一种基于连续油管的清蜡工具及其方法

1.本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种基于连续油管的清蜡工具及其方法。


背景技术：

2.原油中的蜡是以分子状态溶解的，我们在原油开采过程中，随着地层复杂情况和采油温度的下降，温度降到石蜡析出点时，石蜡就会结晶，从而被析出。当地层变化导致温度、压力继续降低时，烃类分子很容易达到饱和点就会发生液体到气体的气化现象，蜡的溶解能力降低，石蜡微晶会大量的聚集，形成石蜡颗粒，颗粒逐渐增多，会不断的沉淀聚集在采油井内的管壁和设备，当套管壁、油管壁、泵中结蜡量大的时候，抽油设备正常运行就会受到影响，严重的情况下在地层的油层中间都会形成蜡的沉积，就会影响油的运移通道，影响到油井产量。油层的胶质、泥砂、石蜡、沥青等杂质混合，都是因为油井的结蜡呈黑色半固体和固体状态，生产油井的井筒生产通道变小，那是因为油井结蜡所致，这无疑增加了油流阻力，采油井产量会降低，严重时堵塞井筒造成停产，油井的生产能力就会受到影响。此外，油泵吸进蜡块，那么就会造成油泵堵塞或者漏失，就会出现减产或者不产液的现象。
3.因此，清除采油井内的管壁和设备上的结蜡，就显得尤为重要。然而，目前国内的油管清蜡技术工艺仍然需要人工大量干预，并且很考验工作人员的经验和熟练程度。人工清蜡作业成本高，作业周期长，清蜡效率和精度较低，而且还有考虑安全问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种清除结蜡效率高的基于连续油管的清蜡工具及其方法。
5.一种基于连续油管的清蜡工具，包括：连续油管、化学清蜡短节、热力清蜡短节、连续油管钻头；
6.所述化学清蜡短节、热力清蜡短节、连续油管钻头依次首尾固定连接；
7.所述化学清蜡短节用于通过化学药剂将油管内壁上的结蜡清除；
8.所述热力清蜡短节用于通过加热的方式将油管内壁上的结蜡清除；
9.所述连续油管钻头用于将油管内的结蜡通过钻裂的方式将结蜡清除；
10.所述连续油管用于给化学清蜡短节注入所述化学药剂，其一端与化学清蜡短节连通，另一端与地面上的连续油管控制系统连通。
11.进一步地，如上所述的基于连续油管的清蜡工具，还包括井下动力装置，所述井下动力装置固定在所述化学清蜡短节的顶部，用于驱动化学清蜡短节、热力清蜡短节、连续油管钻头同时转动，从而实现连续油管钻头对结蜡的钻裂。
12.进一步地，如上所述的基于连续油管的清蜡工具，所述化学清蜡短节包括：
13.化学清蜡本体，所述化学清蜡本体的中心设置有一通道；在所述化学清蜡本体的管壁外围设置有一环形的导流装置；在所述通道与导流装置之间设置有台肩；
14.该导流装置的内部为中空腔体，在该中空腔体内填充有所述化学药剂；
15.所述通道通过所述台肩与所述中空腔体连通，所述化学药剂从所述通道流过台肩上的通孔并最终流入所述中空腔体；
16.在所述中空腔体内设置有自适应导流系统；所述自适应导流系统能够在遇到结蜡的情况下，自动将所述中空腔体内的所述化学药剂释放至油管内以清除结蜡。
17.进一步地，如上所述的基于连续油管的清蜡工具，所述自适应导流系统包括：复位弹簧、弹簧杆、钢珠；
18.所述复位弹簧套接在所述弹簧杆上，所述弹簧杆的顶端固定在所述中空腔体的内部顶面，其底端固定所述钢珠；
19.在所述中空腔体的底面设置有一通孔，该通孔的位置与所述钢珠自然下垂的方向相适应；所述钢珠镶嵌在所述通孔内；
20.所述通孔的直径小于所述钢珠的直径。
