一种油气井下多点取垢装置及其取垢方法与流程

1.本发明涉及一种油井管下清理装置，具体涉及一种油气井下多点取垢装置及其取垢方法。


背景技术：

2.在油气田开采中，开采的流体为油、气、水和泥，该流体混合物在管道中不断流动，在达到一定条件的时候，油管内会产生结垢现象。对于含水率较高的油气井，地层水受水热力学不稳定，地层液体中的水相离子无机盐过度饱和，甚至超过了物质的溶解度，在井底的周围会出现盐垢，超过一定酸碱值的情况下会沉淀下来。结垢现象的发生，往往造成设备腐蚀损坏、管道堵塞等，从而降低油气的采收率、增加生产成本、降低产能、增大能耗，使得油气无法正常、连续开采，甚至停产，给油气田带来巨大的经济损失。此外，由于井下结垢机理复杂，不同区块、不同类型气井以及气井在不同的生产阶段，井下堵塞物的种类和特点也不同，因此需要对油管中的多个位置进行取垢，对不同位置的垢物样本进行成份分析，从而针对性地开展防垢和除垢工艺技术研究和产品研制。
3.目前现有的井下取样装置，大多为井下流体样本的采集，并且技术比较成熟，但是对油管油管内壁的取垢装置较少，且技术不够成熟。实用新型专利cn208918526u公开了一种稠油井下取样装置，其能采集封闭样筒内的流体样品。虽然工作稳定，操作简单，但是该装置无法完成对油管内壁取垢的作业。
4.实用新型专利cn206554919u公开了一种井下取垢工具，该装置可较方便地采集井壁上的垢物，但是该装置每次取垢作业只能取井下某一特定位置的垢物样本，多点取垢时需重复作业，耗费时间。
5.因此，如何提供一种油气井下多点取垢装置及其取垢方法使其能够克服上述问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种油气井下多点取垢装置及其取垢方法，操作方便，取垢效率高。
7.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种油气井下多点取垢装置，其包括测井车、控制器及取垢器本体，测井车与控制器电连接；取垢器本体位于井筒的油管内，其包括连接环、第一扶正器、驱动机构、取垢机构、第二扶正器及导向头；连接环与第一扶正器的顶部固定连接且连接环通过测井电缆与测井车固定连接；
8.驱动机构包括壳体、第一电机、第二电机、取垢传动轴、丝杆连接轴、第一丝杆及第二丝杆，壳体的顶部与第一扶正器的底部固定连接；第一电机及第二电机固定位于壳体内且均通过测井电缆与测井车电连接，第一电机的输出轴与丝杆连接轴平行布置且传动连接，第二电机的输出轴的端部与取垢传动轴传动连接，第一丝杆为空心杆，其滑动连接在取垢传动轴的外周，第二丝杆固定在丝杆连接轴的底端，第二丝杆与第一丝杆啮合带动第一
丝杆的轴向移动；
9.取垢机构包括第一连接盘、滑杆、第二连接盘及多个储垢机构，第一连接盘与壳体的底部固定；滑杆的顶端设置台阶部，第二连接盘位于第一连接盘的下方且其与滑杆的底部一体固定连接，所述第一连接盘固定在所述滑杆顶端的台阶部；多个储垢机构上下分层固定连接且均滑动连接在滑杆上，顶层的储垢机构与第一丝杆底部固定连接带动多个储垢机构整体的上下移动，储垢机构上滑动连接有储垢仓，取垢传动轴伸出第一丝杆底端且与储垢仓传动连接带动储垢仓沿油管的径向向外或向内移动；第二连接盘与第二扶正器的顶部固定连接，第二扶正器的底部与导向头固定连接。
10.本发明的有益效果是：第一电机的输出轴与丝杆连接轴传动连接。丝杆连接轴的底部固定第二丝杆，第一电机的作用驱动第二丝杆转动，第二电机与取垢传动轴传动连接，取垢传动轴用来驱动储垢机构的储垢仓，实现储垢仓对应油管径向的扩张和收缩，进而完成储垢仓的取垢，第一丝杆滑动连接在取垢传动轴的外周，且与第二丝杆啮合，在第二丝杆转动作用下，实现第一丝杆的上移，第一丝杆的底部固定连接储垢机构，实现储垢机构的整体上移，可以实现不同位置的取垢，取垢传动轴与下一层的储垢机构配合取垢，取垢效率高。
