CN201841141U - 油气管道用在线清管器 - Google Patents

Abstract

油气管道用在线清管器，应用于输油管道内壁清洗沉积污物。在主体中心孔内套有一个圆筒形定位套，在主体的端面上通过中心孔内螺纹固定一个电子测位器；在主体外壁上固定有环形密封胶筒，在主体的小圆柱体上套有锁套；在主体的小圆柱体上有通孔，孔内有限位钢球；在主体的小圆柱体的端部外螺纹固定有一个圆柱体形支撑体；在定位套的端部有一个钢球和弹簧，在支撑体的外壁上套有回位弹簧；支撑体端部螺纹连接有圆锥体，在圆锥体中心孔内有阀座套；圆锥体壁上固定有射流喷嘴。效果是：能清洗管道内壁污物，采用射流喷嘴，显著增加流体流速。通过反向打压，能将清管器自动回收；能对清管器实施跟踪，卡阻后能迅速确定清管器位置。

Description

油气管道用在线清管器

技术领域

本实用新型涉及油田输油技术领域，特别涉及输油管道内壁清洗沉积或粘附的油、蜡、垢等污物的工具，是一种油气管道用在线清管器。

背景技术

输油、输气管道在油田生产中主要承担着输送介质、衔接流程和对油、气进行辅助处理的作用，因此在运行一段时间后，管道内壁上难免会沉积或粘附很多油、蜡、垢等污物，阻碍或阻塞管道的正常运行。

目前，用于油田管道内壁的清洗方法主要有两类，化学清洗和物理清洗。化学清洗存在一定环境污染，而且对长距离管线清洗难度大，药品很难到达或充分反应，经常存在清管不彻底、管壁有残垢等现象。物理清洗又可分为使用清洗工具(如清管猪)和采用高压射流方式两种。清洗工具比较常用的是连接有探爪的挠性管，它在动力设备的作用下向前推进，清除管子内壁污物，该方法的缺点是易形成卡阻、管壁清洗不彻底等。高压射流方式是将流体在泵体中加压，形成低速高压流体，然后，经高压导管传输到喷嘴，经喷嘴加速后喷出，利用高速流体冲刷作用，横向或切向清洗物体表面，但是传统的高速射流装置存在喷射作用力小、清管效率低、卡阻后不易退出、卡阻位置不清楚等缺点。如伞状叠片式清管器，采用两层或三层伞状叠片间的缝隙作为喷嘴，正常工作时当高压流体从缝隙流过后被加速，然后冲刷清洗管道内壁，该装置的缺点在于一旦卡阻，很难使工具退出，不易确定卡阻位置。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种油气管道用在线清管器，能高效、清洗管道内壁污物，清洗距离长、遇阻后能方便退出，能精确跟踪定位。

本实用新型采用的技术方案是：油气管道用在线清管器，主要由电子测位器、主体、压座、密封胶筒、小钢球、定压弹簧、定位套、锁套、限位钢球、回位弹簧、连接杆、支撑体、密封胶垫、支承座、连接套、圆锥体、射流喷嘴、阀座套、端部密封垫、压盖螺母、端部钢球、端部弹簧、压座、射流喷嘴、弹簧和钢球组成，其特征在于：主体为阶梯圆柱体形，即主体由大圆柱体和小圆柱体组成，主体有中心孔，在主体中心孔内套有一个圆筒形定位套，在主体的端面上通过中心孔内螺纹固定一个电子测位器；在主体的大圆柱体的外壁上有环形槽，在环形槽内固定有环形密封胶筒，密封胶筒起到阻隔带压流体的作用；在主体上均匀分布有轴向孔，在轴向孔内分别有一个定压弹簧和一个小钢球，压座通过螺纹固定在轴向孔的端部，压座有中心孔；定压弹簧、小钢球和压座起到单流阀的作用，只有在一定的流体压力的作用下才能打开。在主体的小圆柱体上套有锁套；在主体的小圆柱体上沿圆周方向均匀分布有通孔，孔内有限位钢球；限位钢球与定位套的外壁接触，限位钢球不能落入定位套内，并且限位钢球高出主体的小圆柱体的外表面，限位钢球能阻挡锁套滑动。在主体的小圆柱体的端部外螺纹固定有一个圆柱体形支撑体，支撑体有中心孔；在定位套的端部有一个钢球和弹簧，钢球在弹簧的推动下能使定位套端部密封，钢球起到单向阀作用。在支撑体的外壁上套有回位弹簧；回位弹簧的一端在支撑体突起的台阶上，另一端连接在锁套端面上；在锁套套有环形连接套，在支撑体的端部有外螺纹，支撑体端部螺纹连接有圆锥体，圆锥体内有腔体，圆锥体有中心孔，在圆锥体中心孔内有阀座套，阀座套为圆柱体形有中心孔，阀座套的内端螺纹固定在支撑体的端部，在支撑体中心孔内有端部钢球、端部弹簧和压座，压座将端部钢球和端部弹簧固定在支撑体中心孔内，端部钢球和端部弹簧起到单向阀作用，当流体正向流入时单向阀密封，反向流入时单向阀打开。支撑体的端部有外螺纹，支撑体端部螺纹固定有压盖螺母；在圆锥体端部与压盖螺母之间有环形端部密封垫；圆锥体壁上固定有射流喷嘴，射流喷嘴使圆锥体内腔与外部联通；在连接套上通过销轴连接有支承座，支承座通过销轴连接有连接杆，连接杆的另一端固定在锁套上。通过流体的流向和压力控制回位弹簧和连接杆，使支承座张开或收回。在支承座的端部固定有密封胶垫。支撑座上固定有轴向射流喷嘴。

