CN110056329B - 一种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置，它包括堵头、扰流刮蜡螺杆、加热电缆、空心光杆、供电控制柜，扰流刮蜡螺杆设置在油管内，扰流刮蜡螺杆下端与堵头螺纹连接，堵头连接抽油杆，扰流刮蜡螺杆上端通过扶正接箍连接空心光杆；扰流刮蜡螺杆由一段段的空心螺杆通过扶正接箍连接而成，每段空心螺杆表面采用螺旋曲面，加热电缆自空心光杆被下放到扰流刮蜡螺杆内部，并沿扰流刮蜡螺杆长度方向设置，加热电缆通过加热电缆供电线与供电控制柜连接；本发明扰流刮蜡螺杆改变油管内液流流速，抑制蜡分子析出，若油管内壁产生结蜡，扰流刮蜡螺杆表面的螺旋凸起运动过程中将结蜡刮削掉；若扰流刮蜡螺杆表面结蜡，通过加热电缆加热去除。
Description
技术领域：
本发明涉及的是油田生产领域中防蜡装置，具体涉及的是一种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置。
背景技术：
在油田生产过程中，原油中含有不同数量的石蜡,在地下油层内,一般处于溶解状态。原油从地层流入井筒上升过程中，由于温度、压力逐渐降低，蜡逐渐析出，聚集、积附于管壁，称油井结蜡。结蜡使油管内径变小,影响油井的举升能力,严重时发生蜡堵导致不能正常生产。
我国各油田，原油含蜡量均较高，据统计含蜡比在10～40%的油井占油井总数的60%以上。石蜡含量高，原油粘稠度高，流动性差，井液采出过程中温度逐渐降低等等，都是石蜡极易凝结堆积的主要原因。对于高含蜡油井，如何增加原油在井筒内的流动性，使石蜡不易结晶析出，一旦析出凝结在井筒内，如何清蜡不妨碍油井生产，一直是油田举升需要解决的难题之一。
目前各油田在用的井筒防蜡技术主要有：井口高压热洗清蜡、电磁及声波防蜡、化学药剂防蜡等，其中井口高压热洗清蜡是最为常用的有效方法，但存在压油层影响产量、频繁洗井劳动强度大等问题；电磁及声波防蜡技术采用电磁或声波的方式防止蜡分子结晶，对油井结蜡有缓解作用，但效果仍然需要进一步提高；化学药剂防蜡对油井结蜡具有较好抑制作用，但存在成本高，后期维护工作量大等问题；此外，机械刮蜡技术由于故障率较高、浪费工时、效率低等缺点，目前基本不采用。
总之，目前对于油井井筒结蜡问题仍没有经济有效、节省人力的技术手段，基于现有清防蜡技术遇到的问题，按照防蜡与清蜡相结合的方式设计了有杆泵井扰流刮蜡螺杆装置。
发明内容：
本发明的目的是提供一种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置，这种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置用于解决现有井筒防蜡技术存在成本高、劳动强度大的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置包括堵头、扰流刮蜡螺杆、加热电缆、空心光杆、供电控制柜，扰流刮蜡螺杆设置在油管内，扰流刮蜡螺杆下端与堵头螺纹连接，堵头连接抽油杆，扰流刮蜡螺杆上端通过扶正接箍连接空心光杆；扰流刮蜡螺杆由一段段的空心螺杆通过扶正接箍连接而成，每段空心螺杆表面采用螺旋曲面，加热电缆自空心光杆被下放到扰流刮蜡螺杆内部，并沿扰流刮蜡螺杆长度方向设置，加热电缆通过加热电缆供电线与供电控制柜连接；扰流刮蜡螺杆改变油管内液流流速，抑制蜡分子析出，若油管内壁产生结蜡，扰流刮蜡螺杆表面的螺旋凸起运动过程中将结蜡刮削掉；若扰流刮蜡螺杆表面结蜡，通过加热电缆加热去除。
上述方案中扰流刮蜡螺杆下入油管内深度在结蜡点以上，扰流刮蜡螺杆表面采用双曲面形螺旋曲面，外径与油管内径匹配，略小于油管内径；螺旋曲面螺距根据结蜡情况确定，结蜡越严重螺距越大；扰流刮蜡螺杆表面的螺旋曲面凸起，在油管内运动过程中，一方面对油管内壁结蜡进行刮削清理；另一方面，螺旋曲面具有举升作用，卷吸走刮下的蜡晶体，将刮下的蜡晶体举升到井口，避免蜡落入井底造成堵塞，辅助提高井下抽油泵的举升能力。
