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1、10申请公布号CN104165041A43申请公布日20141126CN104165041A21申请号201410402861222申请日20140815E21B43/0220060171申请人重庆科技学院地址401331重庆市沙坪坝区虎溪大学城东路20号72发明人王建华王奕卿华君孟令祥赵玉汶刘忠华徐春碧郭道刚王炯焦国盈丁忠佩李俊74专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所普通合伙11350代理人汤东凤54发明名称一种油田用自清洁式防砂防气锚57摘要一种油田用自清洁式防砂防气锚，包括外工作筒，位于上接头和下接头之间，其下端与下接头连接，上端通过中间接头与上接头连接，中间接头的第二圆台外圆用螺纹连。
2、接弹簧连接头，锥截涡卷弹簧通过固定螺钉固定于弹簧连接头内侧壁；所述弹簧连接头内侧壁设置有一圈凸台，所述凸台与中间接头下端卡固有扶正集气罩，所述凸台对应的弹簧连接头外圆开有凹槽，凹槽内开有多个通孔，凹槽内通过滤网压环包绕有滤网，外工作筒开有排气孔；所述锥截涡卷弹簧内套有中心管，锥截涡卷弹簧下端通过贯通于中心管下部的连接螺栓与中心管相连，锥截涡卷弹簧对应位置的外工作筒上开有使油液进入的割缝；所述中心管上端设置有支承弹簧。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页10申请公布号CN104165041ACN104165。
3、041A1/2页21一种油田用自清洁式防砂防气锚，包括外工作筒，位于上接头和下接头之间，其下端用螺纹与下接头连接，上端通过中间接头与上接头连接，所述中间接头为从上到下外径成圆台状逐渐缩小的中通接头，外工作筒与中间接头的第一圆台外圆螺纹连接，中间接头的第二圆台外圆螺纹连接弹簧连接头，锥截涡卷弹簧通过固定螺钉固定于弹簧连接头内圆壁上；所述弹簧连接头内圆设置有一圈凸台，所述凸台与中间接头下端卡固有扶正集气罩，所述凸台对应的弹簧连接头外圆上开有凹槽，凹槽内开有多个通孔，凹槽内的滤网通过滤网压环包绕固定滤网，弹簧连接头与外工作筒间有缝隙，外工作筒靠近上端与滤网相对应的位置开有排气孔；所述锥截涡卷弹簧直径。
4、上大下小，锥截涡卷弹簧内套有中心管，锥截涡卷弹簧下端通过贯通于中心管下部的连接螺栓与中心管相连，锥截涡卷弹簧对应位置的外工作筒上开有使油液进入的割缝；所述中心管上端延伸至上接头，支承弹簧套接于中心管上，支承弹簧上端由微调限位接头限位，下端由扶正集气罩限位，以支承中心管和连接在中心管上所有部件的重量，中心管可紧贴扶正集气罩内壁上下自由运动。2根据权利要求1所述的防砂防气锚，其特征在于，所述上接头内的中心管上端螺纹连接有微调限位接头，所述微调限位接头外圆壁开有纵向凹槽，销钉突出于上接头内圆壁，并伸入所述微调限位接头的凹槽内，通过凹槽的上下边界对微调限位接头进行限位，垫环内园有内螺纹，通过中心管上端。
5、外螺纹旋入中心管，调节支承弹簧的高度，并和锁紧螺帽一道对微调限位接头锁紧。3根据权利要求2所述的防砂防气锚，其特征在于，所述中心管下端连接有泄液阀总承，所述泄液阀总承包括泄液阀壳体，所述泄液阀壳体由所述连接螺栓与锥截涡卷弹簧及中心管固连，泄液弹簧位于泄液阀壳体内，一端由泄液阀壳体底部的带导向杆扶正体限位，另一端由泄液阀限位，所述泄液阀封堵于泄液阀体内的阀座处，泄液阀壳体上开有泄液孔。4根据权利要求3所述的防砂防气锚，其特征在于，所述泄液阀及带导向杆扶正体接触泄液弹簧一面均设置有向泄液弹簧内部伸出的凸起，扶正稳定泄液弹簧，所述泄液阀壳体底端带向外伸出的导向杆构成扶正体，外工作筒与下接头连接处，由。
