一种螺旋除砂器.pdf

本发明提供了一种螺旋除砂器，包括螺旋分离管、出砂口短节、置换储砂罐和螺旋分离管安装架，螺旋分离管下端进料口与井底返排液管路连接，上端出液口与地面集水管路连接，所述螺旋分离管外周面上开设有若干个阻挡式出砂口，各出砂口通过管路与密闭式置换储砂罐连通，置换储砂罐底部开设有排砂口；井底含砂反排液从螺旋分离管下端进料口进入，顺着螺旋分离管高速盘旋向上流动，离心力作用下，反排液中的砂粒被甩向螺旋分离管内壁外周面，从出砂口排入置换储砂罐，螺旋分离管与置换储砂罐密闭连通，压力平衡，借助离心力将砂粒排入置换储砂罐置换出其中的液体，液体部分从螺旋分离管上端出口排入地面集水管路，实现砂液分离。

1.  一种螺旋除砂器，其特征在于：包括螺旋分离管(1)、出砂口短节(2)、 置换储砂罐(5)和螺旋分离管安装架，螺旋分离管(1)下端进料口与井底返 液管路连接，螺旋分离管(1)上端出口与地面集水管路连接，所述螺旋分离管 (1)上安装有若干个出砂口短节(2)，出砂口短节(2)上的出砂口(3)通过 管路与置换储砂罐(5)连通，置换储砂罐(5)底部开设有排砂口；井底含砂 返排液从螺旋分离管(1)下端进料口进入，顺着螺旋分离管(1)盘旋向上流 动，砂粒在离心力的作用下被甩向螺旋分离管(1)外周面，从出砂口短节(2) 内的阻挡式出砂口(3)排入置换储砂罐(5)与其内的液体进行置换，分离液 从螺旋分离管(1)上端出口排入地面集水管路。

2.  根据权利要求1所述的螺旋除砂器，其特征在于：所述螺旋分离管(1) 由若干个分段螺旋管和连接各分段螺旋管的若干个出砂口短节(2)组成。

3.  根据权利要求2所述的螺旋除砂器，其特征在于：所述螺旋分离管(1) 为分段绕制，每个分段都具有一定的升角、回转半径，且回转角度都超过180°， 各分段螺旋管两端和出砂口短节(2)两端均焊有法兰，各分段螺旋管与出砂口 短节(2)通过法兰连接。

4.  根据权利要求2所述的螺旋除砂器，其特征在于：所述的出砂口短节 (2)内壁外侧出砂口(3)处设置有聚集砂粒的挡板(201)，所述挡板(201) 为预置于出砂口短节(2)内壁上的U型挡板或倒L型挡板。

5.  根据权利要求1所述的螺旋除砂器，其特征在于：所述置换储砂罐(5) 为密闭式压力罐，其上安装有测量罐内压力的压力表(4)。

6.  根据权利要求1所述的螺旋除砂器，其特征在于：所述螺旋分离管(1) 下端进料口和上端出液口处均连接有法兰和阀门，螺旋分离管(1)进料口和出 液口均通过法兰、阀门分别与井底返液管路和地面集水管路连接。

