CN106499363B - 一种高压气井自发电加热清蜡工具及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压气井自发电加热清蜡工具及其方法，可应用于易发生蜡和天然气水合物析出并阻塞流道的高压气井。其技术方案是：该工具的主流道在涡流分离器中，涡流分离器壳体上有排出流道和涡流螺旋，滚动轴承和花键轴下端安装在动密封盖密封的轴承孔中，引流器焊接于涡流分离器外，旋转涡轮和花键轴配合，旋转涡轮相对引流器转动；花键轴上端和发电机连接，上部支撑焊接于发电机上端，工具弹簧触点接头焊接于弹簧体端部；油管弹簧触点接头焊接于油管接头内壁，电热丝和油管弹簧触点接头连接，螺旋缠绕在油管外壁。本发明投入成本低，节能效果好，有效降低蜡和天然气水合物堵塞油管带来的停产风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压气井自发电加热清蜡工具及其方法，属于石油、天然气开采的配套工具，可应用于易发生蜡和天然气水合物析出并阻塞流道的高压气井。
背景技术
在开采深层高压凝析气藏作业中，原油和天然气的蜡含量高，蜡的析出温度低，在浅层油管中的高压低温条件下，有大量蜡的析出及天然气水合物的形成，造成油管内壁结蜡堵塞，甚至堵死，最终导致停产。
现有的清防蜡工艺有用同心油管注热流体进行热溶清蜡，使用化学注入阀注防蜡剂进行化学清防蜡，使用机械刮蜡或连续油管热洗进行常规清蜡等，这些工艺需要大幅增加设备，改造管柱或停产后进行作业，且能耗特别高。
现有的井下清防蜡装置基本都是由地面电源供电，通过电缆将电能输送至井下，继而加热发热元件熔化凝结的蜡或稠油，疏通井下流道，这类装置由地面提供大量电能至井下，必须连接长距离的大功率电缆，降低了装置的节能性和可靠性。
现有的井下发电装置大多用作仪器设备的电源，功率普遍较低，为解决这一问题，可将清蜡工具安装于结蜡点，只需加热较短的油管段便可有效阻止蜡的析出，同时由于油管内外分别为蜡和空气，两者均具有良好的保温性，被加热的油管段处于相对绝热的环境。
因此需要在不改造管柱且不停产前提下，提供一种利用高压气藏本身具有的压能进行发电，继而加热管柱熔化凝结的蜡和天然气水合物的井下工具及其方法。
发明内容
本发明目的是：为解决现有技术的不足，避免因为流道被蜡和天然气水合物堵塞带来的停产风险，特提供一种高压气井自发电加热清蜡工具及其方法。
为达到上述目的，本发明解决此问题所采用的技术方案是：一种高压气井自发电加热清蜡工具及其方法，其结构主要包括：下部支撑、涡流分离器、排出流道、涡流螺旋、轴承孔、螺纹孔、滚动轴承、动密封盖、引流器、旋转涡轮、花键轴、发电机、上部支撑、上部支撑槽道、弹簧体、工具弹簧触点接头、油管弹簧触点接头、电热丝、油管接头、油管、主流道；其特征在于：下部支撑焊接于涡流分离器台阶处；主流道在涡流分离器中，涡流分离器壳体上有三个排出流道、三圈涡流螺旋，轴承孔和螺纹孔位于涡流分离器上端面，滚动轴承和花键轴下端安装在动密封盖密封的轴承孔中，动密封盖和涡流分离器的上端面通过螺纹连接；引流器焊接于涡流分离器外，两者相对固定，旋转涡轮和花键轴配合，旋转涡轮相对引流器转动；花键轴上端和发电机连接，上部支撑焊接于发电机上端，弹簧体安装在上部支撑槽道内，两个工具弹簧触点接头焊接于弹簧体端部；两个油管弹簧触点接头焊接于油管接头内壁，电热丝和油管弹簧触点接头连接，螺旋缠绕在油管外壁；所述高压气井自发电加热清蜡工具的工作方法为：通过卡入油管连接处的下部支撑和上部支撑将所述高压气井自发电加热清蜡工具固定在油管中，夹杂油、砂的高压气体从主流道进入涡流分离器，接着从排出流道流出进入涡流螺旋形成高速旋涡状流动，将密度较大的油和砂甩到贴近油管内壁处，靠近中轴的流道只剩下气体，在引流器作用下改变方向，垂直作用于旋转涡轮推动其转动，旋转涡轮带动花键轴，继而带动发电机工作，产生的电能由导线依次通过工具弹簧触点接头、油管弹簧触点接头到达电热丝，继而电能转化为热能，熔化油管中的蜡。
