一种井筒清蜡除垢装置及操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种井筒清蜡除垢装置及操作方法，包括：井口装置、地面流体注入及回收系统、吊卡机构、清蜡除垢器；其中，清蜡除垢器包括旋转密封头、冲蚀机构、旋转机构A、旋转联轴器A、皮碗密封器、旋转联轴器B、旋转机构B和机械除垢器；冲蚀机构可以随着旋转机构A的旋转实现周向自由转动,而机械除垢器也可以随着旋转机构B的旋转实现周向自由转动。该装置在清蜡除垢作业过程中，机械除垢器将首先对油管内较大的积蜡和结垢进行初步清除，与此同时地面流体注入及回收系统将加热后的清蜡剂及加砂罐中的固体颗粒，通过高压软管泵入保温管，最终由冲蚀机构喷出，完成对油管表面的深度清理，实现对油管内壁的清蜡及其除垢作业。实现对油管内壁的清蜡及其除垢作业。实现对油管内壁的清蜡及其除垢作业。

【技术实现步骤摘要】
一种井筒清蜡除垢装置及操作方法


[0001]本专利技术涉及石油管工程
，更具体地说，涉及一种井筒清蜡除垢装置及操作方法。

技术介绍

[0002]近年来，油田开发力度的不断增强，促使井筒治理工艺技术有了全新的发展,但也存在着诸多的问题，致使油井的生产效率难以达到预期标准。其中，清防蜡以及防结垢等相关问题作为井筒治理工艺技术的主要针对点。结蜡的原因主要是由于油田在正式开采前，原油一直处在高温高压的恶劣环境中，主要以单项液态形式存在，这就导致蜡极易溶解在原油中，随着原油的开采，致使压力以及温度也会明显下降，当压力难以达到相应标准时，就会导致石蜡溶解的平衡条件遭到破坏，产生相应的石蜡结晶，此时原油的温度也会降低到原来蜡晶析出的温度，从而导致油管内壁上也会出现更多的蜡晶微粒，致使原油的开采效率无法达到预期标准。此外，对于开发中后期水量占比较高的油井，其油管内壁也会产生大量的结垢，大量的结垢和石蜡结晶将严重影响原油的开采效率。但是目前清防蜡和防结垢措施单一，现有装置无法同时满足清蜡和除垢的作业进行。
[0003]专利技术专利CN105317402A公开了用于自喷井的清蜡器。该装置包括布置在自喷井中的第一位置处的第一换向装置；布置在自喷井中的第二位置处的第二换向装置；具有刮蜡瓦片的清蜡器，清蜡器位于第一位置和所述第二位置之间且能够在第一位置和第二位置之间移动，且当其碰撞到所述第一换向装置或所述第二换向装置时，运动方向转变为与原来的方向相反的方向。该装置可以有效利用重力和自喷井的流体动能，在几乎无外部能量输入的情况下反复地上行和回落，同时进行清蜡工作。但是该装置为了减少清蜡器移动时产生的摩擦，从而使清蜡器无法与油管内壁充分接触，从而导致无法完全清除油管内壁的积蜡，此外该装置无法完成对油管内壁结垢物的清除。
[0004]专利技术专利CN114086917A公开了油井清蜡方法、装置、设备及存储介质。该装置通过从多口油井对应的传感器接收压力信号，利用压力信号用于指示所述多口油井的结蜡状态；根据所述压力信号，确定待清蜡的油井，并启动加热装置进行加热。该装置无需人工判断需要清蜡的油井，提高了设备的利用率，还实现了自动清蜡的效果。但是油井实际生产过程中油管内结蜡区域较大，而该装置仅能实现局部加热除蜡，且装置不适合在井筒中大量布置，因此难以广泛应用。
