CN111992537A - 一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置及方法属于油田清洗领域,包括前支撑架、后支撑架和清洗喷头,前支撑架上安装着前固定架、后支撑架上安装着后固定架,前固定架内侧通过前拉紧连接短杆与杆端固定拉紧公接头活动连接,后固定架内侧通过后拉紧连接短杆与杆端固定拉紧母接头活动连接,前固定架和后固定架之间的上部固定着滑道横梁,圆形保护套筒内固定安装液压马达,液压马达前部固定安装着清洗喷头。本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置及方法,把机械除垢优势与射流除垢优势有机结合起来,机械划痕时的扭距大,易产生裂隙并形成破裂应力集中效应,而高压射流深入能力强,产生由内向外的反向破碎效果,速度快,效率高。
Description
技术领域
本发明属于油田清洗、高压射流、液压马达、断裂力学等,尤其涉及一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置及方法。
背景技术
老油田后期为了提高油层采收率,在经过天然能量的一次采油及注水采油的二次采油后,大多采用向油层注入聚合物、碱及表面活性剂的三次采油,以提高驱油效率。由于聚合物粘度大、碱易结垢及高压驱油引起大量泥沙流入井筒等原因,使得油井的杆、管、泵大量结垢堵塞,缩小检泵周期,增加作业工作量,同时杆、管更换的频率也大量增加,维修成本急剧上升。目前杆管泵结垢堵塞后的常见措施:停井作业,起出杆管泵运输回基地检修车间,清洗除垢及修复,此种方法作业量大、运输量大、人员多、停井作业周期长、成本高;化学浸泡清洗方法占地空间大,浸泡周期长,污染排量大;而高压射流方法有很大进步,但需要很高的高压水射流压力,对高压设备的性能及质量要求较高,设备的造价高,运行及维护成本较高。
发明内容
本发明旨在针对背景技术中存在的不足,而提供的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置及方法。
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置,包括前支撑架、后支撑架和清洗喷头,其前支撑架上安装着前固定架、后支撑架上安装着后固定架,前固定架内侧通过前拉紧连接短杆与杆端固定拉紧公接头活动连接,后固定架内侧通过后拉紧连接短杆与杆端固定拉紧母接头活动连接,前固定架和后固定架之间的上部固定着滑道横梁,滑道横梁安装着滑块,滑块下方吊装圆形保护套筒,圆形保护套筒内固定安装着液压马达,液压马达前部固定安装着清洗喷头,液压马达后部通过内旋套连接器固定着弹性变径轴承、弹性变径轴承外端固定着外旋套连接器,外旋套连接器内均布固定着内螺纹刀具,清洗喷头通过管路依次连接着分流阀和高压水泵,分流阀与液压马达管路连接。
作为本发明的进一步改进,清洗喷头环周两侧均布安装着清洗喷嘴,内孔中安装着滚动轴承。
作为本发明的进一步改进,杆端固定拉紧公接头与杆端固定拉紧母接头之间固定着待清洗抽油杆,所述的待清洗抽油杆主体穿过液压马达和清洗喷头的中心孔。
作为本发明的进一步改进,清洗喷头通过连接杆固定在液压马达上。
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢方法,通过以下步骤:
a、将待清洗抽油杆穿过清洗喷头及液压马达中心孔,两端固定在杆端固定拉紧公接头与杆端固定拉紧母接头上;
b、启动高压水泵,高压水经高压水管流入分流阀,一部分高速流体进入清洗喷头,另一部分高压流体进入液压马达,使其旋转;
c、液压马达带动内螺纹刀具转动;
d、转动的内螺纹刀具划破硬质垢表面;螺纹旋进力拖动马达系统向前移动;
e、高压喷头的喷嘴高速喷射出高压射流水,进入已被尖刀划出的垢质裂隙,在破裂应力集中效应下,清除破碎垢质;
f、检查清垢效果。
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置及方法,把机械除垢优势与射流除垢优势有机结合起来,机械划痕时的扭距大,易产生裂隙并形成破裂应力集中效应,而高压射流深入能力强,产生由内向外的反向破碎效果,速度快,效率高。利用同一个高压水动力源,既给射流水提供动力源,又给水力机械的液压马达提供动力。减少了以往增加电动机给机械工具提供动力的复杂工作。在油井现场即可完成以往工厂内才能完成的机械除垢与射流除垢的联合工艺。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的清垢工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置及方法,作进一步说明。
