一种石油管道防砂疏通管内机器人系统及其清疏方法技术方案

本发明专利技术公开了一种石油管道防砂疏通管内机器人系统及其清疏方法，包括井下声呐探测、检测、定位及动力设备、管内闭气疏通设备以及地面控制显示系统和气、水、化学试剂存储设备、动力和加压系统，所述井下声呐探测、检测、定位及动力设备是通过管内机器人自身动力行进，根据速度和自身定位以及测绳长度等确定位置，利用声呐等探测设备检测关内外情况，到达待修复区域根据修复长度选择封闭长度，密封后利用气体或者液体（水或其它试剂）进行不同压力进行闭气测试，根据地面控制显示系统判断堵塞情况和应对的压力类型进行管外堵塞疏通和清洗。本发明专利技术结构简单，操作简单，对于强度较低的砂岩、页岩等地质石油、天然气、天然气水合物开采的防砂有很强的针对性解决方案；实时监控，实时反馈，无需吊管，实现成本低，使用效果好，便于推广使用。

A robot system for sand control dredging pipe in oil pipeline and its cleaning method

The invention discloses a robot system for sand control and dredging pipe in petroleum pipeline and its dredging method, including down-hole sonar detection, detection, positioning and power equipment, in-pipe closed gas dredging equipment, ground control display system, gas, water, chemical reagent storage equipment, power and pressure system. Detection, positioning and power equipment are driven by the robot itself in the pipe, according to the speed and self-positioning and measuring rope length to determine the position, using sonar and other detection equipment to detect the situation inside and outside the gate, to reach the area to be repaired according to the repair length to choose the closed length, sealed after the use of gas or liquid (water or other). The reagent) carries on the closed gas test under different pressure, according to the ground control display system judges the blockage situation and the corresponding pressure type carries on the outside pipe blockage dredging and the cleaning. The invention has the advantages of simple structure and simple operation, and has a strong pertinent solution for sand control of low strength sandstone, shale and other geological oil, natural gas and natural gas hydrate exploitation; real-time monitoring, real-time feedback, no hanger pipe, low cost, good use effect, and is convenient for popularization and use.

