CN104373748B - 一种管道缓蚀剂涂覆清洁器 - Google Patents

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Abstract

本发明具体提供了一种管道缓蚀剂涂覆清洁器，包括骨架,以及设置在骨架前后两端上的密封盘和皮碗，骨架前端的密封盘前面设有引液端，引液端后端设有柱形延伸段，柱形延伸段固定于骨架前端内部，引液端前端设有可调式喷射嘴和导向器；引液端内部嵌有虹吸通道和环形气流通道，虹吸通道和环形气流通道的一端均与可调式喷射嘴相连通，虹吸通道的另一端开口朝向管道内壁的底部，柱形延伸段内部设有文丘里管，文丘里管后端与骨架内部的储气室相连通，其前端通过孔板与环形气流通道的另一端相连通；骨架后端的皮碗内嵌有进气管,进气管一端与骨架内部的储气室相连通，其另一端与管道相通；该发明实现缓蚀剂在管道内壁的全面涂覆。

Description

一种管道缓蚀剂涂覆清洁器
技术领域
本发明属于管道清管器技术领域，具体涉及一种管道缓蚀剂涂覆清洁器。
背景技术
油气田采出气中普遍含有H2S、CO2 等腐蚀性气体，加之输送过程中水的析出及氧气的存在，使得输送介质多呈气-液两相流型，对管道设施造成了严重的腐蚀破坏，为了预防和控制腐蚀的发生，常采用连续或定期向输气管道加注缓蚀剂的方法。
目前常用的连续注入法有两种，一种是“注入式”，即利用平衡罐使缓蚀剂溶液流入管道内，依靠气流速度将缓蚀剂带走。该方法虽然工艺简单，但缓蚀剂的效果和对管道的保护距离会随着气流速度大小、管道沿线地势陡缓而变化；同时，该方法要求缓蚀剂气相效果要好，且成本高，通常需要将缓蚀剂或多或少不断注入管道。在实施过程中，由于缓蚀剂积聚在管道底部表面并流动至整条管线，因而造成缓蚀剂难以直接作用于管道的全部内壁上。
另一种连续注入法是“喷射式”，即利用泵或旁通高压气源，将缓蚀剂从安装在管道中心的引液端喷射成雾状，并不断被气流带走，达到涂覆管道内壁的目的。该法能细化缓蚀剂颗粒、增加缓蚀剂与管道内壁的接触面积，使缓蚀剂能更好地吸附于管道内壁，其缓蚀效果明显优于直接注入式；但该法要求注入段管道材质不与缓蚀剂发生化学反应，增加了加注段与集输段管线的材质配伍问题，同时该喷射式加注方法的效果除了与雾化设备的结构和精度密切相关外，还与泵注设备的泵压高低有关。
另外，向输气管道定期间歇加注缓蚀剂的方法通常需要借助于清管器来实现，即一前一后两个串联的清管器在管道中移动，缓蚀剂夹在两个清管器中间。虽然此方法已被广泛接受和应用，但却不能保证管道内缓蚀剂液面以上部位能都得到充分涂抹。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中连续加注法和间歇式加注存在的不足，提供一种能全方位喷射的管道缓蚀剂涂覆清管器，当清管器在气流作用下移动时，会将管道低点的缓蚀剂均匀涂抹到缓蚀剂液面以上部位的管道壁上。
本发明的技术方案是提供了一种管道缓蚀剂涂覆清洁器，包括骨架,以及设置在骨架前后两端上的密封盘和皮碗，所述骨架前端的密封盘前面设有引液端，所述引液端后端设有柱形延伸段，所述柱形延伸段固定于骨架前端内部，所述引液端前端设有可调式喷射嘴, 可调式喷射嘴的前端设有导向器；