7.  根据权利要求5所述的螺旋除砂器，其特征在于：所述置换储砂罐(5) 底部排砂口上安装有排砂阀门。

8.  根据权利要求1所述的螺旋除砂器，其特征在于：所述螺旋分离管(1) 上各出砂口短节(2)与置换储砂罐(5)的连接管路上安装有阀门。

一种螺旋除砂器
技术领域
本发明涉及一种砂-液分离设备，特别涉及一种螺旋除砂器。
背景技术
目前，油田在完井时采用了一种新型的水力喷砂射孔及压裂、放喷、洗井、 抽吸的联作工艺。在这些工艺过程中，必须对返排液进行处理，现有的返排液 压裂处理系统，处理技术有以下两种：1.利用沉砂罐进行自然沉降处理：该分离 技术虽然可以解决返排液大流量、高含砂的问题，但是这种沉降分离耗时过长， 延长了完井周期；还有沉降罐体积较大，占地面积大，不适宜用在体积较小的 撬装系统中。2.旋流器分离技术：该分离技术设备虽然体积较小，但处理能力不 足，对大流量、高含砂的压裂液进行分离处理需要多套设备，增加了投资成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种能对大流量、高含砂的返 排液进行动态分离处理、结构简单的螺旋除砂器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种螺旋除砂器，包括螺旋分离管、出砂口短节、置换储砂罐和螺旋分离 管安装架，螺旋分离管下端进料口与井底返液管路连接，螺旋分离管上端出口 与地面集水管路连接，所述螺旋分离管上安装有若干个出砂口短节，出砂口短 节上的出砂口通过管路与置换储砂罐连通，置换储砂罐底部开设有排砂口；井 底含砂返排液从螺旋分离管下端进料口进入，顺着螺旋分离管盘旋向上流动， 砂粒在离心力的作用下被甩向螺旋分离管外周面，从出砂口短节内的阻挡式出 砂口排入置换储砂罐与其内的液体进行置换，分离液从螺旋分离管上端出口排 入地面集水管路。
所述螺旋分离管由若干个分段螺旋管和连接各分段螺旋管的若干个出砂口 短节组成。
所述螺旋分离管为分段绕制，每个分段都具有一定的升角、回转半径，且 回转角度都超过180°，各分段螺旋管两端和出砂口短节两端均焊有法兰，各 分段螺旋管与出砂口短节通过法兰连接。
所述的出砂口短节内壁外侧出砂口处设置有聚集砂粒的挡板，所述挡板为 预置于出砂口短节内壁上的U型挡板或倒L型挡板。
所述置换储砂罐为密闭式压力罐，其上安装有测量罐内压力的压力表。
所述螺旋分离管下端进料口和上端出液口处均连接有法兰和阀门，螺旋分 离管进料口和出液口均通过法兰、阀门分别与井底返液管路和地面集水管路连 接。
所述置换储砂罐底部排砂口上安装有排砂阀门。
所述螺旋分离管上各出砂口短节与置换储砂罐的连接管路上安装有阀门。
本发明将所述螺旋分离管管体上装有若干个出砂口短节，各出砂口短节通 过管路与置换储砂罐连接，砂-液混合物从螺旋分离管下端进料口进入，顺着螺 旋分离管盘旋向上流动，借助离心力砂粒被甩向螺旋分离管外周面从出砂口短 节上的出砂口排入置换储砂罐内，螺旋分离管与置换储砂罐内压力平衡，借助 离心力将砂粒排入置换储砂罐与其中的液体进行置换，液体从螺旋分离管上端 出口排入地面集水管路，实现砂粒和液分离。
本发明能够对高含砂、大流量的砂-液两相返排液进行动态分离处理，相比 传统沉降处理方法工作效率更高，除砂器结构简单、设备体积小，工作可靠性 高；相比旋流器分离装置，本发明体积更小处理量大，从而保证了完井作业的 顺利进行，缩短了开采周期，提高了油田的综合效益。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为螺旋分离管与出砂口短节的装配示意图；图2a为主视图；图2b 为左视图；图2c为俯视图；
附图3为出砂口短节的示意图；图3a为主视图；图3b轴向剖视图；图3c 径向剖视图；
图中：1.螺旋分离管；2.出砂口短节；201.挡板；3.出砂口；4.压力表；5. 置换储砂罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参阅附图1，本发明的螺旋除砂器主要是由螺旋分离管1、出砂口短节2、 安装架和置换储砂罐组成。螺旋分离管1下端进料口通过法兰、阀门与井底返 液管路连接，螺旋分离管1上端出口通过法兰、阀门与地面集水管路连接，螺 旋分离管管体上装有若干个出砂口短节2，各出砂口3通过管路与置换储砂罐5 连通，置换储砂罐5底部开设有排砂出口，砂粒出口管路上安装有排砂阀门， 置换储砂罐5上还安装有测量罐内压力的压力表4。
工作时，砂-液混合物从螺旋分离管1下端进料口进入，顺着螺旋分离管1 盘旋向上流动，砂粒在离心力的作用下被甩向螺旋分离管1外周面从出砂口3 排入置换储砂罐5与置换储砂罐5内的液体进行置换，液体从螺旋分离管1上 端出口排入地面集水管路，实现砂粒和液体的分离。
进一步，如图2所示，如图为螺旋分离管与出砂口短节的装配示意图；图 2a为主视图；图2b为左视图；图2c为俯视图；螺旋分离管1由分段螺旋分离 管和若干个出砂口短节2连接组成，各出砂口短节2外周面上均开设有出砂口3， 各出砂口3通过管路与置换储砂罐5连通，各出砂口3与置换储砂罐5的连接 管路上安装有阀门，每个分段螺旋管都具有一定的升角、一定的回转半径，且 回转角度都超过180°，各分段螺旋管两端和出砂口短节2两端均对焊有法兰， 分段螺旋管与出砂口短节2通过法兰连接。螺旋分离管为多段分段螺旋管，方 便加工和运输。
进一步，如图3所示，图3为出砂口短节的示意图；图3a为主视图；图 3b轴向剖视图；图3c径向剖视图；出砂口短节2内壁外侧上靠近出砂口3设 置有聚集砂粒的挡板201，挡板设置在出砂口3后方，砂粒流过时起阻挡作用， 将砂粒聚集在出砂口附近，所述挡板201为预置在出砂口短节2内壁上的U型 挡板或倒L型挡板。
在除砂作业开始前，连接好除砂器入口和出口，按流量大小开关除砂器与 置换储砂罐间的阀门个数。打开井底返排液阀门，使返排液进入螺旋分离管， 开始除砂作业。砂液混合流在螺旋分离管中高速盘旋向上流动，砂粒在离心力 作用下被甩至螺旋分离管外侧，并由出砂口短节的集砂结构将砂粒聚集、导流 至置换储砂罐，砂子置换出置换储砂罐中的液体，并暂存于置换储砂罐内，直 至除砂作业结束，打开置换储砂罐底部的排砂阀门，清空罐体。