CN115637968B - 一种掺水流程组合井口装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掺水流程组合井口装置，涉及石油钻采配件技术领域，包括支架和外端控制器，所述支架上设置有井口连接部件，所述井口连接部件设置有掺水部件、第一检测部件和第二检测部件、清理部件、支撑部件，所述掺水部件包括第一掺水管、第二掺水管，所述清理部件用于定期对出油管内部进行黏油清理工序，所述清理部件包括驱动电机、与驱动电机的输出端固定连接的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及刮板，所述支撑部件用于连接出油管与清理部件，并实现清理部件在出油管上的支撑作用，该装置实现了原油采取过程中的降黏处理、对管道内壁上的黏油定时刮除工序，进而保证油液的正常产出量。

Description

一种掺水流程组合井口装置

技术领域

本发明涉及石油钻采配件技术领域，具体为一种掺水流程组合井口装置。

背景技术

在稠油采取过程中，油井稠油通常粘度大、温度低，由此引入了掺热水流程，由于油的密度比水小，在注水过程中，石油会浮于水面，掺水工序并不会影响到原油的采取，随着长时间的采油工序，油井的管道内壁会有黏油附着，进而会影响到原油产量，通过高温掺水，将原油进行稀释，不仅降低了原油粘度，同时进行管道内部附着黏油的处理溶解，进行管道内部的畅通；

目前的掺水组合件通常为一根管道连接到进油端口处，并在管道上设置有加热炉等构件，进行水源加热，但在长时间的使用中会发现，尽管采用了掺水工序，其内部管道仍会出现黏油堵塞现象，一方面是由于掺水温度不够，另一方面也是因为管道内部会黏油以及其他物质粘结在一起的结垢现象，在原油抽取过程中，并不是实现对管道内部的实时清理与监测，同时也不能达到很好的控温处理，由此仍会发生管道内部的堵塞情况。因此如何解决上述问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺水流程组合井口装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种掺水流程组合井口装置，包括支架和外端控制器，所述支架上设置有井口连接部件，所述井口连接部件包括进油管、出油管、混合管，所述进油管与出油管相连接并形成出油管道，所述混合管一端与进油管内部相通，所述井口连接部件设置有掺水部件、第一检测部件和第二检测部件、清理部件、支撑部件，所述掺水部件包括第一掺水管、第二掺水管，所述第一掺水管、第二掺水管均与混合管相接通，所述混合管用于向出油管道内部提供掺水路径，所述第一检测部件和第二检测部件内部均设置有温度检测器，且与混合管连接处均设置有压力控制阀，所述清理部件用于定期对出油管内部进行黏油清理工序，所述清理部件包括驱动电机、与驱动电机的输出端固定连接的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及刮板，所述支撑部件用于连接出油管与清理部件，并实现清理部件在出油管上的支撑作用。

本发明进一步说明，所述出油管的出油端安装有第一液泵与第二控制阀，所述进油管上设置有第三控制阀，所述第二控制阀、第三控制阀与出油管道的连接处一侧均安装有压力检测器。

本发明进一步说明，所述第一掺水管的进水端安装有第二液泵，所述第二掺水管的进水端安装有第三液泵，所述第二液泵、第三液泵均管道连接有外部水源。

本发明进一步说明，所述第一齿轮与第二齿轮啮合连接，所述第二齿轮与第三齿轮啮合连接，所述第三齿轮为中空结构，且第三齿轮位于出油管的内部。

本发明进一步说明，所述支撑部件包括套管、外箱、第一轴承、第二轴承，所述外箱与驱动电机外壁、套管以及出油管连接处均焊接成型，所述套管的一侧内部轴承连接有转动轴，所述转动轴与第二齿轮固定连接，所述第一轴承安装于套管与出油管的焊接处内部，所述第二轴承安装于出油管的内壁上，所述刮板一端与第三齿轮间设置有第一固定块，所述第三齿轮与第一轴承间设置有若干连接块，所述刮板另一端与第二轴承间设置有第二固定块。

