专利名称：天然气气井气砂分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于天然气井技术领域，具体涉及一种天然气气井气砂分离装置。
技术背景 气井出砂会影响气井的正常生产和产量。砂粒从地层进入井筒，会在各个流动过程中沉积，从而造成砂埋气层，井筒堵塞，地面管线和集气站等设备积存大量沉砂，降低了气井产量，常被迫起油管清除砂堵、冲洗砂埋油层、清理地面管线和地面设备。不管是冲砂解堵、清理管线、维修设备，都严重影响了气井的正常生产，降低了气井的生产时率，增加大量的生产成本。压裂气井在排压裂液过程中或者投入正常生产后，如果流体携带少量压裂砂流入井筒沉入井底，或者被气流带出地面，会快速冲蚀地面油嘴、阀门及生产管网，造成设备工程事故，危及安全生产。沉于井筒的支撑砂粒掩埋射孔井段，限制了气井产能，无法正确评价压裂效果。要彻底解决采出物含砂对集输管道和设备的磨损以及对环境的污染，需要在气嘴上游安装井口地面除砂分离设备，达到低产气井除砂、死井复活及减少管道腐蚀，提高集输工艺的技术水平。气井出砂还会造成设备的破坏，增加生产成本。地层砂的主要成分是二氧化硅(即石英)，硬度很高，是一种硬度很高的磨蚀剂。气井产出流体中含有石英砂，会使设备严重磨损失效。对于地面设备(管线、地面阀门等设备)，会造成砂刺管线、地面阀门失灵等问题，从而不得不采取维修设备等措施。
发明内容为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目在于提供一种天然气气井气砂分离装置，结构简单，能够对天然气井气体和沙粒进行分离，使砂粒不会对地面设备产生破坏作用，可随时排砂，能够实现出砂气井安全生产。为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种天然气气井气砂分离装置，包括横向放置的多个沉砂筒I，在沉砂筒I的进口端插入主流管2，所述主流管2的内径为沉砂筒I内径的1/2 1/5，在沉砂筒I的出口端上部插入前端封闭的主流出口管3，主流出口管3的中轴线高于沉砂筒I的中轴线,在主流出口管3插入沉砂筒I的上半圆弧面钻有多个小孔9，在沉砂筒I的出口端下部插入引流输砂管4，引流输砂管4的中轴线低于沉砂筒I的中轴线且引流输砂管4的内径小于主流出口管3的内径，引流输砂管4插入沉砂筒I中的长度小于主流出口管3插入沉砂筒I中的长度，在所述沉砂筒I的出口端和其垂直方向放置有储砂筒5，储砂筒5上端接引流输砂管4和储砂筒出流管6，储砂筒出流管6上端接主流出口管3，引流输砂管4插入储砂筒5中的长度比储砂筒出流管6插入的长度长。所述主流出口管3的内径和主流管2的内径相同，所述天然气井口捕砂装置的沉砂筒I置于水箱7中，在水箱7下端设置有加热装置8。[0009]所述多个小孔9的数量和孔径大小，需保证多个小孔9的总面积大于主流管2的内截面积，并考虑到小孔的孔口流量收缩系数的影响。在所述引流输砂管4上安装有阀门10。所述储砂筒5的上端和下端为开口，工作时，在上端和下端开口处用法兰封堵。本实用新型具有如下优点I、由于主流管2的内径为沉砂筒I内径的1/2 1/5，含砂天然气从主流管2进入沉砂筒I后，气流速度下降大约为1/10.当流体进入沉砂筒后，由于速度降低，悬浮于流体中的砂粒大部分沉于沉砂筒的底部；由于在主流出口管3插入沉砂筒I的上半圆弧面钻有多个小孔9，且主流出口管3的中轴线高于沉砂筒I的中轴线，水气流将通过由下而上的运动之后再进入出口管线，这样残留在水气流中的砂粒得到进一步减少。2、由于主流出口管3的内径和主流管2的内径相同，所以，在整个捕砂过程中，流量不会发生变化，所以对正常的气井生产量不构成影响。3、由于本装置通过气体体积猝然放大，降低流速的方式，所以在沉砂筒I中释放的气体会吸收大量的热量，为了防止产生冰堵，将本实用新型装置的沉砂筒I置于水箱7中，在水箱7下端设置有加热装置8，保持气流不会冻结产生冰堵。4、由于多个小孔9的数量和孔径大小，需保证多个小孔9的总面积大于主流管2的内截面积，并考虑到小孔的孔口流量收缩系数的影响，使水气流通畅并达到防砂的目的。5、由于在引流输砂管4上安装有阀门10，且储砂筒5的上端和下端为开口，工作时，在上端和下端开口处用法兰封堵，因此实用新型装置在清理砂粒时不需将引流输砂管4和储砂筒5拆卸，并且本实用新型装置在工作的时候，都能够清理砂粒。
