一种可变径井筒除硫除蜡装置

本发明涉及一种可变径井筒除硫除蜡装置，涉及高含硫气田开发。

背景技术：

1、硫沉积是高含硫气藏开发过程中广泛存在而又无法避免的问题。在石油和天然气开采过程中，我国的高含硫气藏在四川盆地川东北地区分布及其广泛，典型的有铁山坡气田、普光气田、罗家寨气田等。井筒内的流体往往会携带硫化物和蜡质。随着气田的不断开采，这些物质井筒内沉积，会不断降低油井的生产效率，还可能对设备造成损害，增加维护成本，严重的情况下会堵塞井筒，引发安全事故。因此，开发有效的除硫除蜡装置对于保证油井的正常运行和延长其使用寿命至关重要。

2、传统的井筒除硫除蜡技术主要包括化学处理和物理清理两种方式。化学处理通常涉及向井筒内注入特定的化学剂，以溶解或分散沉积物。然而，这种方法仅适用于气田开采的前中期，同时可能会对环境造成污染，并且需要定期处理，成本较高。物理清理主要以热水冲洗和钢丝绳刮硫刮蜡器，其清除效果有限，操作工艺复杂且容易刮伤井筒内部。

3、针对现有技术的局限性，一种新型的可变径井筒除硫除蜡装置被提出，旨在提供一种既能有效清除井筒内的硫化物和蜡质沉积，又能最小化生产中断时间的解决方案。该装置的设计考虑了不同井段井筒的几何形状和流体动力学特性，采用可变径的刮刀以实现更高效的沉积物清除。因此，该项技术的研发对高含硫气田开发技术，非开挖管道修复工程等领域具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了满足对高含硫气藏中沉积物清除的实际需要，防止沉积堵塞井筒，提高油气井产量，设计一种可变径井筒除硫除蜡装置。一种可变径井筒除硫除蜡装置能对井筒内壁的硫沉积和蜡质进行高速冲刷与旋转刮切，从而实现疏通井筒，实现气井的正常生产的目的。

2、本发明的技术方案是：一种可变径井筒除硫除蜡装置，其特征在于：一种可变径井筒除硫除蜡装置可分为动力模块和刮刀模块两个部分；所述一种可变径井筒除硫除蜡装置的动力模块包括上接头，紧定头，定位套筒，上端盖，上球轴承，涡轮外壳，涡轮定子，涡轮转子，下球轴承，下端盖，涡轮转轴，转接头，推力轴承，o型密封圈，所述上接头与涡轮外壳通过锥螺纹连接，上球轴承与涡轮转轴采用过盈配合，上端盖套于上球轴承，紧定头与上端盖通过螺钉连接，上接头与定位套筒紧密接触，涡轮定子，涡轮转子共38组，第1组涡轮定子通过涡轮外壳轴肩轴向定位，第38组涡轮定子通过定位套筒进行轴向定位，下球轴承与涡轮转轴采用过盈配合，下端盖套于上球轴承，涡轮转轴下端与转接头通过花键连接，推力轴承与涡轮外壳通过轴肩轴向定位；

3、所述一种可变径井筒除硫除蜡装置的刮刀模块包括刀具端盖，大径刮刀，刮刀弹簧，刀具壳体，中径刮刀，盖板，刮刀推杆，小径刮刀，盖板螺钉，推杆弹簧，喷头，所述刀具端盖与刀具壳体通过螺钉连接，刮刀推杆安装于刀具壳体中部空腔中且二者同轴，刀具壳体周向开有四个安装不同尺寸刮刀的空腔，大径刮刀，中径刮刀，小径刮刀分别安装于刀具壳体对应的各刮刀空腔中，盖板与刀具壳体通过盖板螺钉连接，刮刀弹簧一端安装于盖板，一端安装于大径刮刀，中径刮刀，小径刮刀上，刀具壳体与喷头通过锥螺纹连接，工作时，在液体压力作用下，刮刀推杆下行压缩盖板螺钉，大径刮刀，中径刮刀，小径刮刀压缩刮刀弹簧，并沿各自径向伸出，对井筒的沉积物进行旋转刮切清除，工作完成后，液体压力消失，刮刀推杆在盖板螺钉弹力作用下上行，大径刮刀，中径刮刀，小径刮刀沿各自径向收回。

4、作为本发明进一步的技术方案，所述的一种可变径井筒除硫除蜡装置其可变径体现在大径刮刀，中径刮刀，小径刮刀在刮刀弹簧作用下，可以实现伸出和收回，在起下钻时不会刮伤井筒内壁，同时起到解卡作用。

5、作为本发明进一步的技术方案，所述的喷头开有四个不同方向的锥形喷头流道，同时，刀具端盖，壳体，喷头的流道直径不断变窄，流体喷出时的流速提升，在装置下放过程中，对沉积物进行喷淋冲洗，使得沉积物颗粒变小、变软，利于后续对沉积物进行清除。

6、作为本发明进一步的技术方案，工作状态下，在液体压力作用下，刮刀推杆压缩推杆弹簧并下行，使得刀具壳体的流道打开，液体经壳体流道流入喷头，当工作完成后，刮刀推杆在推杆弹簧作用下，刀具壳体流道将被堵住。

