基于叶轮的辗辊式井下采油筛管研制(修改稿1)

《基于叶轮的辗辊式井下采油筛管研制(修改稿1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、基于叶轮的动过滤辗辊式井下采油筛管辛绍杰钟力岳波辉苏兴天（上海电机学院机械学院）（大庆职业学院机电系）（大庆市锐虹机械制造有限公司）摘要：针对采油筛管在防砂过程中存在的砂堵等问题，提出一种基于叶轮的新型动过滤辗辊式井下采油筛管。新型采油筛管的叶轮辗辊一体式结构实现了井下流体动能转化为叶轮轴旋转的机械能，带动同轴上的辗辊转动。各辗辊独立转动，通过调整相邻辗辊缝隙，达到运动防砂与过滤的目的。试验和现场应用表明：基于叶轮的辗辊式采油筛管既防砂又不发生整体卡死，还具有结构简单、安装方便和防结垢等特点。关键词辗辊式筛管叶轮动过滤防砂过滤问题的提出采油筛管是一种油田普

2、遍使用的重要采油工具，用于采油防砂。早期，油田使用较多的筛管是绕丝筛管，由于该筛管在下井时容易出现“乱丝”现象，造成筛管的损坏或缝隙变形，致使防砂失效。针对绕丝筛管的这一弊端，割缝筛管应运而生。割缝式筛管[1]是用电火花或激光加工工艺将套管割成0.25-2mm竖式短缝，再外包不锈钢网或不包不锈钢网。利用抽油泵往复工作时产生的正负压变化使弹性外层产生振动，弹落黏附在外壁上的砂粒，从而达到防止砂堵的目的，通过控制孔和缝的尺寸来达到控制进入泵内砂粒的大小。有些应用该型式筛管工作的油井4个月后会开始出现砂堵，也不能长时间完全控制砂堵的发生，使采油达不到预期效果。油井双

3、层内梯形割缝筛管是目前割缝筛管用于解决砂磨抽油泵的最好的结构，该筛管具有降低井口含砂、减少砂进泵筒的作用，这种结构也不可避免的存在砂堵问题。为了解决目前采油筛管工作过程中不能长时间控制砂堵这一难题，提高采油效率，设计了一种应用效果较好的基于定轴轮系的动过滤辗辊式采油筛管[2]，它利用井底流动流体的动能经过齿轮传动装置驱动辗辊转动，转动的辗辊间的缝隙形成了滤油缝隙，液体的流动加上辗辊的转动产生的相对运动，实现了防砂和过滤的目的，这不同于其它类型筛管利用抽油泵往复工作时产生的正、负压转换来引导液体进入油管或利用抽油泵的负压使弹性筛管管壁产生弹性变化来防砂。由于该型

4、采油筛管采用了三级齿轮传动，其结构复杂，制造及安装工艺要求高，制造成本高，同时，该筛管若有一对啮合齿轮卡死，传动装置将不能工作，成为辗辊无运动的静过滤形式，这些问题影响了该产品的推广。为解决这一问题，提出了一种无定轴轮系8的新结构动过滤辗辊式采油筛管，该筛管的结构简单，部分辗辊的上部焊接一个叶轮，在抽油泵工作时，利用叶轮实现流体的动能转化为叶轮轴转动的机械能，通过叶轮直接驱动辗辊转动。由于每个叶轮只驱动同轴上的一个辗辊转动，各辗辊独立转动，不影响其它辗辊转动，因此，即使相邻两个辗辊卡死，也不会影响其他辗辊的工作，可有效地保护抽油泵，延长其使用寿命。滤砂过程中，

5、动过滤是不可能转为静过滤形式的。同时，叶轮的安装要求不高，可直接焊接在辗辊轴的上端部。结构及工作原理1、基本结构基于叶轮的新型动过滤辗辊式井下采油筛管结构如图1、图2所示，包括辗辊、叶轮、上壳体、下壳体、轴、轴承、上接头、下接头、上支承座和下支承座等。上壳体的下端焊接有上支承座，上端焊接有上接头。上壳体与上支承座构成采油筛管的上工作腔，叶轮布置于上工作腔内。下壳体的下端焊接有下支承座和下接头，上端与上支承座焊接，辗辊按环形均布于下壳体中，辗辊由上、下支承座上轴承支撑。下壳体开有多个竖式进油通孔。环形布置的辗辊与上支承座、下支承座构成采油筛管的下工作腔。上支承座

6、中间设有直径尺寸较小的流油通孔，实现上、下工作腔流体的流通。当抽油泵上冲程时，上工作腔内的叶轮在流体的冲击下实现流体动能到机械能的转化，下工作腔则实现筛管的滤砂功能。上接头上设有与油管连接的螺纹，下接头上布置有与油丝堵连接的螺纹。图1辗辊式井下采油筛管结构简图1—上壳体；2—叶轮；3—上支承座；4—轴承；5—下壳体；6—辗辊；7—下支承座；88—轴承；9—下接头；10—进油通孔；11—上接头；12—流油通孔；13—轴2、工作原理抽油泵上冲程时，抽油泵游动凡尔关闭，游动凡尔下部低压，固定凡尔打开，油管外的地下流体（包含原油、水、天然气）在地层压力和采注压力作用下

7、向井底流动，流体经筛管外壁槽、辗辊间的滤油缝隙进入采油筛管下工作腔，下工作腔内的流体经流油通道，经导流唇垂直作用于叶轮的叶片上，推动叶轮2旋转，旋转的叶轮将流体动能转化为机械能，驱动辗辊14转动。相邻辗辊间的滤油缝隙满足了对进入抽油泵流体的防砂和过滤的需要。由于辗辊转动时的负载非常小，所以需要叶轮所提供的动力也很小。当抽油泵下冲程时，抽油泵固定关闭，游动凡尔打开，叶轮理论上不旋转。事实上，由于固定凡尔关闭的滞后，导致泵内流体反方向作用于叶轮，使叶轮反方向瞬间转动，使得缝隙外的砂粒吐出。在采油筛管的上、下工作腔之间设有直径尺寸较小的流油通道，下工作腔的流体通过突

8、然缩小的流油通道时，会形成一定的压差，