21.进一步地，如上所述的基于连续油管的清蜡工具，在所述导流装置的外圆周上设置有刮蜡刀；
22.所述刮蜡刀由钢制合金切削材料制成，并且镀有防腐蚀的薄膜。
23.进一步地，如上所述的基于连续油管的清蜡工具，所述热力清蜡短节包括：
24.热力清蜡本体、传输电缆、电加热控制装置；
25.沿着所述热力清蜡本体的轴向设置有电缆管道；所述传输电缆插入在电缆管道内；所述传输电缆一端与地面井下控制装置、数据分析处理器连接，一端与电加热控制装置电连接；
26.所述电加热控制装置沿着所述热力清蜡本体的圆周分布有若干个；每个所述电加热控制装置与所述传输电缆电连接。
27.进一步地，如上所述的基于连续油管的清蜡工具，所述电加热控制装置包括：电加热组件、导热元件；
28.所述电加热组件的一侧与所述热力清蜡本体的外壁相邻，所述导热元件设置在电加热组件的另一侧，两者电连接；
29.通过所述导热元件将油管内壁上的结蜡清除。
30.进一步地，如上所述的基于连续油管的清蜡工具，在所述热力清蜡本体的外壁与电加热组件之间设置有隔热绝缘板。
31.进一步地，如上所述的基于连续油管的清蜡工具，在所述热力清蜡本体的底部设置有若干组红外感应装置；
32.每组所述红外感应装置与所述传输电缆电连接。
33.一种基于连续油管的清蜡方法，包括：
34.将连续油管控制系统的电缆与数据分析处理器与井下控制装置连接；
35.将组装好的连续油管清蜡工具下方到油管内；
36.通过井下控制装置控制红外感应装置开始探测油管内的结蜡情况；红外感应装置将探测到的结蜡情况反馈给数据分析处理器，数据分析处理器根据接收的信息进行分析；
37.若分析的结果为：油管的断面完全被结蜡堵塞，那么井下控制装置根据分析的结果控制井下动力装置启动，通过井下动力装置带动连续油管钻头开始转动，通过连续油管
钻头的转动将结蜡钻裂，直到红外感应装置检测到油管的内壁结蜡不再将油管的内壁完全堵塞，则井下控制装置关闭井下动力装置，停止连续油管钻头的钻动；
38.若分析的结果为：油管内壁处有少许块状结蜡时，井下控制装置控制开启化学清蜡短节和刮蜡刀，通过化学清蜡短节将油管内壁的结蜡通过溶解的方式清除，通过刮蜡刀将油管内壁的结蜡刮除；
39.若分析的结果为：油管的内壁上存在层状结蜡时，井下控制装置控制热力清蜡短节开始工作，通过热力清蜡短节将油管内壁上的结蜡加热融化，直接红外感应装置检测到油管内壁上的层状结蜡已清除，则井下控制装置关闭热力清蜡短节；
40.继续下方油管，再次通过红外感应装置检测油管内壁结蜡情况，并根据结蜡情况选择不同的方式清除结蜡，直到油管内壁上的结蜡被清除完毕。
41.有益效果：
42.本发明提供的基于连续油管的清蜡工具，通过化学清蜡短节、热力清蜡短节、连续油管钻头三者的配合，能够自动对油管壁上的小型蜡块进行清蜡处理，对油管内的层状结蜡进行定点处理，在减少工作人员对清蜡作业的参与量同时，提高作业精度，大大提高了油管清蜡作业效率，清蜡效果显著。
附图说明
43.图1为本发明提供的基于连续油管的清蜡工具结构示意图；
44.图2为本发明化学清蜡短节结构示意图；
45.图3为本发明提供的热力清蜡短节结构示意图；
46.图4为化学清蜡短节与热力清蜡短节连接结构示意图；
47.图5为本发明提供的热力清蜡短节横截面结构示意图；
48.图6为本发明自适应导流系统结构示意图；
49.图7为本发明自适应导流系统工作原理图；
50.附图标记：
