一种天然气井口的除沙装置

技术领域

本发明涉及天然气井口除沙技术领域，具体为一种天然气井口的除沙装置。

背景技术

目前国内疏松岩气藏开发过程中，由于疏松沙岩气藏埋藏较浅、岩石胶结性差，并且粘土和杂基含量高，在开采过程中容易出沙，气井出沙之后易造成地面设备、油管管线的腐蚀和堵塞，这将增加开采成本，多数气田天然气内含有液态水，在开采和输送过程中如果温度控制不好，容易形成天然气水合物，堵塞管道，造成生产甚至安全事故，目前国内对含沙天然气处理大多通过集输管网输送至处理站内，先进行注醇或多井式天然气炉加热防冻，然后再通过大型三相分离器进行气、液、固三相分离，这样处理有一定的局限性，首先，由于井口产出气含有地层沙，在集输管线输送和加热炉加热过程中已经对管线和加热设备造成了一定的破坏，其次，天然气水合物防治必须要严格控制管线输送气的温度。新开采的天然气中含有液态水，液态水的存在影响了天然气的运输和使用，往往需要对新开采的天然气进行进一步的分离加工，才能投入使用，而一般的去除方式价格比较昂贵或者过滤程度低下。

现有的天然气井口的除沙装置，由于结构设计缺陷，存在岩屑、沙石等固体颗粒被高速流动的天然气带出井口对集输设备造成冲蚀，以及天然气一直处于开采下气压较大使得离心除沙效果不好的问题。

发明内容

本发明提供了一种天然气井口的除沙装置，解决了上述背景技术中所提到的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种天然气井口的除沙装置，包括固定座，所述固定座的顶部固定连接有启闭阀，所述启闭阀的顶部固定连接有罐体，所述罐体的顶部的中部位置固定连接有出气管；还包括：

一级降沙机构，所述一级降沙机构的底部固定安装在罐体表面的下方位置，所述一级降沙机构用于天然气的分流引导以及装置内的一次除沙；

二级降沙机构，所述二级降沙机构的表面固定安装在罐体的内侧面，所述二级降沙机构用于天然气的折流降沙以及堆积降沙的收集和导出；

其中所述一级降沙机构包括异型管，所述异型管的顶部固定连接有连接板，所述连接板的顶部固定连接有支撑壳，所述支撑壳的内侧面转动连接有转动组件，所述转动组件的内侧面通过螺纹连接有螺杆，所述螺杆的底端安装有密封组件，所述转动组件用于带动螺杆进行升降移动，所述密封组件用于天然气的阻隔以及排放。

优选的，所述一级降沙机构还包括双面齿环和单面齿环，所述双面齿环和单面齿环均与支撑壳的内侧面转动连接，所述支撑壳内侧面靠近双面齿环的位置转动连接有蜗杆，天然气通过启闭阀通入至异型管的内部，该装置设置有多个异型管从而对天然气进行分流，天然气携带细小沙石撞击在二级降沙机构的表面，沙石以及少量的水粘附在二级降沙机构的表面实现降沙，该过程中，天然气被异型管向上引导时，天然气中的沙石固体颗粒会有部分沉积在异型管的弯折部位，随着沙石的沉积会堵塞天然气的流通。

优选的，所述转动组件包括转动齿轮，所述转动齿轮的底部与支撑壳的内侧面转动连接，所述转动齿轮的底部固定连接有压壳。

优选的，所述转动组件还包括内螺纹套，所述内螺纹套的底部固定安装在转动齿轮的顶部，所述转动齿轮的底部滚动连接有球体，固定座与地表稳固连接，启闭阀处于打开状态下，天然气自地下流动至异型管的内部，此时挤压球的表面嵌入至内凹面的内侧面，升降柱表面的下方位置与异型管的内侧面过盈配合，天然气无法通过异型管的顶部流出，异型管将天然气分流从而减小天然气撞击在二级降沙机构表面的局部气压，但是岩屑、沙石等杂质会在异型管内侧面的折弯部位沉积，此时，蜗杆带动双面齿环旋转。

