一种高压管柱密封循环伴热防蜡装置及实施工艺
阅读说明：本技术 一种高压管柱密封循环伴热防蜡装置及实施工艺 (High-pressure pipe column sealing circulating heat tracing wax-proof device and implementation process ) 是由 王今腾 于 2021-03-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高压管柱密封循环伴热防蜡装置及实施工艺,包括油管(1)、套管(2)、芯管(3)、密封采液转接头(4)、密封衬套接头(13)、投球封隔器(14)、柱塞(31)和热水循环系统(5),通过将油管(1)、套管(2)和芯管(3)进行三层嵌套,利用密封衬套接头(13)和柱塞(31)之间的密封,以及投球封隔器(14)对井底高压的密封隔绝,使油管(1)和套管(2)之间、油管(1)和芯管(3)之间分别实现环空,使油气采出液通过芯管(3)流到地面,而循环热水则通过独立管路进行循环；本发明具有制作成本低、结构简单、实施工艺方便、对芯管加热速度快、节能环保等优点。(The invention discloses a high-pressure pipe column sealing circulation heat tracing paraffin control device and an implementation process, wherein the high-pressure pipe column sealing circulation heat tracing paraffin control device comprises an oil pipe (1), a sleeve (2), a core pipe (3), a sealing liquid production adapter (4), a sealing bush joint (13), a ball throwing packer (14), a plunger (31) and a hot water circulation system (5), wherein the oil pipe (1), the sleeve (2) and the core pipe (3) are nested in three layers, the annular space is respectively realized between the oil pipe (1) and the sleeve (2) and between the oil pipe (1) and the core pipe (3) by utilizing the sealing between the sealing bush joint (13) and the plunger (31) and the sealing isolation of the ball throwing packer (14) to the high pressure at the bottom of a well, the produced oil gas liquid flows to the ground through the core pipe (3), and the circulating hot; the invention has the advantages of low manufacturing cost, simple structure, convenient implementation process, high heating speed of the core pipe, energy saving, environmental protection and the like.)
技术领域
本发明涉及一种石油井下采油防蜡装置及实施工艺，特别是涉及一种高压管柱密封循环伴热防蜡装置及实施工艺。
背景技术
高压含蜡油井生产时,含蜡井田油气在抽出地面过程中，由于压力的降低造成原油温度的下降，导致原油中溶解的蜡质析出并粘附在生产管柱上,使管柱的通道变窄并堵塞，导致高含蜡高压油气井不能正常生产。
