一种用于出砂井潜油电泵的碾砂装置

本发明涉及采油工程中使用的潜油电泵，具体涉及的是一种用于出砂井潜油电泵的碾砂装置。

背景技术：

1、油井出砂是指从油藏中流出的流体将油藏中的砂粒带到井眼中，导致井眼堵塞、设备磨损和产量下降等一系列问题。出砂的发生主要与油藏的岩性、流体的性质、生产工艺和井眼结构等因素有关。在砂岩油藏中，由于砂岩的胶结程度较低，砂粒容易松动脱落，因此出砂问题尤为突出。出砂的严重程度会随着生产时间的延长和生产工艺的调整而变化，对油井的正常生产和安全运行构成重大威胁。

2、潜油电泵采油过程中防砂技术至关重要，可有效避免油井出砂带来的诸多问题。近年来，防砂技术的研究主要有：砂控筛管技术，通过安装在井眼中的砂控筛管，拦截并支撑地层中的砂粒，防止其进入井眼；固井技术：通过注入固井液，加固地层，提高地层的稳定性，减少出砂风险；化学防砂技术，通过注入化学药剂，增强地层砂粒之间的粘结力，提高地层的抗出砂能力；注水防砂技术，通过注入水或其他流体，增加地层孔隙中的流体压力，抑制砂粒的流动；优化生产工艺，通过调整生产工艺参数，如流速、压力等，减小对地层的扰动，降低出砂风险。

3、由于采出液中的大颗粒砂会堵在采油泵内，或者会沉积在潜油电泵机组内，造成停泵烧泵等现象，目前缺少一种针对潜油电泵的大颗粒砂防护装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，这种用于出砂井潜油电泵的碾砂装置用于解决油井采出液中的大颗粒砂会堵在采油泵内，或者会沉积在潜油电泵机组内，造成的停泵烧泵问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于出砂井潜油电泵的碾砂装置包括泵轴、碾砂外壳、分砂叶轮、碾砂叶轮、出口导轮，泵轴将分砂叶轮、碾砂叶轮、出口导轮及潜油电泵第一级泵的叶轮串联一起，分砂叶轮和碾砂叶轮位于碾砂外壳内，潜油电泵第一级泵的叶轮位于出口导轮内，碾砂外壳安装在潜油电泵第一级泵的上游，利用卡簧固定碾砂外壳位置，碾砂外壳与出口导轮相接触并压紧固定，形成泵级的外壳；碾砂外壳内壁具有内周碾台，内周碾台内壁分布着磨纹，分砂叶轮由轮毂、径向半剖的上盖板和分砂叶片组成，分砂叶轮与碾砂叶轮接触连接，碾砂叶轮包括轮毂、上部半盖板、开放式叶轮、外周碾环，开放式叶轮的外缘与外周碾环固定连接，外周碾环的外壁分布着磨纹，通过外周碾环与内周碾台的相对啮合运动碾碎砂子。

3、上述方案中碾砂外壳的内周碾台为环形凸台，内周碾台宽度为常规叶轮轴向宽度的2-3倍，内周碾台的轴向宽度为10-20mm，内周碾台凸起高度为2-3mm，磨纹数大于32条，磨纹与泵轴线呈20°~ 30°夹角。

4、上述方案中分砂叶轮采用半开放式的离心叶轮，分砂叶片的数量为6-8片，分砂叶片轴向宽度是常规叶片的1.5-2倍。

5、上述方案中碾砂叶轮采用全开放式离心叶轮，开放式叶轮的数量为6-8片；外周碾环的厚度大于5mm，轴向宽度均为10-20mm，磨纹数大于32条，磨纹与轴向呈20°-30°夹角。

6、上述方案中内周碾台的磨纹与外周碾环的磨纹的啮合间隙在0.03~0.1mm之间。

7、上述方案中出口导轮包括壳身和下盖板，下盖板连接于筒形的壳身底部，下盖板径向尺寸在外围被剖掉3-5mm。

8、上述方案中用于出砂井潜油电泵的碾砂装置多级串联后置于潜油电泵的第一级入口处。

9、上述用于出砂井潜油电泵的碾砂装置工作时，与潜油电泵组装成一个机组，一起下入油井内，下降到井筒内的指定位置后锚定；生产时，启动电动机，通过泵轴带动分砂叶轮、碾砂叶轮转动，含砂产液进入用于出砂井潜油电泵的碾砂装置的内部，经分砂叶轮的离心作用，将含砂产液内的砂粒与油水分离，砂粒被甩到外围，并进入碾砂外壳的内周碾台与碾砂叶轮的外周碾环之间的间隙内，间隙由一对啮合磨纹围成，砂粒进入后，在啮合磨纹相对运动中被剪切成小颗粒，然后小颗粒砂随着产液流入到出口导轮，并被送入到第一级泵的叶轮中。

10、有益效果

11、1. 本发明内周碾台与外周碾环构成的间隙具有啮合磨纹，可以将较大砂粒碾碎成小尺寸砂粒，与潜油电泵机组中泵串联使用，可以免除电机入口端的除砂器，简化了机组机构。