[0005]专利技术专利CN105089559A公开了一种油井自动清蜡装置。该装置包括油管和油管上等距离设置有三个清蜡单元，清蜡单元位于套管内，清蜡单元通过铠装电缆与设置在套管外的配电柜连接；清蜡单元本体上沿着通孔呈放射性设置多个内部磁控管，清蜡单元本体边缘均匀分布有三个外部磁控管和一个铠装电缆，铠装电缆旁设置有温控装置，温控装置和清蜡单元电连接。该装置通过铠装电缆通电控制清蜡单元加热油管，从而实现对油管内的结蜡进行清除。但是该装置为了完成井筒全部油管的清除，需要同时在多个油管外布置大量的清蜡单元，从而应用成本增加，难以广泛推广，此外该装置无法在清蜡的同时对油管
内壁的结垢进行清除。
[0006]因此，如何提供一种井筒清蜡除垢装置及其应用方法，使其能够克服上述问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种井筒清蜡除垢装置及其应用方法，解决了井筒无法在清蜡的同时对油管内壁结垢进行清除的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种井筒清蜡除垢装置，包括：
[0010]井口装置，包括自上而下依次布置且固定连接的井口防喷器、油管头和套管头；井口防喷器、油管头和套管头整体坐落于井口上方；井口下部的井筒内设置有用以采油的油管，油管的外部套设有套管，套管与套管头的底端相连接；保温管自上而下依次穿过井口防喷器、油管头和套管头并插入井筒的油管内；
[0011]地面流体注入及回收系统，包括清蜡剂储液罐、涡轮泵、加热器、配电柜、高压柱塞泵、单向阀一、流量计、加砂罐、高压软管、固液分离器、滚筒筛、冷凝器、返排管线、液相回收管、注砂管和单向阀二；清蜡剂储液罐的出液端通过管道与加热器的进液端连通，清蜡剂储液罐和加热器之间的管道上安装有流量计和涡轮泵；加热器的出液端与高压柱塞泵的进液端连通，高压柱塞泵的出液端通过管道与加砂罐的进液端连通，加砂罐的出液端通过高压软管与保温管的顶端连通；高压柱塞泵和加砂罐之间的管道上安装有单向阀一和流量计；冷凝器的进液端通过返排管线分别与油管头和套管头连通，返排管线在靠近油管头和套管头处分别对应安装有一单向阀二；冷凝器的出液端与固液分离器的进液端连通，固液分离器的固相出口与滚筒筛的进口连通，固液分离器的液相出口通过液相回收管与清蜡剂储液罐的出液端相连；滚筒筛的出口通过注砂管与加砂罐连通；涡轮泵、高压柱塞泵、固液分离器和滚筒筛均与配电柜电性连接；
[0012]吊卡机构，位于井口防喷器的上方，用于吊放保温管；
[0013]清蜡除垢器，保温管的底端通过保温短节与位于油管内部的清蜡除垢器相连；清蜡除垢器包括旋转密封头、冲蚀机构、旋转机构A、旋转联轴器A、皮碗密封器、旋转联轴器B、旋转机构B和机械除垢器；旋转密封头的主体为旋转外套筒，保温短节的下部伸入旋转外套筒内，并与旋转外套筒内的对应结构实现连接；旋转外套筒的下端通过内螺纹与冲蚀机构的喷头主体上端连接，喷头主体的下端通过内螺纹管与旋转机构A的第一芯杆上端连接，第一芯杆的下端与旋转联轴器A上端的联轴器接头连接，旋转联轴器A通过其下端的联轴器转轴与皮碗密封器的第二芯杆上端连接，第二芯杆的下端与旋转联轴器B上端的联轴器接头连接,旋转联轴器B通过其下端的联轴器转轴与旋转机构B的第一芯杆上端连接，第一芯杆的下端与机械除垢器的第三芯杆上端连接；
[0014]冲蚀机构能够随着旋转机构A的旋转实现周向自由转动,机械除垢器能够随着旋转机构B的旋转实现周向自由转动。
[0015]本专利技术装置在清蜡除垢作业过程中，机械除垢器将首先对油管内较大的积蜡和结垢进行初步清除，与此同时地面流体注入及回收系统将加热后的清蜡剂及加砂罐中的固体颗粒，通过高压软管泵入保温管，最终由冲蚀机构喷出，完成对油管表面的深度清理，实现
对油管内壁的清蜡及其除垢作业。