上述方案中供电控制柜内装有电流过载感应器，当抽油机电机输出端的峰值电流连续超过设定值规定时间后，杆体结蜡超过允许程度，启动加热电缆加热；当抽油机电机输出端的峰值电流低于规定值时，停止加热电缆加热；电缆加热装置在有杆泵井正常生产时和停机时均能启动加热流程，根据实际情况转换加热状态。
上述方案中螺旋曲面螺距为100mm-400mm。
上述方案中空心光杆穿过空心直驱电机，空心光杆与方卡子连接，整个空心光杆所受载荷均通过方卡子作用于直驱电机的空心轴上；抽油杆下端与螺杆泵上端螺纹连接，螺杆泵井运行时，扰流刮蜡螺杆与抽油杆一起旋转运动，传递扭矩驱动螺杆泵工作，依靠表面螺旋曲面带动井液改变流向、提高湍流紊乱程度以及湍流流速，抑制蜡分子的析出凝结。
上述方案中抽油杆最下端与抽油泵柱塞上端螺纹连接，抽油机井运行时，扰流刮蜡螺杆与抽油杆一起往复运动，传递载荷驱动抽油泵正常工作，并依靠表面螺旋曲面扰动井液，抑制蜡分子的析出凝结。
本发明具有以下有益效果：
1、扰流刮蜡螺杆装置根据使用方式不同，可旋转运动可往复运动，起到扰流作用，可改变井筒内液流流向、提高流速，使蜡分子不易结晶析出；扰流刮蜡螺杆下井深度位于结蜡点以上，螺杆整体是连续螺旋纹，具有连续强制扰流、刮削、携带蜡晶的作用，可以不受抽汲速度的影响。
2、扰流刮蜡螺杆装置中螺杆外径比油管内径略小，当油管内壁结蜡时，扰流刮蜡螺杆通过旋转运动或往复运动可清除井筒结蜡，在结蜡点以上的井筒结蜡均可被清理干净。
3、扰流刮蜡螺杆装置中螺杆为中空结构，内嵌加热电缆，对扰流刮蜡螺杆本体进行加热，热力清除杆体表面结蜡层，也能对井筒井液进行加温，热力清除井筒内壁结蜡层。
4、扰流刮蜡螺杆装置可替代油井抽油杆使用，不仅起清防蜡作用，而且可节省抽油杆费用。
5、扰流刮蜡螺杆装置运转过程中，对井液具有举升作用，可将刮下的蜡晶体举升到井口，并能降低井下泵的工作压力，辅助提高泵的举升能力。
6、控制柜可以根据与电流峰值预设值的对比情况，实现启动电缆加热程序，将结蜡层清洗干净，并能自行停止电缆加热过程。
附图说明：
图1是本发明应用于螺杆泵井的结构示意图。
图2是本发明应用于抽油机井的结构图。
图中，1-扭矩锚；2-套管；3-螺杆泵；4-油管；5-抽油杆；6-堵头；7-扶正接箍；8-扰流刮蜡螺杆；9-加热电缆；10-井口装置；11-井口密封装置；12-直驱电机；13-方卡子；14-空心光杆；15-供电控制柜；16-加热电缆供电线；17-直驱电机供电线；18-筛管； 20-悬绳器；21-抽油机驱动装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
这种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置包括堵头6、扰流刮蜡螺杆8、加热电缆9、空心光杆14、供电控制柜15，扰流刮蜡螺杆8设置在油管4内，扰流刮蜡螺杆8下端与堵头6螺纹连接，堵头6连接抽油杆5，扰流刮蜡螺杆8上端与扶正接箍7螺纹连接，扶正接箍7连接空心光杆14；扰流刮蜡螺杆8由一段段的空心螺杆通过扶正接箍7连接而成，按所需长度依次连接，到达井口后扶正接箍7与空心光杆14连接，每段空心螺杆表面采用螺旋曲面，加热电缆9自空心光杆14被下放到扰流刮蜡螺杆8内部，并沿扰流刮蜡螺杆8长度方向设置，加热电缆9通过加热电缆供电线16与供电控制柜15连接。加热电缆9内嵌在中空的扰流刮蜡螺杆8内部，需要加热时油井可以自行选择是否处于停井状态，插接供电线进行加热，不需要时不连接。
