CN111472720A - 一种石油开采井筒污垢的清除设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物理除垢方法的设备，该设备由两个部分组成。一个是井筒外部的提取设备，另一个是安装在井筒口的清除污垢设备。提取设备有四根或多根重型钢管连接清洗设备，在工作中起到控制清洗设备中的弹簧钢管下放或上升速度及深度的作用。清除污垢设备是由一个置于井筒口的密封井盖。井盖上面有两个带有密封圈的弹簧钢管置入口，其中一个是清洗井筒的弹簧钢管置入口，另一个是污垢排出的弹簧钢管(即排污弹簧钢管)置入口。井盖有上下两部分，中间有钢板隔开。清洗井筒的弹簧钢管底端有一个空心重锤，在钢管和空心重锤的四周全部设有微孔。排放污垢的弹簧钢管底端为广口式开口装置。
Description
发明背景
物体的表面由于受到了化学、物理或者生物作用逐渐就形成了污垢。在石油生产过程中，由于采出的液体主要是通过井筒运送到地面上，在这些物质中含有大量的有机物、硫化氢、多种金属离子，以及细菌和泥沙等物质，在生产过程中很容易形成污垢。在生产过程中，如果井筒结垢之后将会堵塞油井通道，降低油田的产量和品质，同时还会堵死管道，给石油管道维修造成严重的困难，会严重影响到油田的正常生产和经济效益。当前，在对油井井筒进行除垢过程中存在很多缺点，因此对井筒结垢的原因进行分析，找到最佳的治理措施具有十分重要的作用和意义。
1.油井井筒结垢的机理分析
油井井筒的结垢主要指的是油井井筒内的抽油泵和油管杆等地下机械，和油层与井筒之间的连通渠道的构建在运行过程中，在油井内产出的液体长期的作用之下通过各种复杂的化学反应，导致这些器械元件和通道的表面出现了结垢现象。在石油的生产过程中，当原油从井底底部进入到管道开始，原油自身所富含的各种复杂的物质，导致了开采过程中从井底的底部开始结垢。井筒结垢之后，导致了油井内装置的生产状态下降，情况严重者还会导致卡泵现象的发生，并且还会加重抽油实杆偏磨以及断裂等安全事故的发生。
2.油井井筒结垢的原因分析
在对油井井筒结垢的成分进行分析时发现，其中主要的成分是硫酸根离子、碳酸根离子、镁离子、钙离子以及沥青和石蜡等有机物。这些物质在进行化学反应过程中能够生成不溶于水的沉淀物，这些不溶于水的沉淀物再与有机物进行结合，就会在油井的井筒上形成不容易溶解的结垢物质。此外，在石油生产过程中，很多油井都已经经过多次的酸化作业，这些酸性的液体在对结垢进行溶解的同时，也会对管道的管道壁产生严重的影响，这种情况的存在也是导致油井井筒存在严重结垢现象的一个主要原因。在油田中还存在很多油井出砂的问题，所以产生的大量的沙粒就称为了石蜡和有机物相互结合的载体，导致了在生产过程中存在井筒内出现了明显的析蜡现象。在对结垢的成分进行分析过程中发现，这些污垢中除了含有大量的金属离子和酸根离子之外，还富含很多种有机物，这些有机物与沙粒和不可溶解的盐类融合在一起就形成了难以溶解的油井结垢的混合物。从目前的除垢技术来看，这种结垢在防治过程中不容易及时将其去除，作业难度十分大。
就石油的输油管道防除垢技术的研究进展目前,在输油管道防除垢技术领域中,有以下几种方法：
一、化学法
主要是离子交换、化学加药等,这些化学方法虽然曾被广泛应用, 有很好的防垢效果,但是其代价也是相当大的,如加阻垢剂等,许多阻垢剂常常又是微生物的营养源,所以,通常在加阻垢剂的同时,还需加入大量的杀菌剂、灭藻剂、平衡剂等等,另外化学药剂本身对设备、管道的腐蚀也是很严重的。化学除垢是根据垢层的化学成分,选用合适的酸类(或碱性)化学试剂溶解进行阶段性除垢。它是一种或几种化学药剂清除设备工艺侧或水侧表面污垢的方法,借助清洗剂对物体表面污染物或覆盖面进行化学转化、溶解、剥离以达到脱脂、除锈和去污的效果。酸洗过程虽然比较简单,但需要停设备,影响生产,费事费力, 另外还存在其他缺点,主要表现在:酸洗加速了腐蚀,降低了管线和设备的使用寿命；清洗的废液对环境造成了一定污染；可能在地层中发生二次沉淀。总之,在越来越重视环保、强调可持续发展的今天,化学除垢及防垢表现出越来越明显的局限性。