当前石油开采中使用的管柱清蜡防蜡方法主要有机械清蜡、化学剂清防蜡、微生物清防蜡、电磁清防蜡，热力清防蜡等。其中机械清蜡是在生产管柱内侧下放含有清蜡刮板的工具串,当生产管柱堵塞时,清蜡刮板以机械运动的方式铲除生产管柱内的蜡，该方法的缺点在于清蜡不彻底且易对管柱造成损伤；化学剂和微生物清防蜡是将化学药剂或微生物菌剂从管柱套管环空区域注入，优点在于不影响油井生产作业，但单次注入的清防蜡作用时间有限，需定期将化学剂或微生物菌剂打入，成本较高；电磁清防蜡则是在管柱套管外周设置电磁线圈，利用电磁发热对管柱进行加热，该方法的缺点在于结构复杂、操作繁琐，同时增加作业成本，而且涉及强电，可能产生电火花，带来很大生产隐患。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺点，提供一种高压管柱密封循环伴热防蜡装置及实施工艺，采用油管、套管和芯管三层套管，通过结构简单的封隔组件对管间进行密封，形成油气采出液和循环热水的各自独立通道，利用地面上的太阳能加热器对循环热水进行加热，能确保芯管柱温度高于含蜡气析出蜡的温度，保障高含蜡高压气井的长期稳定生产。
本发明的高压管柱密封循环伴热防蜡装置，通过下述的技术方案来实现：
一种高压管柱密封循环伴热防蜡装置，包括油管、套管、芯管、密封采液转接头、密封衬套接头、投球封隔器、柱塞和热水循环系统；
所述套管的内径大于油管的外径，芯管的外径小于油管的内径，且油管置于套管内，芯管置于油管内；
所述套管的上端固定设有套管封堵环，其内缘与油管的外壁固定连接，在套管管身上套管封堵环的下方设有套管支管口；
所述油管的上端固定设有油管封堵环，其中心孔的直径大于所述芯管的外径，油管封堵环上设有连接螺纹孔，在油管管身上油管封堵环的下方设有油管支管口，油管的下端与所述密封衬套接头的上端口固定连接；
所述密封衬套接头为圆管状，其上端口的内径大于油管的外径，在密封衬套接头的内壁中部设有衬套环状突出段，在衬套环状突出段上方的衬套接头管壁上沿管周均匀设有多个循环孔，密封衬套接头的下端与所述投球封隔器的上端口固定连接；
所述投球封隔器由封隔管、密封环和可溶投球组成，其上端口的内径大于所述密封衬套接头下端口的外径，所述封隔管为圆管状，在其内壁中下部设有封隔管环状突出段，所述密封环为圆环状，其外径小于所述套管的内径、内径大于封隔管的外径，密封环固定套接在封隔管环状突出段处的封隔管外壁上，所述可溶投球的直径小于封隔管的内径、大于封隔管环状突出段的内径；
所述密封采液转接头由相互垂直的两段管身组成，其上端为上法兰端、下端为下法兰端，在下法兰端的端面上，密封采液转接头的管身延伸出一个同轴的限位环，该限位环的内径大于所述芯管的外径、外径小于所述油管封堵环中心孔的直径，密封采液转接头的上法兰端与采出液控制阀固定连接，后者与地面的油气采出液管线连接，密封采液转接头的下法兰端与所述芯管的上端口固定连接；
所述柱塞呈空心梭形，其上端口与所述芯管的下端固定连接，且上端口的内径大于芯管的外径，柱塞中段的外径小于所述芯管和密封衬套接头的内径、大于所述衬套环状突出段的内径；
所述热水循环系统的进水端与所述油管支管口固定连接、出水端与所述套管支管口固定连接。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述热水循环系统由循环水管路、循环水泵、循环水控制阀和太阳能加热器组成，其中循环水管路的进水端与所述油管支管口固定连接、出水端与所述套管支管口固定连接，在循环水管路的出水端设有循环水泵，在套管支管口与循环水泵之间设有循环水控制阀，在循环水泵和循环水管路的进水端之间设有太阳能加热器。
作为本发明技术方案的进一步优化，在所述密封衬套接头的上端口设有衬套内轴间，在投球封隔器封隔管的上端口设有封隔管内轴间，在密封采液转接头下法兰端的端口设有转接头内轴间，在柱塞的上端口设有柱塞内轴间，目的在于对组件之间的连接进行限位。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述投球封隔器的密封环与封隔管的外壁为一体连接。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述密封衬套接头、柱塞、投球封隔器的封隔管和密封环的材质均为弹性金属材料，如镍铬钢或轧制锰青铜等。
作为本发明技术方案的进一步优化，在所述柱塞中段的外壁上沿管周均匀设有多组凹槽，凹槽装有滚珠，凹槽的外口直径小于滚珠的直径，目的在于在对柱塞和密封衬套接头进行拆卸时减小摩擦。
