CN103775027B - 一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具 - Google Patents

Abstract

一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，发明了两种特种亚稳合金，分别是特种亚稳合金A：化学成分按重量百分比为：Ni？5～10，Cu？50～80，Sn？2.0～8.0，P:3.0～10.0，Re？0.5～1.0，其中，Re为稀土元素，选自Y和Gd之一或其组合；特种亚稳合金B：化学成分按重量百分比为：Cu？60～90，Ni？10～30，Ag？0.05-0.2，Re？0.5～1.0，其中，Re为稀土元素，选自Y和Gd之一或其组合。本发明能够利用特种亚稳合金产生的电化学活性，使从其表面流过的液体中组分的静电位发生改变，将产生沉淀或聚集的物质分散或处于溶解状态，防止和延缓水垢和石蜡在原油生产管道壁上的凝结，提高了原油生产效率，避免了环境污染。

Description

一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具

技术领域

本发明涉及石油开采运输领域，特别提供了一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具。

背景技术

原油开采和运输过程中，为了尽可能地将油藏开采出来，很多情况需要采取向地下回灌水、注入热水、注入含各类化学物质的水等手段。实际上许多油田开采出来的石油中水含量在50％以上，甚至达到95％，必须进行油水分离和水的循环使用。因此水处理是石油生产的重要环节，有水就有水垢，由于水垢的生成会引起石油开采和运输管路堵塞，必须经常进行除垢作业。除垢是一项费时费力且效率低下的操作，传统的防垢除垢方法包括使用磁性材料、机械除垢和化学清洗，效果均不理想，即影响生产效率还会引发环境污染等相关问题。此外，在原油生产的地面系统(输油管道和原油处理系统)中也存在清蜡问题，原油中还存在石蜡，在采油作业时，原油从地下到地面的过程中由于温度不断降低，在地面管路输送的过程中，原油中的蜡还会在地面管路上在温度达到析蜡点(一般在40℃左右)后会析出并在管路上凝结，需要进行热水清洗或者机械方法将凝结的石蜡清除，严重影响原油生产效率和污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供具有防止液体中水垢形成和石蜡凝结的一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，该工具所用的特种亚稳合金具有特殊的催化特性，液体经过时可以改变其平衡状态，从而有效抑制油水混合溶液中水垢的形成和石蜡的析出，因此可用于原油开采和运输过程中的防垢防蜡领域。

本发明提供了一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：所述的防垢防蜡工具由亚稳合金芯轴(11)、外套管一(12)、端盖(13)、外套管二(21)、法兰一(22)、挡环(3)和法兰二(4)组成；

——其中，外套管一(12)、亚稳合金芯轴(11)和端盖(13)安装焊接成一个整体内部芯管，外套管二(21)和法兰一(22)焊接成外部连接套管，将整体内部芯管安装到外部连接套管内，安装挡环(3)限位，再采用法兰二(4)进行固定连接；

——所述的亚稳合金芯轴(11)由特种亚稳合金A制成，根据防垢防蜡工具不同规格尺寸选择不同的亚稳合金芯轴(11)数量；

——所述的特种亚稳合金A的化学成分按重量百分比为：Ni5～10，Cu50～80，Sn2.0～8.0，P:3.0～10.0，Re0.5～1.0，其中，Re为稀土元素，选自Gd和Y之一或其组合；

——所述的外套管一(12)的内壁上喷涂有成分为特种亚稳合金B的表面涂层；

——所述的特种亚稳合金B的化学成分按重量百分比为：Cu60～90，Ni10～30，Ag0.05-0.2，Re0.5～1.0，其中，Re为稀土元素，选自Gd和Y之一或其组合。

使用时，将该管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具串接在地面输送管路中，在流体冲击碰撞液体亚稳合金芯轴与外套管一之间的空间区域流动，原油形成紊流与特种亚稳合金A和特种亚稳合金B涂层成分接触相互作用，利用合金的特性改变了流体性质，抑制了液体中水垢的形成和石蜡的析出。

所述的其它材料基体优选为不锈钢、也可为低合金钢或碳钢。外套管一的内壁喷涂有特种亚稳合金B表面层，该表面层可以使用火焰喷涂或等离子体喷涂法将特种亚稳合金B喷涂到基体表面，厚度20～40微米。

所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：所述的特种亚稳合金A中还含有下述组成元素之一或多种，按重量百分比为：Ti0.5～1.0，Fe0.1～1.0，Sb0.1～1.0。

所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：所述的特种亚稳合金B中还含有下述组成元素之一或多种，按重量百分比为：Co0.5～1.0，Fe0.1～1.0，Sb0.1～1.0。

其中，所述特种亚稳合金A可以采用常压感应炉或真空感应炉制备，冶炼过程中按元素的平衡压和稳定性确定添加顺序以准确控制合金组成，采用常压或真空浇注，锭模充分预热至适当温度以确保合金有均匀的宏观组织和微观结构。

所述的特种亚稳合金B可以采用真空感应炉在常压、真空或Ar气氛保护下熔炼，采用常压或真空浇注，锭模充分预热至适当温度以确保合金有均匀的宏观组织和微观结构；在熔炼制成母合金后采用雾化制粉技术制成颗粒度为微米级的合金粉末。

本发明提供的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具的机械结构和几何形状为任何满足合金表面与原油充分接触并且对原油流动不产生显著阻力的其它结构和形状，而且所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具适用于原油开采领域的地面输运系统。

本发明提供的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，通过电化学作用改变液体的活性，利用合金与液体物质中组分的电负性差使其在相关系统中具有某种静电催化活性，能够使从其表面流过的液体中组分的静电位发生改变和产生极化效应，将产生沉淀或聚集的物质分散和处于悬浮状态或溶解状态，避免发生凝结或团聚。因此有效防止和延缓水垢和石蜡在管道壁上的凝结，此工具作为一种原油生产防垢防蜡新技术的应用，除提高原油生产效率外，还避免了因除垢和蜡而进行的化学清洗导致的环境污染，具有显著的社会效益和经济价值。

