专利名称：一种基于空化效应的输油管线清沙除垢装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种输油管线清沙除垢装置。
技术背景 随着油田的后期开发，油流含沙量越来越高，由于地层产生亏空以及有严重漏失层，作业沙漏进地层的现象时有发生，既给油层带来了损害，又影响油井作业的正常进行。况且，沙子在输油管道中沉积到一定程度，就会给原油集输的正常生产带来许多不利的影响，因此急需清沙作业。结垢是油田生产中不可避免的另一个非常棘手的问题，输油管道一旦结垢，会造成管道内径减小，严重时会堵塞管道，给正常生产带来极大不便，造成巨大的经济损失和能源的浪费。因此油田输油掺水管线的沉沙以及结垢问题已经成为制约油田中后期平稳发展的重要原因之一。对于输油管线清沙以往采用的是人工方式，或者采用高压水泵冲洗作业。中国专利也报道几种应用于井下(CN86209510. 7、CN03213741. 9、CN200820171752. 4)或井口(CN96118733.6)的除沙装置，但均不适宜应用于输油管线。传统的除垢方法多采用高压水射流清管器清洗技术，依靠被清洗管道内流体的自身压力或外部提供的水压或气压作为动力推动清管器在管道内向前移动，刮削管壁污垢，将堆积在管道内的污垢及杂物推出管外。如同心管射流清沙器(CN200820125991.6)、射流式清管器(CN200510132602. 3、CN200620099889. 4)和水力清管器(CN93225438. I、CN95220648. X)等。一般油田垢层整体呈年轮状分布，由多层棕黑色的浙青质、蜡质及黄白色的无机盐组分构成，并且相互之间结合非常致密坚硬，这些清管器则表现不出理想的除垢效果。后期采用效果较好的超声波清洗技术，主要依靠超声空化、空化二阶效应产生的微声流的洗刷作用，以及超声空化在固体和液体界面所产生的高速微射流的冲击作用，使垢层脱落。这种超声清洗油田污垢效果极佳，但清洗过程需要电源和超声波发生器，况且电源的体积比较庞大，稳定性及使用寿命不太理想，价格昂贵，限制了其应用范围。因此，研制新型的效率高、简单方便、稳定性好的清洗除垢装置是提高输油管道的输送效率，以及保障管道安全运行畅通无阻必不可少的途径。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种基于空化效应的输油管线清沙除垢装置，该装置集高压水射流清管器和超声波清洗技术的优点于一体，在高压水射流和空化效应的共同作用下对输油管线进行清沙除垢，达到了高效除垢的目的，具有简单方便的特点。为实现上述发明目的，本申请采用的技术方案是一种基于空化效应的输油管线清沙除垢装置，其主体采用同轴左、中、右三级圆筒结构，右圆筒部内形成流体入口腔，流体入口腔的进口管内径小于流体入口腔的内径，中圆筒部内形成空化谐振腔，左圆筒部内设置空化射流孔，在左圆筒部的环向上另外设置至少3个射流孔；上述流体入口腔和空化谐振腔的内径满足Dl/D=l. 1:1-1. 3:1，空化谐振腔的长度与空化射流孔的内径满足L/d=19:1-21:1 ;在除垢装置主体上还设置固定架板及导向轮总成，所述固定架板为两块圆环形板，左右同轴焊接在主体上，其中左固定架板位于空化谐振腔的左端，右固定架板位于流体入口腔的中部；所述导向轮总成的数量及安装位置，具体的是在装置主体的轴向上至少安装两组、每组至少三个且沿环向均布，每个导向轮总成由导向轮臂及导向轮组成，各导向轮总成通过导向轮臂焊接在主体上，这两组导向轮总成分别位于固定架板的右侧，各导向轮总成中的导向轮在输油管道的内壁上沿输油管道轴向滚动。本实用新型的有益效果主要体现在以下方面I、本申请的输油管线清沙除垢装置为中空结构，在输油管道中推进过程中，装置前后流体只需I MPa的背压作为前进动力，极大地降低了人工劳动强度，且辅助设备少，成本低，操作简单。 2、本申请的输油管线清沙除垢装置只需将流体入口腔、空化谐振腔和空化射流孔按照一定比例制作，其中空化射流孔由I个水平方向和至少3个环向方向的射流孔组成，便可实现装置前进和环向方向周围高空化效应的射流，极大提高清沙除垢效率。属于物理清洗，绿色环保，极大地减少了环境污染。3、本申请的输油管线清沙除垢装置在导向轮组和固定架板作用下可实现各种复杂管段的清洗，通过能力强，不受弯管和管线长度限制。可以保证装置作业是基于油田地面设施在全密闭集输状态下完成的，避免了常规作业所采取的多段位开挖破坏。4、本申请的输油管线清沙除垢装置结构合理而紧凑、成本低、清沙除垢效率高。可清洗近乎堵死的长距离输油管线，做到有堵解堵，无堵清沙除垢，特别适用于清除普通工艺无法解决的输油管线油沙堵塞和致密坚硬的所有垢质，并扩大了其作业范围。
