一种永置式井下超声除防垢装置的制作方法

本实用新型涉及一种永置式井下超声除防垢装置，属于井下仪器及井下工具技术领域。

背景技术：

在油田开发中后期，通常会采用注水驱油的方式提高原油采收率和产量。为了降低原油开采成本，油田将油井产液油水分离、简单处理后，再将污水通过注水井回注到地层中，补充地层能量。由于注水中含有大量的ca²⁺、mg²⁺等离子，受外界压力、温度等因素变化影响，与co3^2-、so4^2-等负离子发生反应，生成难溶于水的caco3、mgco3等晶体，并沉积于油管内壁，吸附泥沙、死油等其他杂质，形成致密、有一定强度的垢层，严重影响仪器测试精度和注水开发效果。现有技术是采用机械、化学或连续油管水力冲洗等方式去除油管结垢，上述除防垢方式均存在使用成本较高、适用条件受限、防结垢效果差等不足，有待进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种永置式井下超声除防垢装置，以克服现有技术存在的不足。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一种永置式井下超声除防垢装置，包括壳体；壳体外形为圆柱状，壳体的中轴线设有中心通道，中心通道顶口设有自复位活门；壳体与中心通道之间设有上空腔和下空腔；壳体顶部沿圆周均布有一组进液孔；进液孔与上空腔连通；上空腔底部的中心通道上设有一组沿圆周均布的出液孔上空腔内由上至下依次设有导流涡轮、发电涡轮和瓦形磁钢；下空腔内靠近瓦形磁钢外圆处设有定子绕组；定子绕组依次与位于下空腔内的电源管理器、电池组、蓄能驱动器和换能器电气连接。

前述永置式井下超声除防垢装置中，所述壳体上下两端均设有锥形管螺纹。

前述永置式井下超声除防垢装置中，所述中心通道上的出液孔为出口向下的斜孔。

前述永置式井下超声除防垢装置中，所述中心通道顶口的自复位活门由一组扇形板构成，扇形板的小端均与中心通道顶口铰接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型采用注入流体自发电技术实现永置式井下超声除防垢装置的供电，解决了井下装置供电的寿命和成本问题，简化了作业施工流程，使得井下装置的使用寿命与管柱寿命基本相同；采用超声波装置不仅能去除装置附近管壁的结构，还能通过超声空化效应粉碎、细化垢片晶体尺寸，起到延缓结构和预防结垢的效果，延长了管柱及地层的生命周期，减小了原油开采成本；一次作业完成安装，较机械除垢、连续油管水力除垢、化学除垢等成本低，对环境友好。本实用新型适用于在油田井下工具及测试仪器用超声除防垢结构，也适用于其它需要超声除防垢的结构。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中主要零件的局部放大图；

图3是本实用新型的装置应用示意图。

附图中的标记为：1-壳体、2-中心通道、3-自复位活门、4-上空腔、5-下空腔、6-进液孔、7-出液孔、8-导流涡轮、9-发电涡轮、10-瓦形磁钢、11-定子绕组、12-电源管理器、13-电池组、14-蓄能驱动器、15-换能器、16-锥形管螺纹、17-导向叶片、18-发电叶片、19-本实用新型装置、20-油管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的一种永置式井下超声除防垢装置，如图1和图2所示，图2中仅画了主要机械零件的示意图，未画自复位活门和下空腔内的电气元件部分。包括壳体1；壳体1外形为圆柱状，壳体1的中轴线设有中心通道2，中心通道2顶口设有自复位活门3；壳体1与中心通道2之间设有上空腔4和下空腔5；壳体1顶部沿圆周均布有一组进液孔6；进液孔6与上空腔4连通；上空腔4底部的中心通道2上设有一组沿圆周均布的出液孔7上空腔4内由上至下依次设有导流涡轮8、发电涡轮9和瓦形磁钢10；下空腔5内靠近瓦形磁钢10外圆处设有定子绕组11；定子绕组11依次与位于下空腔5内的电源管理器12、电池组13、蓄能驱动器14和换能器15电气连接。壳体1上下两端均设有锥形管螺纹16。中心通道2上的出液孔7为出口向下的斜孔。导流涡轮8上的导向叶片17与发电涡轮9上的发电叶片18安装角度互为反向。中心通道2顶口的自复位活门3由一组扇形板构成，扇形板的小端均与中心通道2顶口铰接。