二、物理法
物理清洗是专业清洗的一种方法，是从材料表面除去污垢的物理方法。与化学法防垢相比,物理法防垢更经济、更环保,但是因其清洗周期比较长,所以要求设备最好运行前进行一次彻底除垢。其技术原就是借助物理力(如:热、搅拌摩擦力、研磨力、压力、超声波等)作用在管道内壁上,使污垢脱离管壁,达到清洗的目的。对于用哪种方法除垢必须根据管道介质、污垢成分以及管道清洗的技术要求等来选择,以做到除垢安全、经济。相对化学法除垢,物理法除垢除垢速度不如化学法除垢快, 但除垢更彻底、经济、环保。
输油管道和油井的污垢形成结垢大体相近，因此借用输油管道的除垢原理，结合井筒内部结构特点，本发明公开了一种物理式高压水冲洗技术及其设备。该设备的组装结构为：
1.设备有两个部分组成，一个是置于井筒外部的提取设备，另一个是井筒的清除污垢设备。提取设备有四根或多根重型钢管连接清洗设备，在工作中起到控制清洗设备中的弹簧钢管下放或上升速度及深度的作用。
2.清洗设备是由一个密封井盖和弹簧钢管组成。密封井盖外周有螺纹用于安装到井筒口位置，并且起到密封作用。井盖上有两个弹簧钢管出入口，弹簧钢管出入口周围设有密封圈，其中一个是清洗井筒的弹簧钢管置入口，另一个是污垢排出的弹簧钢管(下文称排污弹簧钢管)置入口。井盖有上下两部分组成，中间有钢板隔开。
3.清洗井筒的弹簧钢管底端有一个空心重锤，在弹簧钢管和空心重锤的四周全部设有微孔。排放污垢的弹簧钢管底端为广口式开口装置。
该设备的工作原理为：
1.启动整体设备时，先将置于井筒内部的抽油管道抽出井筒。此时由于井筒内部压力大于外界气压，会将井筒内水向上压出。通过采用投放干冰或液氮的方式将井筒内水的液面迅速冻住，并形成一定厚度的具有密封效果的冰面，不仅能够迅速有效控制向上喷出的水，也能够保证在密封井盖安装的过程中井筒内压力不会散发消耗，从而保证后续工作的正常进行。
2.将密封井盖安装在井口位置，并确保螺纹完全下旋安装彻底，以保证井筒内部原有压力不会在工作时散发消耗。
3.井盖安装完成后抽掉井盖上下层中间的钢板，并用高温设备将冰冻在井筒内的冰盖溶化。在提取设备上加四根或多根重型钢管连接清洗弹簧钢管，准备置入清洗弹簧钢管和排污弹簧钢管。由于井筒内部原有压力较大，在清洗洗弹簧钢管自身重力不足以抵抗压力时，借用提取设备的四根钢管做加速运动强制下压使清洗钢管进入井筒内。由于加速运动会使其自身产生的力越来越大，在弹簧钢管下降到一定深度时弹簧钢管下端的空心重锤会携带并引导弹簧钢管自然下落。这时提取设备不需要再加力下压，可以根据作业情况减掉重型钢管的数量。此时的提取设备起到了控制清洗弹簧钢管下降的速度及深度的作用。
4.在清洗弹簧钢管下降的过程中，会通过外部的注水设备将高压水注入清洗弹簧钢管内，高压水在透过钢管和空心重锤的微孔时产生巨大压力将附着在井筒内壁上的污垢剥落。
5.此时井筒内部原有的压力会将剥落下的污垢压进排污弹簧钢管并输送至井筒外部的污垢储存设备等待处理。
6.由于井筒内部的污垢结构不同，因此剥落下的污垢结块也会有所不同。在工作时根据污垢结构的不同可以将排污弹簧钢管下放的位置进行调整。
附图说明：
图1为本发明一种石油开采井筒内部污垢清除的设备提取设备立体图。
图2为本发明一种石油开采井筒内部污垢清除的设备密封井盖立体图。
图3为本发明一种石油开采井筒内部污垢清除的设备清洗井筒弹簧钢管立体图。
图4为本发明一种石油开采井筒内部污垢清除的设备排污弹簧钢管立体图。
图5为本发明一种石油开采井筒内部污垢清除的设备整体结构图。
图1中1-1为提取设备上安装的重型钢管。
1-2为提取设备上固定重型钢管的结构。
图2中2-1为带密封圈的清洗井筒弹簧钢管置入口，