51.1-数据分析处理器；2-连续油管；3-井下动力装置；4-化学清蜡短节；5-热力清蜡短节；6-油管；7-连续油管钻头；8-井下控制装置；9-连续油管控制系统；10-红外感应装置；11-刮蜡刀；
52.41-化学清蜡本体；42-通道；43-导流装置；44-台肩；
53.431-中空腔体；432-自适应导流系统；
54.4321-复位弹簧；4322-弹簧杆；4323-钢珠；
55.51-热力清蜡本体；52-电缆管道；53-电加热控制装置；54-有隔热绝缘板；55-传输电缆；
56.531-电加热组件；532-导热元件。
具体实施方式
57.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
58.图1为本发明提供的基于连续油管的清蜡工具结构示意图，如图1所示，该工具包括：包括：连续油管2、化学清蜡短节4、热力清蜡短节5、连续油管钻头7；
59.所述化学清蜡短节4、热力清蜡短节5、连续油管钻头7依次首尾固定连接；
60.所述化学清蜡短节4用于通过化学药剂将油管6内壁上的结蜡清除；
61.所述热力清蜡短节5用于通过加热的方式将油管6内壁上的结蜡清除；
62.所述连续油管钻头7用于将油管6内的结蜡通过钻裂的方式将结蜡清除；
63.所述连续油管2用于给化学清蜡短节4注入所述化学药剂，其一端与化学清蜡短节4连通，另一端与地面上的连续油管控制系统9连通，所述连续油管控制系统9与数据分析处理器1连接，数据分析处理器1与井下控制装置8连接；所述连续油管控制系统9、数据分析处理器1、井下控制装置8均处于地面。
64.本发明提供的基于连续油管的清蜡工具，在油管6的断面完全被结蜡堵塞的情况下，首先通过连续油管钻头7对结蜡进行钻裂，当结蜡被钻裂开后，再通过热力清蜡短节5对油管6内壁上的结蜡进行加热融化；当油管6内壁处有少许块状结蜡时，井下控制装置8控制开启化学清蜡短节4和刮蜡刀11，通过化学清蜡短节4将油管6内壁的结蜡通过溶解的方式清除，通过刮蜡刀11将油管6内壁的结蜡刮除。
65.本发明提供的基于连续油管的清蜡工具，通过化学清蜡短节、热力清蜡短节、连续油管钻头三者的配合，能够自动对油管壁上的小型蜡块进行清蜡处理，对油管内的层状结蜡进行定点处理，在减少工作人员对清蜡作业的参与量同时，提高作业精度，大大提高了油管清蜡作业效率，清蜡效果显著。
66.进一步地，如图1所示所述的基于连续油管的清蜡工具还包括井下动力装置3，所述井下动力装置3固定在所述化学清蜡短节4的顶部，用于驱动化学清蜡短节4、热力清蜡短节5、连续油管钻头7同时转动，从而实现连续油管钻头7对结蜡的钻裂。所述化学清蜡短节3上端的短节公接头可以和连续油管的井下动力装置的螺纹连接。
67.本发明提供的基于连续油管的清蜡工具，通过井下动力装置3带动连续油管钻头7对油管内的结蜡进行钻裂清楚，提高了清除结蜡的效率。
68.图2为本发明化学清蜡短节结构示意图，如图2所示，所述化学清蜡短节4包括：
69.化学清蜡本体41，所述化学清蜡本体41的中心设置有一通道42；在所述化学清蜡本体41的管壁外围设置有一环形的导流装置43；在所述通道42与导流装置43之间设置有台肩44；
70.该导流装置43的内部为中空腔体431，在该中空腔体431内填充有所述化学药剂；
71.所述通道42通过所述台肩44与所述中空腔体431连通，所述化学药剂从所述通道42流过台肩44上的通孔并最终流入所述中空腔体431；
72.在所述中空腔体431内设置有自适应导流系统432；所述自适应导流系统432能够在遇到结蜡的情况下，自动将所述中空腔体431内的所述化学药剂释放至油管6内以清除结蜡。