11.优选的，所述第一扶正器及第二扶正器均包括主体套管和两个连接件，所述主体套管的两端设有插管部，所述连接件分别连接在两端的插管部，所述连接件均包括底板、连接管、过渡管、限位管、弹簧、活动铰接盘及撑杆，所述底板的中部设有过线孔，所述连接管固定在底板的中部，所述过渡管套固在所述连接管外周远离底板的一端，所述限位管套固在所述过渡管的外周且远离连接管的一端，所述限位管远离过渡管的一端设有环形限位台阶，所述活动铰接盘滑动连接在插管部的外周，其的一端设置挡板且通过环形限位台阶限位在所述限位管的内部，所述弹簧位于所述限位管的内侧且其一端与挡板抵接；另一端与顶管抵接，所述插管部位于所述限位管及过渡管的内侧且与顶管固定连接，所述弹簧位于所述插管部的外周；所述撑杆的一端铰接在所述活动铰接盘上，主体套管两端连接件对应的两根所述撑杆的另一端铰接，对应铰接处活动连接有滚轮，滚轮抵接油管侧壁；第一扶正器顶部位置的底板与所述连接环固定连接；第一扶正器底部位置的底板与所述壳体的顶部固定连接；第二扶正器顶部位置的底板与所述第二连接盘固定连接；第二扶正器底部位置的底板与所述导向头固定连接。
12.优选的，所述壳体包括第一电机仓、第二电机仓、第一丝杆保护壳及第二丝杆保护壳，所述第一电机仓及第二电机仓均为圆柱形，所述第一电机仓与第二电机仓之间通过齿轮箱分离隔开，且所述第二电机仓位于第一电机仓的底部，所述第一电机位于所述第一电机仓内且固定在所述齿轮箱上，所述第二电机固定在第二电机仓内，所述第一电机通过齿轮箱与丝杆连接轴传动连接，所述第一丝杆保护壳为空心圆管，其固定在所述第二电机仓的底部，所述取垢传动轴及第一丝杆位于所述第一丝杆保护壳内，所述第二丝杆保护壳位于所述第一丝杆保护壳的底部，所述第二丝杆转动位于所述第二丝杆保护壳内，所述第一丝杆保护壳及第二丝杆保护壳的底部均与所述第一连接盘固定连接。
13.优选的，所述储垢机构还包括环形的第一盖板、第二盖板、连接柱及储垢仓主齿轮，第一盖板与第二盖板通过连接柱固定，所述第一盖板的顶部设置内螺纹管，所述第二盖板的底部设置外螺纹管，顶部的所述第一盖板的内螺纹管与所述第一丝杆的底部固定连接
带动储垢机构上下移动；上下位置相邻的两个所述储垢机构的内螺纹管与外螺纹管对应固定连接；所述储垢仓滑动连接在所述第二盖板上，所述储垢仓主齿轮转动位于第二盖板上且与所述储垢仓传动连接，所述取垢传动轴与所述储垢仓主齿轮传动连接带动储垢仓移动。
14.优选的，所述储垢仓为多个且分布在所述储垢仓主齿轮的四周，所述储垢仓的一端设置导向杆，所述导向杆的一侧设置齿牙部，所述齿牙部与所述储垢仓主齿轮啮合，所述第一盖板及第二盖板上均设置多个导向块，所述导向块与所述储垢仓的外侧壁抵接导向储垢仓的径向扩张和收缩。
15.优选的，所述第一盖板的中间底部与第二盖板的中间顶部位置均设有齿轮定位凸块，所述齿轮定位凸块分别内嵌在所述储垢仓主齿轮的两端位置，所述储垢仓主齿轮的内周侧壁中部固定设有限位块，所述限位块与取垢传动轴的外侧壁配合抵接，所述限位块上设置贯通限位块两端的限位键槽，所述取垢传动轴上设置键块，所述键块对应卡接在所述限位键槽内带动所述储垢仓主齿轮转动；所述齿轮定位凸块上预留通过所述键块的缺口。
16.优选的，所述第一电机及第二电机均为伺服电机，所述控制器通过所述测井电缆与所述第一电机及第二电机电连接，所述控制器控制第一电机及第二电机的工作状态且通过第二丝杆的转动圈数确定第一丝杆的上移或下放距离。
17.优选的，所述齿轮箱内转动连接有主齿轮及从动齿轮，所述主齿轮与从动齿轮啮合，所述主齿轮与所述第一电机的输出轴键连接，所述从动齿轮与所述丝杆连接轴键连接。
18.优选的，所述第一丝杆保护壳的轴向尺寸与第一丝杆轴向尺寸的比值为1.5～2，所述第一丝杆的顶部与所述第二丝杆的顶部平齐。
19.本发明还公开了一种油气井下多点取垢装置的取垢方法，包括以下步骤：
20.步骤一；将连接环、第一扶正器、驱动机构、取垢机构、第二扶正器及导向头由顶部到底部依次拼接组装，将测井电缆与驱动机构电连接调试；
