CN110802087A - 油田原油管道在线清理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油田原油管道在线清理装置，其动力舱包括舱体外壳和密封盖板，所述舱体外壳的下端壁板处设置有旋转电机，所述旋转电机的输出轴与刀具连接，所述刀具位于所述舱体外壳的下端壁板之外，所述舱体外壳内至少设置一组动力驱动机构，每一组动力机构均分别包括一个行走电机、一个车轴和至少一个支撑轮，所述行走电机通过减速传动机构与所述车轴连接，所述车轴的两端设置有车轮，所述支撑轮通过轮架和弹簧与所述舱体外壳连接；所述舱体外壳的上端与电池的下端连接，所述电池分别给行走电机和旋转电机提供电源。本发明能够顺着原油管道上下移动，依靠刀具的旋切进行原油管道内壁付着物的清除，尤其是清除原油管道内壁的石蜡，效果更佳。
Description
技术领域：
本发明涉及一种油田管道清理技术，特别是涉及一种油田原油管道在线清理装置。
背景技术：
石油开采过程中，需要将原油从地下抽到地面上，由于石油在地下深层时温度较高，原油中的所含的蜡是液态，流动性好，随着原油提升高度的变化，越接近地面原油的温度越低，蜡从原油中析出，附着在抽油管内壁上，时间一长抽油管内壁上附着的蜡越来越厚，抽油管内径越来越小，甚至堵塞，严重影响抽油效率。目前是将井内的工具及管柱起到地面，用蒸汽车将管柱清洗干净后下井，或者高温高压进行洗井作业，或者采用吊装抽拉式清洗，但这些方式都极大的延长了生产周期，增加了生产成本。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、自带动力、能够自主上下来回移动且降低对抽油影响的油田原油管道在线清理装置。
本发明的技术方案是：
一种油田原油管道在线清理装置，包括动力舱和电池仓，所述动力舱包括舱体外壳和密封盖板，所述舱体外壳内腔的上部和下部分别为控制仓和清扫仓，所述舱体外壳内腔的中部设置有至少设置一组动力驱动机构，所述清扫仓包括旋转电机，所述旋转电机的输出轴与刀具连接，所述刀具位于所述舱体外壳的下端壁板之外，每一组动力机构均分别包括一个行走电机、一个车轴和至少一个支撑轮，所述行走电机通过减速传动机构与所述车轴连接，所述车轴的两端分别伸出所述舱体外壳且端部设置有车轮，所述支撑轮通过轮架和弹簧组件与所述舱体外壳连接，所述车轮和支撑轮分别与原油管道的内壁接触，构成行走支撑点；所述舱体外壳的上端与所述电池仓的下端连接，所述控制仓内设置有控制器和传感器，所述电池仓分别给所述控制器、传感器、行走电机和旋转电机提供电源。
所述舱体外壳和密封盖板连接在一起，构成方形的端面结构，方形的所述动力舱与原油管道内壁之间存在间隙，能够使原油通过。
所述减速传动机构包括一个中间轴，所述中间轴的两端分别设置在所述舱体外壳和密封盖板上，所述中间轴上分别安装一个锥齿轮和一个圆柱齿轮，所述锥齿轮与所述行走电机的输出轴上的安装的相对应的锥齿轮构成锥齿轮传动副，所述圆柱齿轮与所述车轴上设置的相对应的圆柱齿轮构成圆柱齿轮传动副，通过两级传动，所述行走电机带动所述车轮转动。
每一组所述动力机构有一个或两个支撑轮沿所述动力舱的轴线设置，并且两个所述支撑轮相对于所述车轴对称，提高所述动力舱行走的稳固性。
所述动力舱的上端设置有中空的圆形接头，该圆形接头与所述电池下端的轴套通过螺纹连接，并且接触面上设置有密封机构；所述车轴与所述动力舱的贯穿处以及所述旋转电机与所述动力舱的贯穿处均分别设置有另一密封机构。
所述电池仓包括电池外壳和电池芯，所述电池外壳的中部为中空三棱型，每一棱角内腔均设置一组电池芯，所述电池芯之间以及电池芯与电池外壳之间的间隙供电线通过，所述电池外壳的两端为中空圆柱型的轴套，所述电池外壳的外表面上间隔设置有辅助支撑轮。
所述电池外壳的中部外表面上设置有螺旋状切割刀，所述螺旋状切割刀为单头结构或为双头结构。
所述电池仓的上端与打捞仓的下端通过螺纹连接，该连接处设置有密封结构；所述打捞仓包括外壳，所述外壳的上端设置有打捞头，所述外壳的中部设置有压力传感器，所述压力传感器通过所述打捞头设置的中心孔感知外部的压力，所述压力传感器通过电线与所述动力舱内的控制器连接。