在连接套与圆锥体端面之间有环形密封垫。

在主体的小圆柱体的端部外壁上有密封圈，密封圈使支撑体内壁与主体的小圆柱体的端部外壁之间密封。

电子测位器与主体之间由卡簧锁定，保持连接牢固，

密封胶筒的外壁有环形凹槽。

射流喷嘴中心孔为圆锥形，进出面积与出口面积比为10～12∶1，根据伯努利方程：

$P+\mathrm{\ρgh}+\frac{1}{2}{\mathrm{\ρv}}^2=C$

式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度，h为铅垂高度，g为重力加速度。由伯努利方程可知，流速高处压力低，流速低处压力高，当高压流体通过射流喷嘴时，流体流速增加，会在喷嘴前端形成大量连续移动的低压区，形成大量空泡，空泡冲击到管壁表面后迅速破裂，释放出大量爆破能，随着流体中不断形成、长大的空泡在管道内壁附近频频溃灭，壁面会遭受巨大压力的反复冲击，从而迅速击碎内壁上垢等污物，然后由射流流体将之带走、排出，不易形成阻塞和卡阻。

本实用新型的有益效果：本实用新型油气管道用在线清管器，能高效清洗管道内壁污物，采用射流喷嘴，显著增加流体流速，并在管道内壁形成连续移动的空泡，根据“空泡效应”，在管道内壁获得反复的爆破冲击能，因此除垢能力强，清洗彻底，清洗效率高。具有加压清洗功能，当管道结垢比较严重或垢的体积较大时，开启多个备用射流喷嘴，清垢能力显著提高。通过反向打压，将打开的清管器自动回收，不会形成卡阻，操作方便。有电子侧位装置，能对清管器进行跟踪，便于了解清洗速度，卡阻后能迅速确定清管器所在位置。

附图说明

图1是本实用新型油气管道用在线清管器结构剖面示意图。

图2是油气管道用在线清管器正常清垢示意图。

图3是油气管道用在线清管器加压清垢示意图。

图4是反向加压后油田用管道在线清管器退出示意图。

图中，1.电子测位器，2.主体，3.压座，4.密封胶筒，5.小钢球，6.定压弹簧，7.卡簧，8.定位套，9.锁套，10.限位钢球，11.回位弹簧，12.连接杆，13.支撑体，14.密封胶垫，15.支承座，16.连接套，17.密封垫，18.圆锥体，19.射流喷嘴，20.阀座套，21.端部密封垫，22.压盖螺母，23.端部钢球，24.端部弹簧，25.压座，26.射流喷嘴，27.密封圈，28.弹簧，29.钢球。