优选的，所述密封组件包括升降柱，所述升降柱的顶部与带动螺杆的底端转动连接，所述升降柱的底部开设有内凹面。

优选的，所述密封组件还包括限位体，所述限位体的表面与异型管表面的下方位置固定连接，所述限位体的顶端固定连接有挤压球。

优选的，所述二级降沙机构包括导沙管，所述导沙管的一端固定安装在罐体表面的下方位置，所述导沙管远离罐体的一端固定连接有螺旋输送器，所述罐体内侧面的底部固定连接有液压缸，现有装置中大多利用滤网除去天然气内部的沙石，然而，对滤网进行频繁更换会降低天然气的开采效率，利用离心作用对天然气进行除沙，天然气一直处于流动状态，气体与固体颗粒难以被有效分离，该装置中，天然气通过异型管分流后引导至罐体的内部，天然气携带沙石撞击在折流组件的表面。

优选的，所述二级降沙机构还包括引导组件，所述引导组件的表面固定连接在罐体内侧面的下方位置，所述液压缸的输出端固定连接有刮动组件，所述罐体内侧面的上方位置连接有折流组件。

优选的，所述折流组件包括缩口板，所述缩口板的表面与罐体内侧面的上方位置固定连接，所述缩口板内侧面的中部位置固定连接有导气管，天然气被一次降沙后，异型管对天然气进行分流，分流后天然气的局部气压有效降低，刮动槽与折流板的表面直接接触，延伸杆处于两个折流板之间的位置，初始状态时，刮动壳处于折流板的上方位置，随着折流板表面沙石的沉积，液压缸带动延伸杆向下移动。

优选的，所述折流组件还包括折流板，所述折流板的表面固定安装在导气管的表面，所述导气管的表面开设有导气孔。

优选的，所述刮动组件包括延伸杆，所述延伸杆的底端固定安装在液压缸的输出端，所述延伸杆的顶部固定连接有刮动壳，所述刮动壳的顶部设置有落沙面，所述刮动壳的表面开设有刮动槽，多个异型管均匀分布在导气管外周，此时，螺杆处于异型管内侧面的上方位置，挤压球对升降柱的下移进行阻碍，升降柱的底部发生形变，升降柱的表面与异型管的内侧面紧密贴合，天然气被阻隔无法通过异型管排出，天然气内部的沙石少量沉积在升降柱的底部，升降柱的升降实现一次排沙，多个折流板均匀分布在导气管的外周。

优选的，所述引导组件包括开孔壳，所述开孔壳的底部固定连接安装在液压缸的顶部，所述开孔壳内侧面的中部位置固定连接有电动转台，所述电动转台的输出端转动连接有挤压辊。

本发明提供了一种天然气井口的除沙装置。具备以下有益效果：

1、该天然气井口的除沙装置，蜗杆外接电机带动其旋转，蜗杆的表面与双面齿环的外表面啮合，蜗杆的转动使得双面齿环被带动旋转，转动组件的表面与双面齿环的内侧面啮合，转动组件被带动转动，螺杆向上螺旋转动使得密封组件与异型管分离，天然气向上流动将异型管内部的固体颗粒冲出，解决了岩屑、沙石等固体颗粒被高速流动的天然气带出井口对集输设备造成冲蚀的问题。

2、该天然气井口的除沙装置，双面齿环的内侧面与转动齿轮的表面啮合，转动齿轮被带动旋转，螺杆的表面与内螺纹套的内侧面通过螺纹进行连接，从而使得螺杆向上螺旋转动，升降柱被带动向上移动，天然气携带沉积的沙石通过异型管的顶端冲出，从而利用天然气自身的气压实现天然气内部沙石的一次除沙。