图I为本实用新型主视剖视图。图2为本实用新型俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。如图I和图2所示，本实用新型一种天然气气井气砂分离装置，包括横向放置的多个内径为198mm沉砂筒I,在沉砂筒I的进口端插入内径为62_主流管2,在沉砂筒I的出口端上部插入前端封闭的内径为62mm主流出口管3，主流出口管3插入沉砂筒I内的长度为1000mm，主流出口管3的中轴线高于沉砂筒I的中轴线30_，在主流出口管3插入沉砂筒I的上半圆弧面钻有多个小孔9，多个小孔9的数量和孔径大小，需保证多个小孔9的总面积大于主流管2的内截面积，并考虑到小孔的孔口流量收缩系数的影响，本实施例钻有3mm直径的小孔450个；由于砂粒沉在沉砂筒底部，必须是沉砂筒底部有一定的流速。流速过大，会使带入出口管线的砂粒增多；流速过小，会使沉砂筒堆满砂粒，不能得到及时清除，为此，在沉砂筒I的出口端下部插入内径为30_的引流输砂管4，引流输砂管4的中轴线低于沉砂筒I的中轴线30mm，引流输砂管4插入沉砂筒I中的长度为0 10mm，在所述沉砂筒I的出口端和其垂直方向放置有储砂筒5，储砂筒5上端接引流输砂管4和储砂筒出流管6，储砂筒出流管6上端接主流出口管3，引流输砂管4插入储砂筒5中的长度比储砂筒出流管6插入的长度长。由于引流作用使沉砂筒I底部具有沿轴线方向的流速，沉积于沉砂筒I中的砂粒将沿底部向前推移，并通过引流输砂管4进储砂筒5，同时防止因流速过大而被涡流重新带入主流出口管3，本实用新型装置放置在支撑架11上。本实用新型的工作原理为将本装置通过法兰联接在采气井口出口端，开井后井内气体携带砂砾通过井口进入本装置，气体通过进口法兰经主流管2进入沉砂筒1，由于沉砂筒I的管内截面积大于主流管2的管内截面积，使气流速度下降，悬浮于气流中的砂粒大部分沉于沉砂筒I的底部，气体则由下而上通过主流出口管3上半圆弧面的多个小孔进入主流出口管3，沉于沉砂筒I底部的砂粒通过引流输砂管4进入储砂筒5，砂量到达一定容积后，关闭引流输砂管4上的阀门，拆下储砂筒5两端的堵头清理砂粒。·
权利要求1.一种天然气气井气砂分离装置，其特征在于包括横向放置的多个沉砂筒(I)，在沉砂筒(I)的进口端插入主流管(2)，所述主流管(2)的内径为沉砂筒(I)内径的1/2 1/5，在沉砂筒(I)的出口端上部插入前端封闭的主流出口管(3)，主流出口管(3)的中轴线高于沉砂筒(I)的中轴线，在主流出口管(3)插入沉砂筒(I)的上半圆弧面钻有多个小孔(9)，在沉砂筒(I)的出口端下部插入引流输砂管(4)，引流输砂管(4)的中轴线低于沉砂筒(I)的中轴线且引流输砂管(4)的内径小于主流出口管(3)的内径，引流输砂管(4)插入沉砂筒(I)中的长度小于主流出口管(3)插入沉砂筒(I)中的长度，在所述沉砂筒(I)的出口端和其垂直方向放置有储砂筒(5 )，储砂筒(5 )上端接弓I流输砂管(4 )和储砂筒出流管(6 )，储砂筒出流管(6 )上端接主流出口管(3 )，引流输砂管(4)插入储砂筒(5 )中的长度比储砂筒出流管(6)插入的长度长。
2.根据权利要求I所述的天然气气井气砂分离装置，其特征在于所述主流出口管(3)的内径和主流管(2)的内径相同。
3.根据权利要求I所述的天然气气井气砂分离装置，其特征在于所述天然气井口捕砂装置的沉砂筒(I)置于水箱(7)中，在水箱(7)下端设置有加热装置(8)。
4.根据权利要求2或3所述的天然气气井气砂分离装置，其特征在于所述多个小孔(9)的数量和孔径大小，需保证多个小孔(9)的总面积大于主流管(2)的内截面积。
5.根据权利要求2或3所述的天然气气井气砂分离装置，其特征在于在所述引流输砂管(4)上安装有阀门(10)。
6.根据权利要求2或3所述的天然气气井气砂分离装置，其特征在于所述储砂筒(5)的上端和下端为开口，工作时，在上端和下端开口处用法兰封堵。
专利摘要天然气气井气砂分离装置，包括多个沉砂筒，在沉砂筒进口端插入主流管，所述主流管内径为沉砂筒内径的1/2～1/5，在沉砂筒出口端上部插入前端封闭的中轴线高于沉砂筒的中轴线的主流出口管，在主流出口管插入沉砂筒的上半圆弧面钻有多个小孔，在沉砂筒出口端下部插入引流输砂管，其中轴线低于沉砂筒中轴线且其内径小于主流出口管内径，引流输砂管插入沉砂筒中的长度小于主流出口管插入沉砂筒中的长度，在沉砂筒的出口端和其垂直方向放置储砂筒，储砂筒上端接引流输砂管和储砂筒出流管，储砂筒出流管上端接主流出口管；本实用新型结构简单，能够对天然气井气体和沙粒进行分离，使砂粒不会破坏地面设备，可随时排砂，能够实现出砂气井安全生产。
文档编号E21B43/34GK202786164SQ20122042904
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者李文涛, 李耀刚, 叶小闯, 凤荣辉, 张松滨, 孙红, 王云刚, 宋博 申请人:西安市丹佛尔电子科技有限责任公司