一种担载防蜡剂的橡胶清蜡球及其制备方法、制备装置和应用与流程

本发明属于原油运输领域，涉及一种担载防蜡剂的橡胶清蜡球及其制备方法、制备装置和应用。
背景技术：
：油田开采的原油大多数为含蜡原油，石蜡在油层通常以溶解态存在，在油田开采过程中，由于温度和压力的降低，以及轻组分的逸出，原油中的石蜡会逐渐析出，蜡晶微粒开始在油流中或管壁上析出，产生石蜡堆积，减小管道截面积，增加了原油的流动阻力，影响抽油泵效率，结蜡严重时，可以将油井管线完全堵塞、导致停产。油田集输管道的防蜡技术主要有化学防蜡、热洗清蜡、橡胶球清蜡等方法。化学药剂防蜡是目前油田上应用较广泛的一种防蜡工艺，化学药剂经过泵筒，利用化学物质将沉积的蜡溶解或分散开，使其溶解成小颗粒岁原油流出管道，但此种防蜡工艺需要定时注入药剂，操作费用较高，且有一定针对性。热洗清蜡是利用热流体循环来提高井筒内的温度使之超过蜡的熔点，从而防止蜡析出，该种清蜡工艺一般与其他工艺联合使用。橡胶球清蜡是目前各油田应用最广泛的清蜡方法，橡胶球通过投球装置进入管道，利用自身机械强度刮掉管壁上的蜡，被刮掉的碎蜡依靠油流带到地面上。该种方法需要定时投入且需要回收，由于管道焊缝、弯道、变径的存在，清蜡球也容易被卡住，而且此种清蜡球没有防蜡的作用。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种担载防蜡剂的橡胶清蜡球及其制备方法、制备装置和应用，所制备得到的橡胶清蜡球同时具有物理清蜡和化学清蜡的双重作用，可回收再利用。本发明是通过以下技术方案来实现：一种担载防蜡剂的橡胶清蜡球，是在橡胶清蜡球内注入防蜡剂制成。优选的，防蜡剂组分包括：硬脂酸钠、柠檬酸钠和碳酸氢钠。一种担载防蜡剂的橡胶清蜡球的制备装置，包括打孔装置、支撑装置和注射装置；打孔装置包括打孔外壳、电机、齿轮联动装置、钻头固定板和多个钻头，齿轮联动装置和钻头固定板设置在打孔外壳内；齿轮联动装置包括多个齿轮，其中一个齿轮安装在电机的输出轴上，其余齿轮一一对应安装在各钻头的一端，各钻头的另一端穿过钻头固定板后伸出打孔外壳；各钻头通过轴承和轴承座安装在钻头固定板上；电机工作时，电机的输出轴通过齿轮联动带动各钻头同时转动；注射装置包括注射外壳、多个注射针头和注射泵；注射针头安装在注射外壳上，且注射针头与钻头一一对应设置，注射外壳通过浆料管与注射泵连接；支撑装置包括打孔注射支撑件和橡胶清蜡球支撑件，打孔注射支撑件用于装载支撑打孔装置和注射外壳，打孔装置和注射外壳均能在打孔注射支撑件中移动以分别进行打孔和注射操作；橡胶清蜡球支撑件用于装载支撑橡胶清蜡球；优选的，打孔外壳和注射外壳均设置成圆筒状，钻头轴线与打孔外壳轴线平行设置，注射针头轴线与注射外壳轴线平行设置，注射外壳的外径与打孔外壳的外径相同。进一步的，打孔注射支撑件和橡胶清蜡球支撑件均为圆筒状；橡胶清蜡球支撑件的内径与橡胶清蜡球的直径配合，打孔注射支撑件的内径与打孔外壳的外径配合。进一步的，橡胶清蜡球支撑件同轴置于打孔注射支撑件的内，且橡胶清蜡球支撑件的外径与打孔注射支撑件的内径配合。优选的，多个钻头布置成若干个同心圆阵列。进一步的，排布在外围圆周上的钻头比排布在内层圆周上的钻头短。一种担载防蜡剂的橡胶清蜡球的制备方法，基于所述的装置，方法为：将防蜡剂溶解在乙醇中，配制成防蜡剂浆料；将橡胶清蜡球置于橡胶清蜡球支撑件中，打孔装置置于打孔注射支撑件中，开启电机，在橡胶清蜡球上打孔；打完孔后，从打孔注射支撑件中取出打孔装置，并将注射外壳置于打孔注射支撑件中，用注射泵将防蜡剂浆料通过注射外壳上的注射针头注入橡胶清蜡球的孔洞内，干燥成型。