新型多级防砂防气装置的制作方法

本实用新型涉及一种石油开采的常用工具，具体地说是一种石油有杆泵开采中所用的新型多级防砂防气装置。

背景技术：

随着社会的发展，尤其是科学技术的进步，大大促进了社会生产力的飞速发展，尤其是在设备制造、资源勘探等多种设备技术密集型领域，更是成果显现突出。

随着工业化进程的快速推进，尤其是交通运输业的飞速发展，对于燃料等资源的需求量日益剧增；而作为传统燃料重要支柱的石油的需求量则更加迫切，因此，改进石油勘探设备，提高设备的技术含量以促进抽油质量和效率，是迫在眉睫。

筛管作为石油工业在石油有杆泵开采中最常用的工具，在石油采出过程中具有非常重要的作用，普通筛管是在管壁上打50-80个直径为5mm的孔，使井液直接通过孔道流入抽油泵，这样的筛管既不防气也不防砂；目前常用的还有另外两种防砂筛管即：金属丝网防砂管和多孔陶瓷防砂管，如专利号为：200620012375.0的“多层不锈钢金属网布防砂筛管”，金属丝网防砂筛管的丝网材料为不锈钢，耐酸性和耐碱性都很差，在生产过程中很短时间内就很容易被成分复杂的井内液体所腐蚀，从而失去防砂效果；2001年第1期的《石油矿场机械》中“自振式气砂锚的研制与应用”一文批露一种多孔陶瓷防砂筛管，由于这种筛管的微孔半径小，尽管具有耐高温、耐腐蚀可在原油杂质较多的油井上使用等优点，但极容易发生堵塞，导致泵效低或抽不出油，而且这两种筛管均不具防气功能。现有的单向防砂防气装置虽然在一定程度上可以起到预期的效果，但是对于防砂和防气的效果较差，无法通过一级结构就能够实现彻底的效果。

因此，改进现有的石油开采领域的防砂防气设备，是一个值得研究的问题。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种通过多级防砂和防气结构的设置，达到对于石油中所含砂气的精准过滤，并且设备采用多级安装，维修更换方便，在增加设备使用效果和质量的同时，对于设备成本达到有效的控制的新型多级防砂防气装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

新型多级防砂防气装置，包括依次连接的逆向分离器(B)、螺旋分离器组合、排气阀(15)构成，其特征在于：所述的螺旋分离器组合包括至少两个以上螺旋分离器（C）串联组合而成，相邻的螺旋分离器（C）之间通过第二中间接箍（D）连接；所述的逆向分离器(B)设置有内外滤砂除砂结构。

所述的逆向分离器(B)上具有进油孔(3)和下端开口的中心管2)，逆向分离器(B)的下端通过下接箍(1)与沉砂管连接，螺旋分离器(C)内设置有螺旋通道(8)，排气阀(15)上具有单向排气孔(12)，单向排气孔(12)和油套环形空间(A)连通，排气阀(15)的上端通过第二中间接箍（D）连接相邻的螺旋分离器（C）或通过上接箍(13)与抽油管及抽油泵连接，螺旋分离器(C)与抽油管之间具有出油通道(14)。

逆向分离器(B)包括逆向分离外管(4)和下端开口的中心管(2)，逆向分离外管(4)上具有进油孔(3)，逆向分离外管(4)内设有中心管(2)；所述的逆向分离器(B)的外滤砂结构为包覆在进油孔(3)外的逆向分离外管(4)上的带有目孔的铜丝布。中心管(2)的底端位于进油孔(3)下方。螺旋分离器(C)包括螺旋分离外管(10)和螺旋分离柱(7)；所述的螺旋分离柱(7)上设有螺旋片(9)，螺旋分离外管(10)与螺旋分离柱(7)、螺旋片(9)之间形成螺旋通道(8)，螺旋分离外管(10)的下端通过第一中间接箍(6)与逆向分离外管(4)连接，螺旋分离柱(7)通过带有液体通道的接头(5)与中心管(2)连接。所述的排气阀(15)包括有阀体(11)，阀体(11)上设置有单向排气孔(12)，单向排气孔(12)与油套环形空间(A)连通。

积极有益效果：本实用新型根据井内液体被抽油泵抽出时液体流动的自然规律，结合液体流动力学的原理设计而成，具有耐高温、耐腐蚀、不易堵塞、防气、防砂、使用安全可靠、安装简单方便、可长期重复使用等特点；本实用新型防气、防砂效果好，使用周期长，性能可靠，可以大幅度的延长油井免修期并提高原油产量，大大节约生产成本。本实用新型依靠自然存在的客观原理完成了整个气体、液体、砂子的分离，并且通过多级过滤分离，来达到了防气、防砂目的，同时具备耐高温、耐腐蚀、不堵塞等特点，因此具有积极的推广价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中为：下接箍1、中心管2、进油孔3、逆向分离外管4、接头5、第一中间接箍6、螺旋分离柱7、螺旋通道8、螺旋片9、螺旋分离外管10、阀体11、单向排气孔12、上接箍13、出油通道14、排气阀15、油套环形空间A、逆向分离器B、螺旋分离器C、第二中间接箍D。

具体实施方式

新型多级防砂防气装置，主要由依次连接的逆向分离器、螺旋分离器、排气阀构成，逆向分离器上具有进油孔和下端开口的中心管，逆向分离器的下端通过下接箍与沉砂管连接，螺旋分离器具有螺旋通道，排气阀上具有单向排气孔，单向排气孔与油套环形空间连通，排气阀的上端通过上接箍与抽油管及抽油泵连接，螺旋分离器与抽油管之间具有出油通道。逆向分离器着重改变了原有的液体运动方向，依据流体力学的原理，当抽油泵柱塞上行时，混合液体通过进油孔进入逆向分离器，首先是向下运动，到达中心管的底部开口后迅速改变方向，通过中心管而向上运动，由于抽油管内的气体、液体、砂的质量不同，所产生的离心力也不同，在不同的重力和离心力的作用下，完成了砂粒、液体、气体的第一次分离；经过第一次分离的液体继续向上运动进入螺旋分离器后，由原来的直线运动迅速在螺旋通道内转变为螺旋运动，再次产生不同的离心力使得砂粒、液体、气体对螺旋通道内外壁产生了不同的摩擦力，从而改变了砂粒、液体、气体的运动速度和方向，这样就完成了砂粒、液体、气体的第二次分离；混合液体经过螺旋分离器的高速旋转在螺旋分离器的顶部液体被旋转到最外圈，通过出油通道进入抽油管及抽油泵。分离后的气体则由螺旋分离器的中部到达排气阀的底部后形成了集气腔，当气体累积到一定的压力后，排气阀自动打开单向排气孔进行排气。没有被逆向分离器分离净的少量砂粒则集中在螺旋分离器的中下部，当抽油泵柱塞下行时，液体使静止的砂粒迅速的向下运动到沉砂管内。混合石油液体通过逆向分离器完成的第一次分离，再经过螺旋分离器螺旋运动完成第二次分离后，流入抽油泵内被充分抽到地面管线，质量较重的砂子则在重力和离心力的作用下向下运动进入沉砂管内，不会进入抽油泵内发生砂卡及对抽油泵造成磨损，气体则通过排气阀上的单向排气孔排放到了油套环形空间，由于排气阀为单向发，故气体不会进入抽油泵内发生气锁，进而影响抽油泵的充满度，造成泵效差，减少油井的产量。逆向分离器主要由逆向分离外管和下端开口的中心管构成，逆向分离外管上具有进油孔，逆向分离外管内设有中心管，混合液体通过进油孔进入逆向分离外管和中心管之间先向下运动，到达中心管的底部后在抽油泵的抽吸力的作用下迅速的向上运动进入中心管内；进油孔的数量为60-100个；为了达到很好的分离效果，中心管的底端要低于最下端的进油孔底部不少于80cm；螺旋分离器主要由螺旋分离外管、螺旋分离柱构成，螺旋分离柱上具有螺旋片，螺旋分离外管与螺旋分离柱、螺旋片之间形成螺旋通道，使进入螺旋分离器的混合液体螺旋运动，螺旋分离外管的下端通过第一中间接箍与逆向分离外管连接，螺旋分离柱通过带有液体通道的接头与中心管连接；排气阀包括有阀体，阀体上还具有单向排气孔，当达到一定的压力时，单向排气孔打开排出混合气体到油套环形空间内。 如图1所示，该防气、防砂筛管，由依次连接的油套环形空间B、螺旋分离器C、排气阀15构成，油套环形空间B上具有进油孔3和下端开口的中心管2，油套环形空间B的下端通过下接箍1与沉砂管连接，螺旋分离器C具有螺旋通道8，排气阀15上具有单向排气孔12，单向排气孔12与油套环形空间A连通，排气阀15的上端通过上接箍13与抽油管及抽油泵连接，螺旋分离器C与抽油管之间具有出油通道14。油套环形空间B主要由逆向分离外管31和中心管2构成，逆向分离外管31上具有80个进油孔3，逆向分离外管31内设有中心管2，混合液体通过进油孔3进入逆向分离外管31和中心管2之间，到达中心管2的底部后在抽油泵的抽吸力的作用下迅速的向上运动进入中心管2内，中心管2的最底端低出进油孔3底部100cm；螺旋分离器C主要由螺旋分离外管10、螺旋分离柱7构成，螺旋分离柱7上具有螺旋片9，螺旋分离外管10的下端通过第一中间接箍6与逆向分离外管31连接，螺旋分离柱7通过带有液体通道的接头5与中心管2连接，螺旋分离外管10与螺旋片9、螺旋分离柱23之间形成螺旋通道8，能够使进入螺旋分离器C的混合液体螺旋运动；排气阀15的阀体11上还具有单向排气孔12，单向排气孔12直通到油套环形空间A，当达到一定的压力时，单向排气孔12打开排出气体。本方案在抽油过程中进行多次防砂和多次气液的分离过程是：第一次防砂：通过设置在进油孔外的铜丝布进行过滤实现；

