除油井产出流体中的砂子很 有必要的。
常规的除砂办法是在井口安装一个大型的沉砂分离器，油井产出 流体经过沉砂分离器，使流体的流速降低，实现砂子自然沉降到分离 器的底部，然后停产清除沉砂分离器底部的砂子，以保护下游的管道 设备；这种清除方法的不足之处在于沉砂分离器的体积大、耐压低、 成本高、停产清砂影响了油井开井时率与产量。
文丘里管广泛应用于流量计。文丘里管流量计，又称环形锥管流 量计，是新一代差压式流量测量仪表，基本测量原理是以能量守恒定 律——伯努力方程和流动连续性方程为基础的流量测量方法。由一圆 形测量管和置入测量管内并与测量管同轴的特型芯体所构成。特型芯 体的径向外表面具有与文丘里管内表面相似的几何廓形，并与测量管 内表面之间构成一个异径环形过流缝隙。内文丘里管流量计能测量气 体、蒸汽、液体或气液固混合流体流量。发明内容
本实用新型的目的是提供一种油井井口轴向旋流除砂装置，利用 文丘里管原理，清除原油中的砂子。使得除砂装置体积小、耐压高、 成本低，具有不停产清砂。克服现有技术沉砂分离器体积大、耐压低、 成本高、停产清砂影响油井开井时率与油井产量的不足。
本实用新型采用的技术方案是油井井口轴向旋流除砂装置，主要 由旋叶、收縮管、扩散管和储砂罐组成，其特征在于收縮管、扩散 管与储砂罐的中心线垂直交叉焯接；收縮管与扩散管的中心线为同一 条直线，收縮管与扩散管连接后内部形成一个文丘里管，在文丘里管 的收縮段内固定有轴向旋叶，在文丘里管直管段的中间由一个环形凹 槽，环形凹槽上开有3 6个切向抛砂孔，抛砂孔的旋向与旋叶的旋向 一致；储砂罐的底部有一个排砂口。
上述的文丘里管收縮段的锥度为6 30° 。
上述的文丘里管的直管段长度为管道直径的0. 5 3倍，直管段的 直径为管道直径的0. 25 0. 75倍，直管段的环形凹槽在收縮段后的直 管段长度的1/2 2/3处，且环形凹槽的宽度为直管段的长度的0. 15 0.4倍，凹槽的直径为管道直径的0.8 1倍。
上述的文丘里管的扩散段的锥度为8 20。。
上述的收縮管与扩散管连接方式为焯接、螺纹与过盈配合连接中 的一种，以保证收縮管与扩散管的同心度小于0. lmm。
上述的储砂罐的底部有一个排砂口，排砂口有法兰能与阀门连接， 来实现对罐内沉砂的控制排放。
油井井口轴向旋流除砂装置的工作过程当油井产出的含砂高压 油气水流通过连接在出油管线上的油井井口轴向旋流除砂装置时，首 先进入收縮管的收縮段，在收縮管段的收縮锥角与旋叶的双重作用下使过流的流体实现加速与高速旋转，由于砂子的密度较大，在离心力 的作用下沿着收縮段与直管段的管壁高速螺旋旋转，当移动到直管段 的环形凹槽时，砂子被抛入环形凹槽并通过环形凹槽上的径向抛砂孔 把砂子抛到储砂罐内，当储砂罐内有较多砂子后打开储砂罐底部的排 砂口上的阀门把砂子依靠系统压力排除罐外。
本实用新型的有益效果本实用新型油井井口轴向旋流除砂装置 将文丘里管原理应用于原油清砂，不仅具有体积小、耐压高、成本低 且不停产清砂的特点，而且具有除砂效果好、操作简单、使用寿命长 的优点。该实用新型的体积只有除砂分离器的1/30 1/100，结构合理
设计的最高压力高达120MPa上，成本且只有除砂分离器的1/10 1/20， 分离效率高达90%以上，使用寿命也比除砂分离器长3 5倍，而且不 需要停产清砂操作及其简便也不影响开井时率与油井产量。
图1是本实用新型油井井口轴向旋流除砂装置的结构剖面示意图。 图2是图l局部剖面图。
图中，l.排砂口， 2.储砂罐，3.旋叶，4.收縮管，5.扩散管。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型油井井口轴向旋流除砂装置 进一步说明。
参阅图1。油井井口轴向旋流除砂装置由旋叶3、收縮管4、扩散 管5和储砂罐2组成。收縮管4、扩散管5与储砂罐2的中心线垂直 交叉焊接。储砂罐2的底部有一个排沙口 1，排沙口 l有法兰，排沙口 l能连接阀门。储砂罐2的顶部焊接有封盖。收縮管4与扩散管5采用
