防气、防砂筛管.pdf

本实用新型公开了一种防气、防砂筛管，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，排气阀上具有排气孔，排气孔和油套环形空间连通，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。本实用新型依靠普通物理及流体力学原理经过两次防砂和两次气液的分离过程，完成了整个气体、液体、砂子的分离，防气、防砂效果好，耐高温、耐腐蚀、不易堵塞、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，具有积极的推广价值。

1、  一种防气、防砂筛管，主要由依次连接的逆向分离器(30)、螺旋分离器(20)、排气阀(10)构成，其特征在于：逆向分离器(30)上具有进油孔(32)和下端开口的中心管(33)，逆向分离器(30)的下端通过下接箍(50)与沉砂管连接，螺旋分离器(20)具有螺旋通道(23)，排气阀(10)上具有排气孔(11)，排气孔(11)和油套环形空间(40)连通，排气阀(10)的上端通过上接箍(70)与抽油管及抽油泵连接，螺旋分离器(20)与抽油管之间具有出油通道(80)。

2、  如权利要求1所述的防气、防砂筛管，其特征在于：逆向分离器(30)主要由逆向分离外管(31)和下端开口的中心管(33)构成，逆向分离外管(31)上具有进油孔(32)，逆向分离外管(31)内设有中心管(33)。

3、  如权利要求2所述的防气、防砂筛管，其特征在于：进油孔(32)的数量为60～100个。

4、  如权利要求1、2或3所述的防气、防砂筛管，其特征在于：中心管(33)的底端要低于最下端的进油孔(32)底部不少于80cm。

5、  如权利要求1所述的防气、防砂筛管，其特征在于：螺旋分离器(20)主要由螺旋分离外管(21)、螺旋分离柱(24)构成，螺旋分离柱(24)上具有螺旋片(22)，螺旋分离外管(21)与螺旋分离柱(24)、螺旋片(22)之间形成螺旋通道(23)，螺旋分离外管(21)的下端通过中间接箍(60)与逆向分离外管(31)连接，螺旋分离柱(24)通过带有液体通道的接头(25)与中心管(33)连接。

6、  如权利要求1所述的防气、防砂筛管，其特征在于：排气阀(10)包括有阀体(12)，阀体(12)上还具有排气孔(11)，排气孔(11)与油套环形空间(40)连通。

防气、防砂筛管
【技术领域】
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筛管。
【背景技术】
筛管是目前我国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。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题就是针对现有技术之不足而提供一种防气、防砂筛管，该筛管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。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种防气、防砂筛管，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，排气阀上具有排气孔，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排气孔排放到了油套环形空间，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，阀体上还具有排气孔，当达到一定的压力时，排气孔打开排出混合气体到油套环形空间内。
本实用新型可以达到的有益效果是：
1、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。以实验的五口油井为例：首先都大大的提高了抽油泵抽油效果，平均泵效由48％上升到75％；平均每口油井增加产量3.2吨；平均每口油井免修期增加96天。
2、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，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。
【具体实施方式】
如图1所示，该防气、防砂筛管，由依次连接的逆向分离器30、螺旋分离器20、排气阀10构成，逆向分离器30上具有进油孔32和下端开口的中心管33，逆向分离器30的下端通过下接箍450与沉砂管连接，螺旋分离器20具有螺旋通道23，排气阀10上具有排气孔11，排气孔11与油套环形空间40连通，排气阀10的上端通过上接箍70与抽油管及抽油泵连接，螺旋分离器20与抽油管之间具有出油通道80。逆向分离器30主要由逆向分离外管31和中心管33构成，逆向分离外管31上具有80个进油孔32，逆向分离外管31内设有中心管33，混合液体通过进油孔32进入逆向分离外管31和中心管33之间，到达中心管33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33内，中心管33的最底端低出进油孔32底部100cm；螺旋分离器20主要由螺旋分离外管21、螺旋分离柱24构成，螺旋分离柱24上具有螺旋片22，螺旋分离外管21的下端通过中间接箍50与逆向分离外管31连接，螺旋分离柱24通过带有液体通道的接头25与中心管33连接，螺旋分离外管21与螺旋片22、螺旋分离柱23之间形成螺旋通道23，能够使进入螺旋分离器20的混合液体螺旋运动；排气阀10的阀体12上还具有排气孔11，排气孔11直通到油套环形空间40，当达到一定的压力时，排气孔11打开排出气体。
本方案在抽油过程中进行两次防砂和两次气液的分离过程是：
第一次防砂：当抽油泵柱塞上行时，混合液体通过进油孔32进入逆向分离外管31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20的砂量；第二次防砂：混合液体进入螺旋分离器20后，在螺旋通道23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21内壁和螺旋片22、螺旋分离柱24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31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20到达排气阀10后排放到油套环形空间40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20中，气体和液体一起围绕螺旋通道23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10的排气孔11排出，液体则通过出油通道80进入抽油管。