專利名稱：原油井口管流除砂器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于去除原油中砂粒的裝置。
在石油開采過程中，由于油氣水三相混合物的流動對油層的沖刷，油井產物中不可避免地夾帶有一些砂子，這些砂子即隨油氣水三相混合物帶到地面。目前我國東部各大油田的生產已進入高含水開發期，由于水量的大幅度上升(綜合含水達85～90％)，油井產物中砂子的含量也相應增高。在油氣集輸過程中，砂子的存在嚴重影響到油氣水三相混和物的分離、計量、加熱、脫水以及污水處理等各個工藝環節及設備的正常運行。例如，砂子的存在可能堵塞計量設備儀器流道，影響計量的準確性，損壞儀表接觸部件，對計量儀器的危害極大；由于砂粒的存在將加速動力部件(如泵)與管道彎頭、閥門的磨損、腐蝕，降低設備的效率與壽命，甚至損壞設備，造成極大危害；另外，砂子對污水處理，密閉集輸、原油加熱、脫水分離等工藝設備也有很大的影向及危害。
對于象原油除砂這樣的粗分離任務而言，目前技術經濟性均好，行之有效的辦法仍然是借助于混合物中氣、液、固三相物質間的密度差來實現分離。其中最為簡單的是完全依靠重力進行的自然沉降分離，這種方法目前十分常見，但分離效率低，初始投資大，所需場地、設備都十分龐大。
為提高分離效率，目前世界各國普遍采用了水力旋流器除砂方法，即在井來含砂油氣水混合物經破乳和氣液分離后，再將含砂油水混合物高速切向噴入水力旋流器形成高速旋切向下流動，使得密度較大的砂子在重力和離心力的作用下甩向水力旋流器壁面并沉淀到底部，再將砂子從底部排除。例如美國BEST公司現用的除砂工藝即是這種類型，國內一些單位也在研究開發或改進這種除砂工藝。與普通的重力自然沉降型分離工藝比較，水力旋流除砂法具有結構緊湊、占地面積小、分離效率高等優點。但這種工藝流程復雜、流動阻力大，工藝流程中間不得不使用升壓泵，利用泵動力驅動攜砂油水混合物來實現高速旋流狀態，無法避免砂子對泵體的損害，因此升壓泵很容易出現故障。為減小或消除水力旋流法中中間升壓泵易發事故所造成的損失，世界各國都在積極研制開發多種形式的特殊多相泵或特殊的材料與零件，但歐美各先進國家已有的成熟技術都是整套工藝設備配套整機銷售，價格過高，并且并未從根本上解決上述問題，實際運行中仍存在一些無法克服的困難，因而未在我國得到廣泛使用。
此外還有將含砂油水混合物送進一容器，容器壁依靠電動力作高速旋轉，或者容器內加裝高速旋轉的攪動器帶動流體形成高速旋流以實現除砂目的。其原理特點和工藝過程與水力旋流除砂器基本類似，同樣具有水力旋流除砂工藝的一些優缺點，目前在我國推廣應用仍有很大難度。
本發明的目的在于克服現有除砂工藝技術中的問題，從油氣水砂四相混合物在管流中作多相流動的基本規律出發，研究開發出流程簡單、無易損部件、低阻力、借助油井剩余能量而無需外加驅動力從管道中直接除砂的除砂裝置。
圖1是本發明的工藝結構圖。
圖2是本發明的結構原理圖。
圖3是本發明的A-A剖視圖。
圖4是本發明的級分離效率曲線。
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作詳細的說明。
參照圖1、2，本發明包括一螺旋管線2，螺旋管線2的端口配置一出砂口7，管線2與出砂口7的交匯處配置一楔片6。另外，圖1、2中， 是壓力表， 是熱電偶，D是螺旋管螺旋直徑，DP是差壓，1，3，5是閥門，4是無砂油氣水氣液分離器。
參照圖3，楔片6的安裝角θ1≥θ2。
來自油井油氣水砂混合物由閥門1流進本發明的螺旋管線2，混合物在離心力作用下形成高速旋轉運動，并形成按密度由大到小從螺旋管線2外側逐漸向內側的分相分層流動。砂子因其密度大大高于氣體和油水液體而密集于螺旋管某一局部側壁(一般為外側)附近的薄層內貼壁流動，即將大多數砂子方便高效地送入出砂口7。
這種除砂工藝在原理上仍然繼承了水力旋流器中高速旋轉運動中產生極高的離心加速度、從而加大因混合物中各相的密度差而引起的場力差來強化除砂分離的思想，因而具有水力旋流器的優點，并且在這一工藝流程中，混合物高速旋轉運動的實現是在氣液分離之前，利用油井剩余能量，借助大量高速氣流的卷攜作用使液相(油水混合物)及砂子形成高速流動，不必引入中間升壓泵來驅動液體(油水混合物)及砂子實現高速流動，避免了因使用中間升壓泵所帶來的許多難以解決的問題；另一方面，直接從混合物集輸管線中除砂，除砂工藝流程中不需要再附加其它任何的氣液預分離器，以及儲液與緩沖設備，既減小工藝設備的初始投資，又使流程簡化。流動阻力及其它損失也可減到最小；而整個除砂工藝只需在原集輸管線上加裝一螺旋型除砂管段，改造施工量也小，并且結構簡單、加工方便。與水力旋流器相比，其流動阻力大大減小(儀為其數分乃至數十分之一)，流程簡單，操作方便，無特殊設備和部件，運行費用極低，初始投資大大減小，可以說非常適合油田生產實際，是最理想的除砂工藝。
同一除砂方法和結構，對不同粒徑的砂粒有不同的分離效率(級效率)，而進料砂粒的粒徑分布在很大程度上決定了總的分離效率(即除砂率)，此外，受出砂口排液量的影響，從除砂器方法和結構上來說完全可以分離出來的砂粒不一定被分離出來，這只是選擇最佳出砂口的結構和布置方式的問題，與除砂器的原理及工藝方法是否正確和合理是沒有關系的。通過對比除砂器進口粒徑分布和除出砂粒的粒徑分布得出除砂器的除砂級效率是一種比較準確的方法。
附圖4是本發明裝置在試驗中除砂器分離級效率曲線。
從粒徑分布和分離級效率曲線可算得，使用本發明的原油井口管流除砂器對74μm以上砂粒的總分離效率為92.39％。
權利要求
1.原油井口管流除砂器，本發明的特征是包括一螺旋管線2，螺旋管線2的端口配置一出砂口7。
2.根據權利要求1所述的原油井口管流除砂器，其特征在于，所說的管線2與出砂口7的交匯處配置一楔片6。
全文摘要
一種原油井口管流除砂器，包括一螺旋管線，螺旋管線的端口配置一出砂口，管線與出砂口的交匯處配置一楔片，能夠借助油井剩余能量而無需外加驅動力從管道中直接除砂，具有流程簡單、無易損部件、低阻力的特點。
文檔編號B04C7/00GK1146526SQ9611873
公開日1997年4月2日 申請日期1996年7月24日 優先權日1996年7月24日
發明者郭烈錦, 李廣軍, 陳學俊 申請人:西安交通大學