CN103341473A - 一种输油管线结蜡垢的去除方法和伴生气回收压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种输油管线结蜡垢的去除方法和伴生气回收压缩机。包含如下步骤，在密封性能良好的情况下利用如下设备将伴生气抽取上来并打入运送石油液体的管道中，包含储气腔，所述储气腔内部有抽吹活塞，所述储气腔上分布有两个单向阀门，分别是进气口单向阀（14）和排气口单向阀（15）；利用抽吹活塞的上下运动将伴生气压缩后打入输油管道；输油管道内运动的气体和液体一起产生涡流，因此流体的相关成分不容易析出，气体会在运输中不断破碎、爆裂，管内油汽混合物以涡流的方式流动，进而使得不形成污垢，减少结蜡、结垢；同时气泡的冲击力使得已经黏着的蜡垢脱落。

Description

一种输油管线结蜡垢的去除方法和伴生气回收压缩机

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种输油管线结蜡垢的去除方法和伴生气回收压缩机。 

背景技术

原油中的主要固态物质为含碳原子数为18--64的烷烃，即石蜡，还有钡、锶、镁、钙的硫酸盐或碳盐。由于输送温度变化、输送时间长等因素影响，逐渐积聚在输送管道内壁形成固态或软泥态污垢物质，使原油输送量慢慢变小或堵塞，造成能源浪费、污染环境、影响运行、增加运行成本等。 

输油管道内部结垢主要有两个原因， 

（1）、原油中的主要固态物石蜡，石蜡熔点为40--60℃，在管道长途输送过程中随时间推移温度降低，石蜡析出，凝结并附着于管道内壁，造成管道内部阻力增大，输送困难。

（2）、输油管道污垢物还包括钡、锶、镁、钙的硫酸盐或碳盐，这些污垢的如下形成，1水中的离子结合形成溶解度很小的盐类分子；2分子结合和排列形成微晶体，产生晶化过程；3大量晶体堆积形成污垢；4在不同的输送管线形成不同形状的结垢物。 

与本发明相关的现有技术一 

输油管道随着结垢处理开始作用时间的延后,温度的升高以及过饱和度的增大,成垢晶体的形状变小,晶体的分布更加密集;声波会在垢晶体上击出不同类型的裂痕,使晶体更容易断裂,从而对垢晶体粉碎细化。声波防垢的作用机理是:声波的溶垢作用提高了垢的溶解度,抑制了垢晶体的析出;声波的空化作用能够破碎垢晶体,抑制其长大,并对垢晶体有很好的分散作用,防止其聚结;声波的机械剪切作用对壁面有清洗作用,并使垢不易在管道壁面沉积。因此,声波作用可以在结垢的三个阶段全过程防垢。

现有技术一的技术方案 

物理除垢：是指对液体介质进行电场、磁场处理，使其暂时失去凝结硬垢能力的方法。通常使用电磁、永磁、强磁、高频、静电等多种形式的除垢仪器，其技术原理就是借助物理力作用管道内壁，使污垢脱离管壁，达到清除的目的。

 现有技术一的缺点 

 以超声波技术在管道内的应用为例：

 （1）、使用超声波虽然可以延缓管壁结垢时间，由原来的的40天处理一次提高到75天清理污垢一次，需要停止输油设备工作才进行处理，降低了输油产量。

 （2）、要有专业的技术人员操作。 

 （3）、对分散的边远地区的少数输油管道成本高。 

与本发明相关的现有技术二 

现有技术二的技术方案

 化学除垢：化学除垢就是根据垢层的化学成分，选用合适的酸类（或碱类）化学试剂溶解进行阶段性除垢。借助清洗剂对管壁污染物或覆盖面进行化学转化、溶解、剥离达到脱脂、除锈、去污的效果。

