[发明专利]一种石油开采井筒污垢的清除设备

说明书

本发明公开了一种物理除垢方法的设备，该设备由两个部分组成。一个是井筒外部的提取设备，另一个是安装在井筒口的清除污垢设备。提取设备有四根或多根重型钢管连接清洗设备，在工作中起到控制清洗设备中的弹簧钢管下放或上升速度及深度的作用。清除污垢设备是由一个置于井筒口的密封井盖。井盖上面有两个带有密封圈的弹簧钢管置入口，其中一个是清洗井筒的弹簧钢管置入口，另一个是污垢排出的弹簧钢管(即排污弹簧钢管)置入口。井盖有上下两部分，中间有钢板隔开。清洗井筒的弹簧钢管底端有一个空心重锤，在钢管和空心重锤的四周全部设有微孔。排放污垢的弹簧钢管底端为广口式开口装置。

发明背景

物体的表面由于受到了化学、物理或者生物作用逐渐就形成了污垢。在石油生产过程中，由于采出的液体主要是通过井筒运送到地面上，在这些物质中含有大量的有机物、硫化氢、多种金属离子，以及细菌和泥沙等物质，在生产过程中很容易形成污垢。在生产过程中，如果井筒结垢之后将会堵塞油井通道，降低油田的产量和品质，同时还会堵死管道，给石油管道维修造成严重的困难，会严重影响到油田的正常生产和经济效益。当前，在对油井井筒进行除垢过程中存在很多缺点，因此对井筒结垢的原因进行分析，找到最佳的治理措施具有十分重要的作用和意义。

1.油井井筒结垢的机理分析

油井井筒的结垢主要指的是油井井筒内的抽油泵和油管杆等地下机械，和油层与井筒之间的连通渠道的构建在运行过程中，在油井内产出的液体长期的作用之下通过各种复杂的化学反应，导致这些器械元件和通道的表面出现了结垢现象。在石油的生产过程中，当原油从井底底部进入到管道开始，原油自身所富含的各种复杂的物质，导致了开采过程中从井底的底部开始结垢。井筒结垢之后，导致了油井内装置的生产状态下降，情况严重者还会导致卡泵现象的发生，并且还会加重抽油实杆偏磨以及断裂等安全事故的发生。

2.油井井筒结垢的原因分析

在对油井井筒结垢的成分进行分析时发现，其中主要的成分是硫酸根离子、碳酸根离子、镁离子、钙离子以及沥青和石蜡等有机物。这些物质在进行化学反应过程中能够生成不溶于水的沉淀物，这些不溶于水的沉淀物再与有机物进行结合，就会在油井的井筒上形成不容易溶解的结垢物质。此外，在石油生产过程中，很多油井都已经经过多次的酸化作业，这些酸性的液体在对结垢进行溶解的同时，也会对管道的管道壁产生严重的影响，这种情况的存在也是导致油井井筒存在严重结垢现象的一个主要原因。在油田中还存在很多油井出砂的问题，所以产生的大量的沙粒就称为了石蜡和有机物相互结合的载体，导致了在生产过程中存在井筒内出现了明显的析蜡现象。在对结垢的成分进行分析过程中发现，这些污垢中除了含有大量的金属离子和酸根离子之外，还富含很多种有机物，这些有机物与沙粒和不可溶解的盐类融合在一起就形成了难以溶解的油井结垢的混合物。从目前的除垢技术来看，这种结垢在防治过程中不容易及时将其去除，作业难度十分大。

就石油的输油管道防除垢技术的研究进展目前,在输油管道防除垢技术领域中,有以下几种方法：

一、化学法

主要是离子交换、化学加药等,这些化学方法虽然曾被广泛应用, 有很好的防垢效果,但是其代价也是相当大的,如加阻垢剂等,许多阻垢剂常常又是微生物的营养源,所以,通常在加阻垢剂的同时,还需加入大量的杀菌剂、灭藻剂、平衡剂等等,另外化学药剂本身对设备、管道的腐蚀也是很严重的。化学除垢是根据垢层的化学成分,选用合适的酸类(或碱性)化学试剂溶解进行阶段性除垢。它是一种或几种化学药剂清除设备工艺侧或水侧表面污垢的方法,借助清洗剂对物体表面污染物或覆盖面进行化学转化、溶解、剥离以达到脱脂、除锈和去污的效果。酸洗过程虽然比较简单,但需要停设备,影响生产,费事费力, 另外还存在其他缺点,主要表现在:酸洗加速了腐蚀,降低了管线和设备的使用寿命；清洗的废液对环境造成了一定污染；可能在地层中发生二次沉淀。总之,在越来越重视环保、强调可持续发展的今天,化学除垢及防垢表现出越来越明显的局限性。

二、物理法