CN105156070A - 一种油管除垢清洗刮刀系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田油管管线清洗修复技术领域内一种油管除垢清洗刮刀系统，包括通过管接头依次连接的径向旋转接头、自适应机架、全周刮削耐压组件、旋转喷射清洗组件、固定式支架、脉冲发生器和导管，所述导管与高压清洗液供给系统连接，并通过进给装置驱动行进。本发明的油管除垢清洗刮刀系统，导管与高压清洗液供给系统连接，提供清洗动力，并且通过与导管连接的进给驱动装置连接，提供刮刀系统前后进给的动力，使刮刀系统从油管的管口向前边进给，边刮削，边清洗。自适应机架、固定式机架均起扶正作用，并起到减少摩擦的作用。脉冲发生器，产生高压射流脉冲和微冲击力，并对前端的喷嘴喷射压力也是交变的，提高了刮削和旋转喷射的处理效果。

Description

一种油管除垢清洗刮刀系统

技术领域

本发明涉及油田油管管线清洗修复技术领域，特别涉及一种油管除垢清洗刮刀系统。

背景技术

利用刮刀对油管进行刮削与清洗，是近年来油管修复关键工艺措施。油田油管修复生产线中普遍采用整体固定式刮刀对油管进行刮垢,即刮刀块与外体直接焊接加工为一体，装置最大刮削通径为定值。其刮刀多为三棱整体,刀体外围周向布置清洗孔。在实际应用中，由于制造误差和使用的原因,部分油管发生端口缩径、中段变形、缩径或截面失圆，导致卡刀频繁，影响工作效率。对此，有的厂家采用大间隙3~4mm的刮刀，即将刮削通径做小，以提高刀体的通过率，其结果是：影响刮垢质量，形成垢皮残留；并且硬质的水垢无法割除，对于后续的再清洗亦困难；另外，卡刀的问题仍然无法彻底解决。

为解决卡刀的问题，有的厂家开发了可调径刮刀，刮刀刮削直径根据实际需要进行事先调整，在每次刮削使用中通径仍保持固定值。需要凭借经验，并且调整费时费力。仍然存在间隙调整过大,刮削不彻底,而调整过小,刀卡无法通过。

还有厂家开发了弹簧伸缩块刮刀，刮削刃依靠弹力贴于油管内壁，以提高刮削清洗质量和适应管径的不规则变化。但使用中存在预紧力不够和弹力下降的问题；如果加大弹簧预紧力造成的后果是磨阻力过大，效率低下，清洗效果仍然不理想。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种故障率低，除垢效果好，除垢率高的油管除垢清洗刮刀系统。

本发明的目的是这样实现的，一种油管除垢清洗刮刀系统，包括通过管接头依次连接的径向旋转接头、自适应机架、全周刮削耐压组件、旋转喷射清洗组件、固定式支架、脉冲发生器和导管，所述导管与高压清洗液供给系统连接，并通过进给装置驱动行进。

作为本发明的改进，所述径向旋转接头包括中心管一，所述中心管一的前端通过轴承转动连接有接头本体，并且接头本体与中心管一转动连接的配合面上设有密封件，所述接头本体前端设有前喷孔，所述接头本体设有向前端收缩的锥形侧壁，所述锥形侧壁上设有若干侧喷孔，所述侧喷孔的轴线与中心管轴线的夹角为30°—60°，所述中心管一的另一端设有便于与管接头连接的管扣。本结构工作时，中心管一内的高压清洗液由前喷孔和侧喷孔中喷出，对油管进行高压冲洗，同时，由于侧喷孔的中芯轴线与接头本体轴线成一定夹角，在侧喷孔喷射力的反作用下，使接头本体作旋转运动，从而使高压清洗液在喷旋作用下实现对油管内壁软垢的清除，同时对硬垢也有一定的预处理作用。