本发明进一步说明，所述第二掺水管上安装有添加剂箱，方便操作者向其内部投放对出油管道内部进行清洁的化学物品。

本发明进一步说明，所述外端控制器内部设置有启动运行模块、数据分析模块以及智能调节模块，所述启动运行模块通过数据分析模块与智能调节模块信号连接，所述启动运行模块包括定时除污模块，所述数据分析模块信号连接有黏油判断模块，所述智能调节模块包括阀口调节模块、水温调节模块和终端预警模块；

所述启动运行模块用于接收管道内部的压力数据与温度数据，并将接收到的数据传输至数据分析模块，所述定时除污模块与清理部件电连接，所述黏油判断模块根据接收的数据进行内部黏油程度判断，并将判断数据传输至智能调节模块，所述智能调节模块用于选择处理指令，所述终端预警模块设置于外端控制器。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，采用井口连接部件、掺水部件以及第一液泵、第二液泵、第三液泵，提供了原油采取过程的多种掺水方式；

采用清理部件和支撑部件，实现驱动电机的定时启动，驱动电机的运行时间设定为固定时间段，达到定时黏油处理工序；

采用外端控制器，控制内部取油、掺水以及黏油定时处理工序的正常运行，同时对管道内部的黏油程度进行判断，并根据判断结果采取相应的指令，进而降低黏油粘度以及实现内壁上的黏油刮除处理，保证油液的正常产出。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的清理部件与支撑部件内部结构示意图；

图3是本发明的第一轴承、第二轴承与刮板连接示意图；

图中：1、支架；2、清理部件；3、进油管；4、出油管；5、第一掺水管；6、第二掺水管；7、混合管；8、第一检测部件；9、第二检测部件；10、添加剂箱；11、第一控制阀；12、第二控制阀；13、套管；14、外箱；15、第一齿轮；16、第二齿轮；17、第三齿轮；18、第一轴承；19、刮板；20、第二轴承；21、第一固定块；22、第二固定块；24、连接块；25、第三控制阀。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种掺水流程组合井口装置，包括支架1，支架1架设于平地上，支架1上设置有井口连接部件，井口连接部件包括进油管3、出油管4、混合管7，井口连接部件均为钢管材质，进油管3、出油管4相连接，其连接处为卡套连接或焊接方式连接，出油管4的出油端安装有第一液泵，第一液泵外接供电源，当第一液泵通电启动时，油井内的油液经进油管3内部从出油管4排出，形成出油管道，实现油液的抽取工序，出油管4的出油端处还设置有第二控制阀12，进油管3上设置有第三控制阀25，第二控制阀12以及第三控制阀25与出油管道的连接处一侧均安装有压力检测器；

混合管7一端焊接于进油管3上，且混合管7与进油管3内部相通，混合管7用于向出油管道内部的掺水工序提供路径，或能够进行卸压或增压工序，保证油液在管道内的流速，混合管7的另一端端口处设置有第一控制阀11，第一控制阀11用于控制混合管7的通路状态。

混合管7上从左至右依次安装有第一检测部件8和第二检测部件9，第一检测部件8与第二检测部件9间的连接管道上接通有第一掺水管5，第二检测部件9与第一控制阀11间的连接管道上接通有第二掺水管6，第一掺水管5与第二掺水管6构成掺水部件，第一掺水管5与第二掺水管6的进水端分别连接有第二液泵、第三液泵，第二液泵、第三液泵均管道连接有外部水源，外部水源均进行加热处理，第二掺水管6管道上还设置有添加剂箱10，添加剂箱10设置于油井外部，方便操作者后续向其内部投放除垢剂等化学物品，进而对油井管道内部进行清洁；

