阅读说明：本技术 一种螺杆钻具的防砂型油气分离器 (Sand prevention type oil-gas separator of screw drilling tool ) 是由 张国旗 叶俊杰 刘华文 于 2020-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种螺杆钻具的防砂型油气分离器,包括外管、转接套、内管、滤砂组件和排气组件；内管同心设于外管的内部,转接套的下端套设固定在内管的上端外部并插入在外管的上端内部,排气组件设于转接套和外管之间,滤砂组件设于内管的下部外侧并设于外管的内部；本发明将除砂通道和除气通道分离开来以防止管道内的石油流量变小,进而有效保障了石油的正常输送,无需频繁停机并清理,从而提高了工作效率。(The invention relates to a sand prevention type oil-gas separator of a screw drilling tool, which comprises an outer pipe, a transfer sleeve, an inner pipe, a sand filtering assembly and an exhaust assembly, wherein the outer pipe is connected with the transfer sleeve; the inner pipe is concentrically arranged inside the outer pipe, the lower end of the adapter sleeve is sleeved and fixed outside the upper end of the inner pipe and inserted into the upper end of the outer pipe, the exhaust assembly is arranged between the adapter sleeve and the outer pipe, and the sand filtering assembly is arranged outside the lower part of the inner pipe and inside the outer pipe; the sand removing channel and the degassing channel are separated to prevent the flow of the petroleum in the pipeline from being reduced, so that the normal transportation of the petroleum is effectively ensured, frequent shutdown and cleaning are not needed, and the working efficiency is improved.)

一种螺杆钻具的防砂型油气分离器

技术领域

本发明涉及一种螺杆钻具的防砂型油气分离器。

背景技术

螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具，常用在石油开采过程中；螺杆钻具工作时，借助其钻头在油田中钻出一个油井，当钻头接触到石油后，油泵开始工作以将石油抽取上来，因石油中掺杂有大量的气体和大小不一的砂粒，砂粒太多容易使油泵卡住，气体太多容易使管道发生气锁，因此必须在抽取时去除石油中的气体和砂粒。

现有的除气除砂方法是将油气分离器和多个筛网均装设在钻头内，石油流经筛网后，砂粒被隔离出来，石油流经油气分离器后，气体被分离出来，但是由于除砂和除气共用一个通道，被筛网隔离出来的砂粒在气体的推动下无法完全下落，进而使得筛网的有效流通面积越来越小，最终导致石油无法快速通过筛网，致使管道内石油流量越来越小，严重时甚至出现断流，影响了石油的输送，只能频繁的停机、拔出钻头并清理筛网才能继续使用，工作效率极低。

发明内容

针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种将除砂通道和除气通道分离开来以防止管道内的石油流量变小，进而有效保障了石油的正常输送，并提高了工作效率的螺杆钻具的防砂型油气分离器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种螺杆钻具的防砂型油气分离器，其特征在于，包括外管、转接套、内管、滤砂组件和排气组件；所述内管同心设于外管的内部，所述转接套的下端套设固定在内管的上端外部并***在外管的上端内部，所述排气组件设于转接套和外管之间，所述滤砂组件设于内管的下部外侧并设于外管的内部，所述内管的上部外侧开设有多个沿圆周方向等角度分布的进油孔单元，所述进油孔单元包括多个竖向排布的进油孔，所述滤砂组件包括第一定位套、导向套、定距套、滤砂板、第二定位套、堵头和隔离板；所述第一定位套套设固定在内管外并设于多个进油孔单元的下方，所述第二定位套套设固定在内管外并设于第一定位套的下方，所述第一定位套和第二定位套之间设有多个竖向排布的导向套，任意两个相邻的所述导向套之间均设有一个定距套，所述导向套的外侧向外形成有螺旋条，所述定距套的外侧套设固定有两个滤砂板，两个所述滤砂板的一侧均形成有一个弓形缺口，两个滤砂板上的所述弓形缺口互为对角设置，所述滤砂板中还开设有多个滤砂孔，所述隔离板横向且密封固定在外管的内壁上并设于内管的下方，所述堵头设于隔离板和内管之间，所述堵头的上端***固定在内管的下端内部，所述堵头的下端固定在隔离板上，所述隔离板中开设有多个隔离孔。

优选地，所述第一定位套的上端向外形成有挡圈，所述挡圈的外侧边缘密封固定在外管的内壁上，所述挡圈的边缘开设有多个进液缺口。

优选地，所述排气组件包括钢珠、进气套、稳压套、均压套和出气套，所述进气套、稳压套、均压套和出气套从下往上依次套设固定在转接套外，所述进气套的上端开设有环向分布的第一沉槽，所述进气套的下端开设有多个沿圆周方向等角度分布的第一进气孔，对应地，所述稳压套的下端开设有相同数量的第二进气孔，多个所述第二进气孔分别与多个第一进气孔同心设置，每个所述第一进气孔的上端均与第一沉槽的底面相互连通，每个所述第二进气孔的内部下端均设有一个钢珠。

