CN214576927U - 一种地面输油管节能防堵降回压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种地面输油管节能防堵降回压装置，包括一个管筒，管筒前端设有进液口，后端设有出液口，管筒内位于进液口处装有单向止回阀，单向止回阀用于防止油液回流，管筒内位于单向止回阀的后方装有至少一组涡旋紊流发生器和至少一组声波发生器，所述涡旋紊流发生器用于将流过管筒的油液从层流状态转变为涡旋紊流状态，所述声波发生器用于在油液内产生振荡；本实用新型能有效防止地面输油管线阻塞，降低回压，消除高压热水清洗管线作业带来的安全和环保危害，节省采油成本。

Description

一种地面输油管节能防堵降回压装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采技术领域，具体是一种地面输油管节能防堵降回压装置。

背景技术

在162年的世界石油工业开采史上，井口地面输油管线阻塞和回压高是个行业性难题，始终未能解决。具体来说主要原因有以下几点： 1、原油粘度高，流动性差，加之地面管线温度低，造成回压高甚至管堵；2、地面输油管线温度在40℃以下（尤其是冬季更低），原本的液态蜡凝结成固态蜡，并且由小分子团逐渐聚集成大片状蜡，这些片状蜡不断附着、堆砌在管壁上，从而引起管径变小，回压升高，最终导致管内蜡堵；3、普遍的情况是，二次、三次采油中，与原油混出井口的水，矿化度都比较高，在地面管线极易结垢，与蜡堵相似，垢越积越厚，从而引起回压升高、形成管内垢堵；4、原油中的沥青、胶质成分，其本身粘度高，极易裹挟岩层产出的泥沙流至地面管线，这些重质成分在水平管道输送过程中，极易沉积在管壁上，尤其是与蜡、垢等多种杂质混合沉积，是造成经常性高回压、管堵和高能耗的主要原因。为解决这个行业性难题，目前世界各油田普遍采用的都是“先死后治”的扫线作业办法，即等到管线内堵塞物大量堆集甚至出不来油时，再上高压热水车对整个地面管线进行清洗。这样造成的弊端是：1、用水量大，造成水资源浪费；2、增加集输站水处理负荷和难度；3、对于深埋在地下的陈年旧管线来说，高压热水刺管极易引起穿孔和爆裂事故，安全隐患大，环境污染风险大；4、增加作业工人劳动强度；5、增加采油成本。

针对这一采油工程行业性难题，目前没有任何预防性办法和相应的设备。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决上述目前底面输油管线存在回压高、易管堵的问题，提供一种地面输油管节能防堵降回压装置。

本实用新型的具体方案是：一种地面输油管节能防堵降回压装置，包括一个管筒，管筒前端设有进液口，后端设有出液口，管筒内位于进液口处装有单向止回阀，单向止回阀用于防止油液回流，管筒内位于单向止回阀的后方装有至少一组涡旋紊流发生器和至少一组声波发生器，所述涡旋紊流发生器用于将流过管筒的油液从层流状态转变为涡旋紊流状态，所述声波发生器用于在油液内产生振荡。

本实用新型所述一组涡旋紊流发生器由至少两个涡旋紊流单元串联组成，每个涡旋紊流单元包括一块圆形底板，底板上沿圆周方向均布有若干个导流孔，每个导流孔处装有一块导流板，导流板与底板设有α夹角。

本实用新型所述α的范围是20°-30°。

本实用新型所述声波发生器为管风琴式声波发生器，所述管风琴式声波发生器包括一根固定管，固定管外壁与所述管筒连接，固定管内均布有若干根内管，内管与管筒平行，每根内管的内壁沿长度方向装有若干个簧片。

本实用新型所述管筒内位于单向止回阀与涡旋紊流发生器之间装有涡流搅拌器，涡流搅拌器用于将油液搅动产生涡流。

本实用新型所述管筒的进液口与出液口两端各设有一个连接法兰。

本实用新型的工作原理如下：油液通过单向止回阀进入管筒内部，首先经过涡流搅拌器产生涡流然后经过涡旋紊流发生器进一步将管线内油气水三相液流由层流态转变为转变为涡旋紊流状态，涡旋紊流状态是管壁处速度最高，中心部位流速最低，紊流态有利于冲刷并减少污物在管壁处着床，从而实现防堵、解堵；管道中心部位压强最低，管壁处压强最高，高压强处的物质要向低压强处渗透；管道中心部位处的物质在离心力作用下要向管壁处运动，这样管道内各种物质频繁掺混、交换、碰撞，导致大的物质组团和长分子链产生滑移、断裂、破碎，油气水三相相互溶融，相互包覆屏蔽，从而起到降粘、防聚、防堵作用；

