本实用新型属于石油开采输送作业技术领域，具体是一种石油开采输送管道自洁式防蜡防垢装置。
背景技术：
在石油开采中，随着石油从地下几百米乃至几千米处提升到地面的过程中，随着压力、温度的不断降低，原来溶解在石油中的“蜡”和Ca、Mg离子就会依附在石油管内壁逐步结晶出来，结晶产物通称为“垢”。刚从地下开采出来的原油，温度和压力都比较高，且气体中含有腐蚀性气体(如HS)，水中富含Ca、Mg离子，具有强烈的腐蚀和结垢倾向。附着在管壁表面的“垢”很难清理，导致石油管线产生一种“缩颈”现象，单位时间内液体流通能力下降。结蜡、结垢会严重影响到石油生产的节奏与效率，有时不得不停产来处理管线中的“蜡”与“垢”；更严重地，会造成整条管线提前报废，经济损失巨大。如何有效、经济的解决这一问题，直接关系到石油生产的成本、效率以及环保化运作。
现有的防蜡、防垢的方法主要有：
化学方法：通过加入一定量的阻垢剂或缓释胶囊，改变流体介质中微观粒子的物理化学特性，从而减少结垢。但该方法成本较高，易造成二次污染，易腐蚀管道阀门。
物理方法：有超声波、磁化、共振、量子能量环等方式。这些物理装置一般都是附敷在石油管线外部，在流体介质有一定流速、流量的情况下，受物理装置功率大小的限制，对流体介质的处理不够充分。同时，由于管线中油、气、水三相共存，介质密度、粘度等物理性质、状态差异很大，都使得这类物理装置在阻垢、防蜡等方面效果不明显，不能显著的解决石油生产管网系统的结蜡、结垢问题。
合金触媒方法：由于各金属元素电极电位不同，在合适比例的情形下，合金之间会形成数目庞大的微小原电池，对流体中弱电解质的物理化学特性及微观行为产生影响，如提供水相中钙离子结晶所需的初始能量，干扰晶核长大，使之畸变，进而改善或减少石油管网的结垢现象。这种原电池效应可以产生一种电化学催化作用，在特殊合金(哈尔滨工业大学2009年学报公开的《合金材料的防垢防腐蚀机理及实验研究》记载了上述材料)的电化学催化作用下，石油中较大的碳氢化合物的聚集物会被分散成微胶体颗粒，分散后的胶体颗粒粒度较小，可达到10微米乃至更小。电化学催化作用也可以有效防止油类介质中碳氢化合物的共价聚结，始终让颗粒处于悬浮分散状态，从而起到防蜡的作用。
当多元合金采用串联的合金芯片组形式，流体介质在合适的流速下可以得到充分的处理，防蜡、防垢、防腐的效果稳定而显效。但该方法也有较大的局限性，如申请号为201620625442.X的中国专利公告了“一种用于石油开采及输送管道的防蜡防垢装置”，其防蜡防垢芯片通过布置在空心管段内的限位卡簧之间而形成固定的组合；又如申请号为201310279545.6的中国专利披露了“设有防垢装置的净暖器”，其防垢芯片固定设于连接管道内；由于合金芯片处于静止状态，当用于石油开采输送时，石油粘度较高或悬浮物较多时，芯片很容易被粘度较高的沥青质或悬浮物包裹起来，使合金芯片完全失去防蜡、防垢的作用，尤其是在低温、流速较慢，如v≤1m/s时，合金芯片容易失效。
技术实现要素：
本实用新型的目的是解决上述背景技术中合金触媒方式的不足，提供一种石油开采输送管道自洁式防蜡防垢装置，可在石油黏度较高，以及流速较小(v≤1m/s)的情况下保持合金芯片的原电池效应，保持防蜡、防垢性能，解决防蜡、防垢的动力学条件。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种石油开采输送管道自洁式防蜡防垢装置，包括连接管道和过油通道，所述连接管道与过油通道相交，所述过油通道内设有至少一组可旋转的防蜡防垢芯片，防蜡防垢芯片上布设有过流孔，所述防蜡防垢芯片套在旋转轴上，所述旋转轴的上部连接动力系统。
本实用新型1)防蜡防垢芯片可随着旋转轴进行旋转，当黏度较大的石油或流速较小的石油由连接管道的入口端进入，并从过油管道流到防蜡防垢芯片处时，防蜡防垢芯片的旋转使流经此处的石油动力增大，成倍的增加芯片与介质的接触几率，增加反应的机会，可以有效的防止介质在防蜡防垢芯片表面产生“包裹”效应，使防蜡防垢芯片保持自洁效果，保持应有的工作性能；2)防蜡防垢芯片在保持自身清洁的前提下，持续发挥着原电池微电场的作用，促进大量的自发晶核在液相中产生，液相结晶的产物会随着流体流动带走，减少结垢结蜡现象；3)旋转着的防蜡防垢芯片还可以改变结晶体的结构，使结晶体产生畸变，同时石油介质承受的剪切力也相应增大，使非自发晶核难于附着在过油通道的管壁上长大，保持管壁的自洁。