73.具体地，所述的化学清蜡短节4的下端加工有短节母接头，用于与热力清蜡短节5的热力清蜡短节公接头通过螺纹连接。所述化学清蜡本体41为空心管装结构，在其中心沿着其轴设置有一通道42，该通道42用于流通化学药剂，并最终流入导流装置43的中空腔体
431内。所述导流装置43为一环形腔体，围绕着化学清蜡本体41的管壁外围固定。为了保证导流装置43与化学清蜡本体41固定稳固连接，两者通过台肩44连接，在台肩44上设置有通孔，这样通道42内的化学药剂便可通过台肩44上的通孔流入所述中空腔体431内。所述自适应导流系统432能够在遇到结蜡的情况下，自动将所述中空腔体431内的所述化学药剂释放至油管6内以清除结蜡。
74.图6为本发明自适应导流系统结构示意图，如图6所示，该自适应导流系统432包括：复位弹簧4321、弹簧杆4322、钢珠4323；
75.所述复位弹簧4321套接在所述弹簧杆4322上，所述弹簧杆4322的顶端固定在所述中空腔体431的内部顶面，其底端固定所述钢珠4323；
76.在所述中空腔体431的底面设置有一通孔，该通孔的位置与所述钢珠4323自然下垂的方向相适应；所述钢珠4323镶嵌在所述通孔内；所述通孔的直径小于所述钢珠4323的直径。
77.图7为本发明自适应导流系统工作原理图，如图7所示，在钢珠4323遇到结蜡时，其受力向上运动(钢珠下的两个箭头为钢珠压力传动方向，弹簧杆4322上的箭头方向复位弹簧移动方向)，同时，中空腔体431内的化学药剂通过通孔向外流出(中空腔体431内箭头方向表示化学药剂流动方向)。从而实现自适应导流系统在遇到结蜡的情况下，自动将中空腔体431内的所述化学药剂释放至油管6内以清除结蜡。
78.如图2、图6所述，在所述导流装置43的外圆周上设置有刮蜡刀11；所述刮蜡刀11由钢制合金切削材料制成，并且镀有防腐蚀的薄膜。所述刮蜡刀11成圆弧状，其外经与油管直径相同，刮蜡刀11是由钢制合金切削材料制成，并且镀有防腐蚀的薄膜。
79.本发明提供的基于连续油管的清蜡工具，通过刮蜡刀11能够将油管内壁上的结蜡刮除。
80.图3为本发明提供的热力清蜡短节结构示意图，图4为化学清蜡短节与热力清蜡短节连接结构示意图，图5为本发明提供的热力清蜡短节横截面结构示意图，如图3、图5所示，所述热力清蜡短节5包括：热力清蜡本体51、传输电缆55、电加热控制装置53；
81.沿着所述热力清蜡本体51的轴向设置有电缆管道52，该电缆管道52贯穿所述化学清蜡本体41的管壁；传输电缆55插入在电缆管道52内；所述传输电缆55一端与地面井下控制装置8、数据分析处理器1连接，一端与电加热控制装置电连接；在所述化学清蜡短节4周向加工有2个传输电缆55和2个电缆管道52。
82.所述电加热控制装置53沿着所述热力清蜡本体51的圆周分布有若干个；每个所述电加热控制装置53与所述传输电缆55电连接。
83.本发明提供的基于连续油管的清蜡工具，在热力清蜡本体51的周向加工有4个电加热控制装置，每两个电加热控制装置53之间相差90度。
84.所述电加热控制装置可以弧状中空长方体，也可以为矩形长方体，当采用弧状中空长方体时，其加热面更大。本发明附图中电加热控制装置为矩形长方体。
85.如图5所示，所述电加热控制装置53包括：电加热组件531、导热元件532；
86.所述电加热组件531的一侧与所述热力清蜡本体51的外壁相邻，所述导热元件532设置在电加热组件531的另一侧，两者电连接；通过所述导热元件532将油管6内壁上的结蜡清除。