6、下接头端面卡固有调节环，调节环上加工有与外工作筒内螺纹连接的导向板，导向杆可沿调节环及导向板中部开孔自由上下活动，导向杆底部连接有螺帽，螺帽及带导向杆扶正体对导向杆上下活动距离进行限位。5根据权利要求4所述的防砂防气锚，其特征在于，所述微调限位接头及销钉的限位距离与螺帽、带导向杆的扶正体及导向板对导向杆的限位距离相同。6根据权利要求4或5所述的防砂防气锚，其特征在于，所述导向板及调节环上均开有用于使沉砂通过的孔。7根据上述任一权利要求所述的防砂防气锚，其特征在于，所述防砂防气锚的最大径向尺寸为95。8根据权利要求1所述的防砂防气锚，其特征在于，所述锥截涡卷弹簧之间的缝隙不大于01。9根据权利要。
7、求1所述的防砂防气锚，其特征在于，所述割缝为纵向长条状，成一定角权利要求书CN104165041A2/2页3度排列于外工作筒四周。10根据权利要求1所述的防砂防气锚，其特征在于，所述上接头连接下井管油，下接头连接沉砂尾管。权利要求书CN104165041A1/5页4一种油田用自清洁式防砂防气锚技术领域0001本发明涉及油田采油工程领域，特别涉及一种油田用自清洁式防砂防气锚。背景技术0002目前，在井筒防砂中，国内主要采用的机械防砂工艺有陶瓷滤砂管防砂工艺、金属粉末滤砂管防砂工艺、树脂胶结滤砂管防砂工艺、双层预充填绕丝管防砂工艺、金属棉滤砂管防砂工艺等。这些滤砂管防砂工艺各有自己的优缺点和适应性。
8、，在油田生产中都得到了较广泛的应用。同时生产中暴露了一些问题，如防砂效果不佳、施工复杂、易堵、施工成本高等。而共有的主要问题是产液中小砂粒嵌入到过滤元件之中，使之渗透率下降，从而降低产量，且当这些过滤元件堵塞逐渐加剧甚至被堵死时，工具将承受很大的外压，导致过滤元件某些部位穿孔或刺漏，从而失去防砂效果，对生产造成影响。0003在国外，前苏联阿塞拜疆曾报道了一种气砂锚，利用伸缩带簧做滤砂元件，在现场应用中取得了很好的效果。不足之处是中心管和泄液阀总承的重量全部作用在伸缩带状弹簧上，使其不能处于自由状态，将影响伸缩带状弹簧的正常工作；再者下部不能接沉砂尾管，滤掉的砂粒直接沉入口袋，将增加下次作业的工。
9、作量；国内未曾报道有类似气砂锚在油田上应用。0004针对国内使用的机械防砂工艺存在的不足易堵，同时借鉴吸收国外先进经验开发研制而成的一种新型防砂防气新技术。发明内容0005为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种油田用自清洁式防砂防气锚，针对机械防砂工艺中存在的气砂锚易堵等不足，利用锥截涡卷弹簧为滤砂元件，利用弹簧的伸缩特性，机抽过程中上、下冲程交替变化而产生的呼吸作用，可以防砂，兼具一定防气功能，而且能够自动清洁滤砂元件，从而使油流畅通，较其它机械滤砂工具具有独特的优点。0006为达到上述目的，本发明的技术方案为0007一种油田用自清洁式防砂防气锚，包括0008外工作筒，位于上接头和下。