具体实施方式

实施例1：以一个油气管道用在线清管器为例，作进一步详细说明。

参阅图1。本实用新型油气管道用在线清管器，主要由电子测位器1、主体2、压座3、密封胶筒4、小钢球5、定压弹簧6、卡簧7、定位套8、锁套9、限位钢球10、回位弹簧11、连接杆12、支撑体13、密封胶垫14、支承座15、连接套16、密封垫17、圆锥体18、射流喷嘴19、阀座套20、端部密封垫21、压盖螺母22、端部钢球23、端部弹簧24、压座25、射流喷嘴26、密封圈27、弹簧28和钢球29组成。

主体2为阶梯圆柱体形，即主体2由大圆柱体和小圆柱体组成，主体2有中心孔，在主体2中心孔内套有一个圆筒形定位套8，在主体2的端面上通过中心孔内螺纹固定一个电子测位器1，电子测位器1通过卡簧7与主体2锁定。在主体2的大圆柱体的外壁上有环形槽，在环形槽内固定有一个环形密封胶筒4；密封胶筒4的外壁有两道环形凹槽。在主体2上均匀分布六个有轴向通孔，在每个轴向通孔内有一个定压弹簧6和一个小钢球5，压座3通过螺纹固定在轴向通孔的端部，压座3有中心孔。在主体2的小圆柱体上套有锁套9；在主体2的小圆柱体上沿圆周方向均匀分布有两个径向通孔，孔内分别有一个限位钢球10；限位钢球10与定位套8的外壁接触，限位钢球10不能落入定位套8内，并且限位钢球10高出主体2的小圆柱体的外表面，限位钢球10能阻挡锁套9滑动。在主体2的小圆柱体的端部外螺纹固定有一个圆柱体形支撑体13，支撑体13有中心孔。在主体2的小圆柱体的端部外壁上有两道密封圈27，密封圈27使支撑体13内壁与主体2的小圆柱体的端部外壁之间密封。在定位套8的端部有一个钢球29和一个弹簧28。在支撑体13的外壁上套有回位弹簧11；回位弹簧11的一端在支撑体13突起的台阶上，另一端连接在锁套9端面上；在锁套9套有一个环形连接套16，在支撑体13的端部有外螺纹，支撑体13端部螺纹连接有圆锥体18，在连接套16与圆锥体18端面之间有一个环形密封垫17。圆锥体18内有腔体，圆锥体18有中心孔，在圆锥体18中心孔内有一个阀座套20，阀座套20为圆柱体形有中心孔，阀座套20的内端采用螺纹固定在支撑体13的端部，在支撑体13中心孔内有端部钢球23、端部弹簧24和压座25，压座25将端部钢球23和端部弹簧24固定在支撑体13中心孔内。支撑体13的端部有外螺纹，支撑体13端部螺纹固定有压盖螺母22；在圆锥体18端部与压盖螺母22之间有一个环形端部密封垫21。圆锥体18壁上固定有八个射流喷嘴19；在连接套16上通过销轴连接有三个扇形支承座15，支承座15通过销轴分别与三个连接杆12连接，连接杆12的另一端固定在锁套9上。在支承座15的端部固定有密封胶垫14。支撑座15上固定有六个轴向射流喷嘴26。

简述油气管道用在线清管器的工作过程。

正常清垢过程：参阅图2，首先将清管器送入管道，然后在管道内注入高压流体，当高压流体流至清管器后端时，由于密封胶筒4与管子内壁接触紧密，高压流体只能从清管器后端空腔流入，并推动清管器前行，当高压流体流至钢球29时，弹簧28被压缩，高压流体推动锁套9前行，压缩回位弹簧11，到达固定位置后限位钢球10锁死，支承座15被打开，由连接杆12进行支撑，密封胶垫14与管道内壁紧密接触，阻止该侧高压流体经过，高压流体只能继续在空腔内前行，但空腔前端被端部钢球23密封，高压流体最后只能通过射流喷嘴19射出，加速后到达管道内壁，清除管壁污垢。

加压清垢过程：参阅图3，当管道内壁结垢比较严重或垢的体积较大时，可增加泵压，高压流体会作用于小钢球5上，当压力超过一定数值后，定压弹簧6被压缩，高压流体就可以通过支承座15上的多个备用射流喷嘴26射出，增加清洗面积和除垢能力；当结垢严重处或体积较大的垢被清洗完毕后，可降低泵压，定压弹簧6收缩，小钢球5回位，恢复正常清垢状态，节省流体用量和能量损耗。