优选地，所述稳压套的上端开设有环向分布的第二沉槽，所述第二沉槽与每个第二进气孔的上端均相互连通，所述第一沉槽的宽度大于第一进气孔的内径并小于第二进气孔的内径，所述第二沉槽的宽度小于第二进气孔的内径。

优选地，所述均压套中开设有多个沿圆周方向等角度分布的通气孔，每个所述通气孔的下端均与第二沉槽的内部相互连通，所述通气孔的内径小于第二沉槽的宽度，所述出气套的下端开设有环向分布的第三沉槽，每个所述通气孔的上端均与第三沉槽的内部相互连通，所述通气孔的内径小于第三沉槽的宽度，所述第三沉槽的外侧内壁上开设有多个沿圆周方向等角度分布的出气孔。

优选地，所述第二进气孔的下端开口处内部形成有环向分布的弧面，所述钢珠的下端贴合在弧面上并与第一沉槽的上端开口处相互配合。

优选地，所述进气套的下端边缘向下形成有凸套，所述凸套设于多个第一进气孔的外侧，所述凸套***固定在外管的上端内部。

优选地，还包括过渡管、进油嘴和出油嘴，所述出油嘴设于转接套的上方，所述过渡管设于出油嘴和转接套之间，所述过渡管的上下两端分别***固定在出油嘴的下端内部和转接套的上端内部，所述进油嘴设于外管的下方，所述进油嘴的上端***固定在外管的下端内部。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明将除砂通道和除气通道分离开来，在除砂通道中，先借助隔离板中的多个隔离孔隔离掉大颗粒砂粒，再借助多个导向套上的螺旋条并利用掺杂在石油中的气体使石油形成螺旋上升的旋流，进而在每个定距套上的两个滤砂板的作用下隔离出小颗粒砂粒，并且利用弓形缺口保证了石油上升的流量以防止管道内的石油流量变小，进而有效保障了石油的正常输送，无需频繁停机并清理，从而提高了工作效率；在除气通道中，只有当进气套内的气体大于钢珠的重力以及大气压力之和时，气体才会进入到稳压套，进而保证了内管与外管之间的压力，以保证石油透过多个进油孔而进入到内管内，进一步保证了石油的正常输送。

附图说明

图1为本发明的斜视剖面结构图；

图2为本发明在A处的局部放大结构图；

图3为本发明在B处的局部放大结构图；

图4为本发明在C处的局部放大结构图；

图5为本发明在D处的局部放大结构图。

具体实施方式

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1～5所示，一种螺杆钻具的防砂型油气分离器，包括外管1、转接套6、内管10、滤砂组件和排气组件；内管10同心设于外管1的内部，转接套6的下端套设固定在内管10的上端外部并***在外管1的上端内部，排气组件设于转接套6和外管1之间，滤砂组件设于内管10的下部外侧并设于外管1的内部，内管10的上部外侧开设有多个沿圆周方向等角度分布的进油孔单元，进油孔单元包括多个竖向排布的进油孔101，滤砂组件包括第一定位套11、导向套12、定距套13、滤砂板14、第二定位套18、堵头15和隔离板16；第一定位套11套设固定在内管10外并设于多个进油孔单元的下方，第二定位套18套设固定在内管10外并设于第一定位套11的下方，第一定位套11和第二定位套18之间设有多个竖向排布的导向套12，任意两个相邻的导向套12之间均设有一个定距套13，导向套12的外侧向外形成有螺旋条121，定距套13的外侧套设固定有两个滤砂板14，两个滤砂板14的一侧均形成有一个弓形缺口141，两个滤砂板14上的弓形缺口141互为对角设置，滤砂板14中还开设有多个滤砂孔142，隔离板16横向且密封固定在外管1的内壁上并设于内管10的下方，堵头15设于隔离板16和内管10之间堵头15的上端***固定在内管10的下端内部，堵头1，5的下端固定在隔离板16上，隔离板16中开设有多个隔离孔161，第一定位套11的上端向外形成有挡圈111，挡圈111的外侧边缘密封固定在外管1的内壁上，挡圈111的边缘开设有多个进液缺口112。