作为本发明的改进，所述自适应机架包括中心管二，所述中心管二两端分别设有与管接头连接的管扣，所述中心管二外壁上固定套装有环形支架座，所述支架座的外周均布3—5个径向支腿，所述径向支腿内设有压缩弹簧，所述径向支腿外端设有用于抵靠压缩弹簧的球体，所述球体与压缩弹簧之间设有挡板，所述球体通过与径向支腿外壁螺纹连接的压盖固定，所述压盖端面设有直径小于球体直径的便于球体突出的通孔。本结构中，在压缩弹簧的作用下，球体弹性支撑在油管内壁，使得刮刀系统自动居中，起到弹性扶正作用，并起到减少系统行进中的摩擦阻力。

作为本发明的改进，所述全周刮削耐压组件包括中心管三，所述中心管三两端设有螺纹接扣,中心管三外周固定嵌装有两至三道耐压橡胶筒，所述耐压橡胶筒外周分布有若干用于割削外周油管的刀片，所述刀片与中心管三母线方向成10°—15°夹角，相邻耐压橡胶筒外周刀片交错分布，所述中心管三外周还设有用于径向固定刀片的外管，所述外管与各刀片对应的位置设有便于刀片配合穿过的开口。本结构的全周刮削耐压组件，刀片与中心管之间固定垫设厚的耐压橡胶筒，使刀片在径向一定范围内可以自由伸缩，当刀片割削动作时，外管用于固定刀片防止刀片在割削时摇动。工作时，刀片在耐压橡胶筒预紧力的作用下，贴靠在井筒内壁，刮削系统轴向移动对内壁的硬质水垢进行刮削，交错设置的两至三排刀片可以实现井筒内壁全周的刮削。

为便于刀片的安装，所述外管沿轴向剖分成两半，并且外管一端与中心管三配合卡装，所述外管的另一端与中心管三之间通过并帽封装。

作为本发明的改进，所述旋转喷射清洗组件包括中心管四,所述中心管四两端外周分别螺纹连接有转接头,所述转接头之间的中心管四外周转动连接有旋管,所述旋管与中心管四之间的周向设有环空,所述转接头与旋管连接的端部设有间隙套接在中心管四外周的内台阶段,所述旋管端部配合伸入内台阶段内,并通过轴承和密封部件转动密封连接,所述中心管四的侧壁设有与环空连通的径向通孔,所述径向通孔下游方向的中心管四外周设有导流盘,靠近导流盘下游方向的旋管内壁周向设有螺旋叶片,所述螺旋叶片下游的旋管壁上设有径向喷孔。本结构中，中心管四内的高压清洗液从径向通孔高速流入中心管四与旋管之间的环空内，并通过导流盘的导向作用驱动叶片带动旋管转动，再从旋管上的径向喷孔喷射到油管壁上，对油管内表面进行清理。

为进一步提高清洗效果，所述脉冲发生器包括周向密封连接的上壳体和下壳体，所述下壳体下端和上壳体上端设有管扣，所述下壳体内固定设有定子盘，所述定子盘中心固定连接有向上壳体方向延伸的芯轴，所述定子盘上均布有若干进液孔，所述芯轴上转动连接有转子盘，所述转子盘外周固定设有若干振动叶片。本结构中，转子盘上设置的振动叶片和定子盘上设置的进液孔结构，当高速清洗液通过时，转子盘相对下壳体高速转动，对定子盘进液孔流过的液体做切割运动，在转子盘和定子盘之间形成谐振腔和振动叶片的作用下，产生一定频率和强度的脉冲波，由于脉冲波有机械作用和空化作用，可以有效地提高刮削和清洗的效果。

为便于实现刮刀系统在油管内的刚性扶正和固定，所述固定式机架包括中心管五，所述中心管五外壁上也固定套装有环形支架座，所述环形支架座的外周均布3-5个径向支腿，所述径向支腿内设有填料，所述支腿外端抵靠设有球体，所述球体504通过与支腿外壁螺纹连接的压盖固定，所述压盖端面设有直径小于球体直径的便于球体突出的通孔。