本发明提供的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其优点如下：

(1)防垢防蜡：油水溶液与特种亚稳合金作用后，能够有效抑制和减缓水垢和石蜡凝结而导致的管路堵塞，效果好；

(2)节能：与使用机械的或物理的清防垢防蜡方法相比，特种亚稳合金防垢防蜡工具无需能源供应，具有节能的功效；

(3)环保：与常用的化学除垢方法相比，油井使用管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，避免了有害物质的排放，是环保型工具；

(4)性价比高：管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具是靠合金的特性产生的电化学活性起作用，效率高，并可以长期使用，具有很高的性价比。

附图说明

图1为管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例来进一步解释本发明，但其并不限制本发明。

实施例1

一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具(见图1)，由亚稳合金芯轴(11)、外套管一(12)、端盖(13)、外套管二(21)、法兰一(22)、挡环(3)和法兰二(4)组成；外套管一(12)、亚稳合金芯轴(11)和端盖(13)安装焊接成一个整体内部芯管，外套管二(21)和法兰一(22)焊接成外部连接套管，将整体内部芯管安装到外部连接套管内，安装挡环(3)限位，再采用法兰二(4)进行固定连接；同时外部连接套管通过与法兰二(4)连接后串联在管路中，亚稳合金芯轴(11)由特种亚稳合金A制成，外套管一(12)内表面采用特种亚稳合金B热喷涂工艺进行表面喷涂处理。所述的特种亚稳合金B表面喷涂涂层的厚度为20～40微米。

实施例2

一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，将管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具(具体结构与实施例1相同)通过法兰串接在油田输油三合一集合站上，油管尺寸为直径150mm。其中，特种亚稳合金A的化学组成为(按重量百分比计)：Ni6.6，Cu77.5，Sn6.7，P6.8，Gd0.4，Ti0.8，Fe0.6，Sb0.6；所述的特种亚稳合金B的化学组成为(按重量百分比计)：Cu85.6，Ni12，Ag0.1，Y0.5，Co0.8，Fe0.6，Sb0.4。

试用工具的油井输油结合站综合含水率80％，蜡含量15％，原采用化学方法配合机械方法进行垢和蜡的清除，清洗周期为一个月一次，采用本发明合金工具后清洗周期延长至半年一次，效果显著。

实施例3

一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，将管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具(具体结构与实施例1相同)通过法兰串接在油井单井地面输送管路中，油井地面管路尺寸为直径60mm的油管。其中，特种亚稳合金A的化学组成为(按重量百分比计)：Ni8.7，Cu75.6，Sn6.5，P6.7，Gd0.5，Ti0.8，Fe0.6，Sb0.6；所述的特种亚稳合金B的化学组成为(按重量百分比计)：Cu85.7，Ni12，Ag0.1，Y0.5，Co0.7，Fe0.6，Sb0.4。

试用工具的油井为产液量42吨/天，产油量2.1吨/天，含水率95％，蜡含量18％，原采用化学方法配合机械方法进行垢和蜡的清除，清洗周期为2个月一次，采用本发明合金工具后清洗周期延长至一年一次，效果显著。

Claims (9)

1.一种管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：所述的防垢防蜡工具由亚稳合金芯轴(11)、外套管一(12)、端盖(13)、外套管二(21)、法兰一(22)、挡环(3)和法兰二(4)组成；

——其中，外套管一(12)、亚稳合金芯轴(11)和端盖(13)安装焊接成一个整体内部芯管，外套管二(21)和法兰一(22)焊接成外部连接套管，将整体内部芯管安装到外部连接套管内，安装挡环(3)限位，再采用法兰二(4)进行固定连接；

——所述的亚稳合金芯轴(11)由特种亚稳合金A制成，根据防垢防蜡工具不同规格尺寸选择不同的亚稳合金芯轴(11)数量；

——所述的特种亚稳合金A的化学成分按重量百分比为：Ni5～10，Cu50～80，Sn2.0～8.0，P3.0～10.0，Re0.5～1.0；其中Re为稀土元素，选自Y和Gd之一或其组合；

——所述的外套管一(12)的内壁上喷涂有成分为特种亚稳合金B的表面涂层；

——所述的特种亚稳合金B的化学成分按重量百分比为：Cu60～90，Ni10～30，Ag0.05-0.2，Re0.5～1.0，其中，Re为稀土元素，选自Gd和Y之一或其组合。

2.按照权利要求1所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：所述的特种亚稳合金A中还含有下述组成元素之一或多种，按重量百分比为：Ti0.5～1.0，Fe0.1～1.0，Sb0.1～1.0。

3.按照权利要求1所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：所述的特种亚稳合金B中还含有下述组成元素之一或多种，按重量百分比为：Co0.5～1.0，Fe0.1～1.0，Sb0.1～1.0。

4.按照权利要求1所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：亚稳合金芯轴、外套管一与端盖的连接方式为焊接连接。

5.按照权利要求1所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：外套管二与法兰一的连接方式为焊接连接。

6.按照权利要求1所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：内部芯管与外部连接套管的连接方式为采用挡环并用螺栓连接。

7.按照权利要求1所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：所述的特种亚稳合金B表面喷涂涂层的厚度为20～40微米。

8.按照权利要求1所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：特种亚稳合金B表面喷涂涂层的喷涂方式为火焰喷涂或等离子喷涂。

9.按照权利要求1所述的管路式特种亚稳合金防垢防蜡工具，其特征在于：所述的端盖和法兰材料为不锈钢、低合金钢或碳钢。