天然气井用矩阵式柔性除砂设备制造技术

本发明专利技术公开了一种天然气井用矩阵式柔性除砂设备，涉及石油天然气除砂设备技术领域。本发明专利技术包括进气管、吸能筒、集砂筒和储砂筒，进气管沿吸能筒切线方向与吸能筒连通；集砂筒连接在吸能筒底部，并与吸能筒连通；储砂筒与集砂筒连通，用于存储集砂筒收集的砂粒；储砂筒与集砂筒之间设置有阀门，在储砂筒底部设置有排沙阀；所述吸能筒上端中部连接有出气管，所述出气管与吸能筒共轴；所述吸能筒内设置有若干转轴，在转轴上安装有若干吸能块，所述吸能块可与转轴发生相对转动。本发明专利技术通过动能的转换将气体中含的砂砾动能转化，避免直接碰撞内件，让沙自己沉降下来，拦截沙的组件因此可以获得更长的使用寿命从而大大延长产品的寿命。

【技术实现步骤摘要】
天然气井用矩阵式柔性除砂设备
本专利技术涉及石油天然气除砂设备
，更具体地说涉及一种天然气井用矩阵式柔性除砂设备。
技术介绍
随着我国经济的迅猛发展，天然气应用日益广泛；天然气在采集过程中伴随着高温、高压、夹袋的固体颗粒随着气体从井口采集出来，含固体颗粒的气体随着管道向下游输气，在其转弯处及通过管路阀门处会对管道元件造成巨大的冲击，破坏管道及后端的相关设备，导致高压气体泄漏，泄漏的高压气体会对附近造成毁灭性的破坏。因此，需要对采集出来的气体所含的固体颗粒在第一时间内将其脱除，以保护后端设备及其管道的安全运行。国家知识产权局于2018年3月13日，公开了一件公开号为CN207093055U，名称为“天然气井井口除砂装置”的技术专利，该技术专利包括筒体、进气封头和盲板，进气封头和盲板分别通过螺栓密封连接在筒体的两端，进气封头和盲板之间夹有一个滤砂管，滤砂管上设置有滤砂孔，天然气原气由进气封头进入滤砂管内部，经过滤砂孔过滤后进入筒体和滤砂管之间的环形空间，继而从筒体底部的出气口排出，所述的滤砂管的两端分别插接在进气封头和盲板上，该技术的盲板仍然采用螺栓连接，转而在盲板上加设了用于清砂的盖板，拆下盖板后，工人可在不取出滤砂管的情况下通过耙子等工具清理滤砂管内部的砂粒，也可将滤砂管从盲板上的圆孔取出后进行深度清理或更换，清理过程十分便捷。上述现有技术中的除砂装置，以及现有的其他类型的除砂装置虽然能够在短时间内运行，并获得比较满意的效果。但是由于其滤砂管经常受到高压携砂天然气的冲蚀，对滤砂管的滤砂孔、管壁等造成不可逆的破坏，运行一段时间后，就需要对滤砂管进行更换，滤砂管的使用寿命较低。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种天然气井用矩阵式柔性除砂设备，本专利技术的专利技术目的在于解决现有技术中天然气井口除砂装置使用寿命短，需要频繁更换零部件，并导致运行成本高的问题。本专利技术通过动能的转换将气体中含的砂砾动能转化，避免直接碰撞内件，让沙自己沉降下来，拦截沙的组件因此可以获得更长的使用寿命从而大大延长产品的寿命。为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的：天然气井用矩阵式柔性除砂设备，包括进气管、吸能筒、集砂筒和储砂筒，进气管沿吸能筒切线方向与吸能筒连通；集砂筒连接在吸能筒底部，并与吸能筒连通；储砂筒与集砂筒连通，用于存储集砂筒收集的砂粒；储砂筒与集砂筒之间设置有阀门，在储砂筒底部设置有排沙阀；所述吸能筒上端中部连接有出气管，所述出气管与吸能筒共轴；所述吸能筒内设置有若干转轴，在转轴上安装有若干吸能块，所述吸能块可与转轴发生相对转动。所述转轴平行于吸能筒的轴线设置。所述转轴平行于吸能筒的径向设置。所述转轴均匀分布在吸能筒内对应连接进气管的区域内。所述转轴均匀分布于吸能筒内除连接出气管区域外的全部区域内。所述出气管部分伸入到吸能筒内，向筒体内延伸。所述吸能块为风轮。若干转轴上的若干吸能块呈矩阵排列。吸能块与转轴之间通过轴承相连。本专利技术的工作原理为：含沙的高压天然气通过进气管进入到吸能筒的圆筒体区，当含沙气体沿吸能筒侧壁切向进入圆筒体内后，产生强烈气旋，气流沿吸能筒内壁呈螺旋形向下进入，密度大的尘粒和液滴在离心力的作用下抛向吸能筒内壁，并在重力的作用下，沿内壁下落到达底部的集砂筒内，旋转的气流在吸能筒中收缩向中心流动，向上形成二次涡流经出气管从设备顶部流出，从而实现气砂分离。更进一步地，含沙的高压天然气通过进气管进入到装置的吸能筒区，当含沙气体沿吸能筒壁切向进入吸能筒内后，冲向呈矩阵排列的吸能块，气流中的沙与密集的吸能块发生撞击，撞击后速度降下来，并在在重力的作用下直接下落到达底部的集砂筒，旋转的气流在吸能筒中收缩向中心流动，向上形成二次涡流经出气管从设备顶部流出，从而实现气砂分离。更进一步地，当砂粒随着气流进入吸能筒内后与第一个吸能块产生碰撞，使得砂粒的能量损失，砂粒碰撞吸能块后，使得吸能块的转动动能增加或者减少为；同时砂砾被旋转的吸能块从切线方向弹开，砂砾的动能被减弱一次，弹开的砂砾再次碰撞到附近的吸能块再次重复以上过程，通过矩阵排列的吸能区后砂砾的速度被削弱到足以被重力捕获掉入及集砂筒形成的集沙区域，除砂的目的完成。每个吸能块的转动可能为顺时针、可能为逆时针，速度各不相同，砂砾高速进入矩阵区后与吸能块产生不同的能量转化后停下来，转动的吸能块在与轴的摩擦过程中、或与气体紊流的冲刷中能量被消耗而趋于平衡。与现有技术相比，本专利技术所带来的有益的技术效果表现在：1、本专利技术通过吸能块采用沿轴转动的滚子形式，高压气体中携带的沙子在多次的碰撞过程中，沙子的动能直接转化为吸能块的转动能量，且通过边沿碰撞后沿着切线方向再次与下一个吸能块重复上一个过程，直到砂砾的能量被全部接收，失去动能的砂砾掉入集沙区域，实现了除砂的目的。由于砂砾的运动与吸能块是能量相互转化，砂砾与吸能块的碰撞力被大大的减弱，砂砾对吸能块的切割就被高度减弱，实现了柔性去砂过程；从而大大的提高了除砂设备的使用寿命。2、本专利技术中集砂筒呈圆锥状，当天然气中携带的砂粒与吸能块碰撞后掉落下来，进入集砂筒收集，达到一定量后，需打开集砂筒与除砂筒之间的阀门，将集砂筒内的砂粒卸载到储砂筒内，避免因集砂筒内砂粒过多，导致气体将集砂筒内砂粒再次携带起来，而影响除砂效果。附图说明图1为本专利技术除砂设备的剖视结构示意图；图2为本专利技术除砂设备中砂粒与吸能块之间的能量转换结构示意图；图3为本专利技术除砂设备的俯剖结构示意图；附图标记：1、吸能筒，2、集砂筒，3、储砂筒，4、进气管，5、排沙阀，6、出气管，7、转轴，8、吸能块，9、阀门。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术的技术方案作出进一步详细地阐述。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照说明书附图1，本实施例公开了天然气井用矩阵式柔性除砂设备，包括进气管4、吸能筒1、集砂筒2和储砂筒3，进气管4沿吸能筒1切线方向与吸能筒1连通；集砂筒2连接在吸能筒1底部，并与吸能筒1连通；储砂筒3与集砂筒2连通，用于存储集砂筒2收集的砂粒；储砂筒3与集砂筒2之间设置有阀门9，在储砂筒3底部设置有排沙阀5；所述吸能筒1上端中部连接有出气管6，所述出气管6与吸能筒1共轴；所述吸能筒1内设置有若干转轴7，在转轴7上安装有若干吸能块8，所述吸能块8可与转轴7发生相对转动。在本实施例中，含沙的高压天然气通过进气管4进入到吸能筒1的圆筒体区，当含沙气体沿吸能筒1侧壁切向进入圆筒体内后，产生强烈气旋，气流沿吸能筒1内壁呈螺旋形向下进入，密度大的尘粒和液滴在离心力的作用下抛向吸能筒1内壁，并在重力的作用下，沿内壁下落到达底部的集砂筒2内，旋转的气流在吸能筒1中收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天然气井用矩阵式柔性除砂设备，其特征在于：包括进气管（4）、吸能筒（1）、集砂筒（2）和储砂筒（3），进气管（4）沿吸能筒（1）切线方向与吸能筒（1）连通；集砂筒（2）连接在吸能筒（1）底部，并与吸能筒（1）连通；储砂筒（3）与集砂筒（2）连通，用于存储集砂筒（2）收集的砂粒；储砂筒（3）与集砂筒（2）之间设置有阀门（9），在储砂筒（3）底部设置有排沙阀（5）；所述吸能筒（1）上端中部连接有出气管（6），所述出气管（6）与吸能筒（1）共轴；所述吸能筒（1）内设置有若干转轴（7），在转轴（7）上安装有若干吸能块（8），所述吸能块（8）可与转轴（7）发生相对转动。/n