扰流刮蜡螺杆8表面采用双曲面形螺旋曲面，外径与油管4内径匹配，略小于油管内径；螺旋曲面螺距根据结蜡情况确定，结蜡越严重螺距越大，一般采用100mm-400mm设计；扰流刮蜡螺杆8表面具有螺旋曲面凸起，在井筒内运动过程中，可对油管4内壁结蜡进行刮削清理，防止结蜡进一步扩大影响生产；另外，螺旋曲面具有举升作用，可将刮下的蜡晶体举升到井口，并可辅助提高井下抽油泵的举升能力。
在油井生产过程中，一方面采用扰流刮蜡螺杆8改变井筒内液流流速，抑制蜡分子析出，另一方面一旦井筒内壁有结蜡产生，扰流刮蜡螺杆8表面的螺旋凸起在螺杆泵井旋转运动（或抽油机井往复运动）作用下，会将井筒内壁结蜡刮削掉。同时，该扰流刮蜡螺杆为中空设计，可内嵌加热电缆9，一旦扰流刮蜡螺杆表面结蜡，可通过加热杆体去除。该套装置一次性投入低、清防蜡过程能耗低、节省人工劳动量、安全可靠。
本发明可应用在螺杆泵井、抽油机井等有杆泵井。
如图1所示，这种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置应用于螺杆泵井。由扭矩锚1上端螺纹连接螺杆泵3下端，扭矩锚1在油井最下端锚定于套管2内壁，防止螺杆泵3转动，螺杆泵3与油管4螺纹连接，螺杆泵3的转子与抽油杆5下端螺纹连接，油管4向上依次连接，置于套管2内，并悬挂于井口，油管4是油井液流的过流通道，随着液流举升，温度、压力等均发生变化，蜡分子析出并凝结在油管4内壁；抽油杆5通过接箍依次连接，在预计的井筒结蜡段，抽油杆5上端与堵头6下端螺纹连接，堵头6上端与扰流刮蜡螺杆8下端螺纹连接，扰流刮蜡螺杆8上端与扶正接箍7下端螺纹连接，并按所需长度依次连接，到达井口后扶正接箍7与空心光杆14连接，空心光杆14穿过井口装置10，井口装置10通过地基落于井口，井口装置10与井口密封装置11连接，与空心光杆14一起密封井口，防止井液外泄；空心光杆14穿过空心直驱电机12，空心光杆14与方卡子13连接，整个空心光杆14所受载荷均通过方卡子13作用于直驱电机12的空心轴上；直驱电机12通过直驱电机供电线17与供电控制柜15相连，供电控制柜15一般采用变频器控制；为了防止扰流刮蜡螺杆8长期运行后本体结蜡，扰流刮蜡螺杆8一般采用空心结构，内置加热电缆9为螺杆本体加热防蜡，也可为油管4内井液加温，清除油管4内壁结蜡，加热电缆9与供电控制柜15之间通过加热电缆供电线16连接，需要加热时油井可以处于停井状态，也可以在抽汲工作时进行加热，插接加热供电线16进行加热，不需要时不连接，供电控制柜15内装电流过载传感器，当电流峰值超过预设值时，可以自行启动电缆加热程序，也可手工启动电缆加热程序，当电流过载结束，控制柜可自行阻断电流加热程序。扰流刮蜡螺杆8的形状设计为双曲面形，可对流经过的液体产生推力，有效的改变流向，提高流速，防止井筒结蜡；另外，扰流刮蜡螺杆8表面的双曲面形凸起随地面直驱电机12旋转过程中，有刮蜡作用，能够清除油管4内壁结蜡。采用旋转运动模式，可替代抽油杆5传递扭矩，并依靠表面螺旋曲面带动井液改变流向、提高湍流紊乱程度以及湍流流速，抑制蜡分子的析出凝结，螺杆螺旋凹槽流道具有一定的举升作用，可以卷吸走刮下的蜡晶体，避免蜡落入井底造成堵塞。
如图2所示，这种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置应用于抽油机井。由筛管18上端螺纹连接抽油泵下端，抽油泵与油管4螺纹连接，抽油泵的柱塞上端与抽油杆5下端螺纹连接，油管4向上依次连接，油管是油井液流的过流通道，在抽油机驱动装置21的驱动下，抽油杆上下往复运动，随着液流举升，温度、压力等均发生变化，蜡分子析出并凝结在油管内壁；抽油杆5通过接箍依次连接，在预计的井筒结蜡段，抽油杆5上端与堵头6下端螺纹连接，堵头6上端与扰流刮蜡螺杆8下端螺纹连接，扰流刮蜡螺杆8上端与扶正接箍7下端螺纹连接，按所需长度依次连接，到达井口后扶正接箍7与空心光杆14连接，空心光杆14与悬绳器20连接，加热电缆9内嵌在中空的扰流刮蜡螺杆8内部，加热电缆9与供电控制柜15之间通过加热电缆供电线16连接，需要加热时油井可以选择是否处于停井状态，可以手动或自动连接加热供电线16进行加热。扰流刮蜡螺杆8的形状设计为双曲面形，可对流经过的液体产生扰动作用，防止井筒结蜡；另外，扰流刮蜡螺杆8表面的双曲面形凸起具有刮蜡作用，能够清除油管内壁结蜡。扰流刮蜡螺杆8采用往复运行模式，可替代抽油杆传递载荷，并依靠表面螺旋曲面扰动井液，抑制蜡分子的析出凝结。
