CN110566160B - 地浸生产井高压水除垢装置及除垢方法 - Google Patents
地浸生产井高压水除垢装置及除垢方法 Download PDFInfo
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Abstract
地浸生产井高压水除垢装置，包括外壳、导向轮组件、伸缩式夹壁机构及高压水冲洗组件；外壳呈两端封闭且竖直布置的圆柱形构件；导向轮组件包括轮架和环形均布安装在轮架上的多个导向轮；伸缩式夹壁机构包括动力装置、传动组件和末端执行件；高压水冲洗组件包括管路组件和高压喷头。一种地浸生产井高压水除垢方法，应用于地浸生产井高压水除垢装置，步骤如下：1，连接卷扬机调至竖直；2，放入地浸生产井；3，固定在地浸生产井的井壁上；4，高压水除垢；5，从地浸生产井内提出。本发明利用高压喷头喷出的高压高流速的水射流将注液井底部过滤器缝隙中的污垢及地浸生产井井壁上的污垢冲刷下来，适用于各种深度的地浸生产井的除垢。
Description
技术领域
本发明涉及地浸采铀相关机械领域，特别是一种地浸生产井高压水除垢装置及除垢方法。
背景技术
地浸采铀是世界上十分先进的采矿技术，其基本原理是对可地浸砂岩型铀矿按一定网度布置地浸生产井(包括注液井和抽液井)，从注液井注入地浸液，使地浸液与铀矿石进行充分反应以形成含铀离子的溶液，含铀离子的溶液经过地层渗透进入抽液井中，将含铀离子的溶液经抽液井提出地表，在地表工厂进一步萃取铀。
地浸液通常呈酸性或碱性，地浸生产井中的地浸液一方面与矿层中的金属离子反应而产生絮状沉淀物，另一方面侵蚀矿层而产生细砂。絮状沉淀物及细砂容易附着在地浸生产井的井壁及沉积在注液井下部的过滤器上，一方面容易造成过滤器堵塞，另一方面容易造成注液井变狭窄。这些附着物如果不能得到及时、定期的清理，会使地浸生产井的渗透率降低，致使采铀效率大打折扣。
目前，清理注液井中的附着物及沉积物的方法包括压缩空气洗井法和活塞洗井法。
活塞洗井法需要将连接有钢丝绳的活塞置于注液井内，在井口外不断的提拉钢丝绳，使活塞在注液井内上下往复移动，从而大幅度扰动注液井内的地浸液，借助地浸液的冲击力将注液井井壁上的附着物及过滤器上的沉积物冲刷下来，再借助抽液设备将混有污渍的液体从注液井内抽出。
由于注液井的井壁是由多段PVC管连接而成的，并非所有的井段都是垂直向下，在某些井段具有一定的倾斜度。通过钢丝绳提拉活塞会使钢丝绳长时间摩擦井壁(即PVC管)，一方面会对PVC管结构造成破坏，另一方面钢丝绳容易发生断裂，使活塞坠落而堵塞注液井，造成重大的经济损失。
压缩空气洗井法需要使用空压机和送风管道向注液井内输送高压风，借助风力及水流扰动的冲击力将注液井井壁上的附着物及过滤器上的沉积物剥离下来，再借助抽液设备将混有污渍的液体从注液井内抽出。
由于注液井的井深通常能达到300m，水压在3mpa以上，受风压限制，其适应的洗井深度一般不超过100m，在清洗较深的注液井时能量损失较大，对于注液井下部安装有过滤器的井段，往往达不到预期的除垢效果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种地浸生产井高压水除垢装置及除垢方法，它解决了现有的地浸采铀注液井除垢方法可靠性差、容易损伤井壁、对下部较深井段的除垢效果差的问题。
本发明的技术方案是：地浸生产井高压水除垢装置，包括外壳、导向轮组件、伸缩式夹壁机构及高压水冲洗组件；
外壳呈两端封闭且竖直布置的圆柱形构件，其内设有内腔，其外壁上设有连通至其内腔的孔A，其上端设有钢缆连接组件和穿管口，其下端设有出水口；
导向轮组件包括轮架和环形均布安装在轮架上的多个导向轮，轮架安装在外壳的端部和/或内腔中，导向轮伸出在外壳的外部，并环绕外壳的中心线均布，而形成多个滚动导向面；
伸缩式夹壁机构安装在外壳内腔中，其包括动力装置、传动组件和末端执行件，动力装置通过传动组件与多个末端执行件关联，以驱动所有的末端执行件同步从外壳的孔A中伸出或缩回；
高压水冲洗组件包括管路组件和高压喷头，管路组件设在外壳内腔中，其一端从外壳上端的穿管口穿出，其另一端与外壳下端的出水口连通，高压喷头安装在外壳下端的出水口上。
本发明进一步的技术方案是：外壳由第一分体、第二分体、第三分体和第四分体从上至下依次焊接而成，第一分体内设有第一内腔，第二分体内设有连通至第一内腔的水流通道A和连通至第一内腔的导向腔，第三分体内设有与水流通道A和导向腔连通的第三内腔，第四分体内设有水流通道B，水流通道B上端与第三内腔连通，下端连通至第四分体下端面；所述内腔由第一内腔、水流通道A、导向腔、第三内腔和水流通道B相互连通而形成，所述孔A设在第三分体上，并与第三内腔连通；所述穿管口设在第一分体的上端，所述出水口设在第四分体下端，且为水流通道B的下端口。