本发明的高压管柱密封循环伴热防蜡装置的实施工艺，其技术方案包括如下步骤：
（a）在所述油管的下端依次固定连接密封衬套接头和投球封隔器，将油管下入所述套管中，把套管封堵环和油管的外壁固定连接，将所述热水循环系统的进水端与油管支管口固定连接、出水端与所述套管支管口固定连接；
（b）将所述芯管的上端与所述密封采液转接头的下法兰端固定连接、下端与所述柱塞固定连接，把芯管下入油管中使柱塞下到密封衬套接头处，把密封采液转接头的上法兰端与所述采出液控制阀固定连接；
（c）把密封采液转接头的下法兰端连接到油管封堵环上，下压芯管使柱塞和密封衬套接头密封，将下法兰端和油管封堵环固定连接；
（d）在芯管内打气加压，推动投球封隔器的可溶投球下行，挤压封隔管环状突出段和密封环，使油管和套管密封并环空，同时油管和芯管环空；
（e）打开所述热水循环系统的循环水控制阀和循环水泵，循环热水从油管支管口流入，依次经过芯管与油管之间的环空通道、密封衬套接头上的循环孔、油管与套管之间的环空通道、套管支管口，形成热水循环，对芯管进行加热；
（f）高压油气采出液向上流动，将可溶投球溶解，从芯管流出，通过密封采液转接头流到地面的油气采出液管线，进行长期稳定生产。
综上所述，本发明相对于现有技术具有如下技术优势：本发明的高压管柱密封循环伴热防蜡装置及实施工艺，通过将油管、套管和芯管进行三层嵌套，利用密封衬套接头和柱塞之间的密封，以及投球封隔器对井底高压的密封隔绝，使油管和套管之间、油管和芯管之间分别实现环空，使油气采出液通过芯管流到地面，而循环热水则通过独立管路进行循环，再利用地面上的太阳能加热器对循环热水进行加热，具有装置制作成本低、结构简单、实施工艺方便、对芯管加热速度快、节能环保等优点，能确保芯管柱温度高于含蜡气析出蜡的温度，保障高含蜡高压气井的长期稳定生产。
附图说明
图1为本发明高压管柱密封循环伴热防蜡装置实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中密封衬套接头的结构剖视图；
图3为本发明实施例中投球封隔器的结构剖视图；
图4为本发明实施例中柱塞的结构剖视图；
图5为本发明实施例中密封采液转接头的结构剖视图；
图6为本发明实施例实施工艺中芯管放入油管的示意图；
图7为本发明实施例实施中生产循环示意图；
图中：1-油管、2-套管、3-芯管、4-密封采液转接头、5-热水循环系统、6-采出液控制阀、7-油气采出液、8-热循环水、11-油管封堵环、12-油管支管口、13-密封衬套接头、14-投球封隔器、21-套管封堵环、22-套管支管口、31-柱塞、41-上法兰端、42-下法兰端、43-限位环、44-转接头内轴间、51-循环水管路、52-循环水泵、53-循环水控制阀、54-太阳能加热器、131-衬套环状突出段、132-循环孔、133-衬套内轴间、141-封隔管、142-密封环、143-可溶投球、311-密封环、311-柱塞内轴间、312-滚珠、1411-封隔管环状突出段、1412-封隔管内轴间。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
图1-7显示了本发明高压管柱密封循环伴热防蜡装置及实施工艺的实施方式。
如图1-5所示，一种高压管柱密封循环伴热防蜡装置，包括油管1、套管2、芯管3、密封采液转接头4、密封衬套接头13、投球封隔器14、柱塞31和热水循环系统5；
所述套管2的内径大于油管1的外径，芯管3的外径小于油管1的内径，且油管1置于套管2内，芯管3置于油管1内；
所述套管2的上端固定设有套管封堵环21，其内缘与油管1的外壁固定连接，在套管2管身上套管封堵环21的下方设有套管支管口22；
所述油管1的上端固定设有油管封堵环11，其中心孔的直径大于所述芯管3的外径，油管封堵环11上设有连接螺纹孔，在油管1管身上油管封堵环11的下方设有油管支管口12，油管1的下端与所述密封衬套接头13的上端口固定连接；
所述密封衬套接头13为圆管状，其上端口的内径大于油管1的外径，在密封衬套接头13的内壁中部设有衬套环状突出段131，在衬套环状突出段131上方的衬套接头管壁上沿管周均匀设有八个循环孔132，密封衬套接头13的下端与所述投球封隔器14的上端口固定连接；
