一种用于油井泵体的防砂卡装置的制作方法

1.本发明涉及油田开采领域，具体涉及一种用于油井泵体的防砂卡装置。


背景技术：

2.在石油开采过程中，油田油井采油生产主要是利用螺杆泵等泵体将井下石油抽出井口。而由于在石油开采过程中会在地层产生大量的沙砾，当这些沙砾容易堵塞螺杆泵，造成螺杆泵的磨损和砂卡。尤其是当油井因故停井导致井下流体停止循环时，由于螺杆泵等泵体往往位于油井的底部，因此地层沙砾会在重力作用下沉积在螺杆泵等泵体内，使得螺杆泵等泵体更容易发生纱卡事故产，严重影响正常的采油作业。
3.目前常用的防砂卡工艺，一种是在螺杆泵的下方加装砂锚，从而在井下泵体的下方将原油中携带的砂从油中分离出来并储存在泵下尾管油管中，使地层砂在进入泵前就被分离出去。这种防砂方式容易导致泵下尾管油管中的沙砾沉满，因而难以长时间起效，并且这种防砂方式也难以避免油井停井后螺杆泵上方的地层砂沉积堵塞螺杆泵。
4.另一种常用的防砂卡工艺是在泵上加挡砂装置。但是这种防砂卡工艺的防砂效果不够理想，容易在出砂严重时发生过砂卡事故。同时，当挡砂装置以上沉砂太多时，也会出现砂卡无法解开的情况。因此，这种方法难以产生长时间的防砂效果。