所述动力舱上设置有充电接口和数据信息接口，所述充电接口通过电源线与所述电池芯连接，所述数据信息接口通过信号线与所述控制器连接；所述控制仓的传感器包括温度传感器和霍尔传感器，所述温度传感器和霍尔传感器均分别安装在所述动力舱的内壁上且与所述控制器连接。
所述车轮为齿状行驶轮，其外圆柱面上间隔均布有爬行齿，所述爬行齿的齿顶线形状与原油管道的内壁形状相匹配，所述爬行齿的齿根为外低内高的斜线状；所述刀具包括刀具座和刀片，所述刀具座的一端与所述旋转电机的输出轴连接，所述刀具的另一端沿圆周均布至少三个刀片，每一所述刀片的外表面均设置有锯齿状刀齿，所述刀片的外表面母线为折线锥状。
本发明的有益效果是：
1、本发明自带动力，能够顺着原油管道上下移动，依靠刀具的旋切进行原油管道内壁付着物的清除，尤其是清除原油管道内壁的石蜡，效果更佳。
2、本发明动力舱的横端面设置成方形，动力舱与原油管道内壁之间存在间隙，能够使原油通过，进而实现不停产清理管道。
3、本发明动力舱根据需要设置多个动力驱动机构，每一动力驱动机构至少采用三点支撑，能够稳固动力舱附着在管壁上。
4、本发明滚动轮的轮架上设置有弹簧，既能稳固支撑动力舱，还能适应管壁硬物的顶压，并且，滚动轮前后设置两个，增加支撑的稳定性。
5、本发明打捞仓的上端设置有打捞头，能够对出现故障的整个装置进行救援，另外，通过充电接口能够对电池芯进行充电，不用更换电池芯，更加简洁，当然通过设置无线充电装置，也可以实现无线充电。通过数据信息接口能够接收和指令控制器的信息。
6、本发明电池仓采用三棱柱结构，能够保证一定的间隙，供数据线和电线通过，并且，电池仓的外表面设置有辅助支撑轮，能够增加电池仓与原油管道的接触点，稳固性高，同时电池仓的外表面上设置有螺旋状切割刀，能够进行二次切割，提高管道清理的效果。
7、本发明刀片的外表面均设置有锯齿状刀齿，提高了切割效果，并且，刀片的外表面母线为折线锥状，能够实现逐步清理，降低切割难度，提高切割效率，另外，刀具座具有柔性，能够摆动，增加切割范围。
8、本发明车轮的外圆柱面上间隔均布有爬行齿，提高了防滑能力，便于整个装置的顺利运行；另外设置压力传感器、霍尔传感器和温度传感器，能够感知整个装置的所处位置和运行情况，便于操控。
9、本发明设计合理、自带动力、能够自主上下来回移动且降低对抽油影响，实用性强，具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明：
图1为油田原油管道在线清理装置的结构示意图；
图2为图1所示油田原油管道在线清理装置的俯视图；
图3为图1中C—C剖视图；
图4为图2中B—B剖面图；
图5为图1中刀片的正面图；
图6为图5中刀片的左视图；
图7为图1中刀座的右视图；
图8为图2中车轮的正视图；
图9为图8所示车轮的左视图；
图10为图8中A-A剖视图；
图11为图8所示车轮的立体图；
图12为图1中D处放大图；
图13为支撑轮和弹簧的另一种结构形式。
具体实施方式：
实施例：参见图1--图11，图中，1-打捞仓，2-电池仓，3-动力舱，4-刀具，11-打捞头，12-压力传感器，13-外壳，14-数据信息接口，15-密封机构，16-充电接口，21-电池外壳，22-电池芯，23-辅助支撑轮，24-轴套，25-轮架，31-控制器，32-舱体外壳，33-行走电机，34-中间轴，35-车轴，36-车轮，361-轮体，362-轴孔，363-齿根线，364-齿顶线，365-顶丝孔，366-爬行齿，37-密封盖，38-弹簧，39-支撑轮，40-旋转电机，41-刀座，411-固定槽，42-刀片，421-刀体，422-刀齿，423-折线。
油田原油管道在线清理装置包括电池仓2和动力舱3，其中：动力舱3包括舱体外壳32和密封盖板37，二者通过密封垫和螺栓固定连接，舱体外壳32的下端壁板处设置有旋转电机40，旋转电机40的输出轴与刀具4连接（根据需要，二者之间可以设置联轴器），刀具4位于舱体外壳32的下端壁板之外，舱体外壳32内至少设置一组动力驱动机构，每一组动力机构均分别包括一个行走电机33、一个车轴35和至少一个支撑轮39，行走电机33通过减速传动机构与车轴35连接，车轴35的两端分别伸出舱体外壳32且端部设置有车轮36，支撑轮39通过轮架和弹簧38与舱体外壳32连接，车轮36与支撑轮39分别与原油管道的内壁接触，构成行走支撑点；舱体外壳32的上端与电池2的下端连接，控制仓内设置有控制器31和传感器，所述电池仓分别给所述控制器、传感器、行走电机和旋转电机提供电源。
