CN1023337C - 抽油井自动清蜡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抽油井自动清蜡装置，包括自动刮蜡器，井口换向控制机构，井下换向机构，油管接箍垫环，油管接箍垫环安在油管间，井口换向控制机构由法兰盘，法兰盘口的限位环，油管挂组成，井下换向机构为接在油管中的一段换向扩管，扩管下部制有或装有一限位销钉或限位环，该装置结构简单，使用方便，工作可靠，自动清蜡，节省人物财力，降低能量消耗，提高了原油产量，经济效益十分显著。

Description

本发明涉及一种油田石油开采工程中对抽油井的油管和抽油杆上的沉积物质，例如油垢、石蜡进行清除的装置，特别是由抽油杆、油管、刮蜡器、井口换向控制机构、井下换向机构所组成的一个清蜡系统。

在石油开采工程中，地下原油从井底到地面，压力、温度逐渐下降，原油中石蜡分子不断地凝固，沉积在油管内壁和抽油杆上，同样，石油生产过程中，油管及抽油杆上也逐渐积累一些积垢物，油管渐渐被堵死，使原油产量降低或停产，为了使原油从井底畅通地开采出来，就必须定期对油管进行清蜡和清垢处理，现有技术中公开的种种清蜡方法简述如下：

1、机械清蜡法：一般在抽油杆上安装许多刮刀式清蜡器，依目前国内各个生产油田的情况，假如抽油泵的行程为2米，积蜡深度为800米，整个抽油杆柱应安装400个清蜡器，这样不但增加抽油机的负荷，而且大大增加设备投资，对油井的生产也带来不利的影响，因为这么多的清蜡器会阻碍采出的石油的流动;

2、强磁防蜡器：在油井深部安装一强磁防蜡器，依强 磁防蜡器中的永磁体的磁场对流过的油流进行磁化处理，改变油中的分子结构，延缓结蜡过程，降低结蜡的程度，这种处理方法效果不太理想，并且强磁防蜡器的价格高，使用寿命短，不能从根本上清蜡。

3、热熔法：在地面将原油高温加热后注入油井中将积蜡熔化，该方法不但要消耗大量石油，一口油井要消耗5-10吨原油，而且需一套专用设备，需专人管理，增加石油开采费用。

CN-1058825公开了一种清蜡器，它由管状连体刮刀，步进棘齿，步进簧，换向棘齿，平衡、复位弹簧组成。在该专利申请中，对该清蜡器的结构组成和每一部分结构的相互关系都未作充分公开的描述，依其说明书中公开的结构在油井中无法使用。

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种抽油井自动清蜡装置，它能够借助于抽油杆自身上下运动的动力对油井中油管上下往复地进行清蜡。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明的抽油井自动清蜡装置，包括自动刮蜡器，井口换向控制机构，井下换向机构，自动刮蜡器装在油井抽油杆上，井口换向控制机构和井下换向机构之间为油管;其特征在于：还进一步包括油管接箍垫环，油管接箍垫环安在二根 油管的接合部;上述的井口换向控制机构由法兰盘，法兰盘口的限位环，油管挂组成，油管挂的下端与油管相接，在限位环和油管挂之间的法兰盘中为一段换向空间，所述的换向空间的内径大于刮蜡器自由状态的外径，所述的换向空间的长度足于让刮蜡器在其中换向;上述的井下换向机构为接在油管中的一段换向扩管，扩管下部制有或装有一限位销钉或限位环，上述扩管的内径大于刮蜡器自由状态的外径，所述的扩管的长度足于让刮蜡器在其中换向。

其中的自动刮蜡器包括刮刀体，压力板弹簧，挂齿，换向齿，刮刀体的二端开有朝向相反的刮蜡刃口，刮刀体上开有内外相通的通口，换向齿可转动地安装在上述的通口中，换向齿的二边安有扶正弹簧，刮刀体的二端与压力板弹簧的一端相连接，压力板弹簧的自由端上铰接有挂齿，挂齿的齿尖向心安装，刮刀体的内径大于抽油杆接箍的外径，刮刀体的外径小于抽油管的内径。

本发明相比于现有技术具有以下优点：

本发明的抽油井自动清蜡装置结构简单，使用方便，工作可靠，能对油管进行自动清蜡，节省大量人力、物力和财力，降低抽油机的能量消耗，提高了原油产量，经济效益十分显著。

为详细介绍本发明，下面结合附图进行说明：

图1是本发明的抽油井自动清蜡装置中的刮蜡器的结构简图;