87.进一步地，在所述热力清蜡本体51的外壁与电加热组件531之间设置有隔热绝缘板54。
88.本发明提供的基于连续油管的清蜡工具，通过隔热绝缘板54能够避免电加热组件531对热力清蜡本体51加热而导致的损坏。
89.进一步地，如图3所示，在所述热力清蜡本体51的底部设置有若干组红外感应装置10；每组所述红外感应装置10与所述传输电缆55电连接。
90.具体地，本发明提供设置若干组红外感应装置10，就能够测量出油管内壁的结蜡是否将油管的断面全部堵塞。其测量的方式为：通过红外感应装置10发出的红外线是否能够被接受二极管接受，接收的数据是不是在设定范围内，近而能够判断油管内壁的结蜡是否将油管的断面全部堵塞。
91.本发明还提供一种基于连续油管的清蜡方法，包括以下步骤：
92.步骤1：将连续油管控制系统9的电缆与数据分析处理器1与井下控制装置8连接；
93.步骤2：将组装好的连续油管清蜡工具下方到油管6内；
94.步骤3：通过井下控制装置8控制红外感应装置10开始探测油管6内的结蜡情况；红外感应装置10将探测到的结蜡情况反馈给数据分析处理器1，数据分析处理器1根据接收的信息进行分析；
95.步骤4：若分析的结果为：油管6的断面完全被结蜡堵塞，那么井下控制装置8根据分析的结果控制井下动力装置3启动，通过井下动力装置3带动连续油管钻头7开始转动，通过连续油管钻头7的转动将结蜡钻裂，直到红外感应装置10检测到油管6的内壁结蜡不再将油管的内壁完全堵塞，则井下控制装置8关闭井下动力装置3，停止连续油管钻头7的钻动；
96.若分析的结果为：油管6内壁处有少许块状结蜡时，井下控制装置8控制开启化学清蜡短节4和刮蜡刀11，通过化学清蜡短节4将油管6内壁的结蜡通过溶解的方式清除，通过刮蜡刀11将油管6内壁的结蜡刮除；若分析的结果为：油管6的内壁上存在层状结蜡时，井下控制装置8控制热力清蜡短节5开始工作，通过热力清蜡短节5将油管6内壁上的结蜡融化，直接红外感应装置10检测到油管6内壁上的层状结蜡已清除，则井下控制装置8关闭热力清蜡短节5；
97.步骤5：继续下方油管，再次通过红外感应装置10检测油管6内壁结蜡情况，并根据结蜡情况选择不同的方式清除结蜡，直到油管6内壁上的结蜡被清除完毕。
98.具体地，当井壁处有少许块状结蜡时，清蜡工具的刮蜡刀和自适应导流系统会自动对其进行清蜡作业。由于化学清蜡短节与井下动力装置连接，始终处于旋转状态，因此刮蜡刀不断地旋转切削附着在油管壁上的石蜡。油管井壁上的结蜡块给予自适应导流系统内的特制钢珠压力，促使复位弹簧处于压缩模式，复位弹簧轴向下端的弹簧杆带动特制钢珠往上移动，中空腔体出现了缝隙，这时中空腔体内的修井液便可通过缝隙流出；
99.当井筒内存在层状结蜡时，红外感应装置发出的红外线被接受二极管接受的数据小于设定的范围时，则判断距离当前工具不远处存在结蜡层。地面上的工作人员在井下控制装置下达指令后，开启电加热组件，开始加热。热量通过导热元件传递至油管壁，对附着在油管壁上的石蜡进行加热，使石蜡软化。
100.当清蜡工具的红外感应装置发出的红外线被接受二极管接受的数据不在设定范围内时，认为层状结蜡已被清除，工作人员下达指令，关闭电加热组件。
101.继续下放管柱，重复以上步骤，直到完成井筒清蜡完毕。
102.最后应说明的是：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。