附图说明

图1为本发明的油管除垢清洗刮刀系统结构示意图。

图2为径向旋转接头的结构示意图。

图3为自适应机构的结构示意图。

图4为图3的左视图。

图5为全周刮削耐压组件的结构示意图。

图6为图5沿C—C处剖面图。

图7为旋转喷射清洗组件的结构示意图。

图8为图7的A向圆周展开截面图。

图9为固定式支架的结构示意图。

图10为脉冲发生器的结构示意图。

图11为图10的B向圆周展开截面图。

其中，1径向旋转接头；101中心管一；102接头本体；103轴承；104密封件；105前喷孔；106侧喷孔；2自适应机架；201中心管二；202支架座；203径向支腿；204球体；205挡板；206压缩弹簧；207压盖；3全周刮削组件；301中心管三；302并帽；303外管；304耐压橡胶筒；305刀片；4旋转喷射清洗组件；401中心管四；402导流盘；403螺旋叶片；404旋管；405径向喷孔；406密封部件；407轴承；408转接头；5固定式支架；501中心管五；502径向支腿；503填料；504球体；505压盖；506支架座；6脉冲发生器；601上壳体；602下壳体；603定子盘；604芯轴；605进液孔；606振动叶片；7管接头；8导管。

具体实施方式

如图1—图11为本发明的油管除垢清洗刮刀系统，包括通过管接头7依次连接的径向旋转接头1、自适应机架2、全周刮削耐压组件3、旋转喷射清洗组件4、固定式支架5、脉冲发生器6和导管8，导管8与高压清洗液供给系统连接，并通过进给装置驱动行进。

作为本发明的改进，径向旋转接头1包括中心管一101，中心管一101的前端通过轴承103转动连接有接头本体102，并且接头本体102与中心管一101转动连接的配合面上设有密封件104，接头本体102前端设有前喷孔105，接头本体102设有向前端收缩的锥形侧壁，锥形侧壁上设有若干侧喷孔106，侧喷孔106的轴线与中心管轴线的夹角为30°—60°，中心管一101的另一端设有便于与管接头7连接的管扣。本结构工作时，中心管一101内的高压清洗液由前喷孔105和侧喷孔106中喷出，对油管进行高压冲洗，同时，由于侧喷孔106的中芯轴线与接头本体102轴线成一定夹角，在侧喷孔106喷射力的反作用下，使接头本体102作旋转运动，从而使高压清洗液在喷旋作用下实现对油管内壁软垢的清除，同时对硬垢也有一定的预处理作用。

作为本发明的改进，自适应机架2包括中心管二201，中心管二201两端分别设有与管接头7连接的管扣，中心管二201外壁上固定套装有环形支架座202，支架座202的外周均布3—5个径向支腿203，径向支腿内设有压缩弹簧206，径向支腿203外端设有用于抵靠压缩弹簧206的球体204，球体204与压缩弹簧206之间设有挡板205，球体204通过与径向支腿203外壁螺纹连接的压盖207固定，压盖207端面设有直径小于球体直径的便于球体突出的通孔。本结构中，在压缩弹簧206的作用下，球体204弹性支撑在油管内壁，使得刮刀系统自动居中，起到弹性扶正作用，并起到减少系统行进中的摩擦阻力。

