一种可降解清洁球及其制作方法与流程

1.本发明属于石油管道清理设备技术领域，具体涉及一种可降解清洁球及其制作方法。


背景技术：

2.在油气管道输送中，管道内壁经常会附着有浆料和铁削等沉积物，若不及时清理，会造成管道有效管径减小甚至堵塞管道影响管道输油。目前应用的管道清洁设备成本较高、使用寿命短，维护费用高。例如采用清管器依靠外部的塑料皮瓦将石蜡从管道内壁刮掉，当管道内沉积物过多时清洁球的清洁效果会大大降低，甚至出现清洁球被堵塞在管道内无法完成清洁的情况，而且管道在长期使用过程中，会产生形变，在一些角度变化较大的部位，清管器无法通过，以上都会导致昂贵的处理费用，特别是水底管道堵塞后的处理。
3.同样地，在石油钻采领域，套管内壁上的水泥、砂子、石蜡、毛刺等，使得下一阶段作业受到影响，套管产生变形，也会导致井下清洁设备无法通过，而井下钻采过程中产生的岩屑、钻磨时候发生的铁屑、采气产生砂子等固体颗粒只有一部分是靠流体循环带出井筒的，仍有大量无法携带出的固体颗粒沉淀后可能会出现卡钻、油气减产等问题。通常，在钻采领域会采用胶塞刮清洁固井前的套管内壁，采用带钢刷的清管器刮削套管内壁，采用井口除砂装置清洁气体中的砂子。
4.现有技术中常见的清洁球有多裙边清洁球，包括两个球头、球套以及磁圈。两个球头均为聚氨酯材料，分别具有顶部、底部以及位于顶部和底部之间的圆柱形主体。球套为聚氨酯材料制作，套接在圆柱形主体的外围，具有多个裙边，磁圈位于两个球头中间。然而这种清洁球聚氨酯材料磨损后，清洁效果变差，内部有金属结构，在遇到卡阻后，难以取出，无法降解。多裙边皮瓦结构仅适合于刮内壁，对于小颗粒固相无法清除。
5.还有一类常见的清洁球为泡沫材质或者塑料材质，有的表面设有若干弹性凸柱。清洁球能漂浮在原油中，在浮力的作用下，清洁球就会与管道内壁摩擦，弹性凸能剐蹭掉内壁上沉积的蜡和污垢，疏通石油管道。然而弹性凸柱与管线内壁接触时，容易被吸附力撕裂后掉落，整体强度不高，可能导致刮削不干净。对于难以通过流体循环出的固相颗粒，不具有携带功能。再者，作业完成后，废弃物无法自行分解，需要二次作业将其清除。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供了一种可降解清洁球，解决现有技术中清洁球被堵塞后难以取出、处理成本高昂、无法携带碎屑的、磨损后清洁效果减弱、清洁球自身材料难以降解或者处理时存在环境污染等问题。该目的是通过以下技术方案实现。
7.本发明提供了一种可降解清洁球，包括清洁球本体，所述本体为球形，采用绳索交叉编织而成，相邻绳索之间及所述绳索内部存在间隙，所述绳索为由可降解材料纤维束构成。
8.优选的，所述绳索一端编织成一球形绳头，所述球形绳头位于所述清洁球本体的
球心位置。
9.优选的，所述清洁球本体由第一x向绕绳组、y向绕绳组及第二x向绕绳组构成。
10.优选的，假设存在以所述球形绳头为原点的笛卡尔坐标系，则所述第一x向绕绳组为所述绳索绕x轴缠绕数圈并包裹球形绳头而形成；所述y向绕绳组为所述绳索绕y轴缠绕数圈而形成；所述绳索穿过第一x向绕绳组和y向绕绳组之间，此时绳索1在位置一时垂直纸面向里，在位置二时垂直纸面向外，然后绕x轴缠绕数圈形成第二x向绕绳组。
11.优选的，所述可降解材料纤维束采用圆形编绳方式，以穿插形式相互交织在一起形成绳索。
12.优选的，所述可降解材料纤维束可采用捻绳、编绞绳的编织方式形成绳索。
13.优选的，所述绳索可由4股、5股、6股或8股可降解材料纤维束编织而成。
14.优选的，所述可降解材料为pga、pbat、pbs或pla。
