專利名稱：高壓自動排砂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣井采出液除砂裝置，具體地指一種配合高壓除砂器使用的高壓自動排砂裝置。
背景技術(shù)：
在原油試采作業(yè)中，從油氣井中流到地面的流體中含有一定量的砂粒，砂粒在高壓氣流的作用下形成高速含砂射流。這種含砂射流對地面集輸管道及設(shè)備形成非常嚴重的沖蝕和磨蝕破壞，甚至可能刺穿管路部件，發(fā)生泄漏事故，影響油田安全生產(chǎn)，造成周圍環(huán)境嚴重污染和不必要的經(jīng)濟損失。因此，油氣井采出液在進入地面集輸管道系統(tǒng)前，需要安裝井口除砂器，對采出液進行除砂作業(yè)，將砂粒等固體顆粒盡可能分離出去。然而，當前油田使用的多是中低壓除砂器，僅適于在井口中低壓的工況下應(yīng)用。隨著油氣井開采深度的不斷發(fā)展，越來越多的井口處于高壓工況，而適合井口高壓工況使用的除砂器很少，尤其是配合高壓除砂器使用的自動除砂裝置更是鮮見。在惡劣的高壓和強腐蝕環(huán)境下，現(xiàn)有的除砂裝置存在排砂勞動強度大、處理作業(yè)范圍窄、工作效率低下的不足，且容易在含砂射流的沖擊下形成嚴重的沖蝕和磨蝕破壞，使用周期較短，運行成本較高。本領(lǐng)域科研人員一直在努力設(shè)計能與高壓除砂器相適配的自動除砂裝置，但至今為止尚未有成熟可行的產(chǎn)品面市。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種排砂勞動強度小、處理作業(yè)范圍大、除砂工作效率高、且能夠與高壓除砂器相配套在高壓工況和強腐蝕環(huán)境下長期穩(wěn)定運行的高壓自動排砂
裝直。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的高壓自動排砂裝置，包括沖排砂管路總成和集砂iiS總成，其特殊之處在于:所述集砂罐總成包括自上而下依次相連的端蓋、集砂筒和排砂管段，所述端蓋上設(shè)置有與進砂管相連的砂粒流道，所述進砂管上設(shè)置有進砂閥，砂?？赏ㄟ^該流道由上方除砂器落入到集砂筒中。所述集砂筒筒壁上下錯位設(shè)置有泄壓出口和射流進口，所述泄壓出口的管路上設(shè)置有泄壓閥和壓力表，這樣可以在排砂作業(yè)前開啟泄壓閥，將集砂筒內(nèi)的高壓降至許用值，確保整個自動排砂作業(yè)在安全可靠的狀態(tài)下進行。所述集砂筒腔底設(shè)置與排砂管段相通的排砂口。所述沖排砂管路總成包括總排砂管路、垂直排砂管路和水平排砂管路，所述總排砂管路的輸出端經(jīng)由三通接頭分別與垂直排砂管路和水平排砂管路的輸入端相連，所述垂直排砂管路的輸出端與所述集砂筒的射流進口相連，用于射流沖洗集砂筒內(nèi)的砂粒，所述排砂管段經(jīng)由排砂閥與水平排砂管路相連，用于導(dǎo)出砂粒和水的混合射流?？梢愿鶕?jù)不同的沖排砂工藝要求，在總排砂管路、垂直排砂管路和水平排砂管路上布置不同規(guī)格和數(shù)量的管段、閥門、高壓噴頭及水泵，通過控制高壓噴頭的噴射方向使整個沖排砂過程順利完成。作為優(yōu)選方案，所述集砂筒的泄壓出口處設(shè)置有防砂罩，這樣可以有效阻止砂粒誤入泄壓出口。進一步地，所述防砂罩由與集砂筒內(nèi)壁形狀相適配的一對弧面防砂擋板、設(shè)置在一對弧面防砂擋板兩側(cè)的豎立防砂擋板、設(shè)置在外側(cè)弧面防砂擋板上的定位接管、以及底部支承板組成，所述定位接管插接在泄壓出口中。進一步地，所述底部支承板上設(shè)置有若干通氣孔。進一步地，所述防砂罩的上端與端蓋的底部之間設(shè)置有間距，所述防砂罩的下端與泄壓出口之間也設(shè)置有間距。這樣，防砂罩的定位接管以過盈配合的方式固定在集砂筒內(nèi)壁上，工作穩(wěn)定可靠。防砂罩的上端距端蓋底部一定距離，在方便泄壓氣流順利通過的同時，可以有效防止砂粒在高壓氣流的作用下堵塞泄壓出口。