[0016]优选的，旋转密封头包括旋转外套筒、承压轴承A、V型组合密封和定位圆环，旋转外套筒的顶端设有阻挡环，下端内壁设有内螺纹，旋转外套筒套于保温短节外部，旋转外套筒内壁和保温短节外杆壁形成的环形空间由上至下内依次设置有第一承压轴承A、V型组合密封、定位圆环和第二承压轴承A，旋转外套筒通过两个承压轴承A实现与保温短节之间的相对转动；保温短节分为上部分和下部分，下部分的外径大于上部分的外径，上部分的环形底面抵于旋转外套筒的顶面；定位圆环通过其上的内螺纹与保温短节的下端连接，以限制旋转外套筒、第一承压轴承A和V型组合密封的向下运动。
[0017]优选的，冲蚀机构包括喷头主体、扇形喷头和内螺纹管，喷头主体的内部中空，喷头主体上端开口、下端密封，并在下端面固定连接向下延本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井筒清蜡除垢装置，其特征在于，包括：井口装置，包括自上而下依次布置且固定连接的井口防喷器(5)、油管头(3)和套管头(4)；井口防喷器(5)、油管头(3)和套管头(4)整体坐落于井口上方；井口下部的井筒内设置有用以采油的油管(23)，油管(23)的外部套设有套管(24)，套管(24)与套管头(4)的底端相连接；保温管(6)自上而下依次穿过井口防喷器(5)、油管头(3)和套管头(4)并插入井筒的油管(23)内；地面流体注入及回收系统(1)，包括清蜡剂储液罐(7)、涡轮泵(8)、加热器(9)、配电柜(10)、高压柱塞泵(11)、单向阀一(12)、流量计(13)、加砂罐(14)、高压软管(15)、固液分离器(16)、滚筒筛(17)、冷凝器(25)、返排管线(18)、液相回收管(19)、注砂管(20)和单向阀二(21)；清蜡剂储液罐(7)的出液端通过管道与加热器(9)的进液端连通，清蜡剂储液罐(7)和加热器(9)之间的管道上安装有流量计(13)和涡轮泵(8)；加热器(9)的出液端与高压柱塞泵(11)的进液端连通，高压柱塞泵(11)的出液端通过管道与加砂罐(14)的进液端连通，加砂罐(14)的出液端通过高压软管(15)与保温管(6)的顶端连通；高压柱塞泵(11)和加砂罐(14)之间的管道上安装有单向阀一(12)和流量计(13)；冷凝器(25)的进液端通过返排管线(18)分别与油管头(3)和套管头(4)连通，返排管线(18)在靠近油管头(3)和套管头(4)处分别对应安装有一单向阀二(21)；冷凝器(25)的出液端与固液分离器(16)的进液端连通，固液分离器(16)的固相出口与滚筒筛(17)的进口连通，固液分离器(16)的液相出口通过液相回收管(19)与清蜡剂储液罐(7)的出液端相连；滚筒筛(17)的出口通过注砂管(20)与加砂罐(14)连通；涡轮泵(8)、高压柱塞泵(11)、固液分离器(16)和滚筒筛(17)均与配电柜(10)电性连接；吊卡机构(22)，位于井口防喷器(5)的上方，用于吊放保温管(6)；清蜡除垢器(2)，保温管(6)的底端通过保温短节(26)与位于油管(23)内部的清蜡除垢器(2)相连；清蜡除垢器(2)包括旋转密封头(27)、冲蚀机构(28)、旋转机构A(29)、旋转联轴器A(30)、皮碗密封器(31)、旋转联轴器B(32)、旋转机构B(33)和机械除垢器(34)；旋转密封头(27)的主体为旋转外套筒(35)，保温短节(26)的下部伸入旋转外套筒(35)内，并与旋转外套筒(35)内的对应结构实现连接；旋转外套筒(35)的下端通过内螺纹与冲蚀机构(28)的喷头主体(40)上端连接，喷头主体(40)的下端通过内