第二次防砂：当抽油泵柱塞上行时，混合液体通过进油孔3进入逆向分离外管4和中心管33之间先向下运动，到达中心管33底部开口时，在抽油泵柱塞上行时的抽吸力的作用下突然转向180°而向上运动，这个转向运动致使液体中的砂子在重力和离心力的双重作用下抛下沉入沉砂管，从而避免或大大减少了进入螺旋分离器C的砂量；

第三次防砂：混合液体进入螺旋分离器C后，在螺旋通道8内由直线运动突然变为旋转运动，再次产生不同的离心力使得砂粒、液体、气体对螺旋分离外管10内壁和螺旋片9、螺旋分离柱7产生了不同的摩擦力，当抽油泵柱塞下行时由于液体是静止的，砂粒迅速沉降到沉砂管。

第一次气液分离：抽油柱塞上行时，气液同时进入逆向分离外管4和中心管33之间，液体会在重力的作用下快速下沉，气体则首先进入中心管33通过螺旋分离器C到达排气阀15后排放到油套环形空间A内；

第二次气液分离：当混合液体通过中心管33上行进入螺旋分离器C中，气体和液体一起围绕螺旋通道8高速旋转上升，在离心力的作用下液体被抛向外圈，气体则从中心部位上升，通过排气阀15的单向排气孔12排出，液体则通过出油通道14进入抽油管。

根据开采油品质量，设置多级串连的螺旋分离器，可以实现对于液体内的气液进行多级多次分离。

本实用新型根据井内液体被抽油泵抽出时液体流动的自然规律，结合液体流动力学的原理设计而成，具有耐高温、耐腐蚀、不易堵塞、防气、防砂、使用安全可靠、安装简单方便、可长期重复使用等特点；本实用新型防气、防砂效果好，使用周期长，性能可靠，可以大幅度的延长油井免修期并提高原油产量，大大节约生产成本。本实用新型依靠自然存在的客观原理完成了整个气体、液体、砂子的分离，并且通过多级过滤分离，来达到了防气、防砂目的，同时具备耐高温、耐腐蚀、不堵塞等特点，因此具有积极的推广价值。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。