15.优选的，所述可降解材料中掺杂金属颗粒；或者，所述绳索可由可降解材料纤维束和金属纤维编织而成。
16.本发明还提供了一种可降解清洁球的制作方法：
17.步骤一，将可降解材料纤维采用圆形编绳方式，穿插、相互交叉在一起形成绳索；
18.步骤二，用所述绳索编织成一球形绳头，将所述球形绳头置于中间位置；
19.步骤三，以所述球形绳头为原点，建立笛卡尔坐标系，将所述绳索绕x轴缠绕数圈，包裹所述球形绳头，形成第一x向绕绳组；
20.步骤四，将所述绳索绕y轴在所述第一x向绕绳组的外部缠绕数圈，形成y向绕绳组；
21.步骤五，将所述绳索穿过所述第一x向绕绳组和所述y向绕绳组之间，此时所述绳索在位置一时垂直纸面向里，在位置二时垂直纸面向外，然后将所述绳索绕x轴缠绕数圈，形成第二x向绕绳组；
22.步骤六，调整所述绳索松紧和长短，最终形成所述清洁球本体；
23.步骤七，根据需要，可将步骤六形成的清洁球本体作为新的绳头，重复步骤三至步骤六，得到更大体积的清洁球本体。
24.本技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
25.本发明实施例提供的一种可降解清洁球，因为采用了本身可降解的材料，当清洁球被堵塞或卡阻后难以取出时，无需特殊处理，可以自行降解，有利于环境保护，且降低了处理事故的成本。
26.采用绳索编织而成的清洁球，既有绳索的强度，又具有可压缩性，通过能力提高，可以通过球体外形起到刮削作用，球体中间的间隙起到吸附和捕捉杂质的作用，使得清洁球携带杂质的能力提高。
27.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
28.图1为本发明实施例中绳索的细致结构示意图；
29.图2为本发明实施例中清洁球本体的结构示意图；
30.图3为本发明实施例中绳索的整体结构示意图；
31.图4为本发明实施例中球形绳头及第一x向绕绳组结构示意图；
32.图5为本发明实施例中清洁球本体第一x向绕绳组和y向绕绳组的示意图；
33.图6为本发明实施例中绳索穿插第一x向绕绳组、y向绕绳组及第二x向绕绳组5的示意图。
34.附图标记说明：绳索1，球形绳头2，第一x向绕绳组3，y向绕绳组4，第二x向绕绳组5，位置一6，位置二7。
具体实施方式
35.本发明实施例提供了一种基于龙伯透镜的紧缩场分布式平面波生成器，用于解决现有技术中单馈源组成的紧缩场测试系统形成的平面波面积较小、反射面的精度要求高、制造难度大及制造成本高；反射面紧缩场的工作带宽窄等的技术问题。
36.本发明提供的技术方案总体思路如下：
37.本发明提供了一种可降解清洁球，包括清洁球本体，所述本体为球形，采用绳索交叉编织而成，所述绳索为由可降解材料纤维束构成。可降解材料一般采用具有良好的生物降解性和生物相容性的合成高分子材料，在使用到一定时间后会逐渐降解，并最终变成对人体、动植物和自然环境无害的物质，其废物处理不会产生环境污染。
38.所述绳索一端编织成一球形绳头，所述球形绳头位于所述清洁球本体的球心位置。所述清洁球本体由第一x向绕绳组、y向绕绳组及第二x向绕绳组构成。假设存在以所述球形绳头为原点的笛卡尔坐标系，则所述第一x向绕绳组为所述绳索绕x轴缠绕数圈并包裹球形绳头而形成；所述y向绕绳组为所述绳索绕y轴缠绕数圈而形成；所述绳索穿过第一x向绕绳组和y向绕绳组之间，此时绳索1在位置一时垂直纸面向里，在位置二时垂直纸面向外，然后绕x轴缠绕数圈形成第二x向绕绳组。
39.本发明还提供了一种可降解清洁球的制作方法：