工具遇卡退出过程：参阅图4，当清管器遇阻时，可通过反方向打压，使清管器从管道起始端退出。具体过程是，反方向打压后，流体作用在端部钢球23上，压缩端部弹簧24，高压流体进入清管器空腔，然后弹簧28推动钢球29和定位套8向后运动，到达一定位置时，限位钢球10下落，锁套9和连接杆12在回位弹簧11的作用下后移，连接杆12拉动支承座15收起，高压流体在空腔内高压流体被钢球29阻挡，在主体2上被小钢球5阻挡，只能作用在密封胶筒4和主体2的外壁上，推动清管器快速向后移动，使工具方便退出。

Claims (4)

1.一种油气管道用在线清管器，主要由电子测位器(1)、主体(2)、压座(3)、密封胶筒(4)、小钢球(5)、定压弹簧(6)、定位套(8)、锁套(9)、限位钢球(10)、回位弹簧(11)、连接杆(12)、支撑体(13)、密封胶垫(14)、支承座(15)、连接套(16)、圆锥体(18)、射流喷嘴(19)、阀座套(20)、端部密封垫(21)、压盖螺母(22)、端部钢球(23)、端部弹簧(24)、压座(25)、射流喷嘴(26)、弹簧(28)和钢球(29)组成，其特征在于：主体(2)为阶梯圆柱体形，即主体(2)由大圆柱体和小圆柱体组成，主体(2)有中心孔，在主体(2)中心孔内套有一个圆筒形定位套(8)，在主体(2)的端面上通过中心孔内螺纹固定一个电子测位器(1)；在主体(2)的大圆柱体的外壁上有环形槽，在环形槽内固定有环形密封胶筒(4)；在主体(2)上均匀分布有轴向孔，在轴向孔内分别有一个定压弹簧(6)和一个小钢球(5)，压座(3)通过螺纹固定在轴向孔的端部，压座(3)有中心孔；在主体(2)的小圆柱体上套有锁套(9)；在主体(2)的小圆柱体上沿圆周方向均匀分布有通孔，孔内有限位钢球(10)；限位钢球(10)与定位套(8)的外壁接触，限位钢球(10)不能落入定位套(8)内，并且限位钢球(10)高出主体(2)的小圆柱体的外表面，在主体(2)的小圆柱体的端部外螺纹固定有一个圆柱体形支撑体(13)，支撑体(13)有中心孔；在定位套(8)的端部有一个钢球(29)和弹簧(28)；在支撑体(13)的外壁上套有回位弹簧(11)；回位弹簧(11)的一端在支撑体(13)突起的台阶上，另一端连接在锁套(9)端面上；在锁套(9)套有环形连接套(16)，在支撑体(13)的端部有外螺纹，支撑体(13)端部螺纹连接有圆锥体(18)，圆锥体(18)内有腔体，圆锥体(18)有中心孔，在圆锥体(18)中心孔内有阀座套(20)，阀座套(20)为圆柱体形有中心孔，阀座套(20)的内端螺纹固定在支撑体(13)的端部，在支撑体(13)中心孔内有端部钢球(23)、端部弹簧(24)和压座(25)，压座(25)将端部钢球(23)和端部弹簧(24)固定在支撑体(13)中心孔内；支撑体(13)的端部有外螺纹，支撑体(13)端部螺纹固定有压盖螺母(22)；在圆锥体(18)端部与压盖螺母(22)之间有环形端部密封垫(21)；圆锥体(18)壁上固定有射流喷嘴(19)；在连接套(16)上通过销轴连接有支承座(15)，支承座(15)通过销轴连接有连接杆(12)，连接杆(12)的另一端固定在锁套(9)上；在支承座(15)的端部固定有密封胶垫(14)；支撑座(15)上固定有轴向射流喷嘴(26)。

2.根据权利要求1所述的油气管道用在线清管器，其特征是：在连接套(16)与圆锥体(18)端面之间有环形密封垫(17)；在主体(2)的小圆柱体的端部外壁上有密封圈(27)。

3.根据权利要求1所述的油气管道用在线清管器，其特征是：电子测位器1与主体(2)之间由卡簧(7)锁定。

4.根据权利要求1、2或3所述的油气管道用在线清管器，其特征是：密封胶筒(4)的外壁有环形凹槽。

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