所述引液端内部嵌有虹吸通道和围绕在虹吸通道四周的环形气流通道，所述虹吸通道和环形气流通道的一端均与可调式喷射嘴相连通，所述虹吸通道的另一端开口朝向引液端的底部，所述柱形延伸段内部设有文丘里管，所述文丘里管后端与骨架内部的储气室相连通，其前端通过孔板与环形气流通道的另一端相连通；
所述骨架后端的皮碗内嵌有贯穿该皮碗的进气管,所述进气管一端与骨架内部的储气室相连通。
上述骨架的底部固定有配重块。
上述柱形延伸段上设有多个倒钩，与骨架内表面固定连接。
上述文丘里管、孔板、环形气流通道和骨架的中心线处于同一水平线上。
上述骨架、导向器、可调式喷射嘴、引液端、密封盘和皮碗沿骨架的中心线呈轴对称。
上述骨架为刚性材料，其前后端径向延伸出法兰。
上述密封盘与管道之间过盈配合，过盈量为管道直径的1%～2%，且边缘与管道内壁相啮合。
上述皮碗与管道之间过盈配合，过盈量为管道直径的1%～2%。
上述引液端和密封盘均为弹性材料。
上述皮碗为聚氨酯材料。
本发明的有益效果：
(1)本发明可以实现缓蚀剂在管道内360°的全方位涂覆，更有利于管道及管道设备堵塞、腐蚀的预防和控制。
(2)本发明可以更好、更合理控制缓蚀剂使用量，减少药剂浪费。
(3)本发明可以用于对管道内壁进行其它涂层处理，如水合物防治剂、防垢剂、液态涂料涂层等的处理。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明管道缓蚀剂涂覆清洁器的结构示意图。
图2是图1中沿1-1方向的剖面图。
图3是图1中沿2-2方向的剖面图。
图4是图1中沿3-3方向的剖面图。
图5是本发明管道缓蚀剂涂覆清洁器实施过程中的效果示意图。
附图标记说明：1、骨架；2、导向器；3、可调式喷射嘴；4、引液端；5、密封盘；6、皮碗；7、倒钩；8、进气管；9、虹吸通道；10、配重块；11、文丘里管；12、孔板；13、环形气流通道；14、柱形延伸段；15、储气室；16、法兰。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有技术中缓蚀剂的连续加注法和间歇式加注法不能全方位的均匀涂覆在管道壁上，本实施例提供了一种如图1、图2、图3和图4所示的管道缓蚀剂涂覆清洁器，包括骨架1,以及设置在骨架1前后两端上的密封盘5和皮碗6，所述骨架1为两端开口的圆筒状，所述骨架1前端的密封盘5前面设有引液端4，所述引液端4后端设有柱形延伸段14，所述柱形延伸段14固定于骨架1前端内部，所述引液端4前端设有可调式喷射嘴3, 可调式喷射嘴3的前端设有导向器2；
所述引液端4内部嵌有虹吸通道9和围绕在虹吸通道9四周的环形气流通道13，所述虹吸通道9和环形气流通道13的一端均与可调式喷射嘴3相连通，所述虹吸通道9的另一端开口朝向引液端4的底部，所述柱形延伸段14内部设有文丘里管11，所述文丘里管11后端与骨架1内部的储气室15相连通，其前端通过孔板12与环形气流通道13的另一端相连通；
所述骨架1后端的皮碗6内嵌有贯穿该皮碗6的进气管8,所述进气管8一端与骨架1内部的储气室15相连通，进气管8另一端与所需涂覆的管道相通。
将本发明提供的这种管道缓蚀剂涂覆清洁器置于已注入缓蚀剂的管道内，在气流作用下管道缓蚀剂涂覆清洁器将穿过管道，而管道缓蚀剂涂覆清洁器在管道内运行过程中，密封盘5将推动置于其前方的缓蚀剂向前移动，部分高压气体从后端进气管8进入，通过骨架1内部的储气室15，经由文丘里管11、孔板12、以及环形气流通道13到达可调式喷射嘴3；根据伯努利原理，高压气流环绕虹吸通道9并驱动将其前端的缓蚀剂液体吸入虹吸通道9，根据流体流动过程中能量守恒的原理，可调式喷射嘴3内壁由于虹吸通道9以及环形气流通道13出口减压而形成一个低压腔，使得虹吸通道9内的缓蚀剂液体与环形气流通道13出口处的气体形成雾状气液流从可调式喷射嘴3喷射到管道内壁。