 现有技术二的缺点 

以酸洗为例说明：

（1）、需要停止输送设备，影响生产、费时费力。

（2）、酸洗加速了对输送管壁的腐蚀，降低了管线设备的使用寿命。 

（3）、清洗的废液对环境造成污染，造成地层中酸沉积。 

发明内容

发明的目的：为了提供一种能够自动清理蜡垢层、不容易形成蜡垢层的石油运输方法和设备。 

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案： 

方案一：

一种输油管线结蜡垢的去除方法，其特征在于，包含如下步骤，

在密封性能良好的情况下利用如下设备将伴生气抽取上来并打入运送石油液体的管道中，包含储气腔，所述储气腔内部有抽吹活塞，所述储气腔上分布有两个单向阀门，分别是进气口单向阀和排气口单向阀；利用抽吹活塞的上下运动将伴生气压缩后打入输油管道；

输油管道内运动的气体和液体一起产生涡流，因此流体的相关成分不容易析出，气体会在运输中不断破碎、爆裂，管内油汽混合物以涡流的方式流动，进而使得不形成污垢，减少结蜡、结垢；同时气泡的冲击力使得已经黏着的蜡垢脱落。

本发明进一步技术方案在于，所述抽吹活塞的动力来自抽油机游梁的运动的动力。 

方案二： 

    一种伴生气回收压缩机，其特征在于，包含储气腔，所述储气腔内部有抽吹活塞，所述储气腔上分布有两个单向阀门，分别是进气口单向阀和排气口单向阀，所述排气口单向阀伸出的排气管道伸入到运送石油液体的管道中。

本发明进一步技术方案在于，所述抽吹活塞包含行程位置调节杆，所述行程位置调节杆外部套装有柱塞，所述行程位置调节杆上方连接动力装置。 

本发明进一步技术方案在于，所述柱塞7上还固连有密封套，所述密封套内部有防漏气空腔，密封套的直径大于柱塞直径，密封套的下端可活动安装于储气腔上。 

本发明进一步技术方案在于，所述储气腔为圆柱形，其内部的柱塞也为圆柱形且和储气腔同心安装。 

本发明进一步技术方案在于，所述动力装置为带有配重的抽油机游梁。 

本发明进一步技术方案在于，所述抽油机游梁和下方的柱塞通过销轴和联结体可转活动连接。 

本发明进一步技术方案在于，所述柱塞外部有一层导套。 

本发明进一步技术方案在于，所述行程位置调节杆和柱塞通过二者下方的挡板以及挡板上的螺钉固连。 

本发明进一步技术方案在于，所述进气口单向阀和排气口单向阀位于储气腔的下方并且并列布置。 

本发明进一步技术方案在于，所述储气腔下方通过铰接装置安装于底座上。 

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：伴生气回收压缩机”重量轻、易加工、体积小、结构紧凑、无运动部件、不需要吸收（附）剂、成本低、不需要定期检修、安全可靠、便于调节、可迅速开停车、伴生气回收率高等。即是集输工艺顶端位于井场的气液混输设备，即密闭集输的关键工艺设备，主要功能就是将套管伴生气压缩至输油管线。而意义在于特殊的原理结构决定了它是目前已知的天然气压缩机当中效率高、使用简单（无需电机）、成本低的设备。利用流体力学的涡流原理，借助压缩机和流体优化工艺技术装置，改变介质流动方式，人为按比重将其分层，以纯物理的方式有效预防结蜡结垢，经过试验，发现该装置能够有效清理已经结垢的油管，采用本技术后，仅需进行日常的简单维护即可。 

具体来说，包含以下四点： 

    （1）、在油气集输过程中，它的主要功能就是将抽油机套管伴生气集中压缩至输油管线，原油及伴生气经过的整个系统(从井口经管线到油罐等)都是密闭的，此功能也是本项目的核心竞争力；油田伴生气回收压缩机结构简单，体积相对小，基本无易损件，可保证机组具有较高可靠性，以适应油井分散且长期无人值守的需要。

   （2）、有助于实现密闭集输，而且有助于提高单井产油量（降低井底压力）、有效改善油气混输性能（形成气液紊流混输、减少结蜡、结垢）、并对降低油田开发成本，提高油井产油量，尤其对于开采后期的油井，效果显著； 