图2是抽油井自动清蜡装置中的刮蜡器的部分展开内视结构简图;

图3是本发明的抽油井自动清蜡装置中的井口换向控制机构的结构简图;

图4是本发明的抽油井自动清蜡装置中的井下换向机构的结构简图;

图5是具有垫环的油管接箍的结构简图;

图6A、6B是用在油管接箍中的垫环的结构简图;

图7A、7B是抽油井自动清蜡装置中的刮蜡器的一种换向齿的结构简图;

图8A、8B是抽油井自动清蜡装置中的刮蜡器的另一种换向齿的结构简图;

图9A、9B是抽油井自动清蜡装置中的刮蜡器的又一种换向齿的结构简图。

参见图全部附图，本发明的抽油井自动清蜡装置，包括图1所示的自动刮蜡器，图3所示的井口换向控制机构，图4所示的井下换向机构，在使用时自动刮蜡器装在油井中的抽油杆12上，井口换向控制机构和井下换向机构之间为油管16;还进一步包括油管接箍28的垫环27，油管接箍 28的垫环27安在二根油管16的接合部，上述的井口换向控制机构由法兰盘22，法兰盘口的限位环21，油管挂25组成，油管挂25的下端与抽油管16相接，在限位环21和油管挂25之间的法兰盘中为一段换向空间，所述的换向空间的内径大于刮蜡器自由状态的外径，所述的换向空间的长度足于让刮蜡器在其中换向;上述的井下换向机构为接在油管16中的一段换向扩管17，扩管下部制有或装有一限位销钉或限位环，所述扩管17的内径大于刮蜡器自由状态的外径，所述的扩管17的长度足于让刮蜡器在其中换向。

参见图1和2，其中使用的抽油井自动清蜡装置中的刮蜡器包括刮刀体1、压力板弹簧8，挂齿9，换向齿3，刮刀体1的二端开有朝向相反的刮蜡刃口13，在刮刀体1运动的上、下行程中都可以对油管上积的蜡进行清除，并且二端的刮蜡刃口13在圆周上互相错开，使油管上各部分都能刮到，刮刀体1上开有内外相通的通口14，这些通口14一方面是刮蜡刃口13的清蜡通道，另一方面，换向齿3通过换向齿销4可转动地安装在上述的通口14中，不一定每个通口14中都安装换向齿3，从图2可以清楚地看出，换向齿3相隔地安在通口14中，这些通口14在结构允许的情况下，可以多开几条，并且可以互相错开，以保证刮刀体 1具有一定的机械强度，通口14可以是各种形状的孔或槽，在图示的结构中，通口14为条状槽口，通口14可以与刮蜡刃口13一样二端对称地在刮刀体1上开设，换向齿3的二边安有扶正弹簧5，这个扶正弹簧5对偏向的换向齿3起一个扶正复位作用，让换向齿3始终保持一个垂直于刮刀体1的轴线方向的趋势，在本发明中使用扶正弹簧钢丝，把扶正弹簧钢丝用弹簧钢丝压板2通过紧固螺钉压在刮刀体1上，刮刀体1的二端都通过燕尾槽与压力板弹簧8的一端相连接，其间通过螺钉7相互固定，压力板弹簧8的自由端上安装有挂齿架11，挂齿架11上通过挂齿销10铰接有挂齿9，挂齿9的齿尖向心安装，挂齿9也可直接通过挂齿销10安装到压力板弹簧8上，由于刮刀体1套装在抽油杆12上，刮刀体1的内径应大于抽油杆12的接箍的外径，刮刀体1的外径应小于油管的内径。

本发明的抽油井自动清蜡装置中的刮蜡器套装在抽油井中的抽油杆12上，当抽油杆12上下运动泵油时，刮蜡器的挂齿9和换向齿4交替作用于抽油杆12和油管内壁，使刮蜡器在油管内步进前并进行刮蜡作业，在图1所示状态，刮蜡器左端向上，此时，刮蜡器处于下行状态，抽油杆12下行时，带动刮蜡器的挂齿9，使整个刮蜡器下行，抽油杆12上行时，挂齿9与抽油杆12打滑，刮蜡器的刮刀体1上的换向齿4顶在油管上，刮蜡器停在油管中不动， 抽油杆12又下行时，再次带动刮蜡器上的挂齿9，使整个刮蜡器下行，就这样让刮蜡器一直步进前进，在图示状态，挂齿9应与换向齿4处于同一方向，即图中所示的换向齿4的齿尖应向左，在油管的下端装有一个换向短节，当刮蜡器下行至换向短节时，刮蜡器处在换向短节处换向。