本发明再进一步的技术方案是：管路组件包括水管A、水管B、接头A、接头B及接头C；水管A下端设在第一内腔中，并通过接头A与水流通道A的上端口连通，水管A上端从外壳上端的穿管口穿出；水管B设在第三内腔中，其上端通过接头B与水流通道A的下端头连通，其下端通过接头C与水流通道B的上端口连通；高压喷头的侧壁上环形均布有多个侧喷水口，高压喷头的下端设有下喷水口；
本发明更进一步的技术方案是：水管B的截面面积Sa大于的出水口的截面面积Sb，出水口的截面面积大于高压喷头上所有的侧喷水口和下喷水口的截面面积之和Sc。
本发明更进一步的技术方案是：伸缩式夹壁机构还包括安装支持组件；
安装支持组件包括固定安装在第三内腔中的第二安装板和第三安装板，第二安装板上设有通孔A；
动力装置包括安装在导向腔中的电动推杆，电动推杆的伸缩杆向下伸出，而位于第三内腔中；传动组件设在第三内腔中，其包括推盘、推座、轴向动杆、回位弹簧、导向架、套管、橡胶垫座及连杆；推盘固接在电动推杆的伸缩杆的端头上，并正对推座；推座固接在轴向动杆的上端头上；轴向动杆活动安装在第二安装板的通孔A中，并呈竖直布置，其两端分别从通孔A中伸出，其上设有台阶面；回位弹簧套设在轴向动杆上，其两端分别与推座和第二安装板相抵，其通过弹力迫使轴向动杆的台阶面压紧在第二安装板上，从而使轴向动杆与第二安装板相对固定；导向架固定安装在第三安装板的上端面上，其上呈环形均布焊固有多根导向杆；套管活套在导向架的导向杆上，并呈水平布置；橡胶垫座焊固在套管的端头上，并正对外壳上的孔A；连杆一端铰接在轴向动杆上，另一端铰接在套管上，所有的连杆绕外壳的中心线环形均布；
末端执行件包括橡胶垫，橡胶垫固定安装在橡胶垫座上。
本发明更进一步的技术方案是：其还包括失效保护机构；失效保护机构设在第一内腔中，并与电动推杆关联；失效保护机构包括第一安装板、导轴、电磁铁、第四安装板、螺栓B、复位弹簧、电流检测模块及PLC控制器；
第一安装板、导轴、电磁铁及第四安装板从上至下依次设置在第一内腔中，第一安装板和第四安装板均固定安装在第一内腔中，第一安装板上设有通孔B，第四安装板上设有通孔C，电磁铁固定安装在第四安装板的上端面上，导轴包括导向轴部和连接在导向轴部一端的连接台部，导轴通过导向轴部活动插装在第一安装板的通孔B中，并通过正对电磁铁的连接台部实现与电磁铁相互接触或分离；螺栓B的头部与电动推杆相对固定，螺栓B的杆部穿过第四安装板的通孔C后，螺纹连接在导轴的连接台部上，从而将导轴与电动推杆连接为一体；复位弹簧压缩套装在螺栓B上，其一端与导轴的连接台部相抵，另一端与第四安装板相抵；电流检测模块与电动推杆电连接，以检测电动推杆的电流变化状态；PLC控制器的信号输入端口与电流检测模块电连接，PLC控制器的信号输出端口与电磁铁电连接，以控制电磁铁的通电或断电；
当电磁铁断电时，复位弹簧通过弹力推动导轴与电磁铁分离，当电磁铁通电时，电磁铁通过磁力将导轴吸附固定。
本发明更进一步的技术方案是：所述轮架包括中心台和焊固在中心台上并呈辐射状分布的多根悬臂，每根悬臂的末端设有一个轮座，所述导向轮活动安装在每个轮座上；
导向轮组件的数量为两组，第一组导向轮组件安装在第一分体上端，第二组导向轮组件安装在第三内腔中；第一组导向轮组件的轮架的中心台焊固在第一分体上端面上，第二组导向轮组件的轮架的中心台焊固在第三安装板的下端面上；
相应的，第三分体上设有供第二组导向轮组件的导向轮伸出的孔B。
本发明更进一步的技术方案是：第一分体在上端面上设有环形槽和连通至环形槽的滑块安装入口，环形槽的底部设有多个螺纹孔；
钢缆连接组件包括滑块、螺栓A、钢缆及钢缆连接座；滑块上设有螺栓孔，至少三个滑块通过滑块安装入口装入环形槽内，并可在环形槽内滑动，当滑块移动至其上的螺栓孔与任一环形槽底部的螺纹孔相对时，将螺栓A穿过滑块的螺栓孔旋入环形槽底部的螺纹孔并拧紧，即将滑块固定在环形槽内，钢缆一端连接在滑块上，另一端连接在钢缆连接座的一侧端面上，钢缆连接座的另一侧端面上设有挂环或挂钩。
本发明更进一步的技术方案是：滑块的竖向截面呈“工”字形；相应的，环形槽的两侧壁上设有水平伸出且与滑块形状相适应的凸台。
本发明的技术方案是：一种地浸生产井高压水除垢方法，应用于上述的地浸生产井高压水除垢装置，除垢之前，先探查明确地浸生产井内需要除垢的井段深度，若无法确定地浸生产井内需要除垢的井段深度，则为整个井段除垢；并确认地浸生产井高压水除垢装置处于初始状态，其在初始状态下时：
a、伸缩式夹壁机构的末端执行件缩回在第三内腔中；
b、伸缩式夹壁机构的电动推杆处在缩回状态；
c、失效保护机构的电磁铁处在通电状态；
d、水管A的上端与外部定压供水装置连通；
具体步骤如下：
S01，连接卷扬机调至竖直：移动钢缆连接组件的所有滑块使其在第一分体上端面上的环形槽内均匀布置，再分别将滑块通过螺栓A固定在环形槽内，然后将钢缆连接座挂在卷扬机的钢缆下端的挂钩上，接着操作卷扬机将地浸生产井高压水除垢装置吊起，肉眼观察外壳是否呈竖直；若外壳呈竖直状态，则进入下一步骤，若外壳呈非竖直状态，则控制卷扬机放下地浸生产井高压水除垢装置，重新调节滑块在环形槽内的位置再行起吊，如此反复调节，直至外壳呈竖直状态，则进入下一步骤；