所述上部支撑卡入油管连接处时，在弹簧体作用下，工具弹簧触点接头和油管弹簧触点接头紧密接触，发电机、工具弹簧触点接头、油管弹簧触点接头、电热丝及导线形成回路；所述下部支撑、涡流分离器、引流器、旋转涡轮、发电机、上部支撑外表面进行了钨合金镀层。
本发明与现有技术相比，其优势是：1）该工具在不停产前提下，可有效清除油管内壁凝结的蜡和天然气水合物；2）该工具利用高压气藏本身具有的压能进行发电，具有较好的节能环保效果，还可降低使用成本；3）该工具结构简单，可靠性高，不用改造管柱，可用钢丝绳下入和提出，降低了设备要求和相关投入成本。
附图说明
图1是本发明一种高压气井自发电加热清蜡工具的截面结构示意图；
图2是本发明一种高压气井自发电加热清蜡工具安装于油管中的示意图；
图3是本发明图1中A部分局部放大图；
图4是本发明图1中B部分局部放大图。
图中，1. 下部支撑、2. 涡流分离器、3. 排出流道、4. 涡流螺旋、5. 轴承孔、6.螺纹孔、7. 滚动轴承、8. 动密封盖、9. 引流器、10. 旋转涡轮、11. 花键轴、12. 发电机、13. 上部支撑、14. 上部支撑槽道、15. 弹簧体、16. 工具弹簧触点接头、17. 油管弹簧触点接头、18. 电热丝、19. 油管接头、20. 油管、21. 主流道。
具体实施方式
如图1-图4所示，一种高压气井自发电加热清蜡工具及其方法，其结构主要包括：下部支撑1、涡流分离器2、排出流道3、涡流螺旋4、轴承孔5、螺纹孔6、滚动轴承7、动密封盖8、引流器9、旋转涡轮10、花键轴11、发电机12、上部支撑13、上部支撑槽道14、弹簧体15、工具弹簧触点接头16、油管弹簧触点接头17、电热丝18、油管接头19、油管20、主流道21；其特征在于：下部支撑1焊接于涡流分离器2台阶处；主流道21在涡流分离器2中，涡流分离器2壳体上有三个排出流道3、三圈涡流螺旋4，轴承孔5和螺纹孔6位于涡流分离器2上端面，滚动轴承7和花键轴11下端安装在动密封盖8密封的轴承孔5中，动密封盖8和涡流分离器2的上端面通过螺纹连接；引流器9焊接于涡流分离器2外，两者相对固定，旋转涡轮10和花键轴11配合，旋转涡轮10相对引流器9转动；花键轴11上端和发电机12连接，上部支撑13焊接于发电机12上端，弹簧体15安装在上部支撑槽道14内，两个工具弹簧触点接头16焊接于弹簧体15端部；两个油管弹簧触点接头17焊接于油管接头19内壁，电热丝18和油管弹簧触点接头17连接，螺旋缠绕在油管20外壁；所述高压气井自发电加热清蜡工具的工作方法为：通过卡入油管20连接处的下部支撑1和上部支撑13将所述高压气井自发电加热清蜡工具固定在油管中，夹杂油、砂的高压气体从主流道21进入涡流分离器2，接着从排出流道3流出进入涡流螺旋4形成高速旋涡状流动，将密度较大的油和砂甩到贴近油管20内壁处，靠近中轴的流道只剩下气体，在引流器9作用下改变方向，垂直作用于旋转涡轮10推动其转动，旋转涡轮10带动花键轴11，继而带动发电机12工作，产生的电能由导线依次通过工具弹簧触点接头16、油管弹簧触点接头17到达电热丝18，继而电能转化为热能，熔化油管中的蜡。
所述上部支撑13卡入油管20连接处时，在弹簧体15作用下，工具弹簧触点接头16和油管弹簧触点接头17紧密接触，发电机12、工具弹簧触点接头16、油管弹簧触点接头17、电热丝18及导线形成回路；所述下部支撑1、涡流分离器2、引流器9、旋转涡轮10、发电机12、上部支撑13外表面进行了钨合金镀层。