【技术特征摘要】
1.天然气井用矩阵式柔性除砂设备，其特征在于：包括进气管（4）、吸能筒（1）、集砂筒（2）和储砂筒（3），进气管（4）沿吸能筒（1）切线方向与吸能筒（1）连通；集砂筒（2）连接在吸能筒（1）底部，并与吸能筒（1）连通；储砂筒（3）与集砂筒（2）连通，用于存储集砂筒（2）收集的砂粒；储砂筒（3）与集砂筒（2）之间设置有阀门（9），在储砂筒（3）底部设置有排沙阀（5）；所述吸能筒（1）上端中部连接有出气管（6），所述出气管（6）与吸能筒（1）共轴；所述吸能筒（1）内设置有若干转轴（7），在转轴（7）上安装有若干吸能块（8），所述吸能块（8）可与转轴（7）发生相对转动。


2.如权利要求1所述的天然气井用矩阵式柔性除砂设备，其特征在于：所述转轴（7）平行于吸能筒（1）的轴线设置。


3.如权利要求1所述的天然气井用矩阵式柔性除砂设备，其特征在于：所述转轴（7）平行于吸能筒（1）的径向设置。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永忠，宋书中，胥贵彬，帅翔予，郭吴霞，李慧，孙梁，张祖裕，
申请(专利权)人：四川长仪油气集输设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51