油井正常生产时，通过地面驱动设备驱动光杆进行旋转或往复运动，光杆下端与扰流刮蜡螺杆连接，刮蜡螺杆下端与抽油杆及抽油泵连接，实现抽油泵正常运转。当油井结蜡时，刮蜡螺杆能够通过高频次的旋转运动或上下往复运动，提高油管内井液的流速，并改变液体流动方向，抑制井液中蜡质的析出、结晶，并可对油管内壁进行冲洗，防止蜡质吸附；同时，扰流刮蜡螺杆既可以实现对残留在油管内壁上蜡质的刮削清理，也可对扰流刮蜡螺杆进行加热抑制蜡分子的析出，起到多重防蜡清蜡作用。本发明可以有效解决油田有杆泵井井筒结蜡难题。
Claims (4)
1.一种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置，其特征在于：这种用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置包括堵头（6）、扰流刮蜡螺杆（8）、加热电缆（9）、空心光杆（14）、供电控制柜（15），扰流刮蜡螺杆（8）设置在油管（4）内，扰流刮蜡螺杆（8）下端与堵头（6）螺纹连接，堵头（6）连接抽油杆（5），扰流刮蜡螺杆（8）上端通过扶正接箍（7）连接空心光杆（14）；扰流刮蜡螺杆（8）由一段段的空心螺杆通过扶正接箍（7）连接而成，每段空心螺杆表面采用螺旋曲面，加热电缆（9）自空心光杆（14）被下放到扰流刮蜡螺杆（8）内部，并沿扰流刮蜡螺杆长度方向设置，加热电缆（9）通过加热电缆供电线（16）与供电控制柜（15）连接；扰流刮蜡螺杆（8）改变油管内液流流速，抑制蜡分子析出，若油管内壁产生结蜡，扰流刮蜡螺杆（8）表面的螺旋曲面凸起运动过程中将结蜡刮削掉；若扰流刮蜡螺杆表面结蜡，通过加热电缆（9）加热去除；
所述的扰流刮蜡螺杆（8）下入油管（4）内深度在结蜡点以上，扰流刮蜡螺杆（8）表面采用双曲面形螺旋曲面，外径与油管（4）内径匹配，略小于油管内径；螺旋曲面螺距根据结蜡情况确定，结蜡越严重螺距越大；扰流刮蜡螺杆（8）表面的螺旋曲面凸起，在油管（4）内运动过程中，一方面对油管（4）内壁结蜡进行刮削清理；另一方面，螺旋曲面具有举升作用，卷吸走刮下的蜡晶体，将刮下的蜡晶体举升到井口，避免蜡落入井底造成堵塞，辅助提高井下抽油泵的举升能力。
2.根据权利要求1所述的用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置，其特征在于：所述的供电控制柜（15）内装有电流过载感应器，当抽油机电机输出端的峰值电流连续超过设定值规定时间后，杆体结蜡超过允许程度，启动加热电缆（9）加热；当抽油机电机输出端的峰值电流低于规定值时，停止加热电缆（9）加热；电缆加热装置在有杆泵井正常生产时和停机时均能启动加热流程，根据实际情况转换加热状态。
3.根据权利要求2所述的用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置，其特征在于：所述的螺旋曲面螺距为100mm-400mm。
4.根据权利要求3所述的用于有杆泵井的扰流刮蜡螺杆装置，其特征在于：所述的抽油杆（5）最下端与抽油泵柱塞上端螺纹连接，抽油机井运行时，扰流刮蜡螺杆（8）与抽油杆（5）一起往复运动，传递载荷驱动抽油泵正常工作，并依靠表面螺旋曲面扰动井液，抑制蜡分子的析出凝结。
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