10、接头之间，其下端用螺纹与下接头连接，上端通过中间接头与上接头连接，所述中间接头为从上到下外径成圆台状逐渐缩小的中通接头，外工作筒与中间接头的第一圆台外圆螺纹连接，中间接头的第二圆台外圆螺纹连接弹簧连接头，锥截涡卷弹簧通过固定螺钉固定于弹簧连接头内圆壁上；0009所述弹簧连接头内圆设置有一圈凸台，所述凸台与中间接头下端卡固有扶正集气罩，所述凸台对应的弹簧连接头外圆上开有凹槽，凹槽内开有多个通孔，凹槽内的滤网通过滤网压环包绕固定滤网，弹簧连接头与外工作筒间有缝隙，外工作筒靠近上端与滤网相对应的位置开有排气孔；0010所述锥截涡卷弹簧直径上大下小，锥截涡卷弹簧内套有中心管，锥截涡卷弹簧下说明书CN1。
11、04165041A2/5页5端通过贯通于中心管下部的连接螺栓与中心管相连，锥截涡卷弹簧对应位置的外工作筒上开有使油液进入的割缝；0011所述中心管上端延伸至上接头，支承弹簧套接于中心管上，支承弹簧上端由微调限位接头限位，下端由扶正集气罩限位，以支承中心管和连接在中心管上所有部件的重量，中心管可紧贴扶正集气罩内壁上下自由运动。0012进一步的，所述上接头内部的中心管上端螺纹连接有微调限位接头，所述微调限位接头外圆壁上开有纵向凹槽，销钉突出于上接头内圆壁，并伸入所述微调限位接头的凹槽内，通过凹槽的上下边界对微调限位接头进行限位，垫环内园有内螺纹，通过中心管上端外螺纹旋入中心管，调节支承弹簧的高度，。
12、并和锁紧螺帽一道对微调限位接头锁紧。0013进一步的，所述中心管下端连接有泄液阀总承，所述泄液阀总承包括泄液阀壳体，所述泄液阀壳体由所述连接螺栓与锥截涡卷弹簧及中心管固连，泄液弹簧位于泄液阀壳体内，一端由泄液阀壳体底部的带导向杆扶正体限位，另一端由泄液阀限位，所述泄液阀封堵于泄液阀体内的阀座处，泄液阀壳体上开有泄液孔。0014进一步的，所述泄液阀及带导向杆扶正体接触泄液弹簧一面均设置有向泄液弹簧内部伸出的凸起，扶正稳定泄液弹簧，所述泄液阀壳体底端带向外伸出的导向杆构成扶正体，外工作筒与下接头连接处，由下接头端面卡固有调节环，调节环上加工有与外工作筒内螺纹连接的导向板，导向杆可沿调节环及导向板中。
13、部开孔自由上下活动，导向杆底部连接有螺帽，螺帽及带导向杆扶正体对导向杆上下活动距离进行限位。0015进一步的，所述微调限位接头及销钉的限位距离与螺帽、带导向杆扶正体及导向板对导向杆的限位距离相同。0016进一步的，所述导向板及调节环上均开有用于使沉砂通过的孔。0017进一步的，所述防砂防气锚的最大径向尺寸为95。0018进一步的，所述锥截涡卷弹簧之间的缝隙不大于01。0019进一步的，所述割缝为纵向长条状，成一定角度排列于外工作筒四周。0020进一步的，所述上接头与下井油管连接，下接头连接沉砂尾管。0021相对于现有技术，本发明的有益效果为00221、利用锥截涡卷弹簧为滤砂元件。00232、微。
14、调限位套的设计，可以调节锥截涡卷弹簧装配过程中产生的扭力，并限定其工作行程，保证正常工作。00243、支承弹簧的设计，可保证锥截涡卷弹簧不受任何其它重量的作用，处于最佳工作状态。00254、滤网设计可以防止地层液中砂粒从排气孔进入中心管，避免砂粒卡泵事故发生。00265、本气砂锚下部接头的设计，可在该装置下部接一定数量沉砂尾管，减少下次作业冲砂工作量。00276、本发明一种油田用自清洁式防砂防气锚，针对机械防砂工艺中存在的气砂锚易堵等不足，利用锥截涡卷弹簧为滤砂元件，利用弹簧的伸缩特性，机抽过程中上、下冲程交替变化而产生的呼吸作用，可以防砂，兼具一定防气功能，而且能够自动清洁滤砂元件，从而使油。