【技术实现步骤摘要】
一种石油管道防砂疏通管内机器人系统及其清疏方法
本专利技术涉及在弱胶结或者未胶结的地层开采石油、天然气及天然气水合物是容易发生的筛管堵塞在不进行吊管操作前提下对堵塞管带进行的一种管内清疏和疏通的设备，可以对堵塞部位进行检测、定点、疏通，可以有效改善此类工况下防砂难度，降低能源开采成本和开采效率，属于石油开采防砂技术的领域，具体是一种石油管道防砂疏通管内机器人系统及其清疏方法。
技术介绍
防砂是指在石油或者天然气及天然气水合物开采井的生产寿命期内在不使用控砂装置的情况下存在可以接受的出砂风险。通过对反冲洗憋压的过滤罐筛管进行跟踪，发现滤管筛管出现沉积物，将内衬管孔洞堵死，通量减小，导致筛管堵塞，反冲洗憋压，影响过滤和反冲洗效果，加速滤料的污染。对过滤筛管沉积物特性进行分析，研究筛管沉积物的形成机理及影响因素，提出控制筛管沉积物形成的有效措施，在保证水质的同时，可减少维修维护成本。目前国内外常用的油井防砂工艺主要分为化学防砂和机械防砂两大类。化学防砂是向地层注入一定的化学剂，对地层粘土进行稳定处理或对地层砂进行胶结，防止砂粒在地层中的运移，其优点是不影响各种作业措施的实施，但化学防砂强度和有效期受在许多工况下达不到工程的要求，有一定的局限性。机械防砂方法有滤砂管、管外砾石充填、双层预填充筛管、可膨胀筛管等方法。但是现有的各类机械防砂方法都有其自身的特点和适应范围，并且大都难以克服中后期出砂较严重或经过多次防砂作业的油井的防砂的困难，相应的防砂作业费用也逐渐攀升。油井出砂是困扰疏松砂岩油气藏开采的一个主要问题，其主要危害是：加剧地面和井下设备的磨损；易造成砂埋油层卡泵；出砂严重时还会引起井壁坍塌，造成套管变形、油井报废；降低油井的产能、增加原油的开采成本。因此，为确保油田稳产、高产，就必须采取有效措施来解决油井的防砂问题。开发新型高效实用的防砂技术，改善现有防砂工艺，成为延长油井生产周期、节约生产成本的一个重要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石油管道防砂疏通管内机器人系统及其清疏方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石油管道防砂疏通管内机器人系统及其清疏方法，包括包括管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统、管内闭气疏通设备、以及地面控制及显示系统和气、水、化学试剂存储设备、动力和加压系统，用于探测和监测油气筛管的管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统；用于管内封堵疏通的封堵设备；用于反馈和控制动力系统和压力系统的地面控制和显示系统；用于疏通的介质气、水、化学试剂溶液存储设备；提供动力和加压的动力与加压设备。所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统、管内闭气疏通设备、地面控制及显示系统、气、水、化学试剂存储设备、动力和加压系统，所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统与管内闭气疏通设备、地面控制及显示系统、气、水、化学试剂存储设备和动力和加压系统连接，所述管内闭气疏通设备分别与动力和加压系统、气、水、化学试剂存储设备、地面控制及显示系统连接，所述地面控制及显示系统和显示屏管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统、管内闭气疏通设备、动力和加压系统连接，所述气、水、化学试剂存储设备和管内闭气疏通设备、地面控制及显示系统以及动力和加压系统相连所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统由地面钢绞线绞盘连接，通过信号传输线和水气软管和管内封隔疏通设备相连，通过管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统在待修复油气开采管内进行探测筛管部分的阻塞情况，若找到堵塞可疑部位则调整管内封隔疏通设备位置进行压力测试排查，排查结果在地面控制及显示设备上，根据上步骤结果选择疏通方案选择，用气体、水或者化学试剂疏通进行选择，液体通过柱塞泵进行加压，动力由直流变速马达提供，通过软管到达管内封隔设备内预留阀内，管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统的钢绞线与地面钢绞线盘相连，为独立动力系统且与地面控制系统相连进行操控，气体、水或者化学试剂疏通软管和电线电缆和传感器线路为五路管道并列为电机驱动绞盘驱动，整个设备在机器人系统和封堵系统进入管内后均为操控面版自动化控制，可视化操作，精准疏通。作为本专利技术进一步的方案：所述石油管道防砂疏通管内机器人系统可集成于集装箱内车载、手推便携式、以及与其他勘探设备镶嵌一体式。测试气、溶液试剂可根据不同的地质情况和钻井情况进行选择或者定制特殊试剂进行作业。作为本专利技术再进一步的方案：所述的石油管道防砂疏通管内机器人系统及其清疏方法，包括以下步骤：（1）利用管内机器人进行关内外探测和定位，确定筛管堵塞情况和部位以及确定后面封隔设备到达指定位置；（2）利用封隔设备先进行封隔闭气或者封隔水压测试，通过地面监测系统获得相关压力和探测数据进行封隔情况确认和指定疏通压力和方案；（3）由于油井埋深一般较大，有很高的的土压力，因此采用柱塞泵，以期望达到理想的压力和可控制的结束压力参数；（4）压力测试和压力疏通过程中，气、化学试剂或者水的流速随着地下情况在变化，采用变速机进行动力设置，以确保设备的安全和设备工作的顺利进行；（5）地面监测系统是通过传感器和管内机器人的相关参数确定设备的位置和测试和疏通时候的压力变化以及注入液体的速度和体积，对整个探测检测和疏通过程进行实施监控，并调整操作指标已达到合理高效的目的。作为本专利技术再进一步的方案：所述石油管道防砂疏通管内机器人系统可集成于集装箱内车载、手推便携式、以及与其他勘探设备镶嵌一体式。测试气、溶液可根据不同的地质情况和钻井情况进行选择或者定制特殊试剂进行作业。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：结构简单，设计新颖合理，便于使用，操作简单；无需吊管，节省时间，靶向诊断，定点清疏，随诊随治，试剂多样，无污染环保，效率高，经济实用。实现成本低，使用效果好，便于推广使用。附图说明图1为石油管道防砂疏通管内机器人系统中管内机器人的内部结构示意图。图2为石油管道防砂疏通管内机器人系统中整体系统的电路示意图。图3为石油管道防砂疏通管内机器人系统中管内机器人在竖直井内的下放示意图。图4为石油管道防砂疏通管内机器人系统中管内机器人水平管内封隔前后示意图。附图标记说明：1—摄像头；2—压力传感器；3—定位孔；4—探测仪器孔；5—轮子；6—橡胶密封圈进气孔；7—压力传感器；8—闭气进气阀；9—压力进水阀；10—化学试剂阀；11—机器人动力和信号电线；12—进气管；13—化学试剂A管；14—化学试剂A管；15—进水管；16—密封橡胶圈：17—减速机：18—柱塞泵：19—压力调控：20—水汽过滤阀：21—压力反馈仪：22—化学试剂A；23—化学试剂B；24—控制面板。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～4，本专利技术实施例中，一种石油管道防砂疏通管内机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油管道防砂疏通管内机器人系统，包括包括管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统、管内闭气疏通设备、以及地面控制及显示系统和气、水、化学试剂存储设备、动力和加压系统，所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统（1）、管内闭气疏通设备（2）、地面控制及显示系统（3）、气、水、化学试剂存储设备（4）、动力和加压系统（5），所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统（1）与管内闭气疏通设备（2）、地面控制及显示系统（3）、气、水、化学试剂存储设备（4）和动力和加压系统（5）连接，所述管内闭气疏通设备（2）分别与动力和加压系统（5）、气、水、化学试剂存储设备（4）、地面控制及显示系统（3）连接，所述地面控制及显示系统（3）和显示屏（6）管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统（1）、管内闭气疏通设备（2）、动力和加压系统（5）连接，所述气、水、化学试剂存储设备（4）和管内闭气疏通设备（2）、地面控制及显示系统（3）以及动力和加压系统（5）相连所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统由地面钢绞线绞盘连接，通过信号传输线和水气软管和管内封隔疏通设备相连，通过管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统在待修复油气开采管内进行探测筛管部分的阻塞情况，若找到堵塞可疑部位则调整管内封隔疏通设备位置进行压力测试排查，排查结果在地面控制及显示设备上，根据上步骤结果选择疏通方案选择，用气体、水或者化学试剂疏通进行选择，液体通过柱塞泵进行加压，动力由直流变速马达提供，通过软管到达管内封隔设备内预留阀内，管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统的钢绞线与地面钢绞线盘相连，为独立动力系统且与地面控制系统相连进行操控，气体、水或者化学试剂疏通软管和电线电缆和传感器线路为五路管道并列为电机驱动绞盘驱动，整个设备在机器人系统和封堵系统进入管内后均为操控面版自动化控制，可视化操作，精准疏通。...

【技术特征摘要】
1.一种石油管道防砂疏通管内机器人系统，包括包括管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统、管内闭气疏通设备、以及地面控制及显示系统和气、水、化学试剂存储设备、动力和加压系统，所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统（1）、管内闭气疏通设备（2）、地面控制及显示系统（3）、气、水、化学试剂存储设备（4）、动力和加压系统（5），所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统（1）与管内闭气疏通设备（2）、地面控制及显示系统（3）、气、水、化学试剂存储设备（4）和动力和加压系统（5）连接，所述管内闭气疏通设备（2）分别与动力和加压系统（5）、气、水、化学试剂存储设备（4）、地面控制及显示系统（3）连接，所述地面控制及显示系统（3）和显示屏（6）管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统（1）、管内闭气疏通设备（2）、动力和加压系统（5）连接，所述气、水、化学试剂存储设备（4）和管内闭气疏通设备（2）、地面控制及显示系统（3）以及动力和加压系统（5）相连所述管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统由地面钢绞线绞盘连接，通过信号传输线和水气软管和管内封隔疏通设备相连，通过管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系统在待修复油气开采管内进行探测筛管部分的阻塞情况，若找到堵塞可疑部位则调整管内封隔疏通设备位置进行压力测试排查，排查结果在地面控制及显示设备上，根据上步骤结果选择疏通方案选择，用气体、水或者化学试剂疏通进行选择，液体通过柱塞泵进行加压，动力由直流变速马达提供，通过软管到达管内封隔设备内预留阀内，管内集声呐探测、检测、定位及动力设备为一体的管内机器人系...

【专利技术属性】
技术研发人员：马林伟，吴时国，孙金，
申请(专利权)人：中国科学院深海科学与工程研究所，
类型：发明
国别省市：海南,46