该发明可以实现缓蚀剂在管道内360°的全方位涂覆，更有利于管道及管道设备堵塞、腐蚀的预防和控制。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述骨架1的底部固定有配重块10，配重块10一般选用足够重量的金属或其他材料，使管道缓蚀剂涂覆清洁器在前进过程中保持相对的轴向重力方向不产生旋转，以保证缓蚀剂的吸入。
所述柱形延伸段14上设有多个倒钩7，与骨架1内表面固定连接；由弹性材料制成的引液端4,通过柱形延伸段14安全固定在骨架1的前端，柱形延伸段14上的多个倒钩7，使引液端4的外表面与骨架1内表面紧紧抓牢，确保引液端4能紧固在骨架1上，同时柱形延伸段14还起到对齐、定位以及稳定作用。
为了使管道缓蚀剂涂覆清洁器在管道内前进过程中不发生旋转，所述文丘里管11、孔板12、环形气流通道13和骨架1的中心线处于同一水平线上，所述骨架1、导向器2、可调式喷射嘴3、引液端4、密封盘5和皮碗6沿骨架1的中心线呈轴对称。
另外，所述骨架1为刚性材料制得，其前后端径向延伸出法兰16；所述引液端4和密封盘5均为弹性材料，如POM板(聚甲醛)材料，所述密封盘5与管道之间过盈配合，过盈量为管道直径的1%～2%，且边缘与管道内壁相啮合，当管道缓蚀剂涂覆清洁器在管道内气流作用下向前移动时，密封盘5既可以将附着在管壁上的污垢清理干净，又能起到涂刷器的作用，推动其前方流体通过管道。
骨架1前后径向设置的皮碗6为聚氨酯材料，所述皮碗6与管道之间过盈配合，过盈量为管道直径的1%～2%，当管道缓蚀剂涂覆清洁器在管道内移动，气流作用于清管器后部时，皮碗6的杯唇向外扩张与管道密封接触，并允许管道缓蚀剂涂覆清洁器在气流作用下通过管道；而进气管8嵌于骨架1后端的皮碗6的加厚部位，其作用是允许气流、携带有从管道底部捕获的其他流体的气流通过。
实施例3：
在进行缓蚀剂涂覆过程中，如果缓蚀剂加注量过大，不仅会造成缓蚀剂的浪费，还会导致管道设备的堵塞；如果缓蚀剂加注量过小，又不能形成完整的保护膜，所以需要确定缓蚀剂的合理加注量。
缓释剂加注量的计算公式为：
（1）
（2）
公式中：K为附加量因素，一般取1.15；Q是缓蚀剂加注量；D 1 是管道内径；H为缓蚀剂膜的厚度；L是管道总长度；Q 1 为管道上支管的三通、排污口等的容积；D 2 为支管段内径；L 2 为支管段长度；Q 其他 为其他相关的损耗量之和。
如果缓蚀剂涂覆时采用氮气作为推动介质，需合理计算缓蚀剂涂覆所需的气量。
缓蚀剂涂覆气量计算公式为：
（3）
公式中：Q2为缓蚀剂涂覆通球所需气量；Zn为标准状态下的压缩系数；Zg为工作状态下的压缩系数；P1为缓蚀剂涂覆清管器的运行压力；P2为缓蚀剂涂覆清管器的运行背压；Pa为当地大气压；Pn为标准大气压；Tn标准状态下的绝对温度，Tn=293.15K； Tg为管道内气体的绝对温度，单位开氏度，Tg=273.15+t（t为管道内气体的摄氏温度）；D为管道直径；L为管道长度。