进一步地，所述连接管道包括第一连接管道和第二连接管道，所述过油通道包括入口端，第一出口端，第一连接管道与过油通道的入口端连接，第二连接管道与过油通道的第一出口端连接。第一连接管道和第二连接管道分别与石油输送管道连接，将石油输送到本实用新型的防蜡防垢装置内，并通过过油通道继续输送至后端的防蜡防垢芯片处。
再一步地，所述过油通道还包括第二出口端，在靠近第一连接管道的过油通道上设有第二出口端，第二出口端连接排污阀门。通过过油通道的部分石油中的杂质由重力作用沉淀在下部，通过第二出口端排出，防止过油通道的底部结垢。
进一步地，还包括壳体，所述壳体内设有连接管道和过油通道，所述壳体内设有装配腔室，装配腔室与所述过油通道的后部同轴，装配腔室的轴线与连接管道相交，所述旋转轴安装在装配腔室，所述旋转轴与装配腔室的交界处设有密封件。装配腔室可作为过油通道的后部与第二连接管道连接，节省用料资源和空间。
再一步地，所述壳体包括主体，上盖和下盖，主体的上端与上盖通过法兰密封连接，主体的下端与下盖通过法兰密封连接，上盖连接有动力系统，下盖中设有过油通道的第二出口端和排污阀门。便于拆卸和安装，壳体设为分体式结构。
又一步地，所述动力系统包括电机，减速器和联轴器，减速器的两端分别连接电机和联轴器，联轴器的另一端与旋转轴连接。动力系统为旋转轴提供驱动力。
进一步地，所述旋转轴包括芯轴和连接轴，芯轴的外径尺寸大于连接轴的外径尺寸，连接轴上套设有防蜡防垢芯片，所述防蜡防垢芯片的顶面与芯轴的底面接触，所述防蜡防垢芯片之间设有隔环，所述连接轴的下部设有并帽限定防蜡防垢芯片的空间位置。并帽使防蜡防垢芯片、隔环、芯轴之间卡紧，从而在旋转轴旋转时各个防蜡防垢芯片可以随之旋转。
再一步地，所述防蜡防垢芯片上布设有导流的推力凸台，推力凸台上设有斜坡面，推力凸台之间布设有过流孔。相邻的防蜡防垢芯片之间的过流孔交错布置，形成紊流；斜坡面使推力凸台旋转后对流经的石油介质形成导流作用。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构纵向剖面示意图。
图2为本实用新型的主体纵向剖面示意图。
图3为本实用新型主体的上端与法兰的连接结构示意图。
图4为本实用新型主体的下端与法兰的连接结构示意图。
图5为本实用新型上盖的纵向剖面结构示意图。
图6为本实用新型下盖的纵向剖面结构示意图。
图7为本实用新型防蜡防垢芯片的主视结构示意图。
图8为图7中推力凸台的A-A断面结构示意图。
图9为本实用新型旋转轴的主视结构示意图。
图10为本实用新型隔环的纵向剖面结构示意图。
图11为本实用新型并帽的主视结构示意图。
图12为本实用新型并帽的纵向剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明，便于更清楚地了解本实用新型，但本实用新型不局限于下述具体实施方式。
本实用新型中防蜡防垢芯片500的材料以Cu-Ni-Zn为主的多元合金组成，哈尔滨工业大学2009年学报公开的《合金材料的防垢防腐蚀机理及实验研究》记载了上述材料。它能改变水(溶剂)的极性和Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-(溶质)的活度等物理化学特性，有效延缓或阻碍溶液中的离子反应生成不溶于水的盐类物质。兼有防蜡、防垢和除垢的效果；不需要外加药物、能源。本实用新型中防蜡防垢芯片500在装置中可以旋转，使经过防蜡防垢芯片500的介质被剪切，增大了原电池的效应，防蜡防垢芯片500自身由于旋转具有自洁作用。本实用新型中防蜡防垢芯片500上特有的推力凸台520还可以为流经的介质进行导流，使介质流经后速度更快的流出第二连接管道120。反应的趋势与限度由热力学条件决定，而反应的速度与效率则由动力学条件决定。已有的特殊合金媒介方式，只是解决了防蜡、防垢的热力学条件，本发明重点在于让特殊合金芯片组“动”起来，既可以成倍的增加防蜡防垢芯片500与介质的接触几率，增加反应的机会，又可以有效的防止介质在蜡防垢芯片500表面产生“包裹”效应。由于动力学条件的改善，使得特殊合金芯片组长期处于自洁状态，其防蜡、防垢作用得到充分的发挥。
如图1所示，本实用新型一种石油开采输送管道自洁式防蜡防垢装置，它包括连接管道100和过油通道200，连接管道100与过油通道200相交，过油通道200内设有至少一组可旋转的防蜡防垢芯片500，防蜡防垢芯片500上布设有过流孔510，防蜡防垢芯片500套在旋转轴300上，旋转轴300的上部连接动力系统400。
