本发明涉及油田开采技术领域，特别涉及一种采油管柱。
背景技术
在油田开采过程中，尤其是稠油油井，一旦其储层出现吐泥浆、吐砂的现象，油井中的砂砾或泥浆的量就会大幅增加。因此，砂砾或泥浆进入管柱中的量也会随之增加，一旦管柱中的砂砾或泥浆流入抽油泵中过多便会出现卡泵、泵筒磨损等情况，从而影响油井的正常生产。
在采油生产过程中通常使用筛管防砂、化学防砂等技术，但这类技术的成本偏高,对于低产井不够经济。而且，对于砂砾或泥浆中的细粉砂等杂质不易处理，例如在筛管防砂方式中他们易堵塞筛管，造成原油难以流入管柱中，同时，通过孔隙较细的筛管去过度防砂又会影响油井产量。目前，针对储层出砂的问题，虽然已经研发出了防砂泵，但是防砂泵的排量较小，且由于防砂泵的柱塞加长管为细长杆类，导致其稳定性差，不适宜做长冲程泵和在稠油井中使用。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种采油管柱，其能够有效减小储层中的砂砾进入抽油泵。
本发明实施例的具体技术方案是：
一种采油管柱，所述采油管柱包括：
采油机构，其用于向上提升原油；
设置在所述采油机构下端的除砂机构，所述除砂机构包括第一管体、设置在所述第一管体的内部的第二管体，所述第二管体与所述第一管体之间形成间隙，所述第二管体与所述采油机构相连通，所述间隙与所述第二管体相连通，所述第一管体的侧壁上开设有进液孔，所述第一管体的下端连接有封堵件，所述第一管体的内壁与所述第二管体的外壁之间形成有能使流体旋流的第一流道，所述第二管体的内壁形成有能使流体旋流的第二流道。
在一种优选的实施方式中，流体在所述第一流道中向下流动，流体在所述第二流道中向上流动。
在一种优选的实施方式中，所述除砂机构还包括：变径接头，所述变径接头的上端与所述采油机构相连接，所述第一管体与所述变径接头的下端的外侧壁相连接，所述第二管体与所述变径接头的下端的内侧壁相连接。
在一种优选的实施方式中，所述进液孔为多个，其绕所述第一管体的轴线呈周向分布或沿所述第一管体的延伸方向分布。
在一种优选的实施方式中，所述除砂机构还包括：连接在所述封堵件和所述第一管体之间的沉砂尾管。
在一种优选的实施方式中，所述除砂机构还包括：短接，所述短接上端的外螺纹与所述变径接头下端的内螺纹相连接，所述短接下端的外螺纹与所述第二管体上端的内螺纹相连接。
在一种优选的实施方式中，所述封堵件包括丝堵。
在一种优选的实施方式中，所述进液孔位于所述第二管体下端面的上方。
在一种优选的实施方式中，所述第一管体的内壁具有螺旋纹或螺旋曲面以形成所述第一流道。
在一种优选的实施方式中，所述第二管体的内壁具有螺旋纹或螺旋曲面以形成所述第二流道。
在一种优选的实施方式中，所述第二管体的外壁具有螺旋纹或螺旋曲面以形成所述第一流道。
在一种优选的实施方式中，所述第一管体的内壁和所述第二管体的外壁均具有螺旋纹或螺旋曲面以形成所述第一流道。
本发明的技术方案具有以下显著有益效果：
当采油机构进行采油时，其对采油机构下端的管柱产生负压，从而使得管柱外带有砂砾的原油通过除砂机构中第一管体的进液孔流入至第一管体中。然后，带有砂砾的原油先流入第二管体与所述第一管体之间形成的第一流道，然后换向经由第二流道入泵,延长的流程和换向的过程本身起到沉砂作用,同时由于第一流道中的螺旋导流设计能够使流体产生旋流，使带有砂砾的原油在第一流道中向下流动时产生离心力，原油中密度较大的砂砾、杂质等在离心力和重力的作用下向下甩出和沉降，原油则通过第二管体的下端流入第二管体的内部。而且在带有砂砾的原油流经第一流道时，原油中密度较大的砂砾、杂质等在离心力的作用下贴近管壁，而原油会较快的流过第一流道，相对而言能够在一定程度上减少砂砾等流入第二流道的比例。在抽油泵上冲程泵吸时，流入第二管体的原油在抽油泵的吸力作用下，进入第二管体的内壁形成有能使流体旋流的第二流道，由于带有砂砾的原油在第二管体中呈旋流上升，在向上旋流进入采油机构的运动过程中，原油中的砂砾由于密度较高，在离心力的作用下贴近管壁，其向上流动的速度会变慢，而原油会较快的流过第二流道，相对而言能够在一定程度上减少砂砾等流入抽油泵的比例。在抽油泵下冲程时，贴近管壁的砂砾等会在第二管体中缓慢下落，下沉流出第二流道。如此，在第二管体中原油中的砂砾与原油本身进行了二次分离并使得砂砾杂质等得到沉降。通过上述过程使得流进采油机构的原油中的砂砾或杂质的含量得到了进一步的降低，从而减少了卡泵、泵筒磨损等情况的出现，保障了油井的正常生产，同时达到了延长抽油泵高效生产期和油井检泵周期的目的。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本发明实施例中采油管柱的结构示意图；