螺纹管(41)与旋转机构A(29)的第一芯杆(43)上端连接，第一芯杆(43)的下端与旋转联轴器A(32)上端的联轴器接头(58)连接，旋转联轴器A(30)通过其下端的联轴器转轴(55)与皮碗密封器(31)的第二芯杆(59)上端连接，第二芯杆(59)的下端与旋转联轴器B(32)上端的联轴器接头(58)连接,旋转联轴器B(32)通过其下端的联轴器转轴(55)与旋转机构B(33)的第一芯杆(43)上端连接，第一芯杆(43)的下端与机械除垢器(34)的第三芯杆(64)上端连接；冲蚀机构(28)能够随着旋转机构A(29)的旋转实现周向自由转动,机械除垢器(34)能够随着旋转机构B(33)的旋转实现周向自由转动。2.根据权利要求1所述的一种井筒清蜡除垢装置，其特征在于，旋转密封头(27)包括旋转外套筒(35)、承压轴承A(36)、V型组合密封(38)和定位圆环(39)，旋转外套筒(35)的顶端设有阻挡环(37)，下端内壁设有内螺纹，旋转外套筒(35)套于保温短节(26)外部，旋转外套筒(35)内壁和保温短节(26)外杆壁形成的环形空间由上至下内依次设置有第一承压轴承A、V型组合密封(38)、定位圆环(39)和第二承压轴承A，旋转外套筒(35)通过两个承压轴承A
(36)实现与保温短节(26)之间的相对转动；保温短节(26)分为上部分和下部分，下部分的外径大于上部分的外径，上部分的环形底面抵于旋转外套筒(35)的顶面；定位圆环(39)通过其上的内螺纹与保温短节(26)的下端连接，以限制旋转外套筒(35)、第一承压轴承A和V型组合密封(38)的向下运动。3.根据权利要求2所述的一种井筒清蜡除垢装置，其特征在于，冲蚀机构(28)包括喷头主体(40)、扇形喷头(42)和内螺纹管(41)，喷头主体(40)的内部中空，喷头主体(40)上端开口、下端密封，并在下端面固定连接向下延伸的内螺纹管(41)，喷头主体(40)的上端与保温短节(26)的下端贯通；喷头主体(40)的上部通过与旋转外套筒(35)的下端内螺纹连接进而压紧第二承压轴承A；喷头主体(40)的外壁中部沿周向均匀设有若干螺纹通孔，螺纹通孔与扇形喷头(42)的数量一致，一个扇形喷头(42)对应安装于一个螺纹通孔内。4.根据权利要求3所述的一种井筒清蜡除垢装置，其特征在于，单个扇形喷头(42)喷出的最佳流量Q,根据公式
①
计算如下：其中，其中，式中，Q为单个扇形喷头喷出的最佳流量，m3/s；β为固相颗粒出口面积修正系数，无量纲；d1、d2、d3为三个喷嘴出口直径，m；V
t
为除垢除蜡速率，m3/s；d
p
为固相颗粒直径，m；b为固相颗粒体积分数，无量纲；σ
s
为蜡垢混合物弹性极限，Pa；R
t
为粒子圆度系数，无量纲；ρ
p
为粒子密度，kg/m3；α为扇形喷头与井眼中心线的夹角，度。5.根据权利要求3或4所述的一种井筒清蜡除垢装置，其特征在于，扇形喷头(42)与井眼中心线的夹角为α，夹角α的取值范围为15
°‑
35
°
。6.根据权利要求1所述的一种井筒清蜡除垢装置，其特征在于，旋转机构A(29)和旋转机构B(33)的结构相同，均包括第一芯杆(43)、基座套筒(...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾德智，周苗鹏，明坤基，程地奎，刘奇林，杨建起，罗世杰，杨建，张强，田刚，
申请(专利权)人：四川新创能石油工程技术有限公司四川中拓优视光控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：