7、作为本发明进一步的技术方案，所述的一种可变径井筒除硫除蜡装置工作时，大径刮刀的直径略小于最小井筒的直径，确保刮刀不会刮伤井筒内表面，同时对整个装置有扶正作用。

8、作为本发明进一步的技术方案，所述的动力模块的涡轮转子在液体作用下旋转，将液力能转换成机械能，通过涡轮转轴下端花键将转矩传递至刮刀模块刀具壳体，带动刮刀模块旋转，完成刮切除硫除蜡工作。

9、作为本发明进一步的技术方案，所述的涡轮外壳，盖板，刮刀推杆采用o型密封圈密封，防止液体流入，有效保护推力轴承，刮刀弹簧等关键零部件，提高工具的使用寿命。

10、本发明与现有技术比较，其具有以下有益效果：

11、（1）与传统除硫除蜡装置相比，该发明的创新之处在于该装置采用连续管下放和可变径刮刀，更加符合实际工况，同时避免发生卡钻，提高了工作效率：

12、（2）该发明采用纯机械式结构，装置设计易于拆卸和维护，便于现场快速更换部件，降低维护成本；

13、（3）该装置利用流体动力学原理，通过调节井筒内的流体的流速和流向，促进沉积物的脱落，有利于后续的刮刀切除和沉积物的排出。

技术特征：

1.一种可变径井筒除硫除蜡装置，其特征在于：该装置分为动力模块和刮刀模块两个部分；所述动力模块包括上接头（1），紧定头（2），定位套筒（3），上端盖（4），上球轴承（5），涡轮外壳（6），涡轮定子（7），涡轮转子（8），下球轴承（9），下端盖（10），涡轮转轴（11），转接头（12），推力轴承（13），o型密封圈（14），所述上接头（1）与涡轮外壳（6）通过锥螺纹连接，上球轴承（5）与涡轮转轴（11）采用过盈配合，上端盖（4）套于上球轴承（5），紧定头（2）与上端盖（4）通过螺钉连接，上接头（1）与定位套筒（3）紧密接触，涡轮定子（7），涡轮转子（8）共38组，第1组涡轮定子（7）通过涡轮外壳（6）轴肩定位，第38组涡轮定子（7）通过定位套筒（3）进行轴向定位，下球轴承（9）与涡轮转轴（11）采用过盈配合，下端盖（10）套于下球轴承（9），涡轮转轴（11）下端与转接头（12）通过花键连接，推力轴承（13）与涡轮外壳（6）通过轴肩定位；

2.根据权利要求1所述一种可变径井筒除硫除蜡装置，其特征在于：大径刮刀（16），中径刮刀（19），小径刮刀（22）在刮刀弹簧（17）作用下，可以实现伸出和收回，避免在起下钻时刮伤井筒内壁，同时起到解卡作用。

3.根据权利要求1所述一种可变径井筒除硫除蜡装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述一种可变径井筒除硫除蜡装置，其特征在于：在液体压力作用下，刮刀推杆（21）压缩推杆弹簧（24）并下行，使得刀具壳体（18）的壳体流道（181）打开，液体经壳体流道（181）流入喷头流道（251），当工作完成后，刮刀推杆（21）在推杆弹簧（24）作用下，壳体流道（181）将被堵住。

5.根据权利要求1所述一种可变径井筒除硫除蜡装置，其特征在于：当装置从井口下放至目标区域，工作状态下的大径刮刀（16）的直径略小于井筒的直径，确保刮刀不会刮伤井筒内表面，同时对整个装置有扶正作用。

6.根据权利要求1所述一种可变径井筒除硫除蜡装置，其特征在于：动力模块的涡轮转子（8）在液体作用下旋转，将液力能转换成机械能，通过涡轮转轴（11）下端花键将转矩传递至刮刀模块刀具壳体（18），带动刮刀模块旋转，完成除硫除蜡工作。

7.根据权利要求1所述一种可变径井筒除硫除蜡装置，其特征在于：涡轮外壳（6），盖板（20），刮刀推杆（21）采用o型密封圈（14）密封，防止液体流入，有效保护推力轴承（13），刮刀弹簧（17），提高工具的使用寿命。

技术总结本发明公开了一种可变径井筒除硫除蜡装置，涉及高含硫气田开发技术领域。该装置包括动力模块和刮刀模块。本发明在液体压力作用下，通过涡轮机构将液力能转换为机械能，涡轮转轴下端花键将转矩传递至转接头和刀具壳体，带动刮刀模块整体旋转，在液体作用下，刮刀推杆压缩推杆弹簧下行，使得刀具壳体的壳体流道打开，液体经壳体流道流入喷头，从喷头流道喷出，对井筒内部进行喷淋清洗，同时在刮刀推杆斜面推力的作用下，大径刮刀，中径刮刀，小径刮刀压缩刮刀弹簧，并沿各自径向伸出，对井筒的硫沉积和蜡质进行旋转刮切清除。本发明结合流体动力学原理，并采用连续管下放和可变径刮刀，更加贴近具体工况，提高了井筒除硫除蜡效率。技术研发人员：田家林,谢宇峰,肖乾锐,李巧林,沈建平,朱德禹受保护的技术使用者：西南石油大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15