作为本发明的改进，全周刮削耐压组件3包括中心管三301，中心管三301两端设有螺纹接扣,中心管三301外周固定嵌装有两至三道耐压橡胶筒304，耐压橡胶筒304外周分布有若干用于割削外周油管的刀片305，刀片305与中心管三301母线方向成10°—15°夹角，相邻耐压橡胶筒304外周刀片交错分布，中心管三301外周还设有用于径向固定刀片的外管303，外管303与各刀片305对应的位置设有便于刀片配合穿过的开口。本结构的全周刮削耐压组件，刀片305与中心管三301之间固定垫设厚的耐压橡胶筒，使刀片305在径向一定范围内可以自由伸缩，当刀片305割削动作时，外管303用于固定刀片305防止刀片在割削时摇动。为便于刀片的安装，外管303沿轴向剖分成两半，并且外管303一端与中心管三301配合卡装，外管303的另一端与中心管三301之间通过并帽302封装。工作时，刀片305在耐压橡胶筒304预紧力的作用下，贴靠在井筒内壁，刮削系统轴向移动对内壁的硬质水垢进行刮削，交错设置的两至三排刀片可以实现井筒内壁全周的刮削。本结构中的耐压橡胶筒304具有足够高的压紧力，抵紧外围径向布置的刀片305，达到设定的刮削通径。当遇到井筒缩径部位或一定的变形部位，在井筒内壁的压紧作用下，刀片连同耐压橡胶筒304向内收缩，使刀片305刃紧贴在井筒内壁，进行高质量的刮削清洗。

作为本发明结构的改进，旋转喷射清洗组件4包括中心管四401,中心管401四两端外周分别螺纹连接有转接头408,转接头408之间的中心管四401外周转动连接有旋管404,旋管404与中心管四401之间的周向设有环空,转接头408与旋管404连接的端部设有间隙套接在中心管四401外周的内台阶段,旋管404端部配合伸入内台阶段内,并通过轴承407和密封部件406转动密封连接,中心管四401的侧壁设有与环空连通的径向通孔,径向通孔下游方向的中心管四401外周设有导流盘402,靠近导流盘402下游方向的旋管404内壁周向设有螺旋叶片403,螺旋叶片403下游的旋管404壁上设有径向喷孔405。本结构中，中心管四401内的高压清洗液从径向通孔高速流入中心管四401与旋管404之间的环空内，并通过导流盘402的导向作用驱动叶片带动旋管404转动，再从旋管404上的径向喷孔405喷射到油管壁上，对油管内表面进行清理。

为提高清洗效果，脉冲发生器6包括周向密封连接的上壳体601和下壳体602，下壳体602下端和上壳体601上端设有管扣，下壳体602内固定设有定子盘603，定子盘603中心固定连接有向上壳体601方向延伸的芯轴604，定子盘603上均布有若干进液孔605，芯轴604上转动连接有转子盘，转子盘外周固定设有若干振动叶片606。本结构中，转子盘603上设置的振动叶片606和定子盘上设置的进液孔603结构，当高速清洗液通过时，转子盘603相对下壳体高速转动，对定子盘的进液孔605流过的液体做切割运动，在转子盘603和定子盘之间形成谐振腔和振动叶片的作用下，产生一定频率和强度的脉冲波，由于脉冲波有机械作用和空化作用，可以有效地提高刮削和清洗的效果。

为便于实现刮刀系统在油管内的刚性扶正和固定，固定式机架5包括中心管五501，中心管五501外壁上也固定套装有环形支架座506，环形支架座506的外周均布3-5个径向支腿502，径向支腿502内设有填料503，径向支腿503外端抵靠设有球体504，球体504通过与支腿外壁螺纹连接的压盖505固定，压盖505端面设有直径小于球体504直径的便于球体突出的通孔。

本发明的油管除垢清洗刮刀系统，导管8与高压清洗液供给系统连接，提供清洗动力，并且通过与导管连接的进给驱动装置连接，提供刮刀系统前后进给的动力，使刮刀系统从油管的管口向前边进给，边刮削，边清洗。首先油管经过径向旋转接头1的旋转喷射作用清除软垢，并对硬垢进行初步的预处理；再经全周刮削耐压组件3中与油管内壁紧靠的刀片的刮削作用，对油管内壁的硬垢进行全方位的刮削；再经旋转喷射清洗组件4的旋转冲刷作用，实现对油管的彻底刮削清洗。自适应机架2、固定式机架5均起扶正作用，并起到减少摩擦的作用。脉冲发生器，产生高压射流脉冲和微冲击力，并对前端的喷嘴喷射压力也是交变的，提高了刮削和旋转喷射的处理效果。