第一检测部件8和第二检测部件9内部均设置有温度检测器，且第一检测部件8和第二检测部件9与混合管7连接处均设置有压力控制阀。

出油管4远离第二控制阀12的一端处设置清理部件2，清理部件2用于定期对出油管4内部进行黏油清理工序，清理部件2包括驱动电机，驱动电机连接有外部电源，驱动电机的输出端固定连接有第一齿轮15，第一齿轮15的一侧啮合连接有第二齿轮16，第二齿轮16的一侧啮合连接有第三齿轮17，通过第二齿轮16的设置，减小了第一齿轮15与第三齿轮17的使用尺寸，以减小了空间占用，第三齿轮17为中空结构，且第三齿轮17位于出油管4的内部，当驱动电机启动时，通过齿轮传动设置，带动第三齿轮17进行转动，当驱动电机的输入功率增大时，第三齿轮17的转速相应增大。

如图2、图3所示，清理部件2与出油管4间还设置有支撑部件，用于实现清理部件2在出油管4上的支撑作用，支撑部件包括套管13，套管13为中空设置，并与出油管4连接处焊接，第一齿轮15与第二齿轮16的外部还设置有外箱14，外箱14与驱动电机外壁、套管13以及出油管4连接处均焊接成型，进而防止油液外泄，套管13外壁与驱动电机外壁相固定，套管13的一侧内部轴承连接有转动轴，转动轴的另一端与第二齿轮16的中部固定连接，用于对转动的第二齿轮16进行支撑，套管13与出油管4焊接处内部设置有第一轴承18，第一轴承18分为内外圈，第一轴承18外圈与套管13内壁固定，第一轴承18内圈与第三齿轮17内壁间固定连接有若干连接块24，当第三齿轮17转动时，第一轴承18通过连接块24对第三齿轮17进行支撑；

清理部件2还包括刮板19与第一轴承18相对设置的第二轴承20，第二轴承20也分为内外圈，第二轴承20外圈固定安装于出油管4的内壁，第二轴承20内圈与第三齿轮17内壁上分别固定连接有第二固定块22、第一固定块21，刮板19两端分别与第二固定块22、第一固定块21螺栓固定，此外，第三齿轮17内壁径长与第二轴承20的内圈径长一致。

在本实施例中，一种掺水流程组合井口装置，还包括外端控制器，其内部安装有可编辑逻辑控制器，外端控制器控制内部取油、掺水以及黏油定时处理工序的正常运行；

具体地，在对油井进行采油工序时，通过外端控制器启动第一液泵，油井内油液经进油管3、出油管4排出，实现油液的采集，此时第二液泵、第三液泵以及第一检测部件8和第二检测部件9内的压力控制阀均关闭，可通过人工定时启动驱动电机、或是在外端控制器内预先输入清理时间T，T为上一次清理结束时间与下一次清理开始时间的时间间隔数据，进而实现驱动电机的定时启动，驱动电机的运行时间设定为固定时间段，达到对出油管4内的定时黏油处理工序；

在驱动电机启动时，驱动电机以初始功率运行，驱动电机的输出端带动第一齿轮15、第二齿轮16、第三齿轮17转动，第三齿轮17转动时带动刮板19转动，并对出油管4内壁上的黏油进行刮除，并在油液流动下排出出油管4的内部，实现出油管道内的实时疏通以及提高油液输出产量。

在对稠油井内的原油进行采取时，应当对油液温度进行实时检测，因为当原油温度低于一定温度值时，常见为40℃~60℃，原油将变稠，变为黏油，严重影响原油产出量，因此采用掺水工序，在第一检测部件8内的压力控制阀关闭状态下，第一检测部件8内部的温度检测器对内部油液进行温度检测，并将检测数据显示于外端控制器处，当温度检测器检测到油液温度低于一定温度值时，通过外端控制器启动第二液泵，同时第一检测部件8内的压力控制阀开启，第一掺水管5处的热水源进入出油管道内部，进行对原油的掺水加温，升高原油温度，降低原油粘度，提高原油产量，当再启动第三液泵后，通过增大热水源的掺水量，进一步提高原油产出量；