   （3）、该技术与装备可推广应用于煤层气回收、油罐气回收、常规气田增产等领域，具有显著的节能效果和减排意义；

   （4）、伴生气的运动使得石油中所潜藏的液相气体在运动中成为气态并实现分离，进一步使得蜡质等的在液体气体相互交互的过程中一直处于动态，宏观动态和微观动态使得其难以沉积，不会凝结。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明： 

图1为发明的结构主视图示意图；

图2为发明的结构左视半剖示意图；

其中：1抽油机游梁;2联结体;3销轴;4行程位置调节杆;5压缩机本体;6销轴;7柱塞;8密封套;9缸头;10导套;11缸套;12挡板;13缸座;14进气口单向阀;15排气口单向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制： 

下面结合图1和图2对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制：

一种伴生气回收压缩机，其特征在于，包含储气腔，所述储气腔内部有抽吹活塞，所述储气腔上分布有两个单向阀门，分别是进气口单向阀14和排气口单向阀15。因此抽吹活塞可以实现气体的单向进出，进而完成抽气作用；本处所述的抽吹活塞的动力可以有多种，以下举出可以实现的部分技术方案，类似的技术方案也在本发明的保护范围内。

所述抽吹活塞包含行程位置调节杆4，所述行程位置调节杆4外部套装有柱塞7，所述行程位置调节杆4上方连接动力装置。 

所述动力装置可以是人力、同样可以是电机控制的螺杆，所述行程位置调节杆4上方通过滑座安装于该螺杆上而实现上下运动；同样可以是其他的如液压动力等。 

所述柱塞7上还固连有密封套8，所述密封套8内部有防漏气空腔，密封套8的直径大于柱塞直径，密封套7的下端可活动安装于储气腔上。所述储气腔为圆柱形，其内部的柱塞7也为圆柱形且和储气腔同心安装。因此不会发生磨损，机械使用寿命长。 

所述动力装置为带有配重的抽油机游梁1。通过该结构可以将伴生气收集系统和油田输油系统有机结合，实现动力统一应用，节省能源和装备数量。 

所述抽油机游梁1和下方的柱塞7通过销轴3和联结体2可转活动连接。所述柱塞7外部有一层导套10。所述行程位置调节杆4和柱塞7通过二者下方的挡板2以及挡板2上的螺钉固连。所述进气口单向阀14和排气口单向阀15位于储气腔的下方并且并列布置。 

但是进气口单向阀14和排气口单向阀15的排布方式可以有多种，不限于以上。 

所述储气腔下方通过铰接装置安装于底座上。因此整体活动灵活，不会造成机械磨损，还方便拆卸和移动。 

本装置设备以抽油机动力驱动，并以抽油杆回程势能作为气体压缩所需能量，平衡了抽油杆重量，减小了抽油机平衡配重，稳定了抽油机负载。为油田原油伴生气的回收利用，节约采油成本，提供了工艺技术支持。 

研制出依靠抽油机多余配重载荷作为动力，通过抽油机游梁1的运动来牵引驱动压缩机（无需电机）完成吸气、压缩过程。我们研制的“伴生气回收压缩机”即是集输工艺位于井场的气液混输设备，即密闭集输的关键工艺设备，它的主要功能就是将套管伴生气压缩至输油管线。使油田伴生气回收压缩机利用“原油密闭集输工艺技术”使伴生气和原油同时经输油管线混输至处理中心，再进一步集中处理利用。 

(1）、而我们研制的压缩机不仅实现了压缩比可调，而且适合各工况油井回收伴生气条件。 

   （2）、现有的压缩机仅限于单级压缩且压力较低，我们研发的压缩机可实现多级压缩，最大压力可大8MPa以上，随着动力和尺寸还会有更大的拓展空间； 

   （3）、本设备设计合理，操作简单，无需另外动力就可实现工作，对于偏远单个油井可以实现无人值守。

一种输油管线结蜡垢的去除方法，其特征在于，包含如下步骤， 

在密封性能良好的情况下利用如下设备将伴生气抽取上来并打入运送石油液体的管道中，包含储气腔，所述储气腔内部有抽吹活塞，所述储气腔上分布有两个单向阀门，分别是进气口单向阀14和排气口单向阀15；利用抽吹活塞的上下运动将伴生气压缩后打入输油管道；