图I是本申请输油管线清沙除垢装置位于输油管线内的结构示意图。图2是本申请输油管线清沙除垢装置的结构示意图。图3是图2是左视图。图4是图2中A-A视图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步的说明由图I结合图2、图3所示一种基于空化效应的输油管线清沙除垢装置，其主体采用同轴左、中、右三级圆筒结构，右圆筒部内形成流体入口腔1，流体入口腔I的进口管内径小于流体入口腔I的内径，中圆筒部内形成空化谐振腔4，左圆筒部内设置空化射流孔5，在左圆筒部的环向上另外设置至少3个射流孔；由图4所示上述流体入口腔I和空化谐振腔4的内径满足Dl/D=l. 1:1-1. 3:1，空化谐振腔4的长度与空化射流孔5的内径满足L/d=19:1-21:1 ;在除垢装置主体上还设置固定架板3及导向轮总成2，所述固定架板3为两块圆环形板，左右同轴焊接在主体上，其中左固定架板位于空化谐振腔4的左端，右固定架板位于流体入口腔I的中部，固定架板的作用主要是将清洗后的泥沙或垢块冲刷到清沙除垢装置的前部，随流体排出；所述导向轮总成2的数量及安装位置，具体的是在装置主体的轴向上至少安装两组、每组至少三个且沿环向均布，每个导向轮总成2由导向轮臂及导向轮组成，各导向轮总成通过导向轮臂焊接在主体上，这两组导向轮总成分别位于固定架板3的右侧，各导向轮总成2中的导向轮在输油管道6的内壁上沿输油管道轴向滚动，两组导向轮总成2在前进过程中主要起支撑管壁和导向的作用，保证清沙除垢装置在输油管道内沿轴向前进。该清砂除垢装置在输油管道中推进过程中，流体自所述的流体入口腔I进入所述的空化谐振腔4中，流体由于其内部压カ的起伏引起液体蒸汽以及溶于液体中空泡的形核，行进的空泡在多个所述的空化射流孔5经强カ压缩，形成谐振并激射而出。由于空泡瞬时溃灭时产生较大的瞬时压强，当溃灭发生在材料表面附近吋，水流中不断溃灭的空泡所产生的高压强的反复作用，前进方向的空化射流孔5可清除装置前部的积沙，而环向的空化射流孔5可造成管线内表面的垢层脱落。同时在所述的两组导向轮总成2和固定架板3的作用下，该装置沿管道轴向前进，将清洗后的沙或垢冲刷到清沙除垢装置的前部，井随流 体排出。
权利要求1 .一种基于空化效应的输油管线清沙除垢装置，其特征在于该装置的主体采用同轴左、中、右三级圆筒结构，右圆筒部内形成流体入口腔，流体入口腔的进口管内径小于流体入口腔的内径，中圆筒部内形成空化谐振腔，左圆筒部内设置空化射流孔，在左圆筒部的环向上另外设置至少3个射流孔；上述流体入口腔和空化谐振腔的内径满足Dl/D=L 1:1-1.3:1，空化谐振腔的长度与空化射流孔的内径满足17(1=19:1-21:1;在除垢装置主体上还设置固定架板及导向轮总成，所述固定架板为两块圆环形板，左右同轴焊接在主体上，其中左固定架板位于空化谐振腔的左端，右固定架板位于流体入口腔的中部；所述导向轮总成的数量及安装位置，具体的是在装置主体的轴向上至少安装两组、每组至少三个且沿环向均布，每个导向轮总成由导向轮臂及导向轮组成，各导向轮总成通过导向轮臂焊接在主体上，这两组导向轮总成分别位于固定架板的右侧，各导向轮总成中的导向轮在输油管道的内壁上沿输油管道轴向滚动。
专利摘要本实用新型公开了一种基于空化效应的输油管线清沙除垢装置，主体采用同轴左、中、右三级圆筒结构，右圆筒部内形成流体入口腔，流体入口腔的进口管内径小于流体入口腔的内径，中圆筒部内形成空化谐振腔，左圆筒部内设置空化射流孔，在左圆筒部的环向上另外设置至少3个射流孔；在主体上还设置固定架板及导向轮总成，所述固定架板为两块圆环形板，左右同轴焊接在主体上，其中左固定架板位于空化谐振腔的左端，右固定架板位于流体入口腔的中部；所述导向轮总成的数量及安装位置，具体的是在装置主体的轴向上至少安装两组、每组至少三个且沿环向均布，每个导向轮总成由导向轮臂及导向轮组成，各导向轮总成通过导向轮臂焊接在主体上，这两组导向轮总成分别位于固定架板的右侧，各导向轮总成中的导向轮在输油管道的内壁上沿输油管道轴向滚动。
文档编号B08B3/12GK202461048SQ20122009431
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者孙丽丽, 张志秋, 张旭昀, 毕凤琴, 王勇, 韩嘉平 申请人:东北石油大学