技术实现要素：

5.针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于油井泵体的防砂卡装置。本发明的用于油井泵体的防砂卡装置能够避免油井停井时地层砂沉积堵塞井下泵体，同时能够长期有效地防止井下泵体发生纱卡事故，降低油井的维护频率。
6.根据本发明，提供了一种用于油井泵体的防砂卡装置，包括：具有内腔的本体，所述内腔内设置有管体，所述管体与本体之间具有用于物质运输的第一通道。
7.在所述管体的外壁上设置有隔砂件，所述隔砂件能够在油井运行时保持所述第一通道的畅通并在油井停井时自动阻断第一通道。
8.在一个优选的实施例中，所述隔砂件构造为能够随着所述管体进行同步旋转的螺旋叶片，所述螺旋叶片远离管体的一端与所述本体的内壁相接。
9.在一个优选的实施例中在所述管体外壁上还设置有至少一个破砂杆，所述破砂杆设置在所述隔砂件的上游。所述破砂杆沿着本体的径向延伸，在所述破砂杆与本体的径向间形成有与第一通道相连通的用于物质运输的第二通道。
10.在一个优选的实施例中，所述破砂杆远离管体的自由端构造为锥形。
11.在一个优选的实施例中，设置有多个破砂杆，所述的多个破砂杆沿着所述管体的轴向和/或周向均匀布置，或沿周向布置的多个破砂杆在所述管体的轴向上交错布置。
12.在一个优选的实施例中，在所述本体的两端还分别设置有扶正环，所述扶正环的直径设置为略大于所述管体的直径，所述管体的两端分别延伸出本体外部并分别穿过所述扶正环。
13.在一个优选的实施例中，在所述扶正环上还套设有摩擦环，所述摩擦环的直径设置为与所述本体的直径相同，在所述扶正环和摩擦环之间形成为与第二通道相连通的用于物质运输的第三通道。
14.在一个优选的实施例中，所述摩擦环与扶正环通过设置在摩擦环内壁上的多个连接杆相连接。
15.在一个优选的实施例中，在所述连接杆和扶正环之间还设置有转动轴承。
16.在一个优选的实施例中，在所述管体两端的外壁上还设置有连接螺纹。
附图说明
17.下面将参照附图对本发明进行说明。
18.图1显示了根据本发明的一个实施例的用于油井泵体的防砂卡装置的示意图。
19.图2为图1所示的用于油井泵体的防砂卡装置沿a-a’面的剖切示意图。
20.在本技术中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
21.下面通过附图来对本发明进行介绍。在下文中，用语“上端”、“上侧”分别指朝向井口的一端、一侧；用语“下端”、“下侧”分别指远离油井井口的一端、一侧。
22.图1显示了根据本发明的一个实施例的用于油井泵体的防砂卡装置100。如图1所示，所述的用于油井泵体的防砂卡装置100包括本体10，所述本体10例如可以设置为管状或筒状，在所述本体10内限定有内腔20。
23.如图1所示，在所述内腔20内设置有管体30。所述管体30的上端32和下端34分别延伸出所述内腔20。并且，在所述管体30的上端32和下端34的外壁上分别设置有连接螺纹341，从而通过所述连接螺纹341将所述管体30的上端32和下端34分别连接在井下井下泵体(未示出)和抽油杆(未示出)上，使得所述本体10位于井下泵体与抽油杆之间。
24.在所述管体30与本体10的径向间形成有间隙25，所述间隙25形成为井下物质运输的第一通道28。同时，在所述管体30靠近其下端34的外壁上设置有隔砂件35，所述隔砂件35与所述本体10的内壁相接，使得所述隔砂件35能够封闭所述第一通道28，从而阻断隔砂件35两侧的井下物质的输送。
25.而在本发明中，所述隔砂件35构造为设置在所述管体30外壁上的螺旋叶片351。所述螺旋叶片351能够随着管体10的转动进行同步旋转。由此，当管体10静止不动时，所述螺旋叶片351与本体10的内壁相接，由此阻断第一通道28；当管体10在外力作用下旋转时，能够带动螺旋叶片351进行旋转。而容易理解，当螺旋叶片351开始旋转时，能够起到物质输送的效果，由此使得位于螺旋叶片351下侧的井下物质能够通过螺旋叶片351到达螺旋叶片351的上侧，由此保证所述第一通道28的畅通。
26.综上所述，当油井处于正常作业的状态时，所述管体30会随着井下的抽油杆一起进行转动，带动所述螺旋叶片351进行转动。当螺旋叶片351转动时，能够输送螺旋叶片351下侧的地层砂等井下杂质，使得所述杂质运动至螺旋叶片351的上侧，并在井下流体的输送下运动至井口。由此防止杂质在井下泵体处沉积，影响井下泵体的正常运转。
27.当油井因故停止运转时，此时地层沙砾等杂质会在重力作用下沉降下行，落到所述螺旋叶片351上侧的内腔20之中。而由于此时抽油杆停止转动，因此所述管体30和螺旋叶片351也会停止转动，所述螺旋叶片351能够封闭第一通道28，使得内腔20内的地层沙砾等杂质沉积在所述螺旋叶片351的上侧，由此防止地层砂等杂质堵塞井下泵体。
28.除此以外，当油井因故停止运转时，由于沉积作用，地层沙砾会在螺旋叶片351上侧内腔20中形成紧密的砂块。这些紧密的砂块会在油井重新运行时阻碍井下流体的正常循环，同时堵塞所述第一通道28，影响正常的钻井作业。
29.因此，如图1所示，在所述螺旋叶片351上侧的管体30的外壁上还设置有至少一个破砂杆36，所述破砂杆36沿着本体10的径向延伸并能够随着管体30进行同步转动。由此，当油井重新运行时，所述破砂杆36能够通过转动切割地层沙砾沉积所形成的砂块，将所述砂块重新分为体积较小的砂粒，由此使得井下流体能够携带这些体积较小的沙粒，最终将这些砂粒运输至井口处。
30.同时，在所述破砂杆36与本体10的内壁不相接，使得破砂杆36与本体10的径向间形成有与所述第一通道28相连通的用于物质运输的第二通道38。容易理解，通过这种设置，更有利于携带地层沙砾的井下流体通过所述破砂杆36。
31.在一个优选的实施例中，所述的多个破砂杆36在所述管体30的轴向或周向上均匀布置，由此可以提高破砂杆36的密度，从而将沉积的砂块分割为体积更小的沙粒，方便井下流体的运输。
32.而在本发明中，所述的多个破砂杆36也可以同时沿着所述管体30的轴向和周向布置。进一步地，沿周向布置的多个破砂杆36在所述管体30的轴向上交错布置，从而进一步的提高破砂杆36的布置密度，减小切割后的沙粒体积。
33.同时，所述破砂杆36远离管体30的自由端361优选地构造为锥形。通过这种设置，可以提高破砂杆36对砂块的切割能力。
34.在一个为示出的实施例中，所述破砂杆36可以替换为套设在所述管体上的螺旋桨(未示出)。这样当所述螺旋桨随着管体进行旋转时不仅能够切割砂块，同时也能够为流过第二桶道38的井下流体提供一个朝向井口的举升力，从而更有利于井下流体的循环。而这种螺旋桨是本领域人员所熟知的，在此略去对其的详细介绍。
35.如图1所示，在所述本体10的轴向两端还分别设置有扶正环40，所述管体30的两端分别延伸出本体10的外部并分别穿过所述扶正环40。所述扶正环40的直径设置为略大于所述管体30的直径，使得所述管体30穿过扶正环40时能够与所述扶正环40形成间隙配合。同时，所述扶正环40采用固定连接的方式安装在本体10上。由此，当所述管体30穿过扶正环40时，所述扶正环40能够起到固定管体30的作用，防止管体30因晃动而与油井内壁摩擦接触，影响管体30入井或正常的采油作业。
36.而由于所述管体30的直径远小于本体10的直径，因此所述扶正环40的直径也会小于本体10的直径，这样在所述扶正环40和本体10之间会形成台阶部45。为了防止所述台阶部45在本体10入井或上提出井的过程中卡在油井井壁上，在所述扶正环40上还套设有摩擦环50，所述摩擦环50与所述本体10设置为同一直径，由此使得所述摩擦环50覆盖台阶部45，防止台阶部45影响正常的入井或出井作业。
37.在一个优选的实施例中，所述摩擦环50采用高摩擦系数的橡胶材料制成。这种材
料一方面具有一定的弹性形变量，能够在一定程度上适应油井内壁的尺寸变化，另一方面其较高的摩擦系数也能够防止摩擦环50与油井内壁之间产生相对转动，影响正常的采油作业。
38.图2为图1所示的用于油井泵体的防砂卡装置100沿a-a’面的剖切示意图。如图2所示，所述摩擦环50与扶正环40通过设置在摩擦环50内壁上的多个连接杆55相连接。所述的多个连接杆55沿着摩擦环50的周向均匀布置。
39.同时，在相邻的任意两个连接杆55之间具有空隙56，所述空隙56形成为与所述第二通道38相连通的用于物质运输的第三通道58。由此，当井下的井下流体沿着第二通道38到达摩擦环50处时能够经过所述第三通道58流出，由此防止摩擦环50阻碍井下井下流体的循环流动。
40.在一个优选的实施例中，在所述连接杆55与所述管体30之间还设置有转动轴承60。所述转动轴承60能够形成一个滑动摩擦副，从而在所述管体30与连接杆55发生相对转动时降低连接杆55与管体30之间的摩擦力。这种转动轴承60是本领域技术人员所熟知的，在此略去对其的详细介绍。
41.以下简述根据本发明的用于油井泵体的防砂卡装置100的工作过程。
42.本发明的用于油井泵体的防砂卡装置100用于安装在井下泵体的上侧，随着井下泵体一同下入油井之中。当油井正常生产时，所述螺旋叶片351与管体30保持同步转动，此时所述第一通道28处于连通状态，所述本体10下侧的地层出砂能够在井下流体的带动下依次经过第一通道28、第二通道38和第三通道58正常运出至井口。
43.而当内故停井时，井下流体中携带的地层砂会在重力作用下沉降下行，落到本体10中。此时由于管体30停止转动，因此螺旋叶片351也会停止转动。由此，所述第一通道28会处于封闭状态，螺旋叶片351能够阻止地层砂进一步下沉进入井下泵体中，达到防止砂卡事故的发生。
44.当油井再次开井时，管体30会在抽油杆的带动下重新转动，带动螺旋叶片351重新转动，使得第一通道28处于连通状态重新处于连通状态。同时，所述破砂杆36也会在管体30的带动下进行转动，将螺旋叶片351沉积的砂柱切割成体积较小的砂粒，这些较小的沙砾会在井下流体的带动下运动之井口处。
45.最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。