实施例1
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置,包括前支撑架1、后支撑架2和清洗喷头3,其前支撑架1上安装着前固定架4、后支撑架2上安装着后固定架5,前固定架4内侧通过前拉紧连接短杆6与杆端固定拉紧公接头7活动连接,后固定架5内侧通过后拉紧连接短杆8与杆端固定拉紧母接头9活动连接,前固定架4和后固定架5之间的上部固定着滑道横梁10,滑道横梁10安装着滑块11,滑块11下方吊装圆形保护套筒12,圆形保护套筒12内固定安装着液压马达13,液压马达13前部固定安装着清洗喷头3,液压马达13后部通过内旋套连接器14固定着弹性变径轴承15、弹性变径轴承15外端固定着外旋套连接器16,外旋套连接器16内均布固定着内螺纹刀具17,清洗喷头3通过管路依次连接着分流阀18和高压水泵19,分流阀18与液压马达13管路连接。
实施例2
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置,包括前支撑架1、后支撑架2和清洗喷头3,前支撑架1上安装着前固定架4、后支撑架2上安装着后固定架5,前固定架4内侧通过前拉紧连接短杆6与杆端固定拉紧公接头7活动连接,后固定架5内侧通过后拉紧连接短杆8与杆端固定拉紧母接头9活动连接,前固定架4和后固定架5之间的上部固定着滑道横梁10,滑道横梁10安装着滑块11,滑块11下方吊装圆形保护套筒12,圆形保护套筒12内固定安装着液压马达13,液压马达13前部固定安装着清洗喷头3,液压马达13后部通过内旋套连接器14固定着弹性变径轴承15、弹性变径轴承15外端固定着外旋套连接器16,外旋套连接器16内均布固定着内螺纹刀具17,清洗喷头3通过管路依次连接着分流阀18和高压水泵19,分流阀18与液压马达13管路连接。清洗喷头3环周两侧均布安装着清洗喷嘴21,内孔中安装着滚动轴承20。杆端固定拉紧公接头7与杆端固定拉紧母接头9之间固定着待清洗抽油杆22,所述的待清洗抽油杆22主体穿过圆形保护套筒12、及液压马达13和清洗喷头3、弹性变径轴承15、外旋套连接器16的中心孔。清洗喷头3通过连接杆23固定在液压马达13上。
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置,主要装置部件说明:高压水泵包括动力源常用电动机或柴油机、减速器、高压水泵、控制系统、负反馈系统、水管线系统、压力阀系统等。分流阀:高压水作为动力源,同时为喷头射流水提供动力及为液压马达旋转提供动力,分流阀把高压水泵来的高压水分流出两个动力分支。射流喷嘴:通常多个喷嘴分布在喷头前后两侧,喷嘴角度倾向中心下方,每侧的喷嘴分布应避免在直径线上180度应错开一定角度。液压马达:常用的水力机械,一部分高压水进入液压马达,由水压能量转变为旋转动力机械能,为旋转划痕刀具提供扭距。旋套连接器:通过此旋套联接器可以把液压马达的旋转动力传递给内螺线排列尖钉的刀具,该连接器可以有减速功能,从而在功率固定时可提高扭距。弹性变径轴承:可起到稳定扶正旋转中的刀具系统。内螺线排列的尖钉状刀具系统:采用尖钉状刀具是为了减小阻力,容易在硬垢表面刻出裂痕,造成易破裂的应力集中现象,采用内螺线排列主要是为了螺线式钻进比较省力,并且旋进力也可以拖动整体除垢系统行走。待除垢抽油杆两端的公扣与母扣分别旋进两端的拉紧固定接头上,以保证抽油杆拉直固定。拉紧连接短杆为H字型拉紧连接短杆。固定架:该固定架的侧面用于连接抽油杆的固定接头.该固定架的上面用于固定滑道横梁支架,支撑架使固定架离开地面一定高度。横梁支架下侧固定在固定架上,上端固定滑道横梁。滑道横梁用于悬挂滑动吊环,以吊起喷头及液压马达与旋转刀具系统,减轻移动的设备系统对抽油杆的压力。保护罩用于保护整个行走的除垢设备系统。杆端固定拉紧公扣接头可加力旋转进入抽油杆的母扣,拉紧并固定抽油杆。
实施例3
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢方法,通过以下步骤:
a、将待清洗抽油杆穿过清洗喷头及液压马达中心孔,两端固定在杆端固定拉紧公接头与杆端固定拉紧母接头上;
b、启动高压水泵,高压水经高压水管流入分流阀,一部分高速流体进入清洗喷头,另一部分高压流体进入液压马达,使其旋转;
c、液压马达带动内螺纹刀具转动;
d、转动的内螺纹刀具划破硬质垢表面;螺纹旋进力拖动马达系统向前移动;
e、高压喷头的喷嘴高速喷射出高压射流水,进入已被尖刀划出的垢质裂隙,在破裂应力集中效应下,清除破碎垢质;
g、检查清垢效果。
实施例4
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢方法,通过以下步骤:
1、把设备摆在油井现场;
2、按设备图安装固定;
3、把待清洗的抽油杆穿过清洗喷头及液压马达中心孔;
4、抽油杆两端头分别旋进杆端固定拉紧公接头与杆端固定拉紧母接头,把抽油杆拉紧并固定;
5、启动高压水泵装置系统,产生高压水流;
6、高压水经高压水管流入分流阀;
7、一部分高速流体进入射流喷头;
8、另一部分高压流体进入液压马达,使马达旋转;
9、通过旋套联接器降低转速,提高扭距传递给旋转内螺纹刀具系统;
10、内螺纹刀具旋转中,不仅用尖刀划破硬质垢表面产生易破碎的应力集中效应。而且螺纹旋进力也可拖动马达系统向前移动;
11、后面的高压喷头的喷嘴以一定向下的倾角高速喷射出高压射流水,进入已被尖刀划出的垢质裂隙,在破裂应力集中效应下,很容易把余下的垢质破碎并清除干净;
12、检查清垢效果;
13、旋转两端头的固定拉紧接头。卸下已清垢合格的抽油杆。
本发明的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢方法,能得到高速、高效及低成本的清洗除垢效果。如果选用电动机械旋转刷除垢,则增加电力设备及机械传动,设备太庞大,不仅成本高,而且占地面积大,易出现机械故障及安全事故。而从已有的高压射流中分离出一部分带压流体,采用液压马达旋转的水利机械原理,将很容易把一部分流体能量转变为旋转机械刷能量。
机械旋转刷的作用仅需把硬质垢划出裂隙痕,无需大面积破碎,无需消耗较大的机械功率,而且也无需像射流一样的高速度,因为一旦硬垢中产生划痕,则由于断裂力学中的应力集中效应,将很容易清除剩余垢质。按照功率公式,作用力等于所耗功率与作用速度之比,所以此时达到了较大的机械划痕力。如果把机械旋转刷设计成刀尖状,则划痕效率更佳。
高压水射流除垢原理主要是缝隙嵌入破裂原理。因此,在硬质垢被机械旋刷划出裂隙痕迹后,高压水嵌入裂隙中,借助断裂力学中的应力集中效应,很容易把有裂隙的硬垢除掉。而且高压水射流本身清洗速度快,清洗干净度高。因此看出“液压机械刷痕法加上高压射流法”是一种实用、可靠、高效、低成本的除垢新工艺方法。
Claims (5)
1.一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置,包括前支撑架(1)、后支撑架(2)和清洗喷头(3),其特征在于前支撑架(1)上安装着前固定架(4)、后支撑架(2)上安装着后固定架(5),前固定架(4)内侧通过前拉紧连接短杆(6)与杆端固定拉紧公接头(7)活动连接,后固定架(5)内侧通过后拉紧连接短杆(8)与杆端固定拉紧母接头(9)活动连接,前固定架(4)和后固定架(5)之间的上部固定着滑道横梁(10),滑道横梁(10)安装着滑块(11),滑块(11)下方吊装圆形保护套筒(12),圆形保护套筒(12)内固定安装着液压马达(13),液压马达(13)前部固定安装着清洗喷头(3),液压马达(13)后部通过内旋套连接器(14)固定着弹性变径轴承(15)、弹性变径轴承(15)外端固定着外旋套连接器(16),外旋套连接器(16)内均布固定着内螺纹刀具(17),清洗喷头(3)通过管路依次连接着分流阀(18)和高压水泵(19),分流阀(18)与液压马达(13)管路连接。
2.如权利1所述的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置,其特征在于清洗喷头(3)环周两侧均布安装着清洗喷嘴(21),内孔中安装着滚动轴承(20)。
3.如权利1或2所述的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置,其特征在于杆端固定拉紧公接头(7)与杆端固定拉紧母接头(9)之间固定着待清洗抽油杆(22),所述的待清洗抽油杆(22)主体穿过液压马达(13)和清洗喷头(3)的中心孔。
4.如权利1或2所述的一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢装置,其特征在于清洗喷头(3)通过连接杆(23)固定在液压马达(13)上。
5.一种抽油杆高压射流机械旋刷复合清垢方法,通过以下步骤:
a、将待清洗抽油杆穿过清洗喷头及液压马达中心孔,两端固定在杆端固定拉紧公接头与杆端固定拉紧母接头上;
b、启动高压水泵,高压水经高压水管流入分流阀,一部分高速流体进入清洗喷头,另一部分高压流体进入液压马达,使其旋转;
c、液压马达带动内螺纹刀具转动;
d、转动的内螺纹刀具划破硬质垢表面;螺纹旋进力拖动马达系统向前移动;
e、高压喷头的喷嘴高速喷射出高压射流水,进入已被尖刀划出的垢质裂隙,在破裂应力集中效应下,清除破碎垢质,即完成清垢。
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