Claims (8)

1.一种油管除垢清洗刮刀系统，其特征在于，包括通过管接头依次连接的径向旋转接头、自适应机架、全周刮削耐压组件、旋转喷射清洗组件、固定式支架、脉冲发生器和导管，所述导管与高压清洗液供给系统连接，并通过进给装置驱动行进。

2.根据权利要求1所述的油管除垢清洗刮刀系统，其特征在于，所述径向旋转接头包括中心管一，所述中心管一的前端通过轴承转动连接有接头本体，并且接头本体与中心管一转动连接的配合面上设有密封件，所述接头本体前端设有前喷孔，所述接头本体设有向前端收缩的锥形侧壁，所述锥形侧壁上设有若干侧喷孔，所述侧喷孔的轴线与中心管轴线的夹角为30°—60°，所述中心管一的另一端设有便于与管接头连接的管扣。

3.根据权利要求1所述的油管除垢清洗刮刀系统，其特征在于，所述自适应机架包括中心管二，所述中心管二两端分别设有与管接头连接的管扣，所述中心管二外壁上固定套装有环形的支架座，所述支架座的外周均布3—5个径向支腿，所述径向支腿内设有压缩弹簧，所述径向支腿外端设有用于抵靠压缩弹簧的球体，所述球体与压缩弹簧之间设有挡板，所述球体通过与径向支腿外壁螺纹连接的压盖固定，所述压盖端面设有直径小于球体直径的便于球体突出的通孔。

4.根据权利要求1所述的油管除垢清洗刮刀系统，其特征在于，所述全周刮削耐压组件包括中心管三，所述中心管三两端设有螺纹接扣,中心管三外周固定嵌装有两至三道耐压橡胶筒，所述耐压橡胶筒外周分布有若干用于割削外周油管的刀片，所述刀片与中心管三母线方向成10°—15°夹角，相邻耐压橡胶筒外周刀片交错分布，所述中心管三外周还设有用于径向固定刀片的外管，所述外管与各刀片对应的位置设有便于刀片配合穿过的开口。

5.根据权利要求4所述的油管除垢清洗刮刀系统，其特征在于，所述外管沿轴向剖分成两半，并且外管一端与中心管三配合卡装，所述外管的另一端与中心管三之间通过并帽封装。

6.根据权利要求1所述的油管除垢清洗刮刀系统，其特征在于，所述旋转喷射清洗组件包括中心管四,所述中心管四两端外周分别螺纹连接有转接头,所述转接头之间的中心管四外周转动连接有旋管,所述旋管与中心管四之间的周向设有环空,所述转接头与旋管连接的端部设有间隙套接在中心管四外周的内台阶段,所述旋管端部配合伸入内台阶段内,并通过轴承和密封部件转动密封连接,所述中心管四的侧壁设有与环空连通的径向通孔,所述径向通孔下游方向的中心管四外周设有导流盘,靠近导流盘下游方向的旋管内壁周向设有螺旋叶片,所述螺旋叶片下游的旋管壁上设有径向喷孔。

7.根据权利要求1所述的油管除垢清洗刮刀系统，其特征在于，所述脉冲发生器包括周向密封连接的上壳体和下壳体，所述下壳体下端和上壳体上端设有管扣，所述下壳体内固定设有定子盘，所述定子盘中心固定连接有向上壳体方向延伸的芯轴，所述定子盘上均布有若干进液孔，所述芯轴上转动连接有转子盘，所述转子盘外周固定设有若干振动叶片。

8.根据权利要求1所述的油管除垢清洗刮刀系统，其特征在于，所述固定式机架包括中心管五，所述中心管五外壁上也固定套装有环形支架座，所述环形支架座的外周均布3-5个径向支腿，所述径向支腿内设有填料，所述支腿外端抵靠设有球体，所述球体504通过与支腿外壁螺纹连接的压盖固定，所述压盖端面设有直径小于球体直径的便于球体突出的通孔。