舱体外壳32和密封盖板37连接在一起，构成方形的端面结构，方形的动力舱2与原油管道内壁之间存在间隙，能够使原油通过。根据需要，控制仓内还可以设置蓝牙组件及天线，为整个装置提供智能控制。电池芯22为可充电的锂电池组芯。
减速传动机构包括一个中间轴34，中间轴34的两端分别设置在舱体外壳32和密封盖板37上，中间轴34上分别安装一个锥齿轮和一个圆柱齿轮，锥齿轮与行走电机33的输出轴上的安装的相对应的锥齿轮构成锥齿轮传动副，圆柱齿轮与车轴35上设置的相对应的圆柱齿轮构成圆柱齿轮传动副，通过两级传动，行走电机33带动车轮36转动。当然，减速传动机构也可以采用涡轮和蜗杆结构，根据需要设置，均为现有技术，不一一详述。
每一组动力机构含有一个支撑轮39，参见图12，该支撑轮39的轮架两端分别设置有弹簧38。或者，每一组动力机构含有两个支撑轮39，参见图13，两个支撑轮39沿动力舱3的轴线设置，并且相对于车轴35对称，每一支撑轮39的轮架上均设置一个弹簧38，提高动力舱3行走的稳固性。动力舱3的上端设置有中空的圆形接头，该圆形接头与电池仓2下端的轴套24通过螺纹连接，并且接触面上设置有密封机构15，车轴35与动力舱3的贯穿处以及旋转电机40与动力舱3的贯穿处均分别设置有密封机构，上述密封机构可以采用O形密封圈，O形密封圈可以采用一道或多道。
电池仓2包括电池外壳21和电池芯22，电池外壳21上设置有充电接口，该充电接口与电池芯22连接。
车轮36包括轮体361，轮体361的中心设置有轴孔362，轮体361的外圆处间隔设置有倾斜的爬行齿366，爬行齿366的齿根线363为外低内高的斜线状，爬行齿366的齿顶线364为折线形，其顶端形状与管道内壁形状相匹配，轮体361上设置有顶丝孔365，便于顶丝将轮体361固定在车轴35上。
刀具4包括刀座41和刀片42，刀座41的一端套装在过渡轴的一端上，通过顶丝固定连接，过渡轴的另一端与旋转电机40的输出轴固定连接，刀座41的另一端沿圆周均布至少两个固定槽411，每一固定槽411内均固定一个刀片42，每一个刀片42均包括刀体421，刀体421上间隔设置有刀齿422，所有刀齿422的齿根连线为折线423，并且，每一折线相对于刀座41中心轴的夹角不同，使刀片42呈现前端小后端大的形状，便于逐渐切割管道附着物。
电池2的上端与打捞仓1的下端连接，打捞仓1上部为打捞头11，为装置提供紧急救援连接头，打捞仓1内部为压力传感器12，通过打捞头1中心开孔与压力传感器12的压力口相连，打捞头1下部为两组电气连接组件，为装置密闭内仓与外部的电气连接，提供通道，其中一组两个导电绝缘柱，为电池芯22的充电接口16，另一组三个导电绝缘接线柱，为控制器31的程序更新下载和数据更新提供连接通道，作为数据信息接口14。
工作原理：
将本装置放置在原油管道中，依靠自重和行走电机的驱动，整个装置顺着原油管道向下运动，在向下运动时，刀具4转动，能够将原油管道内壁上的附着物清除，清理到一定深度，附着物变少了，通过控制器31，使行走电机33反转，进而使整个装置向上运动，由于打捞仓1和电池2的直径小，向上运动不会产生蹭壁的现象。循环往复，能够多清洗几次，使原油管道内壁附着物清除干净。
如有必要，可以对电池仓2进行充电，或者更换新的电池仓2，使清理工作能够持续进行，达到更好的清理效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种油田原油管道在线清理装置，包括动力舱和电池仓，其特征是：所述动力舱包括舱体外壳和密封盖板，所述舱体外壳内腔的上部和下部分别为控制仓和清扫仓，所述舱体外壳内腔的中部设置有至少设置一组动力驱动机构，所述清扫仓包括旋转电机，所述旋转电机的输出轴与刀具连接，所述刀具位于所述舱体外壳的下端壁板之外，每一组动力机构均分别包括一个行走电机、一个车轴和至少一个支撑轮，所述行走电机通过减速传动机构与所述车轴连接，所述车轴的两端分别伸出所述舱体外壳且端部设置有车轮，所述支撑轮通过轮架和弹簧组件与所述舱体外壳连接，所述车轮和支撑轮分别与原油管道的内壁接触，构成行走支撑点；所述舱体外壳的上端与所述电池仓的下端连接，所述控制仓内设置有控制器和传感器，所述电池仓分别给所述控制器、传感器、行走电机和旋转电机提供电源。