所述投球封隔器14由封隔管141、密封环142和可溶投球143组成，其上端口的内径大于所述密封衬套接头13下端口的外径，所述封隔管141为圆管状，在其内壁中下部设有封隔管环状突出段1411，所述密封环142为圆环状，其外径小于所述套管2的内径、内径大于封隔管141的外径，密封环142固定套接在封隔管环状突出段1411处的封隔管141外壁上，所述可溶投球143的直径小于封隔管141的内径、大于封隔管环状突出段1411的内径；
所述密封采液转接头4由相互垂直的两段管身组成，其上端为上法兰端41、下端为下法兰端42，在下法兰端42的端面上，密封采液转接头4的管身延伸出一个同轴的限位环43，该限位环43的内径大于所述芯管3的外径、外径小于所述油管封堵环11中心孔的直径，密封采液转接头4的上法兰端41与采出液控制阀6固定连接，后者与地面的油气采出液管线连接，密封采液转接头4的下法兰端42与所述芯管3的上端口固定连接；
所述柱塞31呈空心梭形，其上端口与所述芯管3的下端固定连接，且上端口的内径大于芯管3的外径，柱塞31中段的外径小于所述芯管3和密封衬套接头13的内径、大于所述衬套环状突出段131的内径；
所述热水循环系统5的进水端与所述油管支管口12固定连接、出水端与所述套管支管口22固定连接。
在该实施例中，所述热水循环系统5由循环水管路51、循环水泵52、循环水控制阀53和太阳能加热器54组成，其中循环水管路51的进水端与所述油管支管口12固定连接、出水端与所述套管支管口22固定连接，在循环水管路51的出水端设有循环水泵52，在套管支管口22与循环水泵52之间设有循环水控制阀53，在循环水泵52和循环水管路51的进水端之间设有太阳能加热器54。
在该实施例中，在所述密封衬套接头13的上端口设有衬套内轴间133，在投球封隔器14封隔管141的上端口设有封隔管内轴间1412，在密封采液转接头4下法兰端42的端口设有转接头内轴间44，在柱塞31的上端口设有柱塞内轴间311。
在该实施例中，所述投球封隔器14的密封环142与封隔管141的外壁为一体连接。
在该实施例中，所述密封衬套接头13、柱塞31、投球封隔器14的封隔管141和密封环142的材质均为轧制锰青铜材料。
在该实施例中，在所述柱塞31中段的外壁上沿管周均匀设有六组凹槽，凹槽装有滚珠312，凹槽的外口直径小于滚珠312的直径。
如图6-7所示，一种高压管柱密封循环伴热防蜡装置的实施工艺，包括如下步骤：
（a）在所述油管1的下端依次固定连接密封衬套接头13和投球封隔器14，将油管1下入所述套管2中，把套管封堵环21和油管1的外壁固定连接，将所述热水循环系统5的进水端与油管支管口12固定连接、出水端与所述套管支管口22固定连接；
（b）将所述芯管3的上端与所述密封采液转接头4的下法兰端42固定连接、下端与所述柱塞31固定连接，把芯管3下入油管1中使柱塞31下到密封衬套接头13处，把密封采液转接头4的上法兰端41与所述采出液控制阀6固定连接；
（c）把密封采液转接头4的下法兰端42连接到油管封堵环11上，下压芯管3使柱塞31和密封衬套接头13密封，将下法兰端42和油管封堵环11固定连接；
（d）在芯管3内打气加压，推动投球封隔器14的可溶投球143下行，挤压封隔管环状突出段1411和密封环142，使油管1和套管2密封并环空，同时油管1和芯管3环空；
（e）打开所述热水循环系统5的循环水控制阀53和循环水泵52，循环热水从油管支管口12流入，依次经过芯管3与油管1之间的环空通道、密封衬套接头13上的循环孔、油管1与套管2之间的环空通道、套管支管口22，形成热水循环8，对芯管3进行加热；
（f）高压油气采出液7向上流动，将可溶投球143溶解，从芯管3流出，通过密封采液转接头4流到地面的油气采出液管线，进行长期稳定生产。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“内侧”、“外侧”、“上端”、“下端”、“一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。同时，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的范围，任何本领域的技术人员，凡在不脱离本发明的精神和原则之前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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