输油管道内运动的气体和液体一起产生涡流，因此流体的相关成分不容易析出，气体会在运输中不断破碎、爆裂，管内油汽混合物以涡流的方式流动，进而使得不形成污垢，减少结蜡、结垢；同时气泡的冲击力使得已经黏着的蜡垢脱落。

伴生气在管道中和石油液体一起向前运动，会被液体分隔为一个个的气团或者气泡，气团和气泡不断相互挤压，体积不断变化，甚至气泡会不断破碎和重生成，进而形成爆破力和冲击力，防止蜡垢附着和沉积。 

经过试验对比，发现对比于之前的伴生气开采困难、设备铺设复杂，成本和收入不成比例的情况，发现本发明可以大大方便伴生气开采、减少无用设备30%以上；采用该种方法，节省能源，伴生气回收效率比通常的高50%以上；采用该种运输方法，可以减少结蜡、结垢，节省人力、物力，使得维护成本降低70%以上；同时还不影响正常的开采进度。 

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种输油管线结蜡垢的去除方法，其特征在于，包含如下步骤，

在密封性能良好的情况下利用如下设备将伴生气抽取上来并打入运送石油液体的管道中，包含储气腔，所述储气腔内部有抽吹活塞，所述储气腔上分布有两个单向阀门，分别是进气口单向阀（14）和排气口单向阀（15）；利用抽吹活塞的上下将伴生气运动的动态液体中；

运动的气体和液体一起产生涡流，因此流体的相关成分不容易析出，气体会在运输中不断破碎、爆裂，管内油汽混合物以涡流的方式流动，进而使得不形成污垢，减少结蜡、结垢；同时气泡的冲击力使得已经黏着的蜡垢脱落。

2.如权利要求1所述的一种输油管线结蜡垢的去除方法，其特征在于，所述抽吹活塞的动力来自抽油机游梁的运动的动力。

3.一种伴生气回收压缩机，其特征在于，包含储气腔，所述储气腔内部有抽吹活塞，所述储气腔上分布有两个单向阀门，分别是进气口单向阀（14）和排气口单向阀（15），所述排气口单向阀（15）伸出的排气管道伸入到运送石油液体的管道中。

4.如权利要求3所述的一种伴生气回收压缩机，其特征在于，所述抽吹活塞包含行程位置调节杆（4），所述行程位置调节杆（4）外部套装有柱塞（7），所述行程位置调节杆（4）上方连接动力装置。

5.如权利要求4所述的一种伴生气回收压缩机，其特征在于，所述柱塞（7）上还固连有密封套（8），所述密封套（8）内部有防漏气空腔，密封套（8）的直径大于柱塞直径，密封套（7）的下端可活动安装于储气腔上。

6.如权利要求4所述的一种伴生气回收压缩机，其特征在于，所述储气腔为圆柱形，其内部的柱塞（7）也为圆柱形且和储气腔同心安装。

7.如权利要求4所述的一种伴生气回收压缩机，其特征在于，所述动力装置为带有配重的抽油机游梁（1）。

8.如权利要求7所述的一种伴生气回收压缩机，其特征在于，所述抽油机游梁（1）和下方的柱塞（7）通过销轴（3）和联结体（2）可转活动连接。

9.如权利要求3所述的一种伴生气回收压缩机，其特征在于，所述进气口单向阀（14）和排气口单向阀（15）位于储气腔的下方并且并列布置。

10.如权利要求3所述的一种伴生气回收压缩机，其特征在于，所述储气腔下方通过铰接装置安装于底座上。

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