此外，第二液泵、第三液泵处的热水源可进行加温处理，通过设置有热水加热器，对水源进行加温，通过加温温度的升高，能够进一步降低原油粘度。

在长时间对出油管道进行使用后，管道内部会出现结垢，主要为油泥和沉积物，通过在添加剂箱10内添加除垢剂，然后启动第三液泵，使得热水源在混合除垢剂后，从混合管7进入进油管3和出油管4，达到对出油管道内的结垢进行高温高压清洗，同时清理部件2与第一液泵启动，有效实现管道内的清洗与除垢，以及清洁液的排出，防止出油时管道堵塞，保证产油量。

实施例二

在实施例一的基础上，增设以下结构：外端控制器内部设置有启动运行模块、数据分析模块以及智能调节模块，启动运行模块通过数据分析模块与智能调节模块信号连接，启动运行模块用于智能控制井口装置内部的掺水流程，第一液泵、第二液泵、第三液泵均电连接，同时启动运行模块与两组压力检测器、两组温度检测器电连接，用于接收管道内部的压力数据与温度数据，并将接收到的数据传输至数据分析模块，启动运行模块包括有定时除污模块，人工可通过外端控制器控制定时除污模块的运行，定时除污模块与清理部件2，数据分析模块信号连接有黏油判断模块，黏油判断模块根据接收的数据进行内部黏油程度判断，并将判断数据传输至智能调节模块，智能调节模块用于根据预设方案结合判断结果自动选择处理指令，智能调节模块包括阀口调节模块、水温调节模块和终端预警模块，终端预警模块设置于外端控制器处，用于警告工序，提醒操作者停止采油工序，对采油管道进行清洁处理或是直接进行管道更换处理；

外端控制器的具体操作方法如下：

S1：在进油管3、出油管4初次使用状态下，第一液泵与第二液泵启动，且第一掺水管5内的水温控制在60℃，第三控制阀25打开，油井内油液定量流经进油管3、出油管4并混合定量热水，实现初始掺水采油工序，以降低油液粘度，同时第二控制阀12以及第三控制阀25处的压力检测器分别进行管道内压力监测；

S2：在初始掺水采油过程中，定时除污模块控制驱动电机启动，驱动电机以初始功率带动第三齿轮17转动固定时间段，进而实现刮板19的转动，模在此状态下，第二控制阀12内的压力检测器进行管道内部的检测，并将获取的压力数据传输至数据分析模块中，数据分析模块得出此状态下的初始压力均值/>，并将此数据储存至黏油判断模块；

S3：在采油工序进行期间，定时除污模块控制驱动电机定时启动，并启动固定时间段，数据分析模块获取相应的定时压力值，i为驱动电机的启动次数，取正整数，黏油判断模块结合定时压力值以及初始压力均值判断内部黏油程度；

S4：智能调节模块获取内部黏油程度结果，并采取相应的处理指令，以提高管道内部的疏通程度，当判断结果为黏油程度严重时，直接采取警告措施，直接进入S7，当判断结果为黏油程度为非严重结果时，进入S5；

S5：在智能调节模块进行相应的处理指令后，在下一次定时除污模块启动时，得出相应的黏油程度结果，同时对比上次获取的黏油程度结果，判断处理效果；

S6：数据分析模块根据得出的黏油程度以及相应的处理效果数据，继续进一步的指令输出，有效降低管道内的油液粘度，直至采油工序结束；

S7：外端控制器控制各装置停止运行。

在S1中，为保证管内的油液压力不超出管道内的最大压力限值，因此第一液泵输出功率不改变的情况下，当开通第二掺水管6时，通过调整第二液泵的输出功率，在启动第三液泵时，油液混合热水，使第二控制阀12检测到的管道内液体压力不超出最大压力限值，使得管道内部压力平衡。