21.步骤二：下放组装好的取垢机构进入油管中，使得取垢机构位于第一个取垢位置处；
22.步骤三；打开控制器，开启第二电机使其运转，储垢机构的储垢仓在取垢传动轴的带动下移动扩张与油管内壁污垢充分接触，利用测井电缆缓慢上提取垢机构，使得储垢仓切削油管内壁污垢，由于重力作用污垢落入储垢仓内；上提一段距离后悬停，通过控制器起动第二电机进行反转，储垢仓移动收缩，关闭第二电机开启第一电机，第一电机带动丝杆连接轴转动，进而使得第二丝杆转动，第一丝杆在取垢传动轴的导向作用下上升，取垢传动轴与下一层的储垢机构配合；
23.步骤四；上提装置到第二个取垢位置，并重复步骤三的操作；
24.步骤五；取出装置，分别保存多个储垢机构中的垢，完成取垢过程。
附图说明
25.图1为本发明一种油气井下多点取垢装置的整体示意图；
26.图2为本发明一种油气井下多点取垢装置取垢器本体示意图；
27.图3为本发明一种油气井下多点取垢装置驱动机构的轴测图及局部示意图；
28.图4为本发明一种油气井下多点取垢装置a
‑
a截面示意图；
29.图5为本发明一种油气井下多点取垢装置b
‑
b截面示意图；
30.图6为本发明一种油气井下多点取垢装置c
‑
c截面示意图；
31.图7为本发明一种油气井下多点取垢装置取垢机构的轴测图及局部示意图；
32.图8为本发明一种油气井下多点取垢装置d
‑
d截面示意图；
33.图9为本发明一种油气井下多点取垢装置第一盖板部分结构示意图；
34.图10为本发明一种油气井下多点取垢装置第二盖板部分结构示意图；
35.图11为本发明一种油气井下多点取垢装置取垢传动轴与储垢仓主齿轮配合示意图；
36.图12为本发明一种油气井下多点取垢装置第一扶正器或者第二扶正器结构示意图；
37.图13为本发明一种油气井下多点取垢装置e处放大示意图。
38.1测井车、2控制器、3取垢器本体、31连接环、32第一扶正器、321底板、322连接管、323过渡管、324限位管、325弹簧、326活动铰接盘、3261挡板、327撑杆、33驱动机构、331壳体、3311第一电机仓、3312第二电机仓、3313第一丝杆保护壳、3314第二丝杆保护壳、332第一电机、3321第一电机轴、333第二电机、3331第二电机轴、334取垢传动轴、335丝杆连接轴、336第一丝杆、337第二丝杆、34取垢机构、341第一连接盘、342第二连接盘、343滑杆、344储垢机构、3441第一盖板、3442第二盖板、3443连接柱、3444储垢仓、3445储垢仓主齿轮、35第二扶正器、36导向头、4滚轮、5内螺纹管、6外螺纹管、7导向块、8齿轮定位凸块、9限位块、91限位键槽、10插管部、11测井电缆、12齿轮箱、121主齿轮、122从动齿轮、13井筒、14油管、15地滑轮、16天滑轮、17防喷器、18第二电机主齿轮、19第二电机从动齿轮。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
40.参阅本发明附图1至13，根据本发明实施例一种油气井下多点取垢装置，其包括测井车1、控制器2及取垢器本体3，测井车1与控制器2电连接；取垢器本体3位于井筒13的油管14内，其包括连接环31、第一扶正器32、驱动机构33、取垢机构34、第二扶正器35及导向头36；连接环31与第一扶正器的顶部固定连接且连接环通过测井电缆11与测井车固定连接；
41.驱动机构33包括壳体331、第一电机332、第二电机333、取垢传动轴334、丝杆连接轴335、第一丝杆336及第二丝杆337，壳体331的顶部与第一扶正器32的底部固定连接；第一电机332及第二电机333固定位于壳体内且均通过测井电缆与测井车电连接，第一电机332的输出轴与丝杆连接轴平行布置且传动连接，第二电机333的输出轴的端部与取垢传动轴传动连接，第一丝杆336为空心杆，其滑动连接在取垢传动轴334的外周，第二丝杆337固定在丝杆连接轴335的底端，第二丝杆337与第一丝杆336啮合且第二丝杆的转动转为第一丝杆的轴向移动；