5过盈配合连接，保证了收縮管4与扩散管5的同心度小于0. lmm;收縮 管4与扩散管5两端有法兰。收縮管4与扩散管5连接后内部形成了 文丘里管，文丘里管收縮段的锥度为12° ，在文丘里管的收縮管4内 部焊接固定一个轴向旋叶3。旋叶3焊接在收縮管4的进口端内。扩散 段的锥度为15。，直管段直径为管道直径的0.5倍，直管段长度为管道 直径的1.5倍。直管段上的环形凹槽在直管段的1/2处，环形凹槽的 宽度为直管段长度的0.2倍，环形凹槽的直径为管道直径的0.9倍。 参阅图2。环形凹槽上开有4个切向抛砂孔，抛砂孔的旋向与旋叶3的 旋向一致。
参阅图1。油井井口轴向旋流除砂装置连接到油井井口流程管线 上，油井产出的含砂高压油、气、水流体高速通过油井井口轴向旋流 除砂装置时，首先进入收縮管4与扩散管5组成的文丘里管内部的收 縮段，流体在文丘里管的收縮管段的收縮角与旋叶3的双重作用下， 使过流的流体实现加速与旋转，由于砂子的密度较大，在高速旋转离 心力的作用下沿着收縮段与直管段的管壁高速螺旋旋转流动，当移动 到直管段的环形凹槽时，砂子被抛入环形凹槽并通过环形凹槽上的4 个径向抛砂孔把砂子抛到储砂罐2内，实现了砂子从系统内部的清除， 其余的流体穿过直管段进入文丘里管的扩散段，在扩散锥角的作用下， 逐渐降低流速回复压力转入正常输送。
当储砂罐2内堆积有较多砂子后，打开储砂罐底部的排砂口 1上 的阀门把砂子依靠系统压力排除储砂罐2外。
权利要求1、一种油井井口轴向旋流除砂装置，主要由旋叶(3)、收缩管(4)、扩散管(5)和储砂罐(2)组成，其特征在于收缩管(4)、扩散管(5)与储砂罐(2)的中心线垂直交叉焊接；收缩管(4)与扩散管(5)的中心线为同一条直线，收缩管(4)与扩散管(5)连接后内部形成一个文丘里管，在文丘里管的收缩段内固定有轴向旋叶(3)，在文丘里管直管段的中间由一个环形凹槽，环形凹槽上开有3～6个切向抛砂孔，抛砂孔的旋向与旋叶(3)的旋向一致；储砂罐(2)的底部有一个排砂口(1)。
2、 根据权利要求1所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是:上述的文丘里管收缩段的锥度为6 30° 。
3、 根据权利要求1所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是上述的文丘里管的直管段长度为管道直径的0. 5 3倍，直管段的直径为管道直径的0. 25 0. 75倍，直管段的环形凹槽在收縮段后的直管段长度的1/2 2/3处，且环形凹槽的宽度为直管段的长度的0. 15 0. 4倍，凹槽的直径为管道直径的0.8 1倍。
4、 根据权利要求1所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是上述的文丘里管的扩散段的锥度为8 20° 。
5、 根据权利要求1或2或3或4所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是上述的收縮管(4)与扩散管(5)连接方式为焊接、螺纹与过盈配合连接中的一种，收縮管(4)与扩散管(5)的同心度小于0. lmm。
6、 根据权利要求1或2或3或4所述的油井井口轴向旋流除砂装置，其特征是排砂口(l)有法兰。
专利摘要油井井口轴向旋流除砂装置，应用于油田采油井口原油除砂。特征是收缩管、扩散管与储砂罐的中心线垂直焊接连接；收缩管与扩散管的中心线为同一条直线，收缩管与扩散管连接后内部形成一个文丘里管，在文丘里管的收缩段内固定有轴向旋叶，在文丘里管直管段的中间由一个环形凹槽，环形凹槽上开有3～6个切向抛砂孔，抛砂孔的旋向与旋叶的旋向一致；储砂罐的底部有一个排砂口。效果是除砂装置体积小、耐压高、成本低，除砂效果好、操作简单、使用寿命长；并且不停产清砂，不影响开井时率与油井产量。
文档编号E21B43/34GK201273183SQ20082012291
公开日2009年7月15日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者刘百春, 杰 姜, 孙广森, 青 李, 益 汤, 王增志, 剑 罗, 雷晓伟, 黎跃东 申请人:中国石油天然气股份有限公司;廊坊市中联机电有限公司