参见图4所示的井下换向机构中的短节的结构图，井下换向短节15上下端与油管16相接，抽油泵安在短节15的下部，短节15中部为一段换向扩管17，该扩管17的长度应足于让刮蜡器在其中换向，该扩管17的内径大于刮蜡器自由状态的外径，短节15的底部装有一限位销钉18或限位环或类似的装置，限位销钉18或限位环可以与短节15制成一体，限位销钉18或限位环的内径小于刮蜡器的刮刀体1的外径，短节15的上部装有换向环19或类似的装置，换向环19可以与短节15制成一体，换向环19处的内径处在刮蜡器的刮刀体1的外径与刮蜡器自由状态时包括换向齿3在内的外径之间，即换向环19处的内径大于刮蜡器的刮刀体1的外径，换向环19处的内径又小于刮蜡器自由状态时包括换向齿3在内的外径，也就是换向齿3的自由外径，换向环19上部还装有一个油管接箍的垫环27，其作用将在下面详述。

刮蜡器运行至井下换向短节15中扩管17的位置时，由于短节15的底部装有一限位销钉18或限位环或类似的装置，限位销钉18或限位环处的内径小于刮蜡器的刮刀体1的外径，则刮蜡器不能通过该区域，抽油杆12下行将强制拉动挂齿9，迫使挂齿9所安装的压力板弹簧8外张，挂齿9被迫倒向，挂齿9倒向后，抽油杆12上提将带动刮蜡器上的挂齿9，使整个刮蜡器上行，由于换向环19处在刮蜡器的刮刀体1的外径与刮蜡器自由状态外径之间，换向环3受短节15上装的换向环19的阻挡，改变齿的朝向，与挂齿9同向，此时，整个刮蜡器改变运动方向，类似于上述向下步进运动的情况而改为向上步进运动。

这样，刮蜡器运行到井口时，也会在井口换向装置20中换向，参见图3，井口换向装置20包括法兰盘22，装在法兰盘22口的限位环21，油管挂25，护丝26，油管挂25的下端与油管16相接，油管挂25内装有护丝26，限位环21与护丝26之间为法兰盘22的一段换向空间，该换向空间的长度应足于让刮蜡器在其中换向，该换向空间的内径大于刮蜡器自由状态的外径，这换向空间可以在现有采油树的法兰中进行加工而成，限位环21可以与法兰22制成一体，限位环21的内径小于刮蜡器的刮刀体1的外径，护丝26的内径处在刮蜡器的刮刀体1的外径与刮蜡 器自由状态时包括换向齿3在内的外径之间。

为了能起下刮蜡器，在法兰22上装有一个控制换向顶杆23，控制换向顶杆23上装配密封圈24用于密封，控制换向顶杆23一端伸入井口换向机构的换向空间中，另一端露出法兰22外，便于进行限位控制，控制换向顶杆23伸入换向空间中时，将阻挡刮蜡器的上升和换向，刮蜡器将永远停留在顶杆23的下部等待进一步的处理。

为了刮蜡器在油管16中的可靠工作，避免在油管16之间卡住或换向，在二个油管16之间的接箍28内安装一个垫环27，组装后的结构参见图5，在图6A、6B中公开了垫环27的结构，图6B为垫环27的半剖结构，垫环27为一个具有开口的锥管，放入油管接箍空间内后，垫环27的开口基本合拢，所以可以很紧密地固定在接箍段。

在刮蜡器的工作过程中，刮蜡器二端的压力板弹簧靠弹性变化来适应抽油杆12柱上不同尺寸的变化和抽油杆12与油管的不同心运动，所以压力板弹簧只与刮刀体连接，每片压力板弹簧之间是自由的，压力板弹簧用弹性材料制造。