15、流畅通，较其它机械滤砂工具具有独特的优点。说明书CN104165041A3/5页6附图说明0028图1为本发明一种自清洁式防砂防气锚的结构示意图。0029图2为图1的上半段放大图。0030图3为图2的下半段放大图。0031其中00321上接头，2锁紧螺帽，3微调限位接头，4销钉，5垫环，6中间接头，7支承弹簧，8扶正集气罩，9排气孔，10滤网，11滤网压环，12弹簧连接头，13固定螺钉，14锥截涡卷弹簧，15外工作筒，16进液孔，17中心管，18割缝，19连接螺栓，20泄液阀壳体，21泄液阀，22泄液弹簧，23带导向杆扶正体，24导向板，25调节环，26螺帽，27下接头。具体实施方式0033下。
16、面结合附图及具体实施方式对本发明技术方案做进一步详细说明0034如图13所示，一种油田用自清洁式防砂防气锚，包括0035外工作筒15，位于上接头1和下接头27之间，其下端用螺纹与下接头27连接，上端通过中间接头6与上接头1连接，所述中间接头6为从上到下外径成圆台状逐渐缩小的中通接头，外工作筒15与中间接头6的第一圆台外圆壁螺纹连接，中间接头6的第二圆台外圆螺纹连接弹簧连接头12，锥截涡卷弹簧14通过固定螺钉固定13于弹簧连接头圆壁上；0036所述弹簧连接头12内圆壁设置有一圈凸台，所述凸台与中间接头6下端卡固有扶正集气罩8，所述凸台对应的弹簧连接头12外圆上壁开有凹槽，凹槽内开有多个通孔，凹槽。
17、内的滤网10通过滤网压环11包绕固定，弹簧连接头12与外工作筒15间有缝隙，外工作筒15靠近上端与滤网10相对应的位置开有排气孔9；0037所述锥截涡卷弹簧14直径上大下小，锥截涡卷弹簧14内套有中心管17，锥截涡卷弹簧14下端通过贯通于中心管17下部的连接螺栓19与中心管17相连，锥截涡卷弹簧14对应位置的外工作筒15上开有使油液进入的割缝18；0038所述中心管17上端延伸至上接头1，支承弹簧7套接于中心管17上，支承弹簧7上端由微调限位接头3限位，下端由扶正集气罩8限位，以支承中心管17和连接在中心管上所有部件锁紧螺帽2、微调限位接头3、垫环5、支承弹簧7、连接螺栓19、泄液阀壳体20、。
18、泄液阀21、泄液弹簧22、带导向杆扶正体23、螺帽26的重量，中心管17可紧贴扶正集气罩8内壁上下自由运动。0039进一步的，所述上接头1内部的中心管17上端螺纹连接有微调限位接头3，所述微调限位接头3外圆上开有纵向凹槽，销钉4突出于上接头1内圆壁，并伸入所述微调限位接头3的凹槽内，通过凹槽的上下边界对微调限位接头3进行限位，垫环5内园有内螺纹，通过中心管17上端外螺纹旋入中心管17，调节支承弹簧7的高度，并和锁紧螺帽2一道对微调限位接头3锁紧。0040进一步的，所述中心管17下端连接有泄液阀总承，所述泄液阀总承包括泄液阀壳体20，所述泄液阀壳体20由所述连接螺栓19与锥截涡卷弹簧14及中心管。
19、17固连，泄液弹说明书CN104165041A4/5页7簧22位于泄液阀壳体20内，一端由泄液阀壳体20底部的带导向杆扶正体23限位，另一端由泄液阀21限位，所述泄液阀21封堵于泄液阀壳体20内的阀座处，泄液阀壳体20上开有泄液孔。0041进一步的，所述泄液阀21及带导向杆扶正体23接触泄液弹簧22的一面均设置有向泄液弹簧22内部伸出的凸起，扶正稳定泄液弹簧22，所述泄液阀壳体20底端带向外伸出的导向杆构成扶正体23，外工作筒15与下接头27连接处，由下接头27端面卡固有调节环25，调节环25上加工有与外工作筒15内螺纹连接的导向板24，导向杆可沿调节环25及导向板24中部开孔自由上下活动，导。
