一种专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器制造技术

本发明专利技术属于天然气管道清理技术领域，具体涉及一种专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器。此装置可以用于清除天然气管道中的水合物堵塞，且拥有自解堵功能。所述清管器由独立的两部件组成，可分离使用亦可组装使用。所述清管器包括摩擦系统、生石灰加热气体系统、安全系统、及备用动力装置。摩擦系统的凿切功能可用于清理未完全堵塞流通面积且附着于管壁的水合物沉积；摩擦系统的削切功能与持续摩擦功能配合生石灰加热气体系统可应对完全堵塞流通面积的水合物堵塞段。本发明专利技术清管器在应对天然气管道中水合物堵塞的各类问题上，具有直接、彻底、易操作、经济等优点。

A Pigging Device for Clearing Hydrate Blockage in Natural Gas Pipeline

The invention belongs to the technical field of natural gas pipeline cleaning, in particular to a pipe cleaner specially designed for removing hydrate blockage in natural gas pipelines. The device can be used to remove hydrate blockage in natural gas pipeline and has self-blocking function. The pigging device is composed of two independent components, which can be used separately or assembled. The pigging device comprises a friction system, a quicklime heating gas system, a safety system and a standby power device. The cutting function of the friction system can be used to clean up the hydrate deposits which are not completely blocked and attached to the pipe wall. The cutting function of the friction system and the continuous friction function cooperate with the quicklime heating gas system can cope with the hydrate blocked section which completely blocked the flow area. The pigging device of the invention has the advantages of direct, thorough, easy operation and economy in dealing with various problems of hydrate blockage in natural gas pipelines.