然后再经过管风琴式声波发生器产生声波振荡，主要体现在以下几个方面：1、“空化作用”—声波在油流中以纵波形式传播，在波谷传到时分子和分子团之间会形成众多“空泡”，根据美国Pallman教授等人的研究，“空泡”内部温度可达5000℃，压强可达500MPa以上；当波峰传到时，“空泡”会瞬间湮灭并向周围分子链和大分子团释放强大的能量，从而使其裂变成细小分子团和分子，达到降粘效果；2、“机械振动作用”—声波在油流中以纵波形式传播，波峰和波谷交替出现，其对油流中的大分子团和聚集物产生连续的压缩和拉伸交变应力作用，从而使之产生滑移、断裂、破碎，大组团变小，油气水三相相互溶融、相互包覆屏蔽，在降低粘度的同时，还有利于解除管壁处的堵塞物；3、“热效应作用”—在油流中，由于声波波峰和波谷交替出现，加速了分子和分子团之间的热运动和碰撞，从而产生升温效应，温度升高能起到很好的降粘和解堵作用；4、“声波场效应作用”—由于地面输油管线中的油流是连续的，声波一经产生，就会传导至全流程；假如井口离集输站1km，声波在油流中的传播速度为1500m/s，经测算，在油流中每分钟会产生20万次以上声波振荡，能起到很好的降粘、解堵、导流作用。

本实用新型具有以下有益效果：1、能有效防止地面输油管线阻塞，立杆见影降低回压，消除高压热水清洗管线作业带来的安全和环保危害，节省采油成本；2、提高泵效；3、降低回压，利于岩层产能释放，起到稳产作用；4、降低油气水三相流粘度，改善输送管线内液流动力学状态，更加节能；5、模块化安装，自动运行，无需外接电源，安全环保；6、一次安装，长久使用，降本增效，技术经济效益良好；7、巧用单向止回阀，传统的地面输油管线是不能使用单向止回阀的，但在管线上安装本实用新型装置后，通过种种降粘、导流、防堵、解堵措施后，在适当部位配套使用单向止回阀，不仅有效防止液流回窜，立杆见影获得降低回压效果，同时还能防止声波振荡的回传和能量的散失。

附图说明

图1是本实用新型结构主视图；

图2是本实用新型管风琴式声波发生器的主视图；

图3是图2的A-A视图；

图4是本实用新型涡旋紊流发生器的立体视图；

图5是图4的主视图；

图6是本实用新型管风琴式声波发生器的使用效果示意图；

图中：1-管筒，2-单向止回阀，3-涡流搅拌器，4-涡旋紊流发生器，41-底板，42-导流板，43-导流孔，5-管风琴式声波发生器，51-固定管，52-内管，53-簧片，6-连接法兰，7-声波示波线，8-蜡垢沥青胶质沉积物，9-交变应力作用应力线，10-涡旋紊流流线，11-进液口，12-出液口。

具体实施方式

参见图1-6，本实施例是一种地面输油管节能防堵降回压装置，包括一个管筒1，管筒1前端设有进液口11，后端设有出液口12，管筒1内位于进液口11处装有单向止回阀2，单向止回阀2用于防止油液回流，管筒1内位于单向止回阀2的后方依次装有涡流搅拌器3、第一组涡旋紊流发生器4、一组管风琴式声波发生器5和第二组涡旋紊流发生器4，所述涡旋紊流发生器4用于将流过管筒1的油液从层流状态转变为涡旋紊流状态，所述管风琴式声波发生器5用于在油液内产生振荡。

本实施例所述一组涡旋紊流发生器4由至少两个涡旋紊流单元串联组成（本实施例具体数量为6个），每个涡旋紊流单元包括一块圆形底板41，底板41上沿圆周方向均布有若干个导流孔43（本实施例具体数量为4个），每个导流孔43处装有一块导流板42，导流板42与底板41设有20°夹角（根据实际情况在20°-30°内选取）。

本实施例所述管风琴式声波发生器5包括一根固定管51，固定管51外壁与所述管筒1连接，固定管51内均布有若干根内管52，内管52与管筒1平行，每根内管52的内壁沿长度方向装有若干个簧片53。

本实施例所述管筒1的进液口11与出液口12两端各设有一个连接法兰6，便于与输油管对接。

Claims (6)

1.一种地面输油管节能防堵降回压装置，包括一个管筒，管筒前端设有进液口，后端设有出液口，其特征是：管筒内位于进液口处装有单向止回阀，单向止回阀用于防止油液回流，管筒内位于单向止回阀的后方装有至少一组涡旋紊流发生器和至少一组声波发生器，所述涡旋紊流发生器用于将流过管筒的油液从层流状态转变为涡旋紊流状态，所述声波发生器用于在油液内产生振荡。

2.根据权利要求1所述的一种地面输油管节能防堵降回压装置，其特征是：所述一组涡旋紊流发生器由至少两个涡旋紊流单元串联组成，每个涡旋紊流单元包括一块圆形底板，底板上沿圆周方向均布有若干个导流孔，每个导流孔处装有一块导流板，导流板与底板设有α夹角。

3.根据权利要求2所述的一种地面输油管节能防堵降回压装置，其特征是：所述α的范围是20°-30°。

4.根据权利要求1所述的一种地面输油管节能防堵降回压装置，其特征是：所述声波发生器为管风琴式声波发生器，所述管风琴式声波发生器包括一根固定管，固定管外壁与所述管筒连接，固定管内均布有若干根内管，内管与管筒平行，每根内管的内壁沿长度方向装有若干个簧片。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种地面输油管节能防堵降回压装置，其特征是：所述管筒内位于单向止回阀与涡旋紊流发生器之间装有涡流搅拌器，涡流搅拌器用于将油液搅动产生涡流。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种地面输油管节能防堵降回压装置，其特征是：所述管筒的进液口与出液口两端各设有一个连接法兰。

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