3、该天然气井口的除沙装置，由于重力惯性的不同，沙石以及少量水分沉积在折流组件的表面，气体通过折流组件的中部位置向上流动，净化除沙后的天然气通过出气管进行收集，天然气处于流动状态，液压缸带动刮动组件升降移动，刮动组件的内侧面与折流组件紧密接触刮动，从而将折流组件表面沉积的沙石刮落至引导组件，螺旋输送器将沉积在罐体底部的沙石输送出罐体，解决了天然气一直处于开采下气压较大使得离心除沙效果不好的问题。

4、该天然气井口的除沙装置，刮动壳推动沙石向下沉积在开孔壳的顶部，此时，天然气还处于流动冲击状态，仍有少量沙石沉积在折流板的表面，开孔壳向上移动时，沉积的沙石能够在落沙面的表面滚动下落，沙石以及少量水分下落至开孔壳的顶部，挤压辊设置在双层开孔壳的中部位置，挤压辊被电动转台带动旋转，沙石通过开孔壳缓慢下落至导沙管的位置，沙石以及少量水分被缓慢导出，可有效防止天然气通过导沙管回流导致天然气收集效率低。

5、该天然气井口的除沙装置，天然气均匀撞击在折流板的外表面，天然气内部携带的沙石撞击在折流板的表面，折流板的折流结构使得沙石能够直接撞击在折流板的外边缘，大部分沙石固体颗粒下落至开孔壳的顶部，少量沙石沉积在折流板远离导气管的表面，净化后的天然气通过导气孔进入导气管，从而实现天然气的二次除沙，通过两次排沙使得天然气被有效净化。

附图说明

图1为本发明天然气井口的除沙装置整体的立体图；

图2为本发明天然气井口的除沙装置内部的立体图；

图3为本发明一级降沙机构的结构示意图；

图4为本发明转动组件的结构示意图；

图5为本发明密封组件的结构示意图；

图6为本发明二级降沙机构的结构示意图；

图7为本发明折流组件的结构示意图；

图8为本发明刮动组件的结构示意图；

图9为本发明引导组件的结构示意图。

图中：1、固定座；2、启闭阀；3、罐体；4、出气管；5、一级降沙机构；51、异型管；52、连接板；53、支撑壳；54、双面齿环；55、单面齿环；56、蜗杆；57、转动组件；571、转动齿轮；572、内螺纹套；573、压壳；574、球体；58、螺杆；59、密封组件；591、升降柱；592、内凹面；593、限位体；594、挤压球；6、二级降沙机构；61、导沙管；62、螺旋输送器；63、液压缸；64、折流组件；641、缩口板；642、导气管；643、折流板；644、导气孔；65、刮动组件；651、延伸杆；652、刮动壳；653、落沙面；654、刮动槽；66、引导组件；661、开孔壳；662、电动转台；663、挤压辊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例：如图1-图3所示，本发明提供一种技术方案：一种天然气井口的除沙装置，包括固定座1，固定座1的顶部固定连接有启闭阀2，启闭阀2的顶部固定连接有罐体3，罐体3的顶部的中部位置固定连接有出气管4；还包括：

一级降沙机构5，一级降沙机构5的底部固定安装在罐体3表面的下方位置，一级降沙机构5用于天然气的分流引导以及装置内的一次除沙；

二级降沙机构6，二级降沙机构6的表面固定安装在罐体3的内侧面，二级降沙机构6用于天然气的折流降沙以及堆积降沙的收集和导出；

其中一级降沙机构5包括异型管51，异型管51的顶部固定连接有连接板52，连接板52的顶部固定连接有支撑壳53，支撑壳53的内侧面转动连接有转动组件57，转动组件57的内侧面通过螺纹连接有螺杆58，螺杆58的底端安装有密封组件59，转动组件57用于带动螺杆58进行升降移动，密封组件59用于天然气的阻隔以及排放；

一级降沙机构5还包括双面齿环54和单面齿环55，双面齿环54和单面齿环55均与支撑壳53的内侧面转动连接，支撑壳53内侧面靠近双面齿环54的位置转动连接有蜗杆56。