40.步骤一，将可降解材料纤维采用圆形编绳方式，穿插、相互交叉在一起形成绳索；
41.步骤二，用所述绳索编织成一球形绳头，将所述球形绳头置于中间位置；
42.步骤三，以所述球形绳头为原点，建立笛卡尔坐标系，将所述绳索绕x轴缠绕数圈，包裹所述球形绳头，形成第一x向绕绳组；
43.步骤四，将所述绳索绕y轴在所述第一x向绕绳组的外部缠绕数圈，形成y向绕绳组；
44.步骤五，将所述绳索穿过所述第一x向绕绳组和所述y向绕绳组之间，此时所述绳索在位置一时垂直纸面向里，在位置二时垂直纸面向外，然后将所述绳索绕x轴缠绕数圈，形成第二x向绕绳组；
45.步骤六，调整所述绳索松紧和长短，最终形成所述清洁球本体；
46.步骤七，根据需要，可将步骤六形成的清洁球本体作为新的绳头，重复步骤三至步骤六，得到更大体积的清洁球本体。
47.整个清洁球本体为一根绳索编织而成，每根绳索之间应尽可能的减小间隙，以保证完全编织成球体后，整个本体具有一定的强度。然而编织成的清洁球本体中的相邻绳索之间及所述绳索内部难以避免的具有间隙，使得其在保持一定强度的情况下，亦具有一定程度的压缩性和对杂质的吸附性。
48.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
49.图1为本发明实施例中绳索的细致结构示意图。将可降解材料纤维束采用圆形编绳方式，以一种穿插的形式相互交叉在一起形成绳索，所述绳索在一个方向上是z捻，另一个方向为s捻，这样编织方式使得绳索受力均匀。当所述绳索编织成清洁球本体后，所述绳索之间有空隙，该空隙的大小随着可降解材料纤维束的数量和粗细变化而变化。因此，根据实际作业需要，可以通过调整可降解材料纤维束的数量及粗细，来调整清洁球本体的细致程度和大小。除了圆形扁绳方式之外，可降解材料纤维束也可以采用扁绳、螺旋绳、捻绳等常见方式编织成绳索。较之圆形绳索，其他形状的绳索编成清洁球本体后，虽然在强度方向会有所降低，但也仍可以起到一定的吸附和捕捉杂质的作用。
50.图2为本发明实施例中清洁球本体的结构示意图。本发明提供了一种可降解清洁球，包括清洁球本体，所述本体为球形，采用绳索交叉编织而成。所述清洁球本体由第一x向绕绳组、y向绕绳组及第二x向绕绳组构成。
51.请参考图4，所述绳索1一端编织成一球形绳头2，所述球形绳头2位于所述清洁球本体的球心位置。请参考图5，以所述球形绳头2为原点建立笛卡尔坐标系，则所述第一x向绕绳组3为所述绳索1绕x轴缠绕数圈并包裹球形绳头2而形成。请参考图6，所述y向绕绳组4为所述绳索1绕y轴缠绕数圈而形成；所述绳索1穿过第一x向绕绳组3和y向绕绳组4之间，此时绳索1在位置一6时垂直纸面向里，在位置二7时垂直纸面向外，然后绕x轴缠绕数圈形成第二x向绕绳组5。
52.进一步的，本发明还提供了一种可降解清洁球的制作方法：
53.步骤一，如图1所示，将可降解材料纤维束采用圆形编绳方式，穿插、相互交叉在一起形成绳索；
54.步骤二，如图4所示，用所述绳索编织成一球形绳头，将所述球形绳头置于中间位置；
55.步骤三，如图4所示，以所述球形绳头为原点，建立笛卡尔坐标系，将所述绳索绕x轴缠绕数圈，包裹所述球形绳头，形成第一x向绕绳组；
56.步骤四，如图5所示，将所述绳索绕y轴在所述第一x向绕绳组的外部缠绕数圈，形成y向绕绳组；
57.步骤五，如图6所示，将所述绳索穿过所述第一x向绕绳组和所述y向绕绳组之间，此时所述绳索在位置一时垂直纸面向里，在位置二时垂直纸面向外，然后将所述绳索绕x轴缠绕数圈，形成第二x向绕绳组；