图2为本发明实施例中采油管柱中的除砂机构的结构示意图。
以上附图的附图标记：
1、采油机构；11、抽油杆；12、抽油泵；13、泄油阀；2、除砂机构；21、第一管体；211、进液孔；22、第二管体；23、间隙；24、封堵件；25、第一流道；26、第二流道；27、变径接头；28、沉砂尾管；29、短接。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了能够有效减小储层中的砂砾进入抽油泵，在本申请中提出了一种采油管柱，图1为本发明实施例中采油管柱的结构示意图，图2为本发明实施例中采油管柱中的除砂机构的结构示意图，如图1和图2所示，采油管柱可以包括：采油机构1；设置在采油机构1下端的除砂机构2，除砂机构2包括第一管体21、设置在第一管体21的内部的第二管体22，第二管体22与第一管体21之间形成间隙23，第二管体22与采油机构1相连通，间隙23与第二管体22相连通，第一管体21的侧壁上开设有进液孔211，第一管体21的下端连接有封堵件24，第一管体21的内壁与第二管体22的外壁之间形成螺旋状的第一流道25，第二管体22的内壁形成有螺旋状的第二流道26。
当采油机构1进行采油时，其对采油机构1下端的管柱产生负压，从而使得管柱外带有砂砾的原油通过除砂机构2中第一管体21的进液孔流入至第一管体21中。然后，带有砂砾的原油先流入第二管体22与所述第一管体21之间形成的第一流道25，然后换向经由第二流道26入泵,延长的流程和换向的过程本身起到沉砂作用,同时由于第一流道25中的螺旋导流设计能够使流体产生旋流，使带有砂砾的原油在第一流道25中向下流动时产生离心力，原油中密度较大的砂砾、杂质等在离心力和重力的作用下向下甩出和沉降，原油则通过第二管体22的下端流入第二管体22的内部。而且在带有砂砾的原油流经第一流道25时，原油中密度较大的砂砾、杂质等在离心力的作用下贴近管壁，而原油会较快的流过第一流道25，相对而言能够在一定程度上减少砂砾等流入第二流道26的比例。在抽油泵12上冲程泵吸时，流入第二管体22的原油在抽油泵12的吸力作用下，进入第二管体22的内壁形成有能使流体旋流的第二流道26，由于带有砂砾的原油在第二管体22中呈旋流上升，在向上旋流进入采油机构11的运动过程中，原油中的砂砾由于密度较高，在离心力的作用下贴近管壁，其向上流动的速度会变慢，而原油会较快的流过第二流道26，相对而言能够在一定程度上减少砂砾等流入抽油泵12的比例。在抽油泵12下冲程时，贴近管壁的砂砾等会在第二管体22中缓慢下落，下沉流出第二流道26。如此，在第二管体22中原油中的砂砾与原油本身进行了二次分离并使得砂砾杂质等得到沉降。通过上述过程使得流进采油机构1的原油中的砂砾或杂质的含量得到了进一步的降低，从而减少了卡泵、泵筒磨损等情况的出现，保障了油井的正常生产，同时达到了延长抽油泵高效生产期和油井检泵周期的目的。
为了能够更好的理解本申请中的采油管柱，下面将对其做进一步解释和说明。如图1所示，采油管柱可以包括：采油机构1，其用于向上提升原油；设置在采油机构1下端的除砂机构2。其中，采油机构1可以包括设置在油管中的抽油泵12、与抽油泵12相连接的抽油杆11、连接在油管中的泄油阀13。泄油阀13可以沟通油套环空和油管内部，在作业起油管时，将泄油阀13打开，如此可以将油管中的原油流入套管环空中，防止油管中的原油或井液带出而污染环境。
如图2所示，除砂机构2可以包括第一管体21、设置在第一管体21的内部的第二管体22，第二管体22与第一管体21之间形成间隙23。为了能够便于第一管体21和第二管体22能与采油机构1相连接，除砂机构2还包括：变径接头27，变径接头27的上端与采油机构1相连接，第一管体21与变径接头27的下端的外侧壁相连接，第二管体22与变径接头27的下端的内侧壁相连接。通过上述结构能使得第二管体22与采油机构1相连通，间隙23与第二管体22的下端相连通，第二管体22与第一管体21之间形成的间隙23的上端为封闭状态。
为了使得第二管体22的直径能够尽可能的增大，如图2所示，除砂机构2还可以包括：短接29，短接29上端的外螺纹与变径接头27下端的内螺纹相连接，短接29下端的外螺纹与第二管体22上端的内螺纹相连接。相比于直接将第二管体22通过外螺纹连接在变径接头27下端的内螺纹上，通过短接29的过渡，有效使第二管体22的直径得到了增大。