所述的担载防蜡剂的橡胶清蜡球在输油管线清蜡防蜡中的应用，其特征在于，橡胶清蜡球经投收球后，回收球体，重新注入防蜡剂，使橡胶清蜡球重复利用多次。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：本发明所述的担载防蜡剂的橡胶清蜡球，是在橡胶清蜡球内注入防蜡剂，从而使得橡胶清蜡球同时具有物理清蜡和化学防蜡的双重作用，弥补了橡胶清蜡球无防蜡作用的缺点。当原油性质不同时，可以通过调节防蜡剂的组成成分制备出适合不同原油性质的清蜡球，应用范围广泛，不受限制。本发明担载防蜡剂的橡胶清蜡球的制备装置，由打孔装置、注射装置和支撑装置组成，三个装置配合使用，打孔装置能在传统的橡胶清蜡球表面钻出孔洞，注射装置将防蜡剂注射到橡胶清蜡球的孔洞内，支撑装置起到固定支撑打孔装置和注射装置的作用，能配合打孔装置和注射装置完成一系列操作。整套装置简单方便，可快速将传统的橡胶清蜡球变为具有化学防蜡功能的新球体，使其同时具有物理清蜡和化学清蜡的双重作用，弥补了橡胶清蜡球无防蜡作用的缺点。本发明担载防蜡剂的橡胶清蜡球，在使用时，当进行完一次投收球后，可将橡胶清蜡球回收，打孔装置能将孔隙内物质清除，注射装置可重新添加防蜡剂，进行再次利用，大大地降低了清蜡球的成本。附图说明图1为打孔装置结构示意图。图2为注射装置结构示意图。图3为支撑装置结构示意图。图4为打孔操作状态示意图。图5为注射操作状态示意图。图6为清蜡球溶解性能图。图中：打孔装置10，打孔外壳11，电机12，钻头固定板13，钻头14，支撑装置20，支撑外壳21，打孔注射支撑件22，橡胶清蜡球支撑件23，注射装置30，注射外壳31，注射针头32，注射泵33。具体实施方式下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。本发明所述的担载防蜡剂的橡胶清蜡球，是在橡胶清蜡球内注入防蜡剂制成。根据不同属性原油可调整防蜡剂组分，本发明实施例中，防蜡剂组分包括：70％的硬脂酸钠、15％的柠檬酸钠和15％的碳酸氢钠。所述担载防蜡剂的橡胶清蜡球的制备装置，包括以下三个部分：如图1所示，第一部分为橡胶清蜡球打孔装置10，包括打孔外壳11、电机12、齿轮联动装置、钻头固定板13和多个钻头14，齿轮联动装置和钻头固定板13设置在打孔外壳11内。齿轮联动装置包括多个齿轮，其中一个齿轮安装在电机12的输出轴上，其余齿轮一一对应安装在各钻头14的一端，各钻头14的另一端穿过钻头固定板13后伸出打孔外壳11；各钻头14通过轴承和轴承座安装在钻头固定板13上。由电机12通过齿轮联动装置给钻头14提供动力，电机12工作时，电机12的输出轴通过齿轮联动带动各钻头14同时转动进行钻孔操作。打孔外壳11优选设置成圆筒状，钻头14轴线与打孔外壳11轴线平行设置。多个钻头14布置成若干个同心圆阵列，为防止钻头12钻穿橡胶清蜡球，排布在外围圆周上的钻头比排布在内层圆周上的钻头短。如图2所示，第二部分为注射装置30，注射装置30包括注射外壳31、多个注射针头32和注射泵33。注射针头32安装在注射外壳31上，且注射针头32的个数和排列方式与钻头14相同，注射针头32与钻头14一一对应。注射外壳31通过浆料管与注射泵33连接。注射外壳31优选设置成中空圆筒状，注射外壳31的外径与打孔外壳11的外径相同。