2-2为带密封圈的排污弹簧钢管置入口，
2-3为密封井盖上下两层中间的钢板，
2-4为密封井盖安装在井筒口位置时所用的螺纹。
图3中3-1为清洗井筒弹簧钢管，
3-2为清洗井筒弹簧钢管底端连接的空心重锤，
3-3为清洗井筒弹簧钢管上喷射高压水的出水孔。
图4中4-1为排污弹簧钢管，
4-2为排污弹簧钢管底端连接的广口装置。
Claims (10)
1.本发明公开了一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：该设备由两个部分组成。一个是井筒外部的提取设备，另一个是安装在井筒口的清除污垢设备。提取设备有四根或多根重型钢管连接清洗设备，在工作中起到控制清洗设备中的弹簧钢管下放或上升速度及深度的作用。清除污垢设备是由一个置于井筒口的密封井盖。井盖上面有两个带有密封圈的弹簧钢管出入口，其中一个是清洗井筒的弹簧钢管置入口，另一个是污垢排出的弹簧钢管(下文称排污弹簧钢管)置入口。井盖有上下两部分，中间有钢板隔开。清洗井筒的弹簧钢管底端有一个空心重锤，在钢管和空心重锤的四周全部设有微孔。排放污垢的弹簧钢管底端为广口式开口装置。
2.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：井筒内部下放的清洗弹簧钢管的速度和深度是由安装在井筒外部的提取设备控制。在启动整体设备工作时，根据清洗设备的下放情况对提取设备外部连接的重型钢管数量选择增加或减少。
3.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：安装在井筒口的清除污垢设备是由一个置于井筒口的密封井盖。井盖上面有两个可以开关的弹簧钢管出入口，其中一个是清洗井筒的弹簧钢管置入口，另一个是污垢排出的弹簧钢管(下文称排污弹簧钢管)置入口。井盖有上下两部分，中间有钢板隔开。
4.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：安装在井筒口的密封井盖上有两个可以开关的弹簧钢管出入口，其中一个是清洗井筒的弹簧钢管置入口，另一个是污垢排出的弹簧钢管(下文称排污弹簧钢管)置入口。
5.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：由于井筒内部环境特殊性，清洗设备中的清洗钢管和排污钢管选择可伸缩、可旋转方向并能承受高压的弹簧钢管。
6.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：清洗井筒的弹簧钢管底端有一个空心重锤，在钢管和空心重锤的四周全部设有微孔。
7.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：排放污垢的弹簧钢管底端为广口式开口装置，并且该钢管具有大幅度伸缩功能，可以调整排污钢管下放的深度。
8.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：可根据井筒内部污垢结情况的不同，在高压水中加入金刚砂、高分子摩擦剂、酸等物质辅助清洗。
9.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：将置于井筒内部的抽油管道抽出井筒时，通过采用投放干冰或液氮的方式将井筒内水的液面迅速冻住，并形成一定厚度的具有密封效果的冰面。不仅能够迅速有效控制向上喷出的水，也能够保证在密封井盖安装的过程中井筒内压力无消耗，继而保证后续工作的顺利进行。
10.如权利要求1所述，一种石油开采井筒污垢的清除设备，其特征在于：此发明中的设置及技术原理还可以用于其他工业管道的污垢清理，如水管等。
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