2.根据权利要求1所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：所述舱体外壳和密封盖板连接在一起，构成方形的端面结构，方形的所述动力舱与原油管道内壁之间存在间隙，能够使原油通过。
3.根据权利要求1所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：所述减速传动机构包括一个中间轴，所述中间轴的两端分别设置在所述舱体外壳和密封盖板上，所述中间轴上分别安装一个锥齿轮和一个圆柱齿轮，所述锥齿轮与所述行走电机的输出轴上的安装的相对应的锥齿轮构成锥齿轮传动副，所述圆柱齿轮与所述车轴上设置的相对应的圆柱齿轮构成圆柱齿轮传动副，通过两级传动，所述行走电机带动所述车轮转动。
4.根据权利要求1所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：每一组所述动力机构有一个或两个支撑轮沿所述动力舱的轴线设置，并且两个所述支撑轮相对于所述车轴对称，提高所述动力舱行走的稳固性。
5.根据权利要求1所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：所述动力舱的上端设置有中空的圆形接头，该圆形接头与所述电池下端的轴套通过螺纹连接，并且接触面上设置有密封机构；所述车轴与所述动力舱的贯穿处以及所述旋转电机与所述动力舱的贯穿处均分别设置有另一密封机构。
6.根据权利要求1所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：所述电池仓包括电池外壳和电池芯，所述电池外壳的中部为中空三棱型，每一棱角内腔均设置一组电池芯，所述电池芯之间以及电池芯与电池外壳之间的间隙供电线通过，所述电池外壳的两端为中空圆柱型的轴套，所述电池外壳的外表面上间隔设置有辅助支撑轮。
7.根据权利要求6所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：所述电池外壳的中部外表面上设置有螺旋状切割刀，所述螺旋状切割刀为单头结构或为双头结构。
8.根据权利要求1所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：所述电池仓的上端与打捞仓的下端通过螺纹连接，该连接处设置有密封结构；所述打捞仓包括外壳，所述外壳的上端设置有打捞头，所述外壳的中部设置有压力传感器，所述压力传感器通过所述打捞头设置的中心孔感知外部的压力，所述压力传感器通过电线与所述动力舱内的控制器连接。
9.根据权利要求8所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：所述动力舱上设置有充电接口和数据信息接口，所述充电接口通过电源线与所述电池芯连接，所述数据信息接口通过信号线与所述控制器连接；所述控制仓的传感器包括温度传感器和霍尔传感器，所述温度传感器和霍尔传感器均分别安装在所述动力舱的内壁上且与所述控制器连接。
10.根据权利要求1所述的油田原油管道在线清理装置，其特征是：所述车轮为齿状行驶轮，其外圆柱面上间隔均布有爬行齿，所述爬行齿的齿顶线形状与原油管道的内壁形状相匹配，所述爬行齿的齿根为外低内高的斜线状；所述刀具包括刀具座和刀片，所述刀具座的一端与所述旋转电机的输出轴连接，所述刀具的另一端沿圆周均布至少三个刀片，每一所述刀片的外表面均设置有锯齿状刀齿，所述刀片的外表面母线为折线锥状。
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