[发明专利]一种油田水力喷砂射孔返排砂液分离循环设备

说明书

技术领域

本发明属于一种固-液分离装置，特别涉及一种油田水力喷砂射孔返排砂液 分离循环设备。

技术背景

石油能源开发过程中，压裂作业是油气藏改造增产的主要手段之一，因此 被各大油田普遍采用。油井压裂涉及水力喷砂射孔及水力压裂、放喷等联作工 艺。喷砂射孔口作业后，会产生大量高含砂废液返回地面，成为油田当前水体 的主要污染源之一。废液处理工艺的首要任务就是对高含砂返排液进行砂液分 离处理。目前国内各大油田实现水力射孔返排砂液分离的主要方法是利用旋流 器除砂。

利用旋流器除砂虽然体积小，但处理能力也小，其处理能力与其主直径成 正比。对于大排量、高含砂的水力喷砂射孔返排砂液进行处理时需几台装置叠 加使用，大大增加了成本。应对高含砂水力喷砂射孔返排砂液，其冲蚀现象特 别严重。再者其容积小，对排量波动没有缓冲能力，造成除砂效率不稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种油田水力喷砂射孔返排 砂液分离设备，可对大流量(3.2m³/min)、高含砂的返排液实现连续快速分离 处理；其容积大，降低了应用成本；其独特的结构设计，大大降低了分离过程 中对设备的冲蚀；其分离原理采用惯性力与离心力双作用力，可对砂液高效分 离；分离的砂粒可继续循环利用到水力喷砂射孔中，实现了绿色环保作业。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种油田水力喷砂射孔返排砂液分离循环设备，包括分离装置和安装于分 离装置下方配套使用的砂粒循环装置；

所述的分离装置包括分离罐体1，分离罐体1上部的缓冲腔2的罐壁上开 设有切线入口管3，分离罐体1的罐顶轴心设有螺纹连接的溢流管14，溢流管 14上部连接有节流器15；

分离罐体1与其内部的套管4形成加速缝隙5，套管4上部与溢流管14相 连接，套管4下部采用定位器13固定，定位器13通过固定环7固定有冲砂管 6；

分离罐体1下部为沉砂腔12，沉砂腔12上连通有旁通管9，旁通管9上设 置有阻旋式料位计8；

分离罐体1底部焊接有排砂管11，排砂管11下部连接安装电控气动开关 10；排砂管11与贮砂罐16相连通；

所述的砂粒循环装置包括贮砂罐16，贮砂罐16内设置有冲砂管19，冲砂 管19通过冲砂泵接口18与外部的冲砂泵相连，贮砂罐16下部连通螺杆泵17 的接口，螺杆泵17通过变频电机22驱动。

本发明的突出优点为：

(1)本发明采用双作用力高效分离固体砂粒，即离心力和惯性力。返排液 由缓冲腔旋流进入加速宽缝隙后，液体切向速度和轴向速度迅速增大。砂粒在 离心力的作用下被甩向分离罐内壁，众多砂粒聚集并沿罐壁滑向罐底，沉于罐 底。被加速的液体脱离加速通道后流速减缓，并受到下腔液的顶托，流速大大 减小，固体砂粒在惯性力的作用下，冲向分离罐底部，集聚沉降，大大降低了 分离过程中对设备的冲蚀。

(2)阻旋式料位计实时监测沉沙量，同电控气动开关一致控制排砂管，实 现自动排砂。冲砂管保障了沉砂顺利排出。

(3)分离好的砂粒经循环装置送入混砂车继续参与配液，实现了动态分离， 循环利用的特点。

本发明可满足大排量(3.2m³/min)、高含砂的水力喷砂射孔返排砂液高效 快速砂-液分离等独特优势，其结构简单、安全系数高。在整个砂液分离到循环 利用过程中，砂粒无需落地，更加环保。

附图说明

图1为本发明的分离装置轴向剖视图。

图2为本发明的砂粒循环装置示意图。

图3为本发明工作示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进行步详细的说明。

如图1和2所示，一种油田水力喷砂射孔返排砂液分离循环设备，包括分 离装置和安装于分离装置下方配套使用的砂粒循环装置；

所述的分离装置包括分离罐体1，分离罐体1上部的缓冲腔2的罐壁上开 设有切线入口管3，分离罐体1的罐顶轴心设有螺纹连接的溢流管14，溢流管 14上部通过法兰连接有节流器15；

分离罐体1与其内部的套管4形成加速缝隙5，套管4上部与溢流管14通 过焊接相连接，套管4下部采用定位器13固定，定位器13通过固定环7焊接 固定有冲砂管6；