【技术实现步骤摘要】
一种专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器
本专利技术属于天然气管道清理
，具体涉及一种可以用于清除天然气管道中的水合物堵塞，且拥有自解堵功能的清管器。
技术介绍
天然气水合物是在一定压力和温度条件下，天然气中的水与甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮气、二氧化碳及硫化氢等分子形成的笼型结晶状化合物，外观形似松散的冰或致密的雪的白色结晶体。由于天然气水合物易造成井筒、输气管线的堵塞，因而会极大程度上影响气田的正常生产。有相关研究表明，在苏里格气田的运行过程中，水合物堵塞已经成为冬季制约产能、导致安全隐患的主要因素。目前广泛采用注入热力学抑制剂(如甲醇、乙二醇等)的方法改变相平衡，使水合物生成温度低于管道运行温度或水合物生成压力高于管线操作压力，以此来阻止水合物的形成，但传统的热力学抑制剂存在用量大，且污染环境等问题。鉴于此，学者们将关注点投向了用量少、无毒、成本低的动力学抑制剂(KHIs)与阻聚剂(AAs)。但无论是热力学抑制剂、动力学抑制剂还是阻聚剂，它们都是作用于水合物生成前，起到预防缓解水合物生成及堵塞的作用。而当水合物已经生成于管道内或堵塞管道时，以上的这些添加剂将失效。具有直接、彻底、易操作、无污染、经济等优点的清管器将是一种解决既成堵塞的高效方法。目前，已有的清管器，设计功能多着眼于输油管道，或是追求多种环境工况下的清管，虽然其适应性很强，能“一器多用”，但由于水合物管道堵塞的特性，单纯得将其从管壁上剥落，并向前推行的清理方式，很大可能会导致水合物形成更加剧烈的堵塞，更别提当现有的清管器面对体积较大且完全堵塞流通面积的水合物时的无力甚至卡堵。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术要解决的技术问题是：提供一种专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器，清管器由两个独立部件组成。其中，清管器本体通过一个垂直筒体且可旋转的摩擦面摩擦管道中生成的水合物堵塞段，通过摩擦促进水合物的分解。此外，清管器本体后部经生石灰加热的天然气透过旋转摩擦面的空隙喷射到水合物堵塞段，进一步促进其分解。而当清管器本体发生卡堵及电路异常时，本专利技术所述的清管器备用动力装置打入管道，通过内外螺纹，实现两部件连接。可替代成为清管器本体的动力装置。通过本专利技术，实现清理天然气管道中的水合物堵塞。本专利技术所采用的技术方案为：一种专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器，包括清管器本体，所述清管器本体包括：第一筒体；套设在所述第一筒体外部的第一皮碗，所述第一皮碗与管道内径的过盈配合，过盈量优选3％-5％，第一皮碗作用是用于支持清管器体形与体重，同时边缘弧形唇部起密封作用。转动设置在第一筒体前端的清理头，所述清理头紧贴水合物堵塞段的一侧设有摩擦面；安装在第一筒体内的第一马达，所述第一马达的输出端与清理头动力连接。进一步的，所述清理头的外侧设有倒角，当第一马达通电并驱动清理头转动时，其外侧设置的倒角与水合物段发生凿切、摩擦产生热量促进其分解。为了加强清楚效果并避免摩擦面损伤管道内壁，进一步的，所述清理头为十字型(其材质优选碳素工具钢T12)，所述摩擦面由锯齿纹路构成且齿距为2.30mm-0.83mm，所述清理头的外侧与管道内壁之间的间距为管道内径的0.1倍，所述倒角角度为30°，该角度借鉴工具斧的刃角，能更好凿切附着于管壁处的水合物沉积。进一步的，清理头上开设有贯穿其前后端面的气道，还包括：设置在第一筒体后端的天然气自配重，所述天然气自配重上开设有天然气进口。天然气自配重作用为平衡第一筒体前端的清理头的重量，防止清理头过重压迫第一皮碗致使皮碗不能有效支撑与密封。高压管线，所述高压管线包括相互连通的进气管和出气管，所述出气管的出气口连接有高压喷嘴，用于向附着在管壁上的水合物沉积物喷吹天然气；依次连接设置在第一筒体内部的水仓和生石灰仓，所述水仓通过进气管与天然气进口连接，所述生石灰仓与出气管远离高压喷嘴的一端连接。通过本步优化，清管器后部的部分天然气可以通过天然气进口沿高压管线进入水仓，润湿后的天然气经安全仓后，通入生石灰仓，生石灰吸收水分后，放出干燥的且带有热量的天然气，该气体再经由高压管线从喷嘴处喷射而出，并经由清理头气道作用于管道堵塞段的水合物沉积物上。利用生石灰吸收清管器后部气体中的水分，使其干燥防止水合物的二次生成，释放出的热量供应至清管器前部，加快水合物的分解。进一步的，所述第一筒体内还设有用于定位其在管道中位置的第一电磁波发射装置。通过该装置可将清管器位于管中的位置以电磁波信号的形式实时反馈给场站，使场站及时获知清管器的相关信息。进一步的，所述天然气自配重的后端面沿轴向设有安装孔，所述安装孔内设有内螺纹；所述清管器还包括备用动力装置，所述备用动力装置包括：第二筒体、设置在第二筒体外部的第二皮碗、沿轴向转动设置在第二筒体前端且与安装孔的内螺纹相配合的外螺纹接口，以及安装在第二筒体内部的第二马达，所述第二马达的输出端与外螺纹接口动力连接。所述清管器的备用动力装置为清管器本体的备用动力系统，当清管器本体在管道正常清理过程中发生卡堵或电路问题时，将开启备用动力装置并打入管道，利用其外螺纹接口与清管器本体的安装孔螺纹连接，螺纹紧合后，备用动力装置的第二马达持续运转并带动受阻的清管器本体整体旋转，已到达清管器本体前部清理头不停止工作的目的。更进一步的，所述水仓和生石灰仓之间还设有安全仓，所述安全仓的一端与水仓连接，其另一端与生石灰仓连接。当清管器本体正常运行时，仅清理头发生旋转，安全仓不起作用，即安全系统不产生功能；但当清管器本体发生故障时，备用动力装置进入管道，两部件螺纹紧合后，备用动力装置内的第二马达继续运转并带动清管器本体整体旋转，此时安全仓的作用为提供一个缓冲空间给水仓，安全系统启动，防止短时间内大量水涌入生石灰仓，放出大量热量，压破仓体。所述第二筒体内还设有用于定位其在管道中位置的第二电磁波发射装置，通过该装置可将备用动力装置位于管中的位置以电磁波信号的形式实时反馈给场站，使场站及时获知清管器的相关信息。进一步的，所述第一筒体和/或第二筒体内还设有电池仓，所述电池仓内装有用于向第一马达和/或第二马达供电的高效电池。进一步优化的，第一皮碗、第一马达、天然气自配重、高压管线、水仓、生石灰仓、安全仓及第一电磁波发射装置均可拆卸安装于第一筒体内，以便日常维护更换与更新。本专利技术的有益效果为：①清理头外侧设置的倒角，形成凿切，去除附着于管壁上的水合物沉积物；②通过旋转清理头持续摩擦与削切，破坏完全堵塞流通面积的水合物沉积物；③通过生石灰加热气体系统，一者使天然气干燥防止气体进入清管器前部后产生二次堵塞，二者利用生石灰放出的热量，以气体为热量的载体，喷射至清管器前部，加快水合物的分解。④通过清管器的备用动力装置，以螺纹连接的形式，为清管器清管器本体提供备用动力，以应对水合物堵塞段较长，堵塞情况较为严重的工况。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术清管器清管器本体结构示意图；图2为本专利技术清管器备用动力装置结构示意图；图3为本专利技术清管器清管器本体A-A方向的剖视图；图4为本专利技术清管器清管器本体B-B方向的剖视图；其中，1.清理头，2.第一传动杆，3.第一电磁发生装置，4.第一马达，5.第一高效电池组，6.第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器，其特征在于：包括清管器本体，所述清管器本体包括：第一筒体；套设在所述第一筒体外部的第一皮碗(9)，所述第一皮碗与管道内径过盈配合；转动设置在第一筒体前端的清理头(1)，所述清理头(1)紧贴水合物堵塞段的一侧设有摩擦面；安装在第一筒体内的第一马达(3)，所述第一马达(3)的输出端与清理头(1)动力连接。