使用时，天然气通过启闭阀2通入至异型管51的内部，该装置设置有多个异型管51从而对天然气进行分流，天然气携带细小沙石撞击在二级降沙机构6的表面，沙石以及少量的水粘附在二级降沙机构6的表面实现降沙，该过程中，天然气被异型管51向上引导时，天然气中的沙石固体颗粒会有部分沉积在异型管51的弯折部位，随着沙石的沉积会堵塞天然气的流通，蜗杆56外接电机带动其旋转，蜗杆56的表面与双面齿环54的外表面啮合，蜗杆56的转动使得双面齿环54被带动旋转，转动组件57的表面与双面齿环54的内侧面啮合，转动组件57被带动转动，螺杆58向上螺旋转动使得密封组件59与异型管51分离，天然气向上流动将异型管51内部的固体颗粒冲出，解决了岩屑、沙石等固体颗粒被高速流动的天然气带出井口对集输设备造成冲蚀的问题。

第二实施例：如图3、图4、图5所示，转动组件57包括转动齿轮571，转动齿轮571的底部与支撑壳53的内侧面转动连接，转动齿轮571的底部固定连接有压壳573，转动组件57还包括内螺纹套572，内螺纹套572的底部固定安装在转动齿轮571的顶部，转动齿轮571的底部滚动连接有球体574，密封组件59包括升降柱591，升降柱591的顶部与带动螺杆58的底端转动连接，升降柱591的底部开设有内凹面592，密封组件59还包括限位体593，限位体593的表面与异型管51表面的下方位置固定连接，限位体593的顶端固定连接有挤压球594。

使用时，固定座1与地表稳固连接，启闭阀2处于打开状态下，天然气自地下流动至异型管51的内部，此时挤压球594的表面嵌入至内凹面592的内侧面，升降柱591表面的下方位置与异型管51的内侧面过盈配合，天然气无法通过异型管51的顶部流出，异型管51将天然气分流从而减小天然气撞击在二级降沙机构6表面的局部气压，但是岩屑、沙石等杂质会在异型管51内侧面的折弯部位沉积，此时，蜗杆56带动双面齿环54旋转，双面齿环54的内侧面与转动齿轮571的表面啮合，转动齿轮571被带动旋转，球体574有效降低转动齿轮571的摩擦阻力，螺杆58的表面与内螺纹套572的内侧面通过螺纹进行连接，从而使得螺杆58向上螺旋转动，升降柱591被带动向上移动，天然气携带沉积的沙石通过异型管51的顶端冲出，从而利用天然气自身的气压实现天然气内部沙石的一次除沙。

第三实施例：如图3、图6所示，连接板52的顶部固定连接有支撑壳53，支撑壳53的内侧面转动连接有转动组件57，转动组件57的内侧面通过螺纹连接有螺杆58，螺杆58的底端安装有密封组件59，转动组件57用于带动螺杆58进行升降移动，密封组件59用于天然气的阻隔以及排放；

一级降沙机构5还包括双面齿环54和单面齿环55，双面齿环54和单面齿环55均与支撑壳53的内侧面转动连接，支撑壳53内侧面靠近双面齿环54的位置转动连接有蜗杆56，二级降沙机构6包括导沙管61，导沙管61的一端固定安装在罐体3表面的下方位置，导沙管61远离罐体3的一端固定连接有螺旋输送器62，罐体3内侧面的底部固定连接有液压缸63，二级降沙机构6还包括引导组件66，引导组件66的表面固定连接在罐体3内侧面的下方位置，液压缸63的输出端固定连接有刮动组件65，罐体3内侧面的上方位置连接有折流组件64。