58.步骤六，调整所述绳索松紧和长短，最终形成所述清洁球本体，如图2所示；
59.步骤七，根据需要，可将步骤六形成的清洁球本体作为新的绳头，重复步骤三至步
骤六，得到更大体积的清洁球本体。
60.在实际应用于输送管道时，本发明可降解清洁球的直径应该略大于管道的内径，将清洁球送入管道后，在管道内部压力作用下，清洁球沿着管道将其内的杂质吸附于自身，并将管道内壁上的残留物刮削干净。遇到管道变形的部位，由于清洁球具有一定的压缩性，可以适应管道形状而发生形变后通过；如果遇到极端情况无法通过、造成堵塞，无需特意处理，仅需要等待数天，本发明的可降解清洁球会自行降解，从而减少了处理费用，且降解物没有有害物质，不会造成污染。
61.在井下作业时与在输送管内相似，所采用的清洁球的直径应该略大于套管的内径。可用于套管内壁的水泥刮削，即使遇到套管变形，本发明的可降解清洁球也可以通过，如果遇到极端情况无法通过、造成堵塞，也可以降解，无需特殊的钻磨、打捞处理。
62.对于钻杆油管等变径较多的场合，所采用的清洁球的直径应该小于钻杆或油管的内径，本发明的可降解清洁球通过吸附捕捉，将井内的杂质和固相颗粒收集，到达井底后，在高温作用下，可降解清洁球会加速分解，从而无需再次下钻进行处理，节约了作业成本。同时，对于铁屑等金属杂质较多，难以循环出的情况，可以投入大量直径更小的可降解清洁球，通过清洁球的吸附捕捉能力，将金属杂质捕捉后，清洁球随着流体循环出井底，在地面回收清洁球后，经过一定时间，清洁球会自行降解，再将金属杂质从降解后的水中分离即可。
63.由绳索编织而成的可降解清洁球，根据需要，改变可降解材料纤维束的粗细、数量，可以形成大小不同的清洁球，可以应用于多种不同场合。所述绳索可由2
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10股可降解材料纤维束编织而成，优选4股、5股、6股、8股。所述可降解材料为pga、pbat、pbs或pla。
64.优选pga纤维束。pga材料是一种具有良好生物降解性和生物相容性的合成高分子材料，在使用到一定时间后逐渐降解，并最终变成对人体、动植物和自然环境无害的水和二氧化碳，废物处理不会产生环境污染。pga材料本身具有极强的吸附性，可以将流体中的杂质吸附于清洁球的间隙中，pga材料纤维束制成的绳索又具有一定的强度，可以刮削吸附在管道内壁上的杂质。所述可降解材料中可掺杂金属颗粒，以增强可降解清洁球的强度和硬度；也可以通过在可降解材料纤维束中增加金属纤维的方式，或者由可降解材料纤维束和金属纤维束编织成绳索的方式，增强可降解清洁球的强度和硬度。
65.本技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
66.本发明实施例提供的一种可降解清洁球，因为采用了本身可降解的材料，当清洁球被堵塞或卡阻后难以取出时，无需特殊处理，可以自行降解，有利于环境保护，且降低了处理事故的成本。
67.采用绳索编织而成的清洁球，既有绳索的强度，又具有可压缩性，通过能力提高，可以通过球体外形起到刮削作用，球体中间的间隙起到吸附和捕捉杂质的作用，使得清洁球携带杂质的能力提高。
68.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
69.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发
明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。