【技术特征摘要】
1.一种专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器，其特征在于：包括清管器本体，所述清管器本体包括：第一筒体；套设在所述第一筒体外部的第一皮碗(9)，所述第一皮碗与管道内径过盈配合；转动设置在第一筒体前端的清理头(1)，所述清理头(1)紧贴水合物堵塞段的一侧设有摩擦面；安装在第一筒体内的第一马达(3)，所述第一马达(3)的输出端与清理头(1)动力连接。2.根据权利要求1所述的专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器，其特征在于：所述清理头(1)的外侧设有倒角。3.根据权利要求2所述的专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器，其特征在于：所述清理头(1)为十字形，所述摩擦面由锯齿纹路构成且齿距为2.30mm-0.83mm，所述清理头(1)的外侧与管道内壁之间的间距为管道内径的0.1倍，所述倒角角度为30°。4.根据权利要求1所述的专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器，其特征在于：清理头(1)上开设有贯穿其前后端面的气道，还包括：设置在第一筒体后端的天然气自配重(16)，所述天然气自配重(16)上开设有天然气进口(18)：高压管线(10)，所述高压管线(10)包括相互连通的进气管(101)和出气管(102)，所述出气管(102)的出气口连接有高压喷嘴(8)，用于向附着在管壁上的水合物沉积物喷吹天然气；依次连接设置在第一筒体内部的水仓(13)和生石灰仓(12)，所述水仓(13)通过进气管(101)与天然气进口(18)连接，所述生石灰仓(12)与出气管(102)远离高压喷嘴的一端连接。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：周诗岽，何骋远，秦天成，张青宗，胡倩，张艺，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32