如图1、图2和图6所示，连接管道100具体包括两段管道，分别为轴线相互平行的第一连接管道110和第二连接管道120，第一连接管道110和第二连接管道120分别与石油输送管道连接，将石油输送到本实用新型的装置内；过油通道200包括入口端230，第一出口端210和第二出口端220，第一连接管道110与过油通道200的入口端230连接，第二连接管道120与过油通道200的第一出口端210连接，在靠近第一连接管道110的过油通道200上设有第二出口端220，第二出口端220连接排污阀门240，排污阀门240可以为球阀，入口端230与第二出口端220之间的过油通道200可对从第一连接管道110流入的石油进行沉淀，优选的，该段过油通道200竖直设置，第一连接管道110设于该段过油通道200的上部，第二出口端220设于该段过油通道200的下部。
结合上述方案，如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型还包括壳体600，壳体600内设有连接管道100和过油通道200，壳体600内设有装配腔室640，装配腔室640与过油通道200的后部同轴，优选地设计结构，装配腔室640作为过油通道200的后部与第二连接管道120连接；旋转轴300安装在装配腔室640，旋转轴300与装配腔室640的上部交界处设有密封件650。为便于拆卸和安装，优选地设计结构，本实用新型的壳体600包括主体610，上盖620和下盖630，主体610的上端与上盖620通过法兰700密封连接，主体610的下端与下盖630通过法兰700密封连接，上盖620连接有动力系统400，下盖630中设有过油通道200的第二出口端220和排污阀门240；优选地设计结构，下盖630的上部开有一段水平的过油通道200，该段水平的过油通道200一端与和第一连接管道110相连接的竖直的过油通道200相通，另一端则与装配腔室640的底部相通，装配腔室640可作为过油通道200的后段；水平的过油通道200的一侧底部设第二出口端220，另一侧底部安装旋转轴300。
如图1所示，位于上盖620上部的动力系统400包括电机，减速器和联轴器410，减速器的两端分别连接电机和联轴器410，联轴器410的另一端与旋转轴300的上部连接，动力系统400为旋转轴300旋转提供驱动力。
如图1、图9、图10、图11和图12所示，旋转轴300包括芯轴310和连接轴320，芯轴310的外径尺寸大于连接轴320的外径尺寸，连接轴320上套设有防蜡防垢芯片500，防蜡防垢芯片500的顶面与芯轴310的底面接触，防蜡防垢芯片500之间设有隔环330，连接轴320的下部设有并帽340限定防蜡防垢芯片500的空间位置，主要完成底部限位，使防蜡防垢芯片500、隔环330、芯轴310之间卡紧，从而在旋转轴300旋转时各个防蜡防垢芯片500可以随之旋转。
如图1、图2、图6和图7所示，防蜡防垢芯片500上布设有导流的推力凸台520，推力凸台520上设有斜坡面521，推力凸台520之间布设有过流孔510，为了使石油介质通过时的剪切力更大，形成紊流，相邻的防蜡防垢芯片500之间的过流孔510可交错布置，同时同一片防蜡防垢芯片500上的过流孔510可根据推力凸台520的布设，利用可使用的其他空间开设不同面积尺寸的过流孔510。另外，所有的防蜡防垢芯片500上均设有通孔530，供旋转轴300通过。推力凸台520可设置成具有一定弧度的条状体，在布设时，要兼顾防蜡防垢芯片500的运动平衡力，以及其可产生的推力，对称布置。防蜡防垢芯片500的外径尺寸要稍小于装配腔室640的内径以保证其旋转时的空间。
本实用新型一种石油开采输送管道自洁式防蜡防垢装置的自洁方法，将石油通入石油开采输送管道自洁式防蜡防垢装置内，石油流经过油通道200至可旋转的防蜡防垢芯片500处，防蜡防垢芯片500持续搅拌通过的石油并将石油传送至连接管道100外部，其中防蜡防垢芯片500的搅拌速率为1.5～2.5m/s，搅拌速率可调。安装石油开采输送管道自洁式防蜡防垢装置时，主要将第一连接管道110和第二连接管道120分别连接在石油管道上。
上述方法特别适用于石油的流速小于等于1m/s以及黏度较大的石油介质，同样也适用于其他流速更大以及黏度较小的石油介质。
本说明书中未详细说明的内容为本领域普通技术人员公知的现有技术。
以上所述的具体实施方式仅仅是示意性的，本实用新型中所用到的技术术语的限定性修饰词仅为方便本实用新型的描述，本领域的普通技术人员在本实用新型石油开采输送管道自洁式防蜡防垢装置的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可衍生出很多形式，这些均在本实用新型的保护范围之内。