一种适用于油管清洗的超声-化学一体化处理装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种适用于油管清洗的超声

【技术实现步骤摘要】
一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法


[0001]本专利技术属于油田采油辅助设备清洗领域，尤其涉及一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法。

技术介绍

[0002]石油天然气作为重要的能源和战略资源，对我国经济发展和国防安全起到举足轻重的作用。近年来，随着石油天然气开采力度不断增加，我国能源战略逐渐向深井、超深井方向转移。随着开采深度的不断加深，油井管柱随之加深，油管消耗成为制约降低油气开采成本的关键点。然而，在油气开采过程中，由于井下油管长期处于油气介质中，使油管的内外壁出现结垢、锈皮、结蜡和稠油堆积等现象，使得油套环空过流面积减小，油管内油气流动阻力增大，堵塞油管，降低油气产量，严重时还会导致抽油泵损坏、油井蜡卡等事故。因此，为保障油气井正常安全工作，应通过修井作业对油管进行清洗、测量和重装处理。
[0003]由于油管附着物成分复杂，导致油管清洗难度大大提高。目前油管清洗方法有高压水射流清洗、水煮法和化学清洗方式几种。高压水射流清洗是利用高压泵给水加压产生冲击力，从而直接冲击、剥离油管的结垢。该方式操作简单，成本低，不腐蚀和损伤油管，但清洗时间长，效率低，耗水量大，对结垢清洗效果差。水煮法是将油管放入水池中热煮，使得附着在油管的污染物脱落。该方式操作简单，经济实用，但清洗效果差，能量效果率低。化学清洗方式是通过加入化学剂来清除油管污垢，该方式污垢清除能力强，但化学剂消耗大，污染严重且易损坏油管。鉴于上述方法存在的不足，可以引入超声波技术来进行油管清洗处理。超声波技术原理是利用超声波的空化作用，产生氧化自由基和微射流，氧化油管壁有机垢，对油滴进行破乳。
[0004]功率超声是指超声波频率在20kHz
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100kHz之间的超声波，将其作用在水中会产生一系列理化生效应。超声波作为一种特殊的能量形式，其独特效应主要包括机械作用、空化效应、热效应、化学效应等。其中在超声处理油管结垢应用中起最主要的效应是空化作用，其基本原理是存在于液体中的微气泡在声场作用下振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后闭合，在气泡闭合时产生冲击波，最终崩溃。空化作用形成高温达5000K，压力达50MPa，使得水蒸气发生分裂和链式反应，产生
·
OH，
·
OH同难挥发的有机物进行氧化反应，降解为水和小分子物质。
[0005]利用超声辅助化学剂清洗油管具有以下优势：超声波能为化学反应提供能量，提高化学剂活性，加快降解速度。同时，超声振动及沸腾效应能增加油管污染物与化学剂接触面积，有利于降解反应进行；化学剂作用能使污染物组分发生化学变化，降低分子活化能，从而有利于超声发挥降解作用。
[0006]同时，采用气浮技术来处理油管清洗产生的悬浮物，气浮技术是通过向液体中鼓入空气，使液体中产生微小气泡，气泡在密度差的作用下会上浮，油管壁上的油脂及悬浮颗粒会附着在气泡表面，以此达到去除悬浮物的目的。超声波的空化作用会产生大量微小气泡，加快气浮效率。
[0007]然而，现有超声波气浮装置存在产生的气泡速率过慢、气泡较大、破乳与分离效果不显著的问题；常规油管清洗技术具有清洁效果差，设备占地面积广、能耗大、维修频率高等缺点。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法。该处理装置结构简单、使用操作方便、无污染、能量利用率高、油管污垢和油脂去除效果显著。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法，该处理设备由污水处理装置、油管清洗装置和外围设备三部分组成，所述污水处理装置包括墙体、高压喷头、油管、传送带、传送带支撑架、栅栏过滤器、斜板过滤器、油脂吸附层、防水罩、紫外线灯管，所述油管清洗装置包括超声波清洗机、可伸缩挡板、刮渣板、油管、挡板、加热盘管、气孔、布气管、超声波换能器，所述外围设备包括高压离心泵、割刀式污泥泵、污泥池。所述高压喷头固定于墙体顶端、侧部通过供水管同外围设备高压离心泵相连，所述油管从油管进出口通过传送带输送到污水处理装置，所述传送带由传送带支撑架及墙体固定，所述传送带支撑架底部依次设有栅栏过滤器、斜板过滤器、油脂吸附层、防水罩、紫外线灯管，所述栅栏过滤器侧部设有排污口并通过排污管同外围设备割刀式污泥泵相连，所述污水处理装置底部设有排水口并通过供水管同外围设备高压离心泵相连。所述油管清洗装置顶部设有刮渣板，同外围设备刮渣电机相连，顶部设有加样口，侧部设有可伸缩挡板，所述油管清洗装置底部设有布气管和加热盘管，布气管的管壁上布有气孔。所述超声波清洗机底部内置超声波换能器。
[0011]优选地，所述高压喷头可自动旋转，与垂线夹角为30
°
～90
°
，排量达100L/min。
[0012]优选地，所述传送带采用特氟龙输送带，耐高温及化学腐蚀，与水平夹角为30
°