防砂罩的下端距離泄壓出口一定距離，可以增加整個氣流流道，以便氣流平穩(wěn)流過。防砂罩的底部支撐板上開設(shè)通氣孔，可以減小泄壓時高壓氣流對防砂罩的沖擊損壞。又進一步地，所述集砂筒的排砂口上端呈倒錐臺形。這樣，便于在沖排砂作業(yè)時使砂水混合物順暢流過排砂口、排砂管段、以及水平排砂管路，最后自動沖排出去。更進一步地，所述端蓋與集砂筒外側(cè)采用可拆式卡箍連接，所述端蓋與集砂筒內(nèi)側(cè)采用O型密封圈密封。這樣，既便于布置在集砂筒內(nèi)防砂罩的安裝與更換，也可確保集砂筒密封耐高壓。再進一步地，所述總排砂管路包括水箱、高壓泵和相應(yīng)的開關(guān)閥；所述垂直排砂管路包括截止閥和高壓噴頭；所述水平排砂管路包括控制閥和三通接口。其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，并可根據(jù)實際需要靈活調(diào)整或組配。本發(fā)明的工作原理是這樣的:將高壓自動排砂裝置與井口除砂器配合使用時，打開端蓋上方的進砂閥，關(guān)閉集砂筒其他接口處的閥門，使其與井口排砂器形成一個封閉的集砂空間。當泄壓出口管路上的壓力表壓力值與井口除砂器中壓力值相近時，關(guān)閉進砂閥，與上方的高壓空間隔開。接著打開泄壓閥，待集砂筒內(nèi)的高壓降至許用值后，關(guān)閉泄壓閥，使整個自動排砂作業(yè)在安全可靠狀態(tài)下進行。然后開啟總排砂管路及水平排砂管路上開關(guān)閥、控制閥和高壓泵，開始沖洗出先前落入在其中的砂粒，接著打開垂直排砂管路上的截止閥，高壓噴頭處的高壓水從集砂筒的射流進口射入筒體中，高壓水入口附近的砂堆含水量提高后變得易于流動或流態(tài)化，在筒內(nèi)壓力的作用下，集砂筒內(nèi)砂水混合物經(jīng)下方的倒錐臺形排砂口進入排砂管段，在水平排砂管路中高壓水的沖擊作用下排出，而集砂筒內(nèi)砂堆在重力作用下不斷填補下方空隙，直至完全排出。本發(fā)明的優(yōu)點在于:所設(shè)計的集砂罐總成與上方井口除砂器連通時是一個耐高壓的容器，更適用于高壓工礦下的井口除砂作業(yè)；所設(shè)計的端蓋與集砂筒是一種可拆式結(jié)構(gòu)，便于布置在集砂筒內(nèi)防砂罩的安裝與更換，且防砂罩結(jié)構(gòu)巧妙，成本低廉；所設(shè)計的集砂筒內(nèi)腔底部采用倒錐臺結(jié)構(gòu)，可減小砂?；溥M入排砂管段的阻力；所設(shè)計的沖排砂管路總成作為一個相對獨立的部分，可根據(jù)不同的沖排砂工藝要求，在各支路上布置不同規(guī)格、數(shù)量的管段、閥門和高壓噴頭，并且可以控制高壓碰頭的噴射方向，以使整個沖排砂過程順利的進行，提高排砂效率，降低人工作業(yè)勞動強度。同時，其處理作業(yè)范圍大，在強腐蝕環(huán)境下 運行穩(wěn)定可靠，特別適于在井口中、高壓工況下應(yīng)用。


圖1為一種高壓自動排砂裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中集砂罐總成的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中防砂罩的主視放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖中所示的高壓自動排砂裝置，主要由沖排砂管路總成I和集砂罐總成2組合而成。集砂罐總成2包括自上而下依次相連的端蓋2.1、集砂筒2.5和排砂管段2.6，端蓋2.1與集砂筒2.5外側(cè)采用可拆式卡箍2.2連接，端蓋2.1與集砂筒2.5內(nèi)側(cè)接觸壁面采用O型密封圈2.3密封。端蓋2.1中心設(shè)置有與進砂管相連的砂粒流道2.1.1，進砂管上設(shè)置有進砂閥3。集砂筒2.5筒壁上下錯位設(shè)置有泄壓出口 2.5.1和射流進口 2.5.4，泄壓出口 2.5.1的管路上設(shè)置有泄壓閥4和壓力表5。