S02，放入地浸生产井：操作卷扬机将地浸生产井高压水除垢装置放入地浸生产井内，地浸生产井超声波除垢装置通过导向轮组件中的导向轮与地浸生产井的井壁形成滚动接触，下降到待除垢的井段深度后，操作卷扬机停止下降；
S03，固定在地浸生产井的井壁上：控制伸缩式夹壁机构的电动推杆向下伸出，进而推动轴向动杆克服回位弹簧的弹力而向下移动，进而带动连杆上端铰接点向下移动，连杆下端铰接点向外壳的径向外侧移动，从而带动套管、橡胶垫座及橡胶垫向外壳的径向外侧移动，使所有的橡胶垫同步从外壳的孔A中伸出，抵在地浸生产井的井壁上，从而将地浸生产井高压水除垢装置固定在地浸生产井的井壁上；
本步骤中，电动推杆的伸出量为预设值，基于该伸出量能确保橡胶垫压紧在地浸生产井的井壁上，从而将地浸生产井高压水除垢装置固定在地浸生产井的井壁上；
S04，高压水除垢：启动外部供水，水流通过管路组件后，从高压喷头射流喷出，从而利用高压水流的冲击力瓦解井壁和/或过滤器上的结垢，剥离下来的结垢混在地浸生产井内的浸出液中；
本步骤中，地浸生产井的注液井下部设有过滤器；
S05，从地浸生产井内提出：除垢完成后，关闭外部供水，控制伸缩式夹壁机构的电动推杆缩回，使推盘与推座脱离接触，轴向动杆则在回位弹簧的弹力作用下向上移动，直至轴向动杆的台阶面抵住第二安装板的下表面时停止移动，轴向动杆上移的过程中，带动连杆上端铰接点向上移动，连杆下端铰接点向外壳的径向内侧移动，从而带动套管、橡胶垫座及橡胶垫向外壳的径向内侧移动，使所有的橡胶垫同步从孔A缩回第三分体的第三内腔中，从而解除了地浸生产井高压水除垢装置与地浸生产井井壁的相对固定关系，然后操作卷扬机将地浸生产井高压除垢装置从地浸生产井内提出，即完成对地浸生产井的除垢操作；
本步骤中，在电动推杆缩回的过程中，若电动推杆发生故障导致无法顺利缩回，则电流检测模块即时检测到电动推杆的电流产生异常变化，并传递信号至PLC控制器，PLC控制器收到该信号后，立即控制电磁铁断电，则复位弹簧通过弹力推动导轴向上移动，从而与电磁铁分离，导轴向上移动时，通过螺栓B带动电动推杆向上移动，电动推杆通过连杆带动套管、橡胶垫座及橡胶垫向外壳的径向内侧移动，使所有的橡胶垫同步从孔A缩回第三分体的第三内腔中，从而解除了地浸生产井高压水除垢装置与地浸生产井井壁的相对固定关系。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、利用高压喷头喷出的高压高流速的水射流将注液井底部过滤器缝隙中的污垢及地浸生产井井壁上的污垢冲刷下来，适用于各种深度的地浸生产井的除垢，当洗井深度超过100m时，相比压缩空气洗井法优势尤其明显。
2、在高压水冲洗组件内部，水流经过两次聚能，从而实现高压射流出水。第一次聚能：水流从水管B进入水流通道B，再从出水口排出，此过程中，由于水管B的截面面积Sa大于的出水口的截面面积Sb，使水流的流速增加。第二次聚能：水流从出水口排出，再从高压喷头的侧喷水口和下喷水口喷出，此过程中，由于出水口的截面面积大于高压喷头上所有的侧喷水口和下喷水口的截面面积之和Sc，使水流流速再次增加，从而实现高压射流出水。
3、整个除垢装置进入生产井内后，通过伸缩式夹壁机构即可将整个除垢装置准确固定到要除垢的井壁位置，从而实现定点除垢。
4、整个除垢装置进入生产井内后，通过导向轮与井壁形成滚动接触，一方面不会剐蹭或磕碰井壁，另一方面由于其与井壁的摩擦力较小，也便于上提或下放。
5、设计有失效保护机制，当伸缩式夹壁机构的末端执行件伸出外壳将整个除垢装置固定在生产井井壁上时，若电动推杆发生故障无法顺利缩回，导致末端执行件无法缩回外壳内，进而使整个除垢装置无法在生产井内移动时，切断失效保护机构的电磁铁的供电即可使电动推杆缩回，进而带动末端执行件缩回外壳内，从而使整个除垢装置能顺利的从生产井内提(拉)出来。
6、通过调节钢缆连接组件的滑块位置，可将整个除垢装置调整至被卷扬机吊起时呈竖直状态，有助于整个除垢装置在地浸生产井内上下移动的稳定性。
以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明在地浸生产井内下放或上提时的状态图；
图2为本发明固定在地浸生产井井壁上时的状态图；
图3为本发明中的失效保护机构生效时的状态图；
图4为钢缆连接组件与外壳的连接关系示意图；
图5为伸缩式夹壁机构中的部分部件的连接关系示意图。
图例说明：外壳1；第一分体101；第一内腔1011；环形槽1012；滑块安装入口1013；螺纹孔1014；凸台1015；第二分体102；水流通道A1021；导向腔1022；第三分体103；第三内腔1031；孔B1032；第四分体104；水流通道B1041；内腔11；孔A12；穿管口13；出水口14；滑块151；螺栓A152；钢缆153；钢缆连接座154；轮架21；中心台211；悬臂212；轮座213；导向轮22；第二安装板311；第三安装板312；电动推杆321；推盘331；推座332；轴向动杆333；台阶面3331；回位弹簧334；导向架335；导向杆3351；套管336；橡胶垫座337；连杆338；橡胶垫341；水管A411；水管B412；接头A413；接头B414；接头C415；高压喷头42；侧喷水口421；下喷水口422；第一安装板51；导轴52；导向轴部521；连接台部522；电磁铁53；第四安装板54；螺栓B55；复位弹簧56。
具体实施方式
实施例1：
如图1-5所示，地浸生产井高压水除垢装置，外壳1、导向轮组件、伸缩式夹壁机构、高压水冲洗组件及失效保护机构。
外壳1呈两端封闭且竖直布置的圆柱形构件，其内设有内腔11，其外壁上设有连通至其内腔11的孔A12(所述孔A12供伸缩式夹壁机构的末端执行件伸出或缩回)和孔B1032(所述孔B1032供导向轮组件的导向轮22伸出)，其上端设有钢缆连接组件(所述钢缆连接组件可与卷扬机连接)和穿管口13，其下端设有出水口14。
外壳1由第一分体101、第二分体102、第三分体103和第四分体104从上至下依次焊接而成。第一分体101内设有第一内腔1011,第一分体101在上端面上设有环形槽1012和连通至环形槽1012的滑块安装入口1013，环形槽1012的底部设有多个螺纹孔1014。第二分体102内设有连通至第一内腔1011的水流通道A1021和连通至第一内腔1011的导向腔1022。第三分体103内设有与水流通道A1021和导向腔1022连通的第三内腔1031。第四分体104内设有水流通道B1041，水流通道B1041上端与第三内腔1031连通，下端连通至第四分体104下端面。所述内腔11由第一内腔1011、水流通道A1021、导向腔1022、第三内腔1031和水流通道B1041相互连通而形成。所述孔A12设在第三分体103上，并与第三内腔1031连通。所述穿管口13设在第一分体101的上端。所述出水口14设在第四分体104下端，且为水流通道B1041的下端口。
钢缆连接组件包括滑块151、螺栓A152、钢缆153及钢缆连接座154；滑块151上设有螺栓孔(所述螺栓孔供螺栓A152穿过)，至少三个滑块151通过滑块安装入口1013装入环形槽1012内，并可在环形槽1012内滑动，当滑块151移动至其上的螺栓孔与任一环形槽1012底部的螺纹孔1014相对时，将螺栓A152穿过滑块151的螺栓孔旋入环形槽1012底部的螺纹孔1014并拧紧，即将滑块151固定在环形槽1012内，钢缆153一端连接在滑块151上，另一端连接在钢缆连接座154的一侧端面(即下端面)上，钢缆连接座154的另一侧端面(即上端面)上设有挂环或挂钩。
导向轮组件包括轮架21和环形均布安装在轮架21上的多个导向轮22(数量不少于3个)。所述轮架21包括中心台211和焊固在中心台211上并呈辐射状分布的多根悬臂212，每根悬臂212的末端设有一个轮座213，所述导向轮22活动安装在每个轮座213上。导向轮组件的数量为两组，第一组导向轮组件安装在外壳1上端，具体为轮架21的中心台211焊固在外壳1上端面上。第二组导向轮组件安装在外壳1内腔中，具体为轮架21的中心台211焊固在第三安装板312的下端面上。第一组导向轮组件的导向轮22(数量不少于3个)伸出在外壳1的外部，并环绕外壳1中心线均布，而形成多个滚动导向面。第二组导向轮组件的导向轮22(数量不少于3个)通过外壳1上的孔B12伸出在外壳1的外部，并环绕外壳1中心线均布，而形成多个滚动导向面。
伸缩式夹壁机构安装在外壳1内腔中，其包括安装支持组件、动力装置、传动组件和末端执行件，动力装置通过传动组件与多个末端执行件关联，以驱动所有的末端执行件同步从外壳1的孔A12中伸出或缩回。
安装支持组件包括固定安装在第三内腔1031中的第二安装板311和第三安装板312，第二安装板311上设有通孔A。
动力装置包括安装在导向腔1022中的电动推杆321，电动推杆321的伸缩杆向下伸出，而位于第三内腔1031中。
传动组件设在第三内腔1031中，其包括推盘331、推座332、轴向动杆333、回位弹簧334、导向架335、套管336、橡胶垫座337及连杆338。推盘331固接在电动推杆321的伸缩杆的端头上，并正对推座332。推座332固接在轴向动杆333的上端头上。轴向动杆333活动安装在第二安装板311的通孔A中，并呈竖直布置，其两端分别从通孔A中伸出，其上设有台阶面3331。回位弹簧334套设在轴向动杆333上，其两端分别与推座332和第二安装板311相抵，其通过弹力迫使轴向动杆333的台阶面3331压紧在第二安装板311上，从而使轴向动杆333与第二安装板311相对固定。导向架335固定安装在第三安装板312的上端面上，其上呈环形均布焊固有多根导向杆3351。套管336活套在导向架335的导向杆3351上，并呈水平布置。橡胶垫座337焊固在套管336的端头上，并正对外壳1上的孔A12。连杆338一端铰接在轴向动杆333上，另一端铰接在套管336上，所有的连杆338绕外壳1的中心线环形均布。
末端执行件包括橡胶垫341，橡胶垫341固定安装在橡胶垫座337上。
高压水冲洗组件包括管路组件和高压喷头42，管路组件设在外壳1内腔11中，其一端从外壳1上端的穿管口13穿出，其另一端与外壳1下端的出水口14连通，高压喷头42安装在外壳1下端的出水口14上。管路组件包括水管A411、水管B412、接头A413、接头B414及接头C415。水管A411下端设在第一内腔1011中，并通过接头A413与水流通道A1021的上端口连通，水管A411上端从外壳1上端的穿管口13穿出。水管B412设在第三内腔1031中，其上端通过接头B414与水流通道A1021的下端头连通，其下端通过接头C415与水流通道B1041的上端口连通。高压喷头42安装在水流通道B1041的下端口上，高压喷头42的侧壁上环形均布有多个侧喷水口421，高压喷头42的下端设有下喷水口422。
失效保护机构设在第一内腔1011中，并与电动推杆321关联。失效保护机构包括第一安装板51、导轴52、电磁铁53、第四安装板54、螺栓B55、复位弹簧56、电流检测模块(图中未示出)及PLC控制器(图中未示出)。第一安装板51、导轴52、电磁铁53及第四安装板54从上至下依次设置在第一内腔1011中，第一安装板51和第四安装板54均固定安装在第一内腔1011中，第一安装板51上设有通孔B(所述通孔B供导轴52的导向轴部521穿过，导向轴部521的移动路径被通孔B限定，从而只能进行直线往复运动，导向轴部521与通孔B之间通过密封圈密封)，第四安装板54上设有通孔C(所述通孔C供螺栓B55的杆部穿过，螺栓B55的杆部与通孔C不接触)，电磁铁53固定安装在第四安装板54的上端面上，导轴52包括导向轴部521和连接在导向轴部521一端的连接台部522，导轴52通过导向轴部521活动插装在第一安装板51的通孔B中，并通过正对电磁铁53的连接台部522实现与电磁铁53相互接触或分离。螺栓B55的头部与电动推杆321相对固定，螺栓B55的杆部穿过第四安装板54的通孔C后，螺纹连接在导轴52的连接台部522上，从而将导轴52与电动推杆321连接为一体。复位弹簧56压缩套装在螺栓B55上，其一端与导轴52的连接台部522相抵，另一端与第四安装板54相抵。电流检测模块与电动推杆321电连接，以检测电动推杆321的电流变化状态。PLC控制器的信号输入端口与电流检测模块电连接，PLC控制器的信号输出端口与电磁铁53电连接，以控制电磁铁53的通电或断电。
当电磁铁53断电时，复位弹簧56通过弹力推动导轴52与电磁铁53分离，当电磁铁53通电时，电磁铁53通过磁力克服复位弹簧56的弹力而将导轴52吸附固定。
优选，滑块151的竖向截面呈“工”字形。相应的，环形槽1012的两侧壁上设有水平伸出且与滑块151形状相适应的凸台1015。
优选，连杆338的数量为3～4根，相应的，导向架335的导向杆3351的数量与连杆338的数量一致。
优选，水管B412的截面面积Sa大于的出水口14的截面面积Sb，出水口14的截面面积大于高压喷头42上所有的侧喷水口421和下喷水口422的截面面积之和Sc。
简述本发明的工作过程：除垢之前，先探查明确地浸生产井内需要除垢的井段深度，若无法确定地浸生产井内需要除垢的井段深度，则为整个井段(从井口至井底)除垢；并确认地浸生产井高压水除垢装置处于初始状态，其在初始状态下时：
a、伸缩式夹壁机构的橡胶垫341缩回在第三内腔1031中；
b、伸缩式夹壁机构的电动推杆321处在缩回状态；
c、失效保护机构的电磁铁53处在通电状态；
d、水管A411的上端与外部定压供水装置(即自来水)连通。
具体步骤如下：
S01，连接卷扬机调至竖直：移动钢缆连接组件的所有滑块151使其在第一分体101上端面上的环形槽1012内均匀布置，再分别将滑块151通过螺栓A152固定在环形槽1012内，然后将钢缆连接座154挂在卷扬机的钢缆下端的挂钩上，接着操作卷扬机将地浸生产井高压水除垢装置吊起，肉眼观察外壳1是否呈竖直；若外壳1呈竖直状态，则进入下一步骤，若外壳1呈非竖直状态，则控制卷扬机放下地浸生产井高压水除垢装置，重新调节滑块151在环形槽1012内的位置再行起吊，如此反复调节，直至外壳1呈竖直状态，则进入下一步骤。
S02，放入地浸生产井：操作卷扬机将地浸生产井高压水除垢装置放入地浸生产井内，地浸生产井超声波除垢装置通过导向轮组件中的导向轮22与地浸生产井的井壁形成滚动接触，下降到待除垢的井段深度后，操作卷扬机停止下降。
S03，固定在地浸生产井的井壁上：控制伸缩式夹壁机构的电动推杆321向下伸出，进而推动轴向动杆333克服回位弹簧334的弹力而向下移动，进而带动连杆338上端铰接点向下移动，连杆338下端铰接点向外壳1的径向外侧移动，从而带动套管336、橡胶垫座337及橡胶垫341向外壳1的径向外侧移动，使所有的橡胶垫341同步从外壳1的孔A12中伸出，抵在地浸生产井的井壁上，从而将地浸生产井高压水除垢装置固定在地浸生产井的井壁上。
本步骤中，电动推杆321的伸出量为预设值，基于该伸出量能确保橡胶垫431压紧在地浸生产井的井壁上，从而将地浸生产井高压水除垢装置固定在地浸生产井的井壁上。
S04，高压水除垢：启动外部供水，水流通过管路组件后，从高压喷头42射流喷出，从而利用高压水流的冲击力瓦解井壁和/或过滤器上的结垢，剥离下来的结垢混在地浸生产井内的浸出液中。
本步骤中，地浸生产井的注液井下部设有过滤器。
S05，从地浸生产井内提出：除垢完成后，关闭外部供水，控制伸缩式夹壁机构的电动推杆321缩回，使推盘331与推座332脱离接触，轴向动杆333则在回位弹簧334的弹力作用下向上移动，直至轴向动杆333的台阶面3331抵住第二安装板311的下表面时停止移动，轴向动杆333上移的过程中，带动连杆338上端铰接点向上移动，连杆338下端铰接点向外壳1的径向内侧移动，从而带动套管336、橡胶垫座337及橡胶垫341向外壳1的径向内侧移动，使所有的橡胶垫341同步从孔A12缩回第三分体103的第三内腔1031中，从而解除了地浸生产井高压水除垢装置与地浸生产井井壁的相对固定关系，然后操作卷扬机将地浸生产井高压除垢装置从地浸生产井内提出，即完成对地浸生产井的除垢操作。
本步骤中，在电动推杆321缩回的过程中，若电动推杆321发生故障导致无法顺利缩回，则电流检测模块即时检测到电动推杆321的电流产生异常变化，并传递信号至PLC控制器，PLC控制器收到该信号后，立即控制电磁铁53断电，则复位弹簧56通过弹力推动导轴52向上移动，从而与电磁铁53分离，导轴52向上移动时，通过螺栓B55带动电动推杆321向上移动，电动推杆321通过连杆338带动套管336、橡胶垫座337及橡胶垫341向外壳1的径向内侧移动，使所有的橡胶垫341同步从孔A12缩回第三分体103的第三内腔1031中，从而解除了地浸生产井高压水除垢装置与地浸生产井井壁的相对固定关系。
完成除垢操作后，将混有结垢的浸出液从地浸生产井内抽出即完成对地浸生产井的清洗。
Claims (6)
1.地浸生产井高压水除垢装置，其特征是：包括外壳(1)、导向轮组件、伸缩式夹壁机构、高压水冲洗组件及失效保护机构；
外壳(1)呈两端封闭且竖直布置的圆柱形构件，其内设有内腔(11)，其外壁上设有连通至其内腔(11)的孔A(12)，其上端设有钢缆连接组件和穿管口(13)，其下端设有出水口(14)；
导向轮组件包括轮架(21)和环形均布安装在轮架(21)上的多个导向轮(22)，轮架(21)安装在外壳(1)的端部和/或内腔(11)中，导向轮(22)伸出在外壳(1)的外部，并环绕外壳(1)的中心线均布，而形成多个滚动导向面；
伸缩式夹壁机构安装在外壳(1)内腔(11)中，其包括动力装置、传动组件、末端执行件和安装支持组件，动力装置通过传动组件与多个末端执行件关联，以驱动所有的末端执行件同步从外壳(1)的孔A(12)中伸出或缩回；安装支持组件包括固定安装在第三内腔(1031)中的第二安装板(311)和第三安装板(312)，第二安装板(311)上设有通孔A；动力装置包括安装在导向腔(1022)中的电动推杆(321)，电动推杆(321)的伸缩杆向下伸出，而位于第三内腔(1031)中；传动组件设在第三内腔(1031)中，其包括推盘(331)、推座(332)、轴向动杆(333)、回位弹簧(334)、导向架(335)、套管(336)、橡胶垫座(337)及连杆(338)；推盘(331)固接在电动推杆(321)的伸缩杆的端头上，并正对推座(332)；推座(332)固接在轴向动杆(333)的上端头上；轴向动杆(333)活动安装在第二安装板(311)的通孔A中，并呈竖直布置，其两端分别从通孔A中伸出，其上设有台阶面(3331)；回位弹簧(334)套设在轴向动杆(333)上，其两端分别与推座(332)和第二安装板(311)相抵，其通过弹力迫使轴向动杆(333)的台阶面(3331)压紧在第二安装板(311)上，从而使轴向动杆(333)与第二安装板(311)相对固定；导向架(335)固定安装在第三安装板(312)的上端面上，其上呈环形均布焊固有多根导向杆(3351)；套管(336)活套在导向架(335)的导向杆(3351)上，并呈水平布置；橡胶垫座(337)焊固在套管(336)的端头上，并正对外壳(1)上的孔A(12)；连杆(338)一端铰接在轴向动杆(333)上，另一端铰接在套管(336)上，所有的连杆(338)绕外壳(1)的中心线环形均布；末端执行件包括橡胶垫(341)，橡胶垫(341)固定安装在橡胶垫座(337)上；高压水冲洗组件包括管路组件和高压喷头(42)，管路组件设在外壳(1)内腔(11)中，其一端从外壳(1)上端的穿管口(13)穿出，其另一端与外壳(1)下端的出水口(14)连通，高压喷头(42)安装在外壳(