如图2所示，第一管体21的侧壁上开设有进液孔211，该进液孔211可以为多个，其绕第一管体21的轴线呈周向分布和/或沿第一管体21的延伸方向分布。通过上述方式，套管环空中的原油能够自第一管体21的侧壁较为均匀的、通畅的流入至第一管体21内部。进液孔211位于第二管体22下端面的上方，如此，第一管体21的内壁与第二管体22的外壁之间能够形成的第一流道25，自进液孔211流入第一管体21的带有砂砾、杂质的原油通过第一流道25向下流动，直至流到第一管体21下端。
为了能够使得带有砂砾、杂质的原油在流经第一流道25时产生离心力，进而使得砂砾、杂质与原油进行分离，第一流道25需要能使流体旋流。在一种可行的实施方式中，第一管体21的内壁具有螺旋纹或螺旋曲面以形成第一流道25，具体而言，螺旋纹的内侧与第二管体22的外壁相抵，从而形成呈螺旋状的第一流道25。在另一种可行的实施方式中，第二管体22的外壁具有螺旋纹或螺旋曲面以形成第一流道25，具体而言，螺旋纹的外侧与第一管体21的内壁相抵，或者螺旋曲面的外侧与第一管体相抵或具有一定间隙，从而形成能使流体旋流的第一流道25。在又一种可行的实施方式中，第一管体21的内壁和第二管体22的外壁均具有螺旋纹或螺旋曲面以形成第一流道25，具体而言，第一管体21的内壁的螺旋纹或螺旋曲面与第二管体22外壁的螺旋纹或螺旋曲面相嵌以形成能使流体旋流的第一流道25。带有砂砾的原油在第一流道25中向下流动从而产生离心力，原油中密度较大的砂砾、杂质等在离心力和重力的作用下向下甩出和沉降，进而大部分向下流动至第二管体22的下方无法直接流入第二管体22，而原油的离心力和重力较小，在抽油泵12的吸力作用下则通过第二管体22的下端仍然继续流入第二管体22的内部。而且在带有砂砾的原油流经第一流道时，原油中密度较大的砂砾、杂质等在离心力的作用下贴近管壁，而原油会较快的流过第一流道，相对而言能够在一定程度上减少砂砾等流入第二流道的比例。
如图2所示，第一管体21的下端连接有封堵件24，该封堵件24可以包括丝堵，封堵件24用于将第一管体21的下端封闭，从而使得抽油机构产生的吸力能够使套管环空中的原油从第一管体21的进液口流入至第一管体21中。
如图2所示，第二管体22的内壁形成有能使流体旋流的第二流道26，具体而言，第二管体22的内壁具有螺旋纹或螺旋曲面以形成第二流道26。在抽油泵上冲程泵吸时，含有少量砂砾或杂质的原油流入第二管体22内后，由于带有砂砾的原油在第二管体22中能使流体旋流的第二流道26上升，在向上旋流进入采油机构1的运动过程中，原油中的砂砾等由于密度较高，它们会在第二管体22中在离心力的作用下贴近第二流道26的最外侧的管壁，其向上流动的速度会变慢，而原油则会在第二流道26的偏中心部分持续不断的向上流动上升，相对而言能够在一定程度上减少砂砾等流入抽油泵12的比例。在抽油泵12下冲程时，贴近管壁的砂砾等会在第二管体中由于重力作用缓慢下落，下沉流出第二流道。如此，在第二管体22中原油中的砂砾与原油本身进行了二次分离，大部分的砂砾杂质得到沉降或被控制在第二流道26的最外侧，只有少量轻质的砂砾或杂质能够随着原油在第二流道26向上流动上升进入至采油机构1。通过上述过程从而使得流入抽油泵12中的原油中的砂砾或杂质的含量得到了进一步的降低。
在一种优选的实施方式中，如图2所示，除砂机构2还可以包括：连接在封堵件24和第一管体21之间的沉砂尾管28。沉砂尾管28用于收集自第一管体21和第二管体22中分离出的沉砂，沉砂尾管28的长度可以根据油井口袋及吐泥浆、出砂量等情况进行灵活配制。当沉砂尾管28中的沉砂过多影响到原油流入第二管体22中时，可以将管柱起出，进而对沉砂尾管28中的沉砂进行清理。
本申请中的采油管柱结构简单可靠，通过第一管体21和第二管柱的能使流体旋流的流道产生的离心力以及砂砾自身的重力的共同作用进行了二次旋流除砂和重力沉砂，其可以适用于多种套管的油井防砂与沉砂，具有低成本、效果明显的特点，尤其适用于稠油井的采油防砂生产。相对于稠油井中生产出的稠油，其密度和粘度高于常规原油，稠油中的砂砾或杂质无法单靠重力作用与稠油进行分离，而在本申请中通过第一管体21和第二管柱的能使流体旋流流道产生的离心力加大了砂砾或杂质所受到的向下的力，因此，能够使得砂砾或杂质与稠油进行分离。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。