12、2. 本发明能够减弱砂粒的冲蚀破坏作用，提高了机组寿命和检泵周期，提高了机组的整体效率。

13、3. 本发明与潜油电泵机组联合使用，能够防止大直径的砂粒在泵内的沉积，大大降低了砂卡和烧毁电机的事故。

14、4、本发明碾砂外壳与潜油电泵的外壳保持一致，可以通过轴串联，压紧为一体，该装置简化了潜油电泵机组的组装工艺，降低了工人的劳动强度，减轻了机组整体重量。

15、5. 本发明能够对原油中的大颗粒砂子碾碎为小尺寸颗粒的作用，减小砂子对潜油电泵叶轮叶片的冲蚀磨损，减少砂子在机组中的沉积以防砂卡事故，延长叶轮叶片使用寿命和检泵周期，提高潜油电泵采油的经济性和安全性。

技术特征：

1.一种用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，其特征在于：这种用于出砂井潜油电泵的碾砂装置包括泵轴、碾砂外壳、分砂叶轮、碾砂叶轮、出口导轮，泵轴将分砂叶轮、碾砂叶轮、出口导轮及潜油电泵第一级泵的叶轮串联一起，分砂叶轮和碾砂叶轮位于碾砂外壳内，潜油电泵第一级泵的叶轮位于出口导轮内，碾砂外壳安装在潜油电泵第一级泵的上游，利用卡簧固定碾砂外壳位置，碾砂外壳与出口导轮相接触并压紧固定，形成泵级的外壳；碾砂外壳内壁具有内周碾台，内周碾台内壁分布着磨纹，分砂叶轮由轮毂、径向半剖的上盖板和分砂叶片组成，分砂叶轮与碾砂叶轮接触连接，碾砂叶轮包括轮毂、上部半盖板、开放式叶轮、外周碾环，开放式叶轮的外缘与外周碾环固定连接，外周碾环的外壁分布着磨纹，通过外周碾环与内周碾台的相对啮合运动碾碎砂子。

2.根据权利要求1所述的用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，其特征在于：所述碾砂外壳的内周碾台为环形凸台，内周碾台宽度为常规叶轮轴向宽度的2-3倍，内周碾台的轴向宽度为10-20mm，内周碾台凸起高度为2-3mm，磨纹数大于32条，磨纹与泵轴线呈20°~ 30°夹角。

3.根据权利要求2所述的用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，其特征在于：所述分砂叶轮采用半开放式的离心叶轮，分砂叶片的数量为6-8片，分砂叶片轴向宽度是常规叶片的1.5-2倍。

4.根据权利要求3所述的用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，其特征在于：所述碾砂叶轮采用全开放式离心叶轮，开放式叶轮的数量为6-8片；外周碾环的厚度大于5mm，轴向宽度均为10-20mm，磨纹数大于32条，磨纹与轴向呈20°-30°夹角。

5.根据权利要求4所述的用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，其特征在于：所述内周碾台的磨纹与外周碾环的磨纹的啮合间隙在0.03~0.1mm之间。

6.根据权利要求5所述的用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，其特征在于：所述出口导轮包括壳身和下盖板，下盖板连接于筒形的壳身底部，下盖板径向尺寸在外围被剖掉3-5mm。

7.根据权利要求6所述的用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，其特征在于：所述用于出砂井潜油电泵的碾砂装置多级串联后置于潜油电泵的第一级入口处。

8.根据权利要求6所述的用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，其特征在于：所述用于出砂井潜油电泵的碾砂装置工作时，与潜油电泵组装成一个机组，一起下入油井内，下降到井筒内的指定位置后锚定；生产时，启动电动机，通过泵轴带动分砂叶轮、碾砂叶轮转动，含砂产液进入用于出砂井潜油电泵的碾砂装置的内部，经分砂叶轮的离心作用，将含砂产液内的砂粒与油水分离，砂粒被甩到外围，并进入碾砂外壳的内周碾台与碾砂叶轮的外周碾环之间的间隙内，间隙由一对啮合磨纹围成，砂粒进入后，在啮合磨纹相对运动中被剪切成小颗粒，然后小颗粒砂随着产液流入到出口导轮，并被送入到第一级泵的叶轮中。

技术总结本发明涉及的是一种用于出砂井潜油电泵的碾砂装置，它包括分砂叶轮、碾砂叶轮、出口导轮，泵轴将分砂叶轮、碾砂叶轮、出口导轮及潜油电泵第一级泵的叶轮串联一起，分砂叶轮和碾砂叶轮位于碾砂外壳内，潜油电泵第一级泵的叶轮位于出口导轮内，碾砂外壳与出口导轮压紧固定；碾砂外壳有内周碾台，内周碾台内壁分布着磨纹，分砂叶轮由轮毂、径向半剖的上盖板和分砂叶片组成，碾砂叶轮包括轮毂、上部半盖板、开放式叶轮、外周碾环，开放式叶轮的外缘与外周碾环固定连接，外周碾环的外壁分布着磨纹，通过外周碾环与内周碾台的相对啮合运动碾碎砂子。本发明与潜油电泵机组联合使用，能够防止大直径的砂粒在泵内的沉积，大大降低了砂卡和烧毁电机的事故。技术研发人员：冯子明,王俊,孙德清,赵岩,郭波涛,王义华,丛保腾,杜帅奇,王旭受保护的技术使用者：温州大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25