S3中的具体判断过程为：

定时压力值为第i次驱动电机启动时第二控制阀12处压力检测器所检测到的压力值最大值时的均值，黏油判断模块将初始压力均值/>与定时压力值/>相比，得出比例值，/>，/>，/>为在初始掺水采油工序后定时除污模块第i次启动后的比例值；

黏油判断模块针对进行黏油程度判断：当/>值为1时，说明管道内部未出现黏油现象，当/>时，内部液体压力值发生波动，当/>值越小时，管道内部黏油现象越严重，在外端控制器处预先设定当/>时，黏油程度为无，当/>时，黏油程度适中，当/>时，内部压力值变化波动大，为黏油程度严重。

S4中的内容如下：

智能调节模块获取内部黏油程度结果，并根据结果进行相应指令处理：

当黏油程度无时，维持初始掺水采油状态，即第一液泵与第二液泵启动，且第一掺水管5内的水温控制在60℃；

当黏油程度适中时，水温调节模块控制第一掺水管5内的水温升高至90℃，驱动电机同时启动，降低油液粘度的同时，提高管道内部的刮油效果；

当黏油程度严重时，终端预警模块报警，采油工序停止，所有阀以及液泵均关闭，启动管道内部清洁工序，操作者预先通过添加剂箱10，向第二掺水管6内投放除垢剂，随后阀口控制模块开启第一检测部件8、第二检测部件9内的压力控制阀，第三液泵启动，在第二掺水管6内的水流作用以及高温作用下，除垢剂与热水混合，混合液经混合管7进入出油管道内部，同时驱动电机启动，进行管道内部的黏油清除工序，随后打开第二控制阀12，排出液体，实现管道内部清洁，在一段时间的处理后，黏油程度未发生改变，说明内部管道黏油量大，直接进行换管处理；

在S5、S6工序中，对上述指令的处理效果进行判断，当经过上述指令操作后，管道内部的黏油程度未得到改善时，说明相应指令执行后，管道内部的黏油处理效果不佳，需要停止采油工序，进行管道的人工处理。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种掺水流程组合井口装置，包括支架（1）和外端控制器，所述支架（1）上设置有井口连接部件，所述井口连接部件包括进油管（3）、出油管（4）、混合管（7），所述进油管（3）与出油管（4）相连接并形成出油管道，所述混合管（7）一端与进油管（3）内部相通，其特征在于：所述井口连接部件设置有：

掺水部件，所述掺水部件包括第一掺水管（5）、第二掺水管（6），所述第一掺水管（5）、第二掺水管（6）均与混合管（7）相接通，所述混合管（7）用于向出油管道内部提供掺水路径；

第一检测部件（8）和第二检测部件（9），所述第一检测部件（8）和第二检测部件（9）内部均设置有温度检测器，且与混合管（7）连接处均设置有压力控制阀；

清理部件（2），所述清理部件（2）用于定期对出油管（4）内部进行黏油清理工序，所述清理部件（2）包括驱动电机、与驱动电机的输出端固定连接的第一齿轮（15）、第二齿轮（16）、第三齿轮（17）以及刮板（19），所述第一齿轮（15）与第二齿轮（16）啮合连接，所述第二齿轮（16）与第三齿轮（17）啮合连接，所述第三齿轮（17）为中空结构，且第三齿轮（17）位于出油管（4）的内部；

支撑部件，所述支撑部件用于连接出油管（4）与清理部件（2），并实现清理部件（2）在出油管（4）上的支撑作用，所述支撑部件包括套管（13）、外箱（14）、第一轴承（18）、第二轴承（20），所述外箱（14）与驱动电机外壁、套管（13）以及出油管（4）连接处均焊接成型，所述套管（13）的一侧内部轴承连接有转动轴，所述转动轴与第二齿轮（16）固定连接，所述第一轴承（18）安装于套管（13）与出油管（4）的焊接处内部，所述第二轴承（20）安装于出油管（4）的内壁上，所述刮板（19）一端与第三齿轮（17）间设置有第一固定块（21），所述第三齿轮（17）与第一轴承（18）间设置有若干连接块（24），所述刮板（19）另一端与第二轴承（20）间设置有第二固定块（22）。