20、向杆底部连接有螺帽26，螺帽26及带导向杆扶正体23对导向杆上下活动距离进行限位。0042进一步的，所述微调限位接头3及销钉4的限位距离与螺帽26、带导向杆扶正体23及导向板24对导向杆的限位距离相同。0043进一步的，所述导向板24及调节环25上均开有用于使沉砂通过的孔。0044进一步的，所述防砂防气锚的最大径向尺寸为95MM。0045进一步的，所述锥截涡卷弹簧14之间的缝隙不大于01。0046进一步的，所述割缝18为纵向长条状，按一定角度排列于外工作筒四周。0047进一步的，所述上接头1与下井油管连接，下接头27连接沉砂尾管。0048本发明防砂防气锚的最大径向尺寸为95MM,可以在大多数套。
21、管尺寸下使用，并可根据套管尺寸要求，设计防砂防气锚的最大径向尺寸。上接头1与下井油管连接；微调限位接头3，作用是调节锥截涡卷弹簧14装配过程中产生的扭力，并由微调限位接头3侧壁的凹槽和销钉4限定锥截涡卷弹簧14起下作业过程中的行程，以保护锥截涡卷弹簧14免于损坏；支承弹簧7作用是支承中心管17，以及与中心管17相连的所有部件的重量，确保锥截涡卷弹簧14处于自由状态。通过更换不同厚度的垫环5，可以调节支承弹簧7的伸缩量；扶正集气罩8作用是扶正中心管17和收集分离出来的气体；滤网10作用是允许气体通过而阻止砂粒进入；锥截涡卷弹簧14起滤砂作用，阻挡砂粒进入中心管17；外工作筒15起保护锥截涡卷弹簧。
22、14作用；泄液阀总承，在起油管作业时，油管压力大于套管压力一定值时，通过泄液阀壳体20侧壁的孔进行泄液，平衡油管环空压力，同时清洗锥截涡卷弹簧14；通过更换厚度不同的调节环25，可以调节阀杆的活动距离。下部接头27连接沉砂尾管。0049本发明的工作原理为1防砂防气原理含砂地层原油从工作筒15各个方向的割缝18进入外工作筒15，通过锥截涡卷弹簧14的缝隙进入到锥截涡卷弹簧14与中心管17之间的环形空间，此时原油中直径大于007的砂粒被阻拦在锥截涡卷弹簧14之外，下沉到沉砂尾管中，起到了防砂作用。而原油沿锥截涡卷弹簧14与中心管17之间通过中心管17的下进液孔16进入到中心管17内部，沿中心管17。
23、向上进入深井泵。在液体沿锥截涡卷弹簧14与中心管17之间的环形空间下行的过程中，伴随油进入的气泡会上浮，并聚集在扶正集气罩8内，并由多个小孔组成的排气孔9排出，起到了防气作用。00502自清洁原理锥截涡卷弹簧14在井下工作时，随着抽油机上下冲程的交替变化，锥截涡卷弹簧14将产生伸缩振动，这样就会把滞留在缝口的砂粒刮掉，并受振动而掉下，从而保持锥截涡卷弹簧14各圈之间缝隙的畅通。00513装置保护原理通过所述微调限位接头3及销钉4间限位距离与螺帽26、带导向杆扶正体23及导向板24对导向杆相同限位距离的设置，防止在起下管柱作业和生产过说明书CN104165041A5/5页8程中，中心管17及支承弹簧7及中心管17下泄液阀总承与导向杆运动距离过大对装置本身造成损害，对装置进行保护。0052以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。说明书CN104165041A1/2页9图1图2说明书附图CN104165041A2/2页10图3说明书附图CN104165041A10。