使用时，现有装置中大多利用滤网除去天然气内部的沙石，然而，对滤网进行频繁更换会降低天然气的开采效率，利用离心作用对天然气进行除沙，天然气一直处于流动状态，气体与固体颗粒难以被有效分离，该装置中，天然气通过异型管51分流后引导至罐体3的内部，天然气携带沙石撞击在折流组件64的表面，由于重力惯性的不同，沙石以及少量水分沉积在折流组件64的表面，气体通过折流组件64的中部位置向上流动，净化除沙后的天然气通过出气管4进行收集，天然气处于流动状态，液压缸63带动刮动组件65升降移动，刮动组件65的内侧面与折流组件64紧密接触刮动，从而将折流组件64表面沉积的沙石刮落至引导组件66，螺旋输送器62将沉积在罐体3底部的沙石输送出罐体3，解决了天然气一直处于开采下气压较大使得离心除沙效果不好的问题。

第四实施例：如图6-图9所示，折流组件64包括缩口板641，缩口板641的表面与罐体3内侧面的上方位置固定连接，缩口板641内侧面的中部位置固定连接有导气管642，折流组件64还包括折流板643，折流板643的表面固定安装在导气管642的表面，导气管642的表面开设有导气孔644，刮动组件65包括延伸杆651，延伸杆651的底端固定安装在液压缸63的输出端，延伸杆651的顶部固定连接有刮动壳652，刮动壳652的顶部设置有落沙面653，刮动壳652的表面开设有刮动槽654，引导组件66包括开孔壳661，开孔壳661的底部固定连接安装在液压缸63的顶部，开孔壳661内侧面的中部位置固定连接有电动转台662，电动转台662的输出端转动连接有挤压辊663。

使用时，天然气被一次降沙后，异型管51对天然气进行分流，分流后天然气的局部气压有效降低，刮动槽654与折流板643的表面直接接触，延伸杆651处于两个折流板643之间的位置，初始状态时，刮动壳652处于折流板643的上方位置，随着折流板643表面沙石的沉积，液压缸63带动延伸杆651向下移动，刮动壳652推动沙石向下沉积在开孔壳661的顶部，此时，天然气还处于流动冲击状态，仍有少量沙石沉积在折流板643的表面，开孔壳661向上移动时，沉积的沙石能够在落沙面653的表面滚动下落，沙石以及少量水分下落至开孔壳661的顶部，挤压辊663设置在双层开孔壳661的中部位置，挤压辊663被电动转台662带动旋转，沙石通过开孔壳661缓慢下落至导沙管61的位置，沙石以及少量水分被缓慢导出，可有效防止天然气通过导沙管61回流导致天然气收集效率低。

第五实施例：如图5、图7所示，升降柱591的顶部与带动螺杆58的底端转动连接，升降柱591的底部开设有内凹面592，密封组件59还包括限位体593，限位体593的表面与异型管51表面的下方位置固定连接，限位体593的顶端固定连接有挤压球594，缩口板641的表面与罐体3内侧面的上方位置固定连接，缩口板641内侧面的中部位置固定连接有导气管642，折流组件64还包括折流板643，折流板643的表面固定安装在导气管642的表面，导气管642的表面开设有导气孔644。

使用时，多个异型管51均匀分布在导气管642外周，此时，螺杆58处于异型管51内侧面的上方位置，挤压球594对升降柱591的下移进行阻碍，升降柱591的底部发生形变，升降柱591的表面与异型管51的内侧面紧密贴合，天然气被阻隔无法通过异型管51排出，天然气内部的沙石少量沉积在升降柱591的底部，升降柱591的升降实现一次排沙，多个折流板643均匀分布在导气管642的外周，天然气均匀撞击在折流板643的外表面，天然气内部携带的沙石撞击在折流板643的表面，折流板643的折流结构使得沙石能够直接撞击在折流板643的外边缘，大部分沙石固体颗粒下落至开孔壳661的顶部，少量沙石沉积在折流板643远离导气管642的表面，净化后的天然气通过导气孔644进入导气管642，从而实现天然气的二次除沙，通过两次排沙使得天然气被有效净化。