如图3所示，第三部分为支撑装置20，包括支撑外壳21、打孔注射支撑件22和橡胶清蜡球支撑件23；支撑外壳21为长方体型，打孔注射支撑件22和橡胶清蜡球支撑件23设置在支撑外壳21的内部。打孔注射支撑件22和橡胶清蜡球支撑件23均为圆筒状，橡胶清蜡球支撑件23同轴置于打孔注射支撑件22的内，且橡胶清蜡球支撑件23的外径与打孔注射支撑件22的内径配合。橡胶清蜡球支撑件23的内径与橡胶清蜡球的直径配合，用来装载支撑橡胶清蜡球；打孔注射支撑件22的内径与打孔外壳11的外径配合，用来装载打孔装置10和注射外壳31，打孔装置10能在打孔注射支撑件22中沿轴向移动，伸长出来的钻头14可在橡胶清蜡球表面打出一定的孔洞；注射外壳31亦可以在支撑装置20中沿轴向移动，以将防蜡剂注射进孔洞中。所述担载防蜡剂的橡胶清蜡球的制备方法为：根据不同属性原油可配制成不同的防蜡剂浆料，以硬脂酸钠为主的表面活性剂，将其溶解在乙醇中，可配制成防蜡剂浆料；将橡胶清蜡球置于橡胶清蜡球支撑件23中，打孔装置10置于打孔注射支撑件22中，开启电机12在橡胶清蜡球上进行打孔，打完孔后，将打孔装置10取出换上注射装置30，注射外壳31置于打孔注射支撑件22中，用注射泵33将防蜡剂浆料通过注射针头32输入橡胶清蜡球孔洞内。本发明将固体清蜡球的物理清蜡作用与化学清蜡剂防蜡作用相结合，给予橡胶清蜡球一定的防蜡功能。当橡胶清蜡球投收球后，可以回收球体，重新注入防蜡剂，从而能够反复在球体中添加防蜡剂，使橡胶清蜡球可以回收再利用。实施例1将直径为2mm，4个长度为2cm和8个长度为1.7cm的钻头14按照正方形排列方式安装在钻头固定板13上，钻头14间距均为3mm，四个2cm的钻头在中间排成正方形，8个1.7cm的钻头在外侧排成正方形，用电机12带动齿轮使钻头14运动，在橡胶清蜡球相邻的两个面，例如正面和左侧钻两组钻孔备用。将与钻头相同尺寸的注射针头32按钻头14的排列方式一一对应安装在注射外壳31上，注射外壳31与注射泵33连接在一起。将70％的硬脂酸钠、15％的柠檬酸钠和15％的碳酸氢钠用无水乙醇溶解作为防蜡剂浆料使用。如图4所示，作业时将普通橡胶清蜡球放入支撑装置20中的橡胶清蜡球支撑件23中，再将打孔装置10插入支撑装置20中的打孔注射支撑件22中，打开打孔装置10开关，使电机工作，稍微用力向下推即可完成打孔操作。如图5所示，取出打孔装置10，将注射装置30的注射针头32插入打好的孔洞内，打开注射泵33，将防蜡剂浆料注入孔洞内，干燥成型。性能测试机械性能评价：清蜡球的机械强度采用10t试验机测定，测试压力：1mpa和2mpa(输油管线压力为0.8mpa～1.6mpa)，观察清蜡球表面是否完整。结果如表1所示，可见担载防蜡剂后的橡胶清蜡球的机械性能仍然将好，能够承受输油管线内的压力。表1清蜡球机械性能测试结果实施例11mpa合格2mpa合格溶解性能评价：采用浸泡法测定其溶解速率，将清蜡球进行称重为m1，放入装满原油与水(体积比6:4)的烧杯，进行搅拌，每隔6h记录一次清蜡球的质量变化情况，更换一次油水混合物，实验期限为3天，计算溶解后的清蜡球质量分数，得到清蜡球的溶解性能，结果见表1和图6所示。清蜡球质量分数＝mi/m1*100％其中：m1位初始清蜡球的质量，mi位溶解后清蜡球的质量。表2清蜡球溶解性能测试结果由表1和图6可以看出，实施例1制备的清蜡球在48h时，清蜡球中的防蜡剂基本溶解完全。防蜡率性能评价：依据sy/t6300-1997《采油用防蜡剂防蜡率测定方法》结合实验室条件进行防蜡性能评价试验测试结果如表3所示。表3防蜡率测试结果实施例1防蜡率41％当前第1页12