[发明专利]一种传动后置的薄膜压感式清管器

说明书

本发明涉及一种传动后置的薄膜压感式清管器，用于管道排液、泡沫排液等清管施工。其技术方案：清管器筒体内设置缸体，缸体端部设置隔膜，芯轴连接隔膜和支座，支座边缘位置设置堵头，堵头穿过筒体的底座向外伸出，堵头与筒体底座接触位置为锥面。本发明采用隔膜弹性变形，适应活动部分的位移，结构简单，抗污能力强；清管器前端喷射端增加挡流板，挡流板阻挡大颗粒的杂质进入堵头控制的过流孔，同时对过流孔喷射的流体起到阻挡作用，可以达到更好的发泡效果；隔膜到堵头的传动装置设置在清管器的筒体内，清管器前端结构得以简化。

技术领域

本发明涉及一种传动后置的薄膜压感式清管器，用于管道排液、泡沫排液等清管施工。

背景技术

天然气开采中难免遇到气井出水的问题，即便是通过站场设备的分离，天然气输送管线仍然面临积液问题。另一方面，长距离管道输气过程中，由于弯头、管道起伏、阀门等的影响，气体状态产生显著变化，从而导致管内天然气产生凝液。管内液体会逐渐聚居在低洼区段，造成半管、满管的堵塞，降低管线输送能力，严重时甚至会封堵管线，导致管线无法正常运营。

目前管线运营方通常根据管道压降变化来安排清管作业，即管线压降增加到一定程度后，采用清管器将管内液体推扫出管道。清管器在后端气体的推动下向前运行，在起伏管道等复杂工况下，清管器前后端压差波动剧烈，清管器前端积液容易泄流到清管器后端。经过长距离的磨损，清管器皮碗难以达到较好的密封效果，加速了前端液体的回流。这样造成常规清管器排液效果欠佳，往往需要多次清管才能达到管道压降控制的目的。另一方面，对于大量积液的管道，常规清扫型清管器进行排液作业容易发生清管器卡顿和水击等故障，极大的影响气田正常生产和运营。

基于以上背景，相关学者提出了管内泡沫排水的施工工艺，即在管内注入一定量的发泡剂，清管器开设过流孔，气体从清管器前端喷射而出，将添加了发泡剂的液体转化为泡沫向前输送。在清管器遇到大量积液的低洼地段，气体持续喷射而出，将其前端积液逐渐排出。

对于清管器泡沫排液施工，过去采用在清管器骨架或皮碗上开设过流孔的方式，清管器后端气体向前喷射并与液体混合产生泡沫。另外，专利CN2013201672736公布了一种清除集气管道积液的水力旋流清管器，该方案在清管器前端设置多个倾斜的射流喷嘴。

清管器前后端压差主要由皮碗与管道的接触力决定，在相对清洁的管道内运行时，其前后端压差通常在0.3~0.7bar范围之内。在积液量较少的情况下，后端气体能够轻松的推动清管器和前端积液向前运行。由于管内气体的可压缩性，清管器及其前端液体运行状态复杂多变，会产生速度波动和压差波动。这样，清管器前端液体容易从顶部位置的过流孔回流到清管器后端。另一方面，由于清管器前后端压差相对较小，在前端积液静压作用下，清管器底部位置的过流孔/射流孔难以正常工作，气流主要从清管器顶部位置的过流孔/射流孔流向前端；这样造成泡排作业过程中发泡效果不好，同时对管道底部冲刷效果不好。

专利CN2019106639929、CN2019106639312、CN2019106639327等，公开了定向射流型清管器，通过不倒翁原理，将清管器前端位于低部的射流孔打开，实现定向朝着管道低部喷射的目的。但是上述方案中，射流通道始终保持打开状态，管内复杂工况下，清管器前端射流孔堵塞会直接影响射流效果；并且，由于流道始终打开，再清管器卡堵时，难以有效建立压差驱动清管器越障。

专利US 20040194809Al公开了一种带单向阀的清管器，该方案中射流通道和单向阀压力传递通道相同，射流喷嘴位于清管器前端中心位置。专利US 20040194809Al存在以下问题：（1）管内复杂工况下，清管器前端射流孔堵塞会直接影响单向阀的开启动作；（2）由于单向阀压力采集通道和射流通道合二为一，射流通道不能单独设计，射流通道过小；（3）单向阀打开状态，射流通道及喷嘴的节流效应，会引起单向阀前后端压差变化，造成单向阀振动及射流不规律等问题。