实施例

本实用新型的工作原理及工作过程如下：本实用新型装置19安装于注水管柱20的上端。壳体1上下端加工有锥形管螺纹16，壳体1通过锥形管螺纹16可安装到注水管柱20上端的油管处。壳体1上端均布有进液孔6若干，中心通道2上端布置有自复位活门3。自复位活门3可在外力作用下上下开启一定角度，允许从中心通道2内通过部分井下工具或测试仪器。自复位活门3无外力作用下处于闭合状态。保证大部分水流能从进液孔6流进，从中心通道2的出液孔7流出，再流向下一层。导流涡轮8固定在壳体1的上空腔4内，导流涡轮8与壳体1之间无相对运动。导流涡轮8径向布置有若干有一定倾角的导向叶片17，使水流通过时导流涡轮8旋转，以合适的角度冲击发电涡轮9上的发电叶片18，从而带动发电涡轮9旋转发电。发电涡轮9四周设有沿圆周均布的四个瓦形磁钢10组成转子，发电涡轮9径向布置有若干有合适倾角的发电叶片18，当水流冲击在发电叶片18上时，发电叶片18带动四个瓦形磁钢10高速旋转。四个瓦形磁钢10间产生的磁力线，透过壳体1的密封薄壁，瓦形磁钢10旋转形成的高速旋转磁场使得安装在下空腔5内部定子绕组11因切割磁力线而产生感应电动势和感生电流。感生电流流向电源管理器12，经过整流、稳压处理后为电池组13充电或直接驱动后续电路。蓄能驱动器14设计有大电容等储能器件，以满足换能器15击发瞬间功率需求。换能器15在激励电流控制下，发出低频率、大功率的超声波脉冲，使得换能器15附近的水产生空化和活化效应等，垢晶体受激振动难以形成较大尺寸的结晶，减小了垢片内壁沉积概率，从而起到预防注水管柱结垢的效果。

本实用新型极大简化了电磁流量传感器的结构，提高了仪器工作可靠性；并且本实用新型采用注入流体自发电技术实现永置式井下超声除防垢装置的供电，很好地解决了井下装置供电的问题，并有效提高了整个装置的寿命和降低了成本。简化了作业施工流程，使得井下装置的使用寿命与管柱寿命基本相同；采用超声波装置不仅能去除装置附近管壁的结构，还能通过超声空化效应粉碎、细化垢片晶体尺寸，起到延缓结构和预防结垢的效果，延长了管柱及地层的生命周期，减小了原油开采成本；一次作业完成安装，较机械除垢、连续油管水力除垢、化学除垢等成本低，对环境友好。本实用新型适用于在油田井下工具及测试仪器用超声除防垢结构，也适用于其它需要超声除防垢的结构。

技术特征：

1.一种永置式井下超声除防垢装置，包括壳体（1）；其特征在于：壳体（1）外形为圆柱状，壳体（1）的中轴线设有中心通道（2），中心通道（2）顶口设有自复位活门（3）；壳体（1）与中心通道（2）之间设有上空腔（4）和下空腔（5）；壳体（1）顶部沿圆周均布有一组进液孔（6）；进液孔（6）与上空腔（4）连通；上空腔（4）底部的中心通道（2）上设有一组沿圆周均布的出液孔（7），上空腔（4）内由上至下依次设有导流涡轮（8）、发电涡轮（9）和瓦形磁钢（10）；下空腔（5）内靠近瓦形磁钢（10）外圆处设有定子绕组（11）；定子绕组（11）依次与位于下空腔（5）内的电源管理器（12）、电池组（13）、蓄能驱动器（14）和换能器（15）电气连接。

2.根据权利要求1所述永置式井下超声除防垢装置，其特征在于：所述壳体（1）上下两端均设有锥形管螺纹（16）。

3.根据权利要求1所述永置式井下超声除防垢装置，其特征在于：所述中心通道（2）上的出液孔（7）为出口向下的斜孔。

4.根据权利要求1所述永置式井下超声除防垢装置，其特征在于：所述中心通道（2）顶口的自复位活门（3）由一组扇形板构成，扇形板的小端均与中心通道（2）顶口铰接。

技术总结
本实用新型公开了一种永置式井下超声除防垢装置，包括壳体；壳体外形为圆柱状，壳体的中轴线设有中心通道，中心通道顶口设有自复位活门；壳体与中心通道之间设有上空腔和下空腔；壳体顶部沿圆周均布有一组进液孔；进液孔与上空腔连通；上空腔底部的中心通道上设有一组沿圆周均布的出液孔上空腔内由上至下依次设有导流涡轮、发电涡轮和瓦形磁钢；下空腔内靠近瓦形磁钢外圆处设有定子绕组；定子绕组依次与位于下空腔内的电源管理器、电池组、蓄能驱动器和换能器电气连接。本实用新型采用注入流体自发电技术实现永置式井下超声除防垢装置的供电，解决了井下装置供电的问题，并有效提高了整个装置的寿命和降低了成本。

技术研发人员：冯贵洪;王守舵
受保护的技术使用者：贵州航天凯山石油仪器有限公司
技术研发日：2020.12.15
技术公布日：2021.08.27