42.取垢机构34包括第一连接盘341、第二连接盘342、滑杆343及多个储垢机构344，第一连接盘341与壳体的底部固定，滑杆343的顶端设置台阶部，第二连接盘342位于第一连接
盘341的下方且其固定在滑杆的底部，第一连接盘固定在滑杆343顶端的台阶部；多个储垢机构上下分层固定连接且均滑动连接在滑杆343上，顶层的储垢机构与第一丝杆底部固定连接带动多个储垢机构整体的上下移动，取垢机构上滑动连接有储垢仓3444，取垢传动轴334伸出第一丝杆底端且与储垢机构上的储垢仓3444传动连接带动储垢仓沿油管的径向方向向外移动扩张或者向内移动收缩；第二连接盘342与第二扶正器35的顶部固定连接，第二扶正器35的底部与导向头36固定连接。
43.在使用中，每一层的储垢机构单独作用取垢，取垢传动轴与对应层的储垢机构传动配合，带动储垢仓向油管的侧壁扩张和收缩。
44.具体的，壳体的底部设置第二电机主齿轮18及第二电机从动齿轮19，第二电机主齿轮与第二电机轴配合，第二电机从动齿轮与取垢传动轴固定连接，将第二电机轴的输出动力传递到取垢传动轴上。
45.在一些具体实施例中，第一扶正器32及第二扶正器35均包括主体套管和两个连接件，主体套管的两端设有插管部10，连接件分别连接在两端的插管部，连接件均包括底板321、连接管322、过渡管323、限位管324、弹簧325、活动铰接盘326及撑杆327，底板321的中部设有过线孔，连接管322固定在底板的中部，过渡管323套固在连接管322外周远离底板的一端，限位管324套固在过渡管323的外周且远离连接管的一端，限位管324远离过渡管的一端设有环形限位台阶，活动铰接盘326滑动连接在插管部的外周，其的一端设置挡板3261且通过环形限位台阶限位在限位管324的内部，弹簧325位于限位管324的内侧且其一端与挡板抵接；另一端与顶管抵接，插管部10位于限位管324及过渡管323的内侧且与顶管固定连接，弹簧325位于插管部10的外周；撑杆327的一端铰接在活动铰接盘326上，主体套管两端连接件对应的两根撑杆327的另一端铰接，对应铰接处活动连接有滚轮4，滚轮抵接油管14侧壁；第一扶正器顶部位置的底板与连接环31固定连接；第一扶正器底部位置的底板与壳体331的顶部固定连接；第二扶正器顶部位置的底板与第二连接盘342固定连接；第二扶正器底部位置的底板与导向头36固定连接。第一扶正器及第二扶正器起到导向作用。具体的，油管14位于井筒13内。
46.在另一些具体实施例中，壳体331包括第一电机仓3311、第二电机仓3312、第一丝杆保护壳3313及第二丝杆保护壳3314，第一电机仓3311及第二电机仓3312均为圆柱形，第一电机仓3311与第二电机仓3312之间通过齿轮箱12分离隔开，且第二电机仓位于第一电机仓的底部，第一电机332位于第一电机仓3311内且固定在齿轮箱12上，第二电机333固定在第二电机仓内，第一电机332通过齿轮箱与丝杆连接轴传动连接，第一丝杆保护壳3313为空心圆管，其固定在第二电机仓3312的底部，取垢传动轴334及第一丝杆336位于第一丝杆保护壳3313内，第二丝杆保护壳3314位于第一丝杆保护壳3313的底部，第二丝杆转动位于第二丝杆保护壳内，第一丝杆保护壳与第二丝杆保护壳连通且其的底部均与第一连接盘固定连接。
47.具体的，储垢机构344还包括环形的第一盖板3441、第二盖板3442、连接柱3443及储垢仓主齿轮3445，第一盖板与第二盖板通过连接柱固定，第一盖板3441的顶部设置内螺纹管5，第二盖板3442的底部设置外螺纹管6，顶部的第一盖板3441的内螺纹管与第一丝杆336的底部固定连接带动储垢机构上下移动；上下位置相邻的两个储垢机构344的内螺纹管与外螺纹管对应固定连接；储垢仓3444滑动连接在第二盖板3442上，储垢仓主齿轮3445转
动位于第二盖板上且与储垢仓3444传动连接，取垢传动轴334与储垢仓主齿轮3445传动连接带动储垢仓移动。