1)下端的出水口(14)上；管路组件包括水管A(411)、水管B(412)、接头A(413)、接头B(414)及接头C(415)；水管A(411)下端设在第一内腔(1011)中，并通过接头A(413)与水流通道A(1021)的上端口连通，水管A(411)上端从外壳(1)上端的穿管口(13)穿出；水管B(412)设在第三内腔(1031)中，其上端通过接头B(414)与水流通道A(1021)的下端头连通，其下端通过接头C(415)与水流通道B(1041)的上端口连通；高压喷头(42)的侧壁上环形均布有多个侧喷水口(421)，高压喷头(42)的下端设有下喷水口(422)；水管B(412)的截面面积Sa大于的出水口(14)的截面面积Sb，出水口(14)的截面面积大于高压喷头(42)上所有的侧喷水口(421)和下喷水口(422)的截面面积之和Sc；
失效保护机构设在第一内腔(1011)中，并与电动推杆(321)关联；失效保护机构包括第一安装板(51)、导轴(52)、电磁铁(53)、第四安装板(54)、螺栓B(55)、复位弹簧(56)、电流检测模块及PLC控制器；第一安装板(51)、导轴(52)、电磁铁(53)及第四安装板(54)从上至下依次设置在第一内腔(1011)中，第一安装板(51)和第四安装板(54)均固定安装在第一内腔(1011)中，第一安装板(51)上设有通孔B，第四安装板(54)上设有通孔C，电磁铁(53)固定安装在第四安装板(54)的上端面上，导轴(52)包括导向轴部(521)和连接在导向轴部(521)一端的连接台部(522)，导轴(52)通过导向轴部(521)活动插装在第一安装板(51)的通孔B中，并通过正对电磁铁(53)的连接台部(522)实现与电磁铁(53)相互接触或分离；螺栓B(55)的头部与电动推杆(321)相对固定，螺栓B(55)的杆部穿过第四安装板(54)的通孔C后，螺纹连接在导轴(52)的连接台部(522)上，从而将导轴(52)与电动推杆(321)连接为一体；复位弹簧(56)压缩套装在螺栓B(55)上，其一端与导轴(52)的连接台部(522)相抵，另一端与第四安装板(54)相抵；电流检测模块与电动推杆(321)电连接，以检测电动推杆(321)的电流变化状态；PLC控制器的信号输入端口与电流检测模块电连接，PLC控制器的信号输出端口与电磁铁(53)电连接，以控制电磁铁(53)的通电或断电；当电磁铁(53)断电时，复位弹簧(56)通过弹力推动导轴(52)与电磁铁(53)分离，当电磁铁(53)通电时，电磁铁(53)通过磁力将导轴(52)吸附固定。
2.如权利要求1所述的地浸生产井高压水除垢装置，其特征是：外壳(1)由第一分体(101)、第二分体(102)、第三分体(103)和第四分体(104)从上至下依次焊接而成，第一分体(101)内设有第一内腔(1011)，第二分体(102)内设有连通至第一内腔(1011)的水流通道A(1021)和连通至第一内腔(1011)的导向腔(1022)，第三分体(103)内设有与水流通道A(1021)和导向腔(1022)连通的第三内腔(1031)，第四分体(104)内设有水流通道B(1041)，水流通道B(1041)上端与第三内腔(1031)连通，下端连通至第四分体(104)下端面；所述内腔(11)由第一内腔(1011)、水流通道A(1021)、导向腔(1022)、第三内腔(1031)和水流通道B(1041)相互连通而形成，所述孔A(12)设在第三分体(103)上，并与第三内腔(1031)连通；所述穿管口(13)设在第一分体(101)的上端，所述出水口(14)设在第四分体(104)下端，为水流通道B(1041)的下端口。
3.如权利要求2所述的地浸生产井高压水除垢装置，其特征是：所述轮架(21)包括中心台(211)和焊固在中心台(211)上并呈辐射状分布的多根悬臂(212)，每根悬臂(212)的末端设有一个轮座(213)，所述导向轮(22)活动安装在每个轮座(213)上；
导向轮组件的数量为两组，第一组导向轮组件安装在第一分体(101)上端，第二组导向轮组件安装在第三内腔(1031)中；第一组导向轮组件的轮架(21)的中心台(211)焊固在第一分体(101)上端面上，第二组导向轮组件的轮架(21)的中心台(211)焊固在第三安装板(312)的下端面上；相应的，第三分体(103)上设有供第二组导向轮组件的导向轮(22)伸出的孔B(1032)。
4.如权利要求3所述的地浸生产井高压水除垢装置，其特征是：第一分体(101)在上端面上设有环形槽(1012)和连通至环形槽(1012)的滑块安装入口(1013)，环形槽(1012)的底部设有多个螺纹孔(1014)；