，主要是使清洗液形成旋流，促进微小气泡与油脂聚合。
[0013]优选地，所述支撑柱起到对矩形固定块进行固定支撑的作用。
[0014]优选地，所述矩形固定块内壁固定套接斜板过滤器和油脂吸附层。
[0015]优选地，所述防水罩为透明材质，起到防止紫外灯光管与污水直接接触。所述紫外灯管的功率为150W
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200W，起到对污水杀菌、氧化有机物的目的。
[0016]优选地，所述刮渣板由刮渣电机驱动旋转，所述刮渣板材质碳钢，刮渣速度0.02m/s，刮渣电机功率0.75kW
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2.5kW。刮渣板旋转来的浮渣通过可伸缩挡板流经污水处理装置。
[0017]优选地，所述加热盘管材质为不锈钢管，管径为DN30 mm，管内流速在0.3m/s
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0.6m/s，可加热温度最高100℃。
[0018]优选地，所述布气管微孔孔径0.22μm
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100μm，孔隙度35％
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50％，曝气气泡5um
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10um，曝气阻力小、气液界面积大，气泡扩散均匀，耐腐蚀性强。
[0019]优选地，所述超声波清洗机底部均匀布置5个超声波换能器，所述超声波换能器超声频率为20kHz，功率密度为1.5W
·
mL
‑1。所述超声波清洗机可利用超声波换能器产生超声空化作用，与布气管曝气作用相结合，产生超微气泡将油管壁中的油脂、悬浮颗粒等浮渣运送到刮渣板处。
[0020]优选地，如上一项所述的一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1)油管从油管进出口通过传送带缓慢进入污水处理装置，此时可伸缩挡板呈关闭状态。
[0022]步骤2)启动高压离心泵，利用高压喷嘴冲洗油管至内外壁无污泥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法，该处理设备由污水处理装置、油管清洗装置和外围设备三部分组成，所述污水处理装置包括墙体、高压喷头、油管、传送带、传送带支撑架、栅栏过滤器、斜板过滤器、油脂吸附层、防水罩、紫外线灯管，所述油管清洗装置包括超声波清洗机、可伸缩挡板、刮渣板、油管、挡板、加热盘管、气孔、布气管、超声波换能器，所述外围设备包括高压离心泵、割刀式污泥泵、污泥池。所述高压喷头固定于墙体顶端、侧部通过供水管同外围设备高压离心泵相连，所述油管从油管进出口通过传送带输送到污水处理装置，所述传送带由传送带支撑架及墙体固定，所述传送带支撑架底部依次设有栅栏过滤器、斜板过滤器、油脂吸附层、防水罩、紫外线灯管，所述栅栏过滤器侧部设有排污口，通过排污管同外围设备割刀式污泥泵相连；所述污水处理装置底部设有排水口，通过供水管同外围设备高压离心泵相连。所述油管清洗装置顶部设有刮渣板，同外围设备刮渣电机相连；顶部设有加样口，侧部设有可伸缩挡板。所述油管清洗装置底部设有布气管和加热盘管，布气管的管壁上布有气孔。所述超声波清洗机底部内置超声波换能器。2.根据权利要求1所述的一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法，其特征在于所述高压喷头可自动旋转，与垂线夹角为30
°
～90
°
，排量达100L/min。3.根据权利要求1所述的一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法，其特征在于所述传送带采用特氟龙输送带，耐高温及化学腐蚀，与水平夹角为30
°
。4.根据权利要求1所述的一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法，其特征在于所述防水罩为透明材质，所述紫外灯管的功率为150W～200W。5.根据权利要求1所述的一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法，其特征在于所述刮渣板由刮渣电机驱动旋转，所述刮渣板材质碳钢，刮渣速度0.02m/s，刮渣电机功率0.75kW
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2.5kW。6.根据权利要求1所述的一种适用于油管清洗的超声
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化学一体化处理装置与方法，其特征在于所述布...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富华，孙泽壮，王路一，张志豪，张卫东，时贤，葛永召，黄兆鹏，刘海洋，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：