2.根据权利要求1所述的一种掺水流程组合井口装置，其特征在于：所述出油管（4）的出油端安装有第一液泵与第二控制阀（12），所述进油管（3）上设置有第三控制阀（25），所述第二控制阀（12）、第三控制阀（25）与出油管道的连接处一侧均安装有压力检测器。

3.根据权利要求2所述的一种掺水流程组合井口装置，其特征在于：所述第一掺水管（5）的进水端安装有第二液泵，所述第二掺水管（6）的进水端安装有第三液泵，所述第二液泵、第三液泵均管道连接有外部水源。

4.根据权利要求3所述的一种掺水流程组合井口装置，其特征在于：所述第二掺水管（6）上安装有添加剂箱（10），方便操作者向其内部投放对出油管道内部进行清洁的化学物品。

5.根据权利要求4所述的一种掺水流程组合井口装置，其特征在于：所述外端控制器内部设置有启动运行模块、数据分析模块以及智能调节模块，所述启动运行模块通过数据分析模块与智能调节模块信号连接，所述启动运行模块包括定时除污模块，所述数据分析模块信号连接有黏油判断模块，所述智能调节模块包括阀口调节模块、水温调节模块和终端预警模块；

所述启动运行模块用于接收管道内部的压力数据与温度数据，并将接收到的数据传输至数据分析模块，所述定时除污模块与清理部件（2），所述黏油判断模块根据接收的数据进行内部黏油程度判断，并将判断数据传输至智能调节模块，所述智能调节模块用于选择处理指令，所述终端预警模块设置于外端控制器。

6.根据权利要求5所述的一种掺水流程组合井口装置，其特征在于：所述外端控制器的操作方法如下：

S1：设置初始掺水采油工序，其中，出油管道为初次使用状态，第一液泵与第二液泵启动，且第一掺水管（5）内的水温控制在60℃，第三控制阀（25）打开，油井内定量油液混合定量热水，以降低油液粘度；

S2：在初始掺水采油工序中，定时除污模块控制驱动电机启动固定时间段，第二控制阀（12）内的压力检测器将获取的压力数据传输至数据分析模块中，数据分析模块得出初始压力均值，并将此数据储存至黏油判断模块；

S3：在采油工序进行期间，定时除污模块控制驱动电机定时启动，并启动固定时间段，数据分析模块获取相应的定时压力值，i为驱动电机的启动次数，取正整数，黏油判断模块结合定时压力值以及初始压力均值判断内部黏油程度；

S4：智能调节模块获取内部黏油程度结果，并采取相应的处理指令，以提高管道内部的疏通程度，当判断结果为黏油程度严重时，直接采取警告措施，直接进入S6，当判断结果为黏油程度为非严重结果时，进入S5；

S5：在智能调节模块进行相应的处理指令后，在下一次定时除污模块启动时，得出相应的黏油程度结果，同时对比上次获取的黏油程度结果，判断处理效果，并显示于外端控制器处；

S6：数据分析模块根据得出的黏油程度以及相应的处理效果数据，继续进一步的指令输出，有效降低管道内的油液粘度，直至采油工序结束；

S7：外端控制器控制各装置停止运行。

7.根据权利要求6所述的一种掺水流程组合井口装置，其特征在于：所述S3的具体内容为黏油判断模块建立比例值，/>为在初始掺水采油工序后定时除污模块第i次启动后/>与/>的比值，当/>值为1时，说明管道内部未出现黏油现象，当/>时，内部液体压力值发生波动，当/>值越小时，管道内部黏油现象越严重，在外端控制器处预先设定当/>时，黏油程度为无，当/>时，黏油程度适中，当/>时，内部压力值变化波动大，为黏油程度严重。