钢缆连接组件包括滑块(151)、螺栓A(152)、钢缆(153)及钢缆连接座(154)；滑块(151)上设有螺栓孔，至少三个滑块(151)通过滑块安装入口(1013)装入环形槽(1012)内，并可在环形槽(1012)内滑动，当滑块(151)移动至其上的螺栓孔与任一环形槽(1012)底部的螺纹孔(1014)相对时，将螺栓A(152)穿过滑块(151)的螺栓孔旋入环形槽(1012)底部的螺纹孔(1014)并拧紧，即将滑块(151)固定在环形槽(1012)内，钢缆(153)一端连接在滑块(151)上，另一端连接在钢缆连接座(154)的一侧端面上，钢缆连接座(154)的另一侧端面上设有挂环或挂钩。
5.如权利要求4所述的地浸生产井高压水除垢装置，其特征是：滑块(151)的竖向截面呈“工”字形；相应的，环形槽(1012)的两侧壁上设有水平伸出且与滑块(151)形状相适应的凸台(1015)。
6.一种地浸生产井高压水除垢方法，应用于权利要求5所述的地浸生产井高压水除垢装置，其特征是：除垢之前，先探查明确地浸生产井内需要除垢的井段深度，若无法确定地浸生产井内需要除垢的井段深度，则为整个井段除垢；
并确认地浸生产井高压水除垢装置处于初始状态，其在初始状态下时：
a、伸缩式夹壁机构的末端执行件缩回在第三内腔(1031)中；
b、伸缩式夹壁机构的电动推杆(321)处在缩回状态；
c、失效保护机构的电磁铁(53)处在通电状态；
d、水管A(411)的上端与外部定压供水装置连通；
具体步骤如下：
S01，连接卷扬机调至竖直：移动钢缆连接组件的所有滑块(151)使其在第一分体(101)上端面上的环形槽(1012)内均匀布置，再分别将滑块(151)通过螺栓A(152)固定在环形槽(1012)内，然后将钢缆连接座(154)挂在卷扬机的钢缆下端的挂钩上，接着操作卷扬机将地浸生产井高压水除垢装置吊起，肉眼观察外壳(1)是否呈竖直；若外壳(1)呈竖直状态，则进入下一步骤，若外壳(1)呈非竖直状态，则控制卷扬机放下地浸生产井高压水除垢装置，重新调节滑块(151)在环形槽(1012)内的位置再行起吊，如此反复调节，直至外壳(1)呈竖直状态，则进入下一步骤；
S02，放入地浸生产井：操作卷扬机将地浸生产井高压水除垢装置放入地浸生产井内，地浸生产井超声波除垢装置通过导向轮组件中的导向轮(22)与地浸生产井的井壁形成滚动接触，下降到待除垢的井段深度后，操作卷扬机停止下降；
S03，固定在地浸生产井的井壁上：控制伸缩式夹壁机构的电动推杆(321)向下伸出，进而推动轴向动杆(333)克服回位弹簧(334)的弹力而向下移动，进而带动连杆(338)上端铰接点向下移动，连杆(338)下端铰接点向外壳(1)的径向外侧移动，从而带动套管(336)、橡胶垫座(337)及橡胶垫(341)向外壳(1)的径向外侧移动，使所有的橡胶垫(341)同步从外壳(1)的孔A(12)中伸出，抵在地浸生产井的井壁上，从而将地浸生产井高压水除垢装置固定在地浸生产井的井壁上；本步骤中，电动推杆(321)的伸出量为预设值，基于该伸出量能确保橡胶垫(431)压紧在地浸生产井的井壁上，从而将地浸生产井高压水除垢装置固定在地浸生产井的井壁上；
S04，高压水除垢：启动外部供水，水流通过管路组件后，从高压喷头(42)射流喷出，从而利用高压水流的冲击力瓦解井壁和/或过滤器上的结垢，剥离下来的结垢混在地浸生产井内的浸出液中；
本步骤中，地浸生产井的注液井下部设有过滤器；
S05，从地浸生产井内提出：除垢完成后，关闭外部供水，控制伸缩式夹壁机构的电动推杆(321)缩回，使推盘(331)与推座(332)脱离接触，轴向动杆(333)则在回位弹簧(334)的弹力作用下向上移动，直至轴向动杆(333)的台阶面(3331)抵住第二安装板(311)的下表面时停止移动，轴向动杆(333)上移的过程中，带动连杆(338)上端铰接点向上移动，连杆(338)下端铰接点向外壳(1)的径向内侧移动，从而带动套管(336)、橡胶垫座(337)及橡胶垫(341)向外壳(1)的径向内侧移动，使所有的橡胶垫(341)同步从孔A(12)缩回第三分体(103)的第三内腔(1031)中，从而解除了地浸生产井高压水除垢装置与地浸生产井井壁的相对固定关系，然后操作卷扬机将地浸生产井高压除垢装置从地浸生产井内提出，即完成对地浸生产井的除垢操作；
本步骤中，在电动推杆(321)缩回的过程中，若电动推杆(321)发生故障导致无法顺利缩回，则电流检测模块即时检测到电动推杆(321)的电流产生异常变化，并传递信号至PLC控制器，PLC控制器收到该信号后，立即控制电磁铁(53)断电，则复位弹簧(56)通过弹力推动导轴(52)向上移动，从而与电磁铁(53)分离，导轴(52)向上移动时，通过螺栓B(55)带动电动推杆(321)向上移动，电动推杆(321)通过连杆(338)带动套管(336)、橡胶垫座(337)及橡胶垫(341)向外壳(1)的径向内侧移动，使所有的橡胶垫(341)同步从孔A(12)缩回第三分体(103)的第三内腔(1031)中，从而解除了地浸生产井高压水除垢装置与地浸生产井井壁的相对固定关系。
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