48.更具体的，储垢仓3444为多个且分布在储垢仓主齿轮3445的四周，储垢仓3444的一端设置导向杆，导向杆的一侧设置齿牙部，齿牙部与储垢仓主齿轮3445啮合，第一盖板3441及第二盖板3442上均设置多个导向块7，导向块7与储垢仓3444的外侧壁抵接以导向储垢仓的径向扩张和收缩。
49.在另一些实施例中，第一盖板3441的中间底部与第二盖板的中间顶部位置均设有齿轮定位凸块8，齿轮定位凸块8分别内嵌在储垢仓主齿轮3445的两端位置，储垢仓主齿轮3445的内周侧壁中部固定设有限位块9，限位块9与取垢传动轴的外侧壁环抱抵接，限位块9上设置贯通限位块两端的限位键槽91，取垢传动轴334上设置键块，键块对应卡接在限位键槽91内带动储垢仓主齿轮3445转动；齿轮定位凸块8上预留通过键块的缺口。
50.连接柱及滑杆两端均设台阶部，便于限位固定。
51.在其他一些实施例中，第一电机332及第二电机333均为伺服电机，控制器2通过测井电缆11与第一电机及第二电机电连接，控制器2控制第一电机及第二电机的工作状态且通过第二丝杆的转动圈数确定第一丝杆的上移或下放距离。
52.在其他一些具体实施例中，齿轮箱12内转动连接有主齿轮121及从动齿轮122，主齿轮121与从动齿轮啮合，主齿轮121与第一电机332的输出轴键连接，从动齿轮122与丝杆连接轴335键连接。
53.具体的，第一丝杆保护壳3313的轴向尺寸与第一丝杆轴向尺寸的比值为2，第一丝杆336的顶部与第二丝杆337的顶部平齐。
54.在使用时，第一丝杆336的顶部与第二丝杆337的顶部平齐对应起始位置，取垢传动轴是位于顶部的取垢机构中，取垢传动轴与储垢仓主齿轮配合传动，实现储垢仓的扩张和收缩，完成上一层取垢任务后，下一层取垢机构工作，此时第一电机作用带动第二丝杆转动，第二丝杆与第一丝杆啮合，带动第一丝杆上移，此时第一丝杆只上下移动，不周向转动，当取垢传动轴与下一层储垢机构配合时，第二电机起动，带动下一层储垢机构运作，取垢，由于每层储垢机构上均预留有取垢传动轴及键块通过的缺口，当键块与缺口上下位置对准时，取垢传动轴才能顺利到达对应层的储垢仓主齿轮中，多层储垢机构才能实现相对取垢传动轴的上下移动。取垢传动轴上仅有一个键块，键块对应储垢仓主齿轮限位键槽时，可以带动对应层的储垢机构运动，实现扩张和收缩，由于取垢传动轴其余地方没有键块，其余层的储垢机构不运作。由此，储垢机构可以依次完成取垢，可以完成多点不同位置的取垢任务。
55.此外本发明还公开了一种油气井下多点取垢装置的取垢方法，包括以下步骤：步骤一；将连接环、第一扶正器、驱动机构、取垢机构、第二扶正器及导向头由顶部到底部依次拼接组装，将测井电缆与驱动机构电连接调试；配合地滑轮15、天滑轮16及防喷器17使用。
56.步骤二：下放组装好的取垢机构进入油管中，使得取垢机构位于第一个取垢位置处；
57.步骤三；打开控制器，开启第二电机使其运转，储垢机构的储垢仓在取垢传动轴的带动下移动扩张与油管内壁污垢充分接触，利用测井电缆缓慢上提取垢机构，使得储垢仓切削油管内壁污垢，由于重力作用污垢落入储垢仓内；上提一段距离后悬停，通过控制器起
动第二电机进行反转，储垢仓移动收缩，关闭第二电机开启第一电机，第一电机带动丝杆连接轴转动，进而使得第二丝杆转动，第一丝杆在取垢传动轴的导向作用下上升，取垢传动轴与下一层的储垢机构配合；
58.步骤四；上提装置到第二个取垢位置，并重复步骤三的操作；
59.步骤五；取出装置，分别保存多个储垢机构中的垢，完成取垢过程。
60.对于实施例公开的装置和应用方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
61.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或应用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。