集砂筒2.5腔底設(shè)置與排砂管段2.6相通的排砂口 2.5.3，排砂口 2.5.3上端呈倒錐臺形2.5.2。在集砂筒2.5的泄壓出口 2.5.1處還設(shè)置有防砂罩2.4。防砂罩2.4由與集砂筒2.5內(nèi)壁形狀相適配的一對弧面防砂擋板2.4.2、設(shè)置在一對弧面防砂擋板2.4.2兩側(cè)的豎立防砂擋板2.4.1、設(shè)置在外側(cè)弧面防砂擋板2.4.2上的定位接管2.4.3、以及底部支承板2.4.4組成。防砂罩2.4的上端與端蓋2.1的底部之間設(shè)置有間距，防砂罩2.4的下端與泄壓出口 2.5.1之間也設(shè)置有間距。底部支承板2.4.4上均布有若干通氣孔。合理設(shè)計定位接管2.4.3的尺寸，使其插接在泄壓出口 2.5.1中并與其過盈配合，從而將整個防砂罩2.4固定在集砂筒2.5內(nèi)壁上。沖排砂管路總成I主要由總排砂管路1.1、垂直排砂管路1.2和水平排砂管路1.3組成?？偱派肮苈?.1主要包括依次相連的水箱、高壓泵和相應(yīng)的開關(guān)閥?？偱派肮苈?.1的輸出端經(jīng)由三通接頭7分別與垂直排砂管路1.2和水平排砂管路1.3的輸入端相連。垂直排砂管路1.2主要包括截止閥和高壓噴頭，垂直排砂管路1.2的輸出端與集砂筒2.5的射流進口 2.5.4相連，且高壓噴頭安裝在射流進口 2.5.4處(圖中未示出)，以便射流順暢。水平排砂管路1.3主要包括三通接口和設(shè)置在三通接口兩端的控制閥，該三通接口的第三端經(jīng)由排砂閥6與排砂管段2.6相連，從而將集砂筒2.5中的砂粒射流引出到水平排砂管路1.3中。在集砂筒2.5的泄壓出口 2.5.1與泄壓管路之間、集砂筒2.5的射流進口 2.5.4與垂直排砂管路1.2之間、排砂管段2.6上端與集砂筒2.5下端之間、排砂管段2.6下端與水平排砂管路1.3之間均采用螺栓連接，金屬密封墊密封。整個沖排砂管路總成I也可根據(jù)不同的沖排砂工藝要求，在各支路上布置不同規(guī)格、數(shù)量的管段、閥門、高壓泵和高壓噴頭，并控制高壓噴頭的噴射方向，以使整個沖排砂過程順利的進行。此為成熟技術(shù)，于此不多贅述。
本發(fā)明的工作過程可分為砂粒收集階段和自動沖排砂階段兩大部分，現(xiàn)分述如下:一、砂粒收集階段關(guān)閉集砂筒2.5的射流進口 2.5.4處和沖排砂管路總成I上各處的閥門，關(guān)閉集砂筒2.5的泄壓出口 2.5.1管路上的泄壓閥4，打開端蓋2.1上方進砂管上的進砂閥3，使其與井口排砂器形成一個封閉的集砂空間。集砂筒2.5開始收集上方除砂器排除的砂粒，當泄壓出口 2.5.1管路上的壓力表5的壓力值與上方除砂器中壓力值相近時，關(guān)閉進砂閥3，與上方的高壓空間隔開，從而停止砂粒收集作業(yè)。二、自動沖排砂階段待砂粒收集階段結(jié)束后，打開泄壓出口 2.5.1管路上的泄壓閥4，待集砂筒2.5內(nèi)的高壓降至許用值后，關(guān)閉泄壓閥4，使整個自動排砂作業(yè)在安全可靠狀態(tài)下進行。然后開啟總排砂管路1.1和水平排砂管路1.3上的所有閥門，高壓泵開始沖洗出先前落入其中的砂粒，接著打開垂直排砂管路1.2上的閥門，開始自動沖排砂作業(yè)。此時，高壓噴頭處的高壓水從集砂筒2.5的射流進口 2.5.4射入筒體中，高壓水入口附近的砂堆含水量提高后變得易于流動或流態(tài)化，在筒內(nèi)壓力的作用下，集砂筒2.5內(nèi)砂水混合物經(jīng)下方的倒錐臺形2.5.2的排砂口 2.5.3進入排砂管段2.6，在水平排砂管路1.3中高壓水的沖擊作用下排出，而集砂筒2.5內(nèi)砂堆在重力作用下不斷填補下方空隙，直至完全排出。
權(quán)利要求