排气组件包括钢珠17、进气套2、稳压套3、均压套4和出气套5，进气套2、稳压套3、均压套4和出气套5从下往上依次套设固定在转接套6外，进气套2的上端开设有环向分布的第一沉槽21，进气套2的下端开设有多个沿圆周方向等角度分布的第一进气孔23，对应地，稳压套3的下端开设有相同数量的第二进气孔31，多个第二进气孔31分别与多个第一进气孔23同心设置，每个第一进气孔23的上端均与第一沉槽21的底面相互连通，每个第二进气孔31的内部下端均设有一个钢珠17，稳压套3的上端开设有环向分布的第二沉槽32，第二沉槽32与每个第二进气孔31的上端均相互连通，第一沉槽21的宽度大于第一进气孔23的内径并小于第二进气孔31的内径，第二沉槽32的宽度小于第二进气孔31的内径；均压套4中开设有多个沿圆周方向等角度分布的通气孔41，每个通气孔41的下端均与第二沉槽32的内部相互连通，通气孔41的内径小于第二沉槽32的宽度，出气套5的下端开设有环向分布的第三沉槽51，每个通气孔41的上端均与第三沉槽51的内部相互连通，通气孔41的内径小于第三沉槽51的宽度，第三沉槽51的外侧内壁上开设有多个沿圆周方向等角度分布的出气孔52；第二进气孔31的下端开口处内部形成有环向分布的弧面33，钢珠17的下端贴合在弧面33上并与第一沉槽21的上端开口处相互配合；进气套2的下端边缘向下形成有凸套22，凸套22设于多个第一进气孔23的外侧，凸套22***固定在外管1的上端内部。

一种螺杆钻具的防砂型油气分离器，还包括过渡管7、进油嘴9和出油嘴8，出油嘴8设于转接套6的上方，过渡管7设于出油嘴8和转接套6之间，过渡管7的上下两端分别***固定在出油嘴8的下端内部和转接套6的上端内部，进油嘴9设于外管1的下方，进油嘴9的上端***固定在外管1的下端内部。

使用时，将进油嘴9***到油井中与伸入到石油中，再将出油嘴8与油泵相连，石油在油泵的工作下向上经由进油嘴9进入到外管1的下端内部，进而向上透过隔离板16中的多个隔离孔161而进入到外管1和内管10下半部分之间的区域内，隔离孔161能阻挡大块的杂质颗粒继续上升；接着，位于外管1和内管10之间的石油继续上升，进而在流经多个导向套12的外部时，在每个导向套12上的螺旋条121的作用下形成一个螺旋向上的环流，而当石油环流流经每个定距套13的外部时会分成两股，一股石油经由下方的一个滤砂板14中的多个滤砂孔142继续上升并借助多个滤砂孔142阻挡小颗粒砂子继续上升，另一股石油经由下方的一个滤砂板14上的弓形缺口141继续上升并再次分成两股，一股石油向上流经上方的一个滤砂板14中的多个滤砂孔142，另一股石油变向后经由上方的一个滤砂板14上的弓形缺口141继续上升，依次类推，从而过滤掉掺杂在石油中的小颗粒砂子；当石油上升到第一定位套11外时会经由多个进液缺口112进入到外管1与内管10的上半部分之间，当石油逐渐超过多个进油孔101时，石油会通过多个进油孔101进入到内管10的内部，进而继续向上流经转接套6和过渡管7，最终经由出油嘴8向外输出；存在于外管1与内管10的上半部分之间的气体则会向上经由多个第一进气孔23进入到第一沉槽21中，当压力到达一定大小时，存于第一沉槽21中的气体会向上微微顶起多个钢珠17而经由每个钢珠17与弧面33之间的空隙进入到每个第二进气孔31中，接着，多个第二进气孔31中的气体进入到第二沉槽32中，再经由多个通气孔41进入到第三沉槽51中，最终经由多个出气孔52向外排出，由于通气孔41的内径小于第二沉槽32，所以气体在通过多个通气孔41时，气体流速加快。

本发明将除砂通道和除气通道分离开来，在除砂通道中，先借助隔离板16中的多个隔离孔161隔离掉大颗粒砂粒，再借助多个导向套12上的螺旋条121并利用掺杂在石油中的气体使石油形成螺旋上升的旋流，进而在每个定距套13上的两个滤砂板14的作用下隔离出小颗粒砂粒，并且利用弓形缺口141保证了石油上升的流量以防止管道内的石油流量变小，进而有效保障了石油的正常输送，无需频繁停机并清理，从而提高了工作效率；在除气通道中，只有当进气套2内的气体大于钢珠17的重力以及大气压力之和时，气体才会进入到稳压套3，进而保证了内管10与外管1之间的压力，以保证石油透过多个进油孔101而进入到内管10内，进一步保证了石油的正常输送。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。