挂齿9、换向齿3都具有刃口，挂齿9的断面类似于梭状，其中钻有一销孔，图1中清楚地示出了其结构;换向齿3可以做成类似上述的挂齿的结构，参见图8A、8B;换向齿3也可以做成图7A、7B所示的并列三个齿的结构; 换向齿3还可以做成9A、9B所示的互相错开的三个斜齿的结构，中间齿的长度大于二个相邻齿的长度，这种方案特别使用于本发明，因为这种结构利于蜡或垢的导向，使刮蜡器上面不会积存蜡或垢;附图7A、8A、9A分别是换向齿的侧视图，图7B、8B、9B分别是对应的中心剖视图;换向齿3的二边安有扶正弹簧5，这个扶正弹簧5对偏向的换向齿3起一个扶正、复位作用，让换向齿3保持一个垂直于刮刀体1轴线方向趋势，在本发明中使用弯曲成U形的扶正弹簧钢丝，把扶正弹簧钢丝用弹簧钢丝压板2通过紧固螺钉6压在刮刀体1上，从图2这个展开的部分内视图可以看出，采用扶正弹簧钢丝的结构可以让条状槽口具有足够的清蜡通道。

使用本发明的自动清蜡装置的作业方法简单包括以下步骤：

1、对油管进行清蜡处理;

2、在油管接箍内安装接箍垫环;

3、对安装好接箍垫环的油管用大于刮蜡器的刮刀体外径的通管进行通管;

4、往油井中下抽油泵;

5、在油泵上部安装井下换向短节，井下换向短节上下端与油管相接;

6、往油井中下油管;

7、往油井中下抽油杆;

8、在抽油杆上套上刮蜡器并下入井中;

9、在井口装井口换向装置。

这样，随着抽油杆上下运动，刮蜡器就会自动地上下往返步进运动，达到自动地刮除油管和抽油杆上的垢或蜡的目的，普通油井一天内刮蜡器上下往返可20多次，足以清除全部的积蜡。

Claims (8)

1、一种抽油井自动清蜡装置，包括自动刮蜡器，井口换向控制机构，井下换向机构，自动刮蜡器装在油井抽油杆上，井口换向控制机构和井下换向机构之间为抽油管；其特征在于：还进一步包括油管接箍垫环，油管接箍垫环安在二根抽油管的接合部；上述的井口换向控制机构由法兰盘，法兰盘口的限位环，油管挂组成，油管挂的下端与抽油管相接，在限位环和油管挂之间的法兰盘中为一段换向空间，所述的换向空间的内径大于刮蜡器自由状态的外径，所述的换向空间的长度足于让刮蜡器在其中换向；上述的井下换向机构为接在抽油管中的一段换向扩管，扩管下部制有或装有一限位销钉或限位环，所述扩管的内径大于刮蜡器自由状态的外径，所述的扩管的长度足于让刮蜡器在其中换向。

2、根据权利要求1所述的抽油井自动清蜡装置，其特征在于上述的自动刮蜡器包括刮刀体，压力板弹簧，挂齿，换向齿，刮刀体的二端开有朝向相反的刮蜡刃口，刮刀体上开有内外相通的通口，换向齿可转动地安装在上述的通口中，换向齿的二边安有扶正弹簧，刮刀体的二端与压力板弹簧的一端相连接，压力板弹簧的自由端上铰接有挂齿，挂齿的齿尖向心安装，刮刀体的内径大于抽油杆接箍的外径，刮刀体的外径小于抽油管的内径。

3、根据权利要求1所述的抽油井自动清蜡装置，其特征在于上述的井口换向控制机构的法兰盘上进一步装有控制换向顶杆和密封圈，密封入装在控制换向顶杆与法兰盘之间。

4、根据权利要求1所述的抽油井自动清蜡装置，其特征在于上述的垫环为一具有开口的锥管。

5、根据权利要求2所述的抽油井自动清蜡装置，其特征在于上述的通口为平行于刮刀体轴线的竖向条状槽口。

6、根据权利要求2所述的抽油井自动清蜡装置，其特征在于上述的换向齿为三个互相错开的斜齿，中间齿的长度大于二个相邻齿的长度。

7、根据权利要求2所述的抽油井自动清蜡装置，其特征在于上述的压力板弹簧由弹性材料制成。

8、根据权利要求2所述的抽油井自动清蜡装置，其特征在于上述的扶正弹簧为U形的扶正弹簧钢丝。

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