1.一種聞壓自動排砂裝直，包括沖排砂管路總成(I)和集砂iil總成(2),其特征在于: 所述集砂罐總成(2)包括自上而下依次相連的端蓋(2.1)、集砂筒(2.5)和排砂管段(2.6)，所述端蓋(2.1)上設(shè)置有與進砂管相連的砂粒流道(2.1.1)，所述進砂管上設(shè)置有進砂閥(3)，所述集砂筒(2.5)筒壁上下錯位設(shè)置有泄壓出口(2.5.1)和射流進口(2.5.4),所述泄壓出口(2.5.1)的管路上設(shè)置有泄壓閥(4)和壓力表(5)，所述集砂筒(2.5)腔底設(shè)置與排砂管段(2.6)相通的排砂口(2.5.3); 所述沖排砂管路總成(I)包括總排砂管路(1.1)、垂直排砂管路(1.2)和水平排砂管路(1.3)，所述總排砂管路(1.1)的輸出端經(jīng)由三通接頭(7)分別與垂直排砂管路(1.2)和水平排砂管路(1.3)的輸入端相連，所述垂直排砂管路(1.2)的輸出端與所述集砂筒(2.5)的射流進口(2.5.4)相連，所述排砂管段(2.6)經(jīng)由排砂閥(6)與水平排砂管路(1.3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述集砂筒(2.5)的泄壓出口(2.5.1)處設(shè)置有防砂罩(2.4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述防砂罩(2.4)由與集砂筒(2.5)內(nèi)壁形狀相適配的一對弧面防砂擋板(2.4.2)、設(shè)置在一對弧面防砂擋板(2.4.2)兩側(cè)的豎立防砂擋板(2.4.1)、設(shè)置在外側(cè)弧面防砂擋板(2.4.2)上的定位接管(2.4.3)、以及底部支承板(2.4.4)組成，所述定位接管(2.4.3)插接在泄壓出口(2.5.1)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述底部支承板(2.4.4)上設(shè)置有若干通氣孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述防砂罩(2.4)的上端與端蓋(2.1)的底部之間設(shè)置有間距，所述防砂罩(2.4)的下端與泄壓出口(2.5.1)之間也設(shè)置有間距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述集砂筒(2.5)的排砂口(2.5.3)上端呈倒錐臺形(2.5.2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述端蓋(2.1)與集砂筒(2.5)外側(cè)采用可拆式卡箍(2.2)連接，所述端蓋(2.1)與集砂筒(2.5)內(nèi)側(cè)采用O型密封圈(2.3)密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項所述的高壓自動排砂裝置，其特征在于:所述總排砂管路(1.1)包括水箱、高壓泵和相應(yīng)的開關(guān)閥；所述垂直排砂管路(1.2)包括截止閥和高壓噴頭；所述水平排砂管路(1.3)包括控制閥和三通接口。
全文摘要
一種高壓自動排砂裝置，包括沖排砂管路總成和集砂罐總成。集砂罐總成包括端蓋、集砂筒和排砂管段，端蓋上設(shè)有與進砂管相連的砂粒流道，進砂管上設(shè)有進砂閥。集砂筒筒壁上下錯位設(shè)有泄壓出口和射流進口，泄壓出口的管路上設(shè)有泄壓閥和壓力表。集砂筒腔底設(shè)與排砂管段相通的排砂口。沖排砂管路總成包括總排砂管路、垂直排砂管路和水平排砂管路，總排砂管路的輸出端經(jīng)由三通接頭分別與垂直排砂管路和水平排砂管路的輸入端相連，垂直排砂管路的輸出端與集砂筒的射流進口相連，排砂管段經(jīng)由排砂閥與水平排砂管路相連。其具有排砂勞動強度小、處理作業(yè)范圍大、除砂工作效率高等特點，能夠與高壓除砂器相配套在高壓工況和強腐蝕環(huán)境下長期穩(wěn)定運行。
文檔編號E21B43/34GK103114838SQ201310052218
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者王軍, 蔡天舒, 劉剛, 劉豐, 羅家璘, 唐順杰, 胡火焰, 尚波, 何彬, 齊軍, 傅捷 申請人:武漢海王機電工程技術(shù)公司