为保证清管器的平稳运行，一般采取在收球端控制放空气量的方法控制背压，常控制背压0.7MPa、运行压力1 MPa、压差0.3 MPa左右。
根据缓蚀剂成膜时间、缓蚀剂段塞长度满足段塞在管壁上停留的时间要求，确定清管器运行速度。
根据公式（1）（2）（3），计算出涂覆所需的缓蚀剂量以及气量；该发明可以更好、更合理控制缓蚀剂使用量，减少药剂浪费
如图5所示，在进行缓蚀剂涂覆过程的初期，导向清管器和涂覆清管器之间的缓蚀剂段塞几乎充满了整段管道，随着涂覆作业长度的增加，缓蚀剂会越来越少，普通清管器将无法实现液面以上管壁的缓蚀剂涂覆。此时，本发明管道缓蚀剂涂覆清洁器的优势就更为突出了。
本实施例仅以缓蚀剂为例，实际应用中，本发明所述的清管器还可以进行水合物放置剂、防垢剂、液态涂料涂层等的处理。驱动气体一般可采用氮气、天然气等。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管道缓蚀剂涂覆清洁器，包括骨架(1), 以及设置在骨架(1) 前后两端上的密封盘(5) 和皮碗(6)，其特征在于：所述骨架(1) 前端的密封盘(5) 前面设有引液端(4)，所述引液端(4) 后端设有柱形延伸段(14)，所述柱形延伸段(14) 固定于骨架(1) 前端内部，所述引液端(4) 前端设有可调式喷射嘴(3), 可调式喷射嘴(3) 的前端设有导向器(2) ；所述引液端(4) 内部嵌有虹吸通道(9) 和围绕在虹吸通道(9) 四周的环形气流通道(13)，所述虹吸通道(9) 和环形气流通道(13) 的一端均与可调式喷射嘴(3) 相连通，所述虹吸通道(9) 的另一端开口朝向引液端(4) 的底部，所述柱形延伸段(14) 内部设有文丘里管(11)，所述文丘里管(11) 后端与骨架(1) 内部的储气室(15) 相连通，其前端通过孔板(12) 与环形气流通道(13) 的另一端相连通；所述骨架(1) 后端的皮碗(6) 内嵌有贯穿该皮碗（6）的进气管(8), 所述进气管(8) 一端与骨架(1) 内部的储气室(15) 相连通；所述文丘里管(11)、孔板(12)、环形气流通道(13) 和骨架(1) 的中心线处于同一水平线上；所述骨架(1)、导向器(2)、可调式喷射嘴(3)、引液端(4)、密封盘(5) 和皮碗(6) 沿骨架(1) 的中心线呈轴对称。
2.如权利要求1 所述的管道缓蚀剂涂覆清洁器，其特征在于：所述骨架(1) 的底部固定有配重块(10)。
3.如权利要求1 所述的管道缓蚀剂涂覆清洁器，其特征在于：所述柱形延伸段(14) 上设有多个倒钩(7)，与骨架(1) 内表面固定连接。
4.如权利要求1 所述的管道缓蚀剂涂覆清洁器，其特征在于：所述骨架(1) 为刚性材料制得，其前后端径向延伸出法兰(16)。
5.如权利要求1 所述的管道缓蚀剂涂覆清洁器，其特征在于：所述密封盘(5) 与管道之间过盈配合，过盈量为管道直径的1% ～ 2%，且边缘与管道内壁相啮合。
6.如权利要求1 所述的管道缓蚀剂涂覆清洁器，其特征在于：所述皮碗(6) 与管道之间过盈配合，过盈量为管道直径的1% ～ 2%。
7.如权利要求1 所述的管道缓蚀剂涂覆清洁器，其特征在于：所述引液端(4) 和密封盘(5) 均为弹性材料。
8.如权利要求1 所述的管道缓蚀剂涂覆清洁器，其特征在于：所述皮碗(6) 为聚氨酯材料。
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