使用上述工具在高压气井中发电加热清蜡的方法，主要包括以下步骤：1）根据施工数据预估析蜡深度、析蜡量，并计算油管20中的换热情况，选择所需发电机12、旋转涡轮10和电热丝18的参数；2）下油管施工时，在预估析蜡深度下入螺旋缠绕有电热丝18的油管20，以及带有油管弹簧触点接头17的油管接头19；3）将上部支撑13和钢丝绳连接，在不压井情况下，通过绞车将工具下放至油管20中高压、低温、气体流速快导致易析蜡的位置，使弹簧体15弹出卡入油管接头19的空隙；4）转动工具使工具弹簧触点接头16和油管弹簧触点接头17接触，接通由导线、发电机12、工具弹簧触点接头16、油管弹簧触点接头17、电热丝18形成的回路，工具进入工作状态。
Claims (3)
1.一种高压气井自发电加热清蜡工具，其结构主要包括：下部支撑（1）、涡流分离器（2）、排出流道（3）、涡流螺旋（4）、轴承孔（5）、螺纹孔（6）、滚动轴承（7）、动密封盖（8）、引流器（9）、旋转涡轮（10）、花键轴（11）、发电机（12）、上部支撑（13）、上部支撑槽道（14）、弹簧体（15）、工具弹簧触点接头（16）、油管弹簧触点接头（17）、电热丝（18）、油管接头（19）、油管（20）、主流道（21）；其特征在于：下部支撑（1）焊接于涡流分离器（2）台阶处；主流道（21）在涡流分离器（2）中，涡流分离器（2）壳体上有三个排出流道（3）、三圈涡流螺旋（4），轴承孔（5）和螺纹孔（6）位于涡流分离器（2）上端面，滚动轴承（7）和花键轴（11）下端安装在动密封盖（8）密封的轴承孔（5）中，动密封盖（8）和涡流分离器（2）的上端面通过螺纹连接；引流器（9）焊接于涡流分离器（2）外，两者相对固定，旋转涡轮（10）和花键轴（11）配合，旋转涡轮（10）相对引流器（9）转动；花键轴（11）上端和发电机（12）连接，上部支撑（13）焊接于发电机（12）上端，弹簧体（15）安装在上部支撑槽道（14）内，两个工具弹簧触点接头（16）焊接于弹簧体（15）端部；两个油管弹簧触点接头（17）焊接于油管接头（19）内壁，电热丝（18）和油管弹簧触点接头（17）连接，螺旋缠绕在油管（20）外壁；下部支撑（1）、涡流分离器（2）、引流器（9）、旋转涡轮（10）、发电机（12）、上部支撑（13）外表面进行了钨合金镀层。
2.根据权利要求1所述的一种高压气井自发电加热清蜡工具，其特征在于：所述上部支撑（13）卡入油管（20）连接处时，在弹簧体（15）作用下，工具弹簧触点接头（16）和油管弹簧触点接头（17）紧密接触，发电机（12）、工具弹簧触点接头（16）、油管弹簧触点接头（17）、电热丝（18）及导线形成回路。
3.一种高压气井自发电加热清蜡工具的工作方法，其特征在于：所述方法采用了权利要求1所述的一种高压气井自发电加热清蜡工具；通过卡入油管（20）连接处的下部支撑（1）和上部支撑（13）将所述高压气井自发电加热清蜡工具固定在油管中，夹杂油、砂的高压气体从主流道（21）进入涡流分离器（2），接着从排出流道（3）流出进入涡流螺旋（4）形成高速旋涡状流动，将密度较大的油和砂甩到贴近油管（20）内壁处，靠近中轴的流道只剩下气体，在引流器（9）作用下改变方向，垂直作用于旋转涡轮（10）推动其转动，旋转涡轮（10）带动花键轴（11），继而带动发电机（12）工作，产生的电能由导线依次通过工具弹簧触点接头（16）、油管弹簧触点接头（17）到达电热丝（18），继而电能转化为热能，熔化油管中的蜡。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |