CN111119750A - 清防蜡油管单元、清防蜡油管及清防蜡油管单元的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及清防蜡油管单元、清防蜡油管及清防蜡油管单元的制备方法。所述油管单元包括油管本体和位于所述油管本体内的内管，所述油管本体和内管之间的间隙内填充保温绝缘材料。所述油管的导电管段由若干上述油管单元依次通过接箍连接而成，所述接箍内设有绝缘金属垫圈，所述绝缘金属垫圈由结为一体的导电内圈和绝缘外圈构成，通过所述绝缘金属垫圈实现油管本体之间的电连接和内管之间的电连接。所述制备方法为将内管、第一密封法兰和油管本体装配为一体，在内管和油管本体之间的间隙中注入熔融的绝缘保温材料，固结后再嵌入第二密封法兰。这种油管能够对油管内的原油进行电加热，适应于抽取稠油。

Description

清防蜡油管单元、清防蜡油管及清防蜡油管单元的制备方法

技术领域

本发明涉及清防蜡油管单元（单元管）、由这种油管单元组成的清防蜡油管以及这种油管单元的制备方法，属于石油开采设备领域。

背景技术

随着国际石油的大量开采,石油储量越来越少,为了应对石油储量的不足,各大油田均不同程度的进行了二次采油,甚至是三次采油。以前不被石油人重视的三高(高凝、髙稠、高含蜡)原油，特别是超高稠油也正在千方百计的进行规模性开采。传统的稠油开采工艺主要有蒸汽吞吐、热油掺稀、化学降粘、电加热等，均是以消耗能源(电能、天然气等)来达到油井井筒伴热的目的。传统的保温油管为预应力真空隔热油管,工艺复杂,体积笨重,造价高昂,且89的隔热油管内径只有40mm,最小的Φ19抽油杆接箍的直径为41.3毫米,受抽油杆的限制,传统的保温油管无法应用于稠油生产作业和清防蜡，只能用于油井注汽。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了清防蜡油管单元（单元管）、由这种油管单元组成的清防蜡油管以及这种油管单元的制备方法，这种油管能够对油管内的原油进行电加热，适应于抽取稠油。

本发明实现上述目的的技术方案是：清防蜡油管单元，包括油管本体和位于所述油管本体内的内管，所述油管本体和所述内管均为钢管，所述油管本体和内管同轴设置，两者之间留有间隙，所述油管本体和内管之间的间隙内填充保温绝缘材料，形成保温绝缘层，所述内管的内壁上涂有抗磨绝缘材料，形成抗磨绝缘层，所述内管的两端（可分别称为第一端和第二端）均固定套设有密封法兰，其中第一端固定套设有第一密封法兰，第二端固定套设有第二密封法兰，所述密封法兰均为带颈法兰，由相互结为一体的金属骨架（或称法兰基体，呈与所述绝缘法兰相似或基本相似的形状）和绝缘表层构成，所述绝缘表层采用绝缘材料，优选具有一定弹性的绝缘材料，所述绝缘表层应覆盖所述金属骨架（或称法兰基体）的颈部的径向外表面、盘部的外缘面（径向上的外侧面）和盘部的内端面（轴向内端的端面），所述金属骨架的盘端端面（盘部的轴向外端面）及轴向通孔（即法兰孔）表面（孔壁表面）不覆盖绝缘表层，所述油管本体的第一端和第二端分别套在所述第一密封法兰和第二密封法兰的颈部，与所述第一密封法兰和第二密封法兰的颈部的外缘面密封接触，优选压力配合。

用于形成所述保温绝缘层的保温绝缘材料包括下列组分：

多亚甲基多苯基多异氰酸酯：33-38%；

第一陶瓷中空颗粒：12-17%；

聚醚多元醇：35-40%；

第二陶瓷中空颗粒或超清碳酸钙微粉：10-15%。

上述比例为占总量的质量百分比。

所述第一陶瓷中孔颗粒的粒径优选为1250目。

所述第二陶瓷中空颗粒或超清碳酸钙微粉的粒径优选为300目。

根据实际需要，所述内管和油管本体之间可以设有或者不设有扶正器，所述扶正器套在所述内管的外面，呈环形，数量可以为一个或多个，采用或主要采用绝缘材料制成，可以设有或者不设有金属骨架，当设有金属骨架时，所述绝缘材料至少应包覆金属骨架的径向外侧表面或径向内侧表面，以避免使油管本体和内管短路，所述扶正器设有若干径向延伸出的支撑点，所述支撑点的外端支撑在所述油管本体的内壁上，

所述油管本体的第一端和第二端分别与所述第一密封法兰和第二密封法兰的颈部的外缘面压力配合。

所述油管本体的第一端和第二端的端面分别抵靠（压力接触）所述第一密封法兰和第二密封法兰的的盘部的内端面（盘部的轴向内侧端面）。由此实现或保证所述内管和油管本体之间的更可靠密封且连接更牢固。

优选地，所述密封法兰的绝缘表层优选采用含氟橡胶层，可以通过压注工艺固结成型在金属骨架的相应部位。

所述第一密封法兰和所述第二密封法兰的颈部的绝缘表层上设有若干径向向外的环形凸起，所述环形凸起的纵截面呈三角形，外缘面为锥面，近盘端侧的外径大于远盘端侧的外径，以提高与油管主体连接的可靠性，在油管本体相对于内管（或者说密封法兰的金属骨架）出现一定的轴向移动时，依靠这些环形凸起的形变可以保持油管本体与其接触部位不变，保持和恢复油管本体与内管之间的相对位置不变。

优选地，所述第一密封法兰的金属骨架可以焊接在所述内管上。其焊缝可以位于其颈端，优选采用连续角焊，以保证第一绝缘法兰与内管之间可靠的固定连接和密封。

所述内管的第一端端面优选与所述第一密封法兰的盘端端面（盘部的轴向外端面）平齐，形成整体的端部平面。

所述内管的尾部与所述第一密封法兰的轴向通孔之间可以设有或者不设有装配用的配合间隙。

所述第二密封法兰和所述内管之间通常不焊接，以适应设置保温绝缘层的工艺要求。

优选地，所述第二密封法兰的金属骨架的轴向通孔的孔壁上开设有两个或更多个环形凹槽，其中至少一个环形凹槽内设有环形的导电弹簧，至少一个环形凹槽内设有O型密封圈。

在自由状态下，所述导电弹簧的径向外端（径向上相对于圆心的远端，通常有多个或者为周向上的一圈）延伸至所述环形凹槽的内径外侧，径向内端（径向上相对于圆心的近端，通常有多个或者为周向上的一圈）延伸至所述内管的外径内侧，在装配后产生弹性形变，使得所述导电弹簧在径向上的内端和外端分别与所述内管和所述第二密封法兰的金属骨架压力接触，实现电连接，且在内管振动的情形下依然能够保持电连接的可靠性。

所述O型密封圈可以采用常规技术设置，其内外缘分别与所述第二密封法兰的金属骨架和内管压力接触，以保证内管和第二密封法兰的金属骨架之间的固定和密封。

所述内管的第二端端面优选与所述第二密封法兰的盘端端面平齐，形成整体的端部平面。

优选地，所述油管本体的顶部和尾部的外壁上均设有外螺纹，以便将一个油管单元的第一端和另一个油管单元的第二端从接箍的两端分别旋接在接箍上，实现两油管单元的连接。

当同一内管上套设的所述扶正器的数量为若干个时，各所述扶正器在轴向上等间隔分布，其支撑点相互对齐。

当同一内管上套设的所述扶正器的数量为一个时，该所述扶正器位于内管的轴向中部。

清防蜡油管，设有导电管段，所述导电管段由若干油管单元依次连接而成，所述油管单元采用本发明公开的任意一种清防蜡油管单元，相互连接的两油管单元的油管本体的对应连接端分别旋接在同一接箍的两端，所述接箍内设有绝缘金属垫圈，所述绝缘金属垫圈由结为一体的导电内圈和绝缘外圈构成，旋接在所述接箍内的两油管本体的对应连接端的端面和/或对应连接端的密封法兰的金属骨架的盘端端面分别与接箍内的所述绝缘金属垫圈的导电内圈的两端面压力接触，由此同时实现两油管单元之间的固定连接、两油管单元的油管本体之间的电连接、两油管单元的内管之间的电连接以及两油管单元的油管本体与两油管单元的内管之间的绝缘。

所述绝缘金属垫圈优选采用绝缘金属缠绕垫圈，所述绝缘金属缠绕垫圈的导电内圈采用金属缠绕垫圈，以实现所需的弹性，保证在振动条件下内管间电连接的可靠性以及油管单元之间连接的可靠性。所述绝缘金属缠绕垫圈的绝缘外圈采用包覆在所述金属缠绕垫圈的外缘面的外尼龙层，其外缘与相应接箍的内壁接触或者不接触。

所述金属缠绕垫圈的内缘面（径向内表面）通常可以包覆有内尼龙层，所述内尼龙层的内径在实际使用状态下与所述抗磨绝缘层的内径相等（完全相等或基本相等），由此在整个清防蜡油管上形成等径的内孔孔壁并实现内壁的绝缘。

所述绝缘金属垫圈及其导电内圈和绝缘外圈的内外径均可以依据上述使用要求设置，以保证相互连接的两油管单元的内管之间的有效电连接，同时避免造成内管和油管本体之间的短路。

通常，位于导电管段顶部（使用状态下的顶部）的接箍或油管单元上设有内管馈电器，所述内管馈电器设有内管馈电连接件，所述内管馈电连接件与相应油管单元的油管本体绝缘，其内端直接或通过相应接箍内的绝缘金属垫圈的导电内圈与相应油管单元的内管，外端用于连接外部电源，以便将电源输出接入内管。

所述内管馈电器可以采用任意适宜的形式。

例如，所述内管馈电连接件采用金属导电棒，相应接箍的侧壁上设有通孔，所述通孔安装有绝缘管，所述金属导电棒的内端连接该接箍内的绝缘金属垫圈的导电内圈，可以在该绝缘金属垫圈的绝缘外圈上设置供所述金属导电棒通过的缺口，所述绝缘管与接箍上的相应通孔之间密封，所述金属导电棒与所述绝缘管之间密封，可以采用填充密封材料或密封焊接等方式实现相应的密封并实现固定，所述金属导电棒穿过所述馈电绝缘管的管孔延伸至接箍的外面，形成用于连接外部电源的外端，设有用于连接外部电源的接线结构。

位于导电管段底部（这里指使用状态下的底部）的油管单元设有回路器（或称短路器），所述回路器设有回路连接件，所述回路连接件连接相应油管单元的内管和油管本体，以形成回路。

所述回路器可以采用任意适宜的形式。

通常，所述导电管段的下面还连接有非导电管段，位于导电管段底部的油管单元与位于非导电管段顶部的油管单元通过段间接箍连接，所述段间接箍内设有金属垫圈，所述金属垫圈优选采用金属缠绕垫圈，不仅起常规垫圈作用，同时还用作所述回路器。位于导电管段底部的所述油管单元通过其油管本体底端的外螺纹从所述段间接箍的上端旋接在所述段间接箍上，所述金属垫圈与段间接箍和/或该油管单元的油管本体的下端面压力接触，同时还与该油管单元的内管的下端面和/或套在该内管下端的密封法兰的盘端端面压力接触，由此实现该油管单元的油管本体与内管之间的电连接。

所述段间接箍和导电管段的接箍可以采用相同的接箍，呈短管状，设有分别用于从两端旋接管件（例如，油管本体）的内螺纹，其管内轴向中央部位可以设有用于嵌装垫圈的环形凹槽，以便装配过程中的垫圈设置。

所述非导电管段可以采用与导电管段相同的油管单元并通过相同的接箍实现油管单元（当油管单元数量为多个时）之间的连接，其接箍内的垫圈可以采用非金属垫圈以节省成本。

所述非导电管段的油管单元数量可以为一个或多个。通过非导电管段的设置，有助于减少热能向周围环境的扩散，对油管内的原油进行有效加热，以提高热利用率。

制备油管单元的方法，用于本发明公开的任意一种清防蜡油管单元的制备，包括下列步骤：

1）施压将内管的第一端插入第一密封法兰的法兰孔，使所述内管的第一端端面与所述第一密封法兰的盘端端面平齐，在所述第一密封法兰的颈部端将所述第一密封法兰的金属骨架与所述内管以连续三角焊方式焊接在一起；

2）施压将油管本体同上述由内管和第一密封法兰构成的一体结构插接在一起，所述油管本体的第一端套在所述第一密封法兰的颈部，与所述第一密封法兰的颈部外缘压力配合，所述油管本体的第一端端面抵靠在所述第一密封法兰的盘部的内端面；

3）向油管本体和内管之间的间隙注入熔融态的保温绝缘材料并使注入的保温绝缘材料固化，形成保温绝缘层，在油管本体和内管之间的间隙的第二端留出和/或清理出用于插入第二密封法兰的空间；

4）施压将第二密封法兰以颈部朝内插入所述用于插入第二密封法兰的空间，所述第二密封法兰的颈部外缘与所述油管本体的第二端内壁压力配合，所述内管的第二端端面与所述第二密封法兰的盘端端面平齐，所述油管本体的第二端端面抵靠在所述第二密封法兰的盘部的内端面。

用于形成所述保温绝缘层的保温绝缘材料的组分及各组分在配料总量中的质量百分比为：

多亚甲基多苯基多异氰酸酯：33-38%；

第一陶瓷中空颗粒：12-17%；

聚醚多元醇：35-40%；

第二陶瓷中空颗粒或超清碳酸钙微粉：10-15%，

所述保温绝缘材料的配置及向油管本体和内管之间的间隙注入的方式为：

1）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和第一陶瓷中空颗粒按比例放入带搅拌桨的第一容器，搅拌均匀后持续搅拌以保持均匀状态；

2）将聚醚多元醇和第二陶瓷中空颗粒或超清碳酸钙微粉按比例放入带搅拌桨的第二容器，搅拌均匀后持续搅拌以保持均匀状态；

3）将第一容器中的混合物通过第一计量注料泵送入混合器，将第二容器中的混合物通过第二计量注料泵送入混合器，送入混合器的上述两股物料的质量比为1:1，将送入混合器的物料在混合器中混合均匀并持续搅拌以保持均匀状态；

4）设置注料管和注料环套，将所述注料环套嵌入所述油管本体和内管之间的间隙，所述注料环套上设有两个轴向通孔，所述注料管穿过所述主料环套上的一个轴向通孔，其外表面与该轴向通孔密封，其出口端位于油管本体和内管之间的间隙的底端，进口端连接所述混料器的出料口，所述注料环套的另一个通孔上安装真空管，所述真空管连接真空泵，由油管本体、内管和第一密封法兰构成的一体结构竖直或倾斜设置，设置第一密封法兰的第一端朝下，未设密封法兰的第二端朝上；

5）将混合器内的混合物料通过注料管注入所述油管本体和内管之间的间隙，当注入的物料充满所述注料环套下方的间隙时停止注料，在注入过程中通过真空泵对所述油管本体和内管之间的间隙抽真空，并依据注入物料的填充速度将注料管向外抽，使注料管在注料完成时恰好从所述注料环套的相应轴向通孔中抽出。

所述注料环套嵌入所述油管本体和内管之间的间隙的位置优选位于第二密封法兰的颈端的应在位置（产品中第二密封法兰的颈端所在的位置），取出所述注料环套后，对原先嵌入注料环套的空间以位于注料环套上方的空间根据需要进行清理，形成用于用于插入第二密封法兰的空间。

本发明的有益效果是：

1、本发明不仅具备油管的功能，而且还可以向内管通入电能进行电加热，通常可以向内管接入36V或48V的直流电压，内管产生300A左右的电流，从而内管油管下部的含蜡原油升温至熔蜡温度或高于熔蜡温度，避免结蜡现象出现，保证油井产量，降低油井负荷，能量的有效利用率高，尤其适用于含蜡稠油的开采，可有效起到清防蜡作用，无需应加热功能对油管进行额外的维护，实现了清防蜡过程零污染、零排放、免维护、低能耗。

2、本发明的清防蜡油管单元的保温绝缘层的设置，既可对内管起到良好的保温作用，减少热量散失，又可实现内管与油管本体的有效绝缘，避免内管与油管本体导通致使该清防蜡油管单元以下的油管单元无法通电升温的情况发生，同时还具有足够的承压能力，适应于地下油管的压力要求。

3、本发明的清防蜡油管单元的抗磨绝缘层的设置，既可实现内管与抽油杆的有效绝缘，又可保证抗磨绝缘层的耐磨性能，避免由于抽油杆在内管内的频繁运动或长时间使用造成抗磨绝缘层破损或脱落致使内管与抽油杆意外导通的情况发生。

4、通过内油管本体及其间隙的设置，并通过第一和第二密封法兰的设置及其弹性的绝缘表层和绝缘表层上的环形凸起构造，不仅能够实现油管本体对内管的有效支撑，还能够在内外管之间实现良好的隔振减振，大幅度减轻内管振动向油管本体和井管的传递。

附图说明

图1是本发明的清防蜡油管单元的结构示意图；

图2是图1的A-A’剖视图；

图3是本发明的第一密封法兰的结构示意图；

图4是本发明的第二密封法兰的结构示意图；

图5是本发明的清防蜡油管的接入直流电压的清防蜡油管单元的结构示意图；

图6是涉及油管单元之间连接的结构示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明的清防蜡油管单元包括油管本体1，所述油管本体可以为普通油管，所述油管本体内设有与其同轴的内管2，所述油管本体与所述内管之间留有间隙，所述间隙内填充有保温绝缘材料，所述保温绝缘材料填充满所述间隙，形成保温绝缘层3，所述内管的内壁上喷涂有抗磨绝缘材料，形成抗磨绝缘层4，所述油管本体两端的外壁上均设有外螺纹，旋接有接箍5，以实现两油管单元之间的连接。

在内管上套一个或多个设扶正器（未绘出），扶正器可以采用现有技术，呈环形，周边径向延伸出若干支撑点，支撑在油管本体的内壁上，由此限定内管处于油管本体的同轴位置上，避免内管倾斜或弯曲。

例如，所述扶正器可以为尼龙扶正器，所述扶正器的数量可以为若干个，若干个所述扶正器沿所述内管的轴向均匀分布在所述内管上，通常所述内管的外壁上每隔1m设置一个所述扶正器，所述扶正器的径向圆周上优选设有五个支撑点，以防止由于某一个支撑点脱落造成所述内管偏离与所述油管本体的同轴位置，各所述扶正器的位置相对应的支撑点处于与所述内管的轴线平行的同一条直线上。

所述油管本体通常采用常规油管管材进行内孔清洗、钝化处理，两端内孔进行镗孔加工，保证所述油管本体的各端内孔在50mm内直径精度在±0.02mm范围内，粗糙度≤3.2μm。

所述内管通常采用冷轧无缝钢管，材质优选为37Mn5合金钢，经过中频调制，硬度≥40HRC，用双曲线滚子校直机进行校直，校直后的所述内管直线度小于2mm/m，经过磁饱和涡流探伤合格后，用静电喷涂设备（10米长喷嘴）在所述内管的内壁上喷涂所述抗磨绝缘材料形成所述抗磨绝缘层，形式检验耐电压不低于500V/lmin。再根据所述油管本体的长度尺寸，平整所述内管的端面，精车所述内管的外径，精度控制在±0.05mm范围内，粗糙度≤1.6μm。

所述保温绝缘材料可以采用任意适用于相应压力和温度环境的现有技术。

例如，所述保温绝缘材料的成分及质量百分比优选为：多亚甲基多苯基多异氰酸酯33-38%，1250目陶瓷中空颗粒12-17%，聚醚多元醇35-40%，300目陶瓷中空颗粒10-15%。

所述保温绝缘材料的实施例1：所述保温绝缘材料中含多亚甲基多苯基多异氰酸酯35%，1250目陶瓷中空颗粒15%，聚醚多元醇37%，300目陶瓷中空颗粒13%。

所述保温绝缘材料的实施例2：所述保温绝缘材料中含多亚甲基多苯基多异氰酸酯33%，1250目陶瓷中空颗粒17%，聚醚多元醇40%，300目陶瓷中空颗粒10%。

所述保温绝缘材料的实施例3：所述保温绝缘材料中含多亚甲基多苯基多异氰酸酯38%，1250目陶瓷中空颗粒12%，聚醚多元醇35%，300目陶瓷中空颗粒15%。

所述保温绝缘材料的实施例4：所述保温绝缘材料中含多亚甲基多苯基多异氰酸酯38%，1250目陶瓷中空颗粒12%，聚醚多元醇36%，300目陶瓷中空颗粒14%。

这种保温绝缘材料具备良好的承载能力保温绝缘性能，适用于千米以上的深井。

在浓度范围内改变所述保温绝缘材料的各成分的浓度，形成的保温绝缘材料具有相仿的保温绝缘性能。

所述清防蜡油管单元还可以包括第一密封法兰6和第二密封法兰7，所述第一密封法兰与所述第二密封法兰均优选为带有金属骨架的密封法兰，且法兰孔的孔径适于将所述内管插入其中后与所述内管的外壁紧密配合，所述内管通过所述第一密封法兰和所述第二密封法兰固定安装在所述油管本体内，所述第一密封法兰和所述第二密封法兰均为带颈法兰，所述内管的第一端焊接在所述第一密封法兰的法兰孔内，焊接位置优选位于所述第一密封法兰的颈部端，所述内管的第一端端面与所述第一密封法兰的盘端端面平齐，所述第一密封法兰的颈部外缘与所述油管本体第一端的内壁之间压力配合，从而实现所述油管本体与所述内管的相对固定，所述第一密封法兰的盘部的内端面与所述油管本体的第一端端面贴紧，所述第二密封法兰的颈部嵌装在所述油管本体与所述内管的第二端之间的间隙内，所述第二密封法兰的颈部外缘与所述油管本体的第二端内壁之间压力配合，所述内管的第二端端面与所述第二密封法兰的盘端端面平齐，所述第二密封法兰的盘部内端面与所述油管本体的第二端端面贴紧。

所述第一密封法兰和所述第二密封法兰的材质优选与所述油管本体和所述内管的材质相同，避免产生电位腐蚀。优选采用37Mn5合金钢，经过淬火、回火调质处理，硬度控制在35-40HRC，用于加工所述第一密封法兰和所述第二密封法兰的金属骨架，所述第一密封法兰和所述第二密封法兰的法兰孔精度优选在0.07-0.10mm范围内，法兰孔的粗糙度优选≤6.3μm，以便与所述内管的外壁紧密配合，所述第一密封法兰与所述第二密封法兰的外缘表面粗糙度优选≥50μm。

参见图3和图4，所述第一密封法兰和所述第二密封法兰的外缘面均优选采用模压法压注有含氟橡胶层8，形成绝缘表层，所述含氟橡胶层的厚度优选为4-6mm，有助于与所述油管本体之间的密封，所述第一密封法兰和所述第二密封法兰的颈部上的含氟橡胶层均设有径向向外的环形凸缘9，所述凸缘的数量可以为两个或多个，所述凸缘的外缘截面呈三角形，以便进一步提高密封性能和适应于振动环境。所述第二密封法兰的内壁上开设有两个或多个径向的环形凹槽10，两个或多个所述凹槽沿所述第二密封法兰的轴向均匀分布在所述第二密封法兰上，所述凹槽的轴向宽度可以为4mm，径向深度可以为2.4mm，误差均在±0.05mm范围内，靠近所述第二密封法兰底端的凹槽内安装导电弹簧11，所述导电弹簧的横截面优选为波浪形，采用0.75mm厚的高磷铜板冲压而成，其余的凹槽内安装O型密封圈12，所述O型密封圈可以为丁晴橡胶或氟硅橡胶O型密封圈，所述O 型密封圈的内径与所述内管的外径大小相配合，适于对所述内管密封，所述O型密封圈的断面直径优选为3.1mm。通常，在所述第一密封法兰的外缘表面压注含氟橡胶层时，所述第一密封法兰的颈部底端留有5mm的无含氟橡胶层的空位，便于与所述内管的焊接固定。

所述接箍内安装有绝缘金属缠绕垫圈13，所述绝缘金属缠绕垫圈包括金属缠绕垫圈和包覆在所述金属缠绕垫圈的内、外缘上的尼龙（外尼龙层和内尼龙层），所述金属缠绕垫圈与所述内管的相应端面接触，或者相应端的法兰端面接触，当两个所述清防蜡油管单元通过所述接箍连接时，所述金属缠绕垫圈与另一个内管的相应端面接触，以使通过所述绝缘金属缠绕垫圈既能实现相邻的两个内管的导通，又能起到内管与接箍和油管本体之间的绝缘作用。所述绝缘金属缠绕垫圈可以选用0.5mm厚、22mm宽的磷铜带用凹凸对轮轧呈凹形，再与22mm宽的石墨纸一起卷绕成10mm厚的垫圈，最外侧的两圈磷铜带点焊，以防松脱，将垫圈放入注塑模具，浇筑聚酰胺（尼龙），成型后两个盘面磨光露出磷铜带形成所述绝缘金属缠绕垫圈。用万用电桥或毫欧表测量所述绝缘金属缠绕垫圈的金属部位与所述第一密封法兰的金属部位的导通情况，导通电阻应≤0.1Ω，用500V兆欧表测量所述第一密封法兰的金属部位与所述油管本体的绝缘电阻，绝缘电阻应≥5MΩ。所述绝缘金属缠绕垫圈的外缘优选加工有与所述接箍的内螺纹相配合的外螺纹，所述绝缘金属缠绕垫圈优选旋接在所述接箍内。

所述清防蜡油管单元的制作方法优选包括以下步骤：

（1）将所述内管的第一端插入所述第一密封法兰的法兰孔内，使所述内管的第一端端面与所述第一密封法兰的盘端端面平齐，误差≤0.5mm，所述第一密封法兰的颈部端与所述内管之间连续焊接形成一体结构；

（2）将上述一体结构从所述油管本体的第一端压入所述油管本体内（压力通常大于5吨），压入前可以在所述第一密封法兰上涂抹润滑脂，使所述第一密封法兰的颈部外缘与所述油管本体的第一端内壁之间压力配合，所述第一密封法兰的盘部的内端面与所述油管本体的第一端端面贴紧；

（3）向所述油管本体与所述内管之间的间隙内注入熔融态的所述保温绝缘材料，所述保温绝缘材料固化后形成保温绝缘层；

（4）将所述第二密封法兰的颈部嵌入（通常采用压入的方式，压力大于5吨，压入前可以在所述第二密封法兰上涂抹润滑脂）所述油管本体与所述内管的第二端之间的间隙内，使所述第二密封法兰的颈部外缘与所述油管本体的第二端内壁之间压力配合，所述第二密封法兰的盘端端面与所述内管的第二端端面平齐，误差≤0.5mm，所述第二密封法兰的盘部的内端面与所述油管本体的第二端端面贴紧。

所述步骤（1）中，在所述内管的内壁上喷涂聚乙烯粉末，喷涂的聚乙烯粉末经过160°高温烧结后形成不低于1mm厚的抗磨绝缘层。

所述步骤（1）中，所述第一密封法兰的颈部端（无含氟橡胶层的空位）与所述内管之间氩弧焊焊接，焊接前在所述内管内插入与所述内管的内径相配合的紫铜棒，紫铜棒的长度可以为200mm左右，便于散热。焊接分多次进行，焊接的同时采用流速为5m/s的冷空气流冷却，以保证所述抗磨绝缘层和所述含氟橡胶层在焊接时不熔化。

所述步骤（2）中，将一根与所述内管平行的注料管与所述一体结构一起压入所述油管本体内，所述注料管可以敷在所述内管的外壁上，所述注料管的出口端顶在所述第一密封法兰的盘部的内端面上，所述注料管的直径优选≤8mm，长度比所述内管长100mm左右，所述注料管的进口端伸出所述油管本体。

所述步骤（3）中，在所述油管本体与所述内管的第二端之间的间隙内临时嵌入一个注料环套，所述注料环套的内、外径与所述内管的外径和所述油管本体的内径相配合，适于嵌入二者之中并密封两者间环空，所述注料环套可以采用尼龙制成，所述注料环套上设有两个轴向贯穿的通孔（孔径可以为8.5mm），所述注料管从一个通孔中伸出，另一个通孔通过真空管连接真空泵，通过真空泵抽气，使加热至70℃的液态的所述保温绝缘材料从所述注料管的出口注入所述油管本体与所述内管之间的间隙内，注入过程中，使油管本体、内管和第一密封法兰构成的一体化结构竖立或倾斜，第一端在下，第二端在上，注入的保温绝缘材料从油管本体和内管之间环隙的底部开始填充，由下至上逐渐充满环隙空间。

所述真空管上可以设置一个气门阀杆，真空泵抽气时，真空管保持导通，当所述保温绝缘材料注满所述间隙后，所述保温绝缘材料推动气门阀杆，自动关断真空管，防止所述保温绝缘材料进入真空罐，待所述保温绝缘材料固化后（固化时间不小于40分钟）取出所述注料环套，并清理所述油管本体和所述内管两端的多余的保温绝缘材料。

注入所述保温绝缘材料的同时可以通过行走装置逐渐从所述油管本体的第一端向外抽出所述注料管，使注料管的出口大致位于保温绝缘材料的上表面附近，可以伸入保温绝缘材料中一小段距离，避免超过保温绝缘材料的上表面过高，以保证不会在注入的保温绝缘材料出现空隙。

在注满所述保温绝缘材料的同时，所述注料管应恰好从所述油管本体内抽出，可保证间隙内能够注满保温绝缘材料无空隙，还可有效避免由于注料管的抽出使保温绝缘材料内容置注料管的空间处形成空隙，从而影响保温绝缘层的保温绝缘效果。

所述保温绝缘材料的配置及注入方式可以为：将1250目的陶瓷中空颗粒和多亚甲基多苯基多异氰酸酯按比例放入带搅拌桨的第一容器中，持续搅拌防止陶瓷中空颗粒漂浮，第一容器底部的出料口连接第一计量注料泵的进料口；将300目的陶瓷中空颗粒（也可以为超清碳酸钙微粉）和聚醚多元醇按比例放入带搅拌桨的第二容器中，持续搅拌方式陶瓷中空颗粒悬浮，第二容器底部的出料口连接第二计量注料泵的进料口。

第一计量注料泵和第二计量注料泵的出料口分别连接混料器的两个进料口，将两股出料接入混料器混合，所述混料器的出料口通过软管与所述注料管的进口连接，第一计量注料泵和第二计量注料泵的出料比例为1:1，依据油管单元的用料量调整好第一计量注料泵和第二计量注料泵的单次注料量，依据注入和填充速度调整好所述行走装置的行走速度和行进距离后，开始注料。

各设备的启动顺序为：启动第一容器和第二容器的搅拌桨，同步开启混料器、第一计量注料泵和第二计量注料泵，延时12秒（保温绝缘材料注满注料管）开始注入，开启行走装置。

参见图6，本发明的清防蜡油管的导电管段包括通过接箍依次首尾连接的清防蜡油管单元，油管单元的油管本体从接箍的相应端旋接在接箍上，接箍内设置位于两油管单元之间的绝缘金属垫圈，两油管单元的相应连接端将绝缘金属垫圈压紧，同时实现两油管单元的机械连接、油管本体的电连接、内管的电连接并保证油管本体和内管之间的电绝缘。

应用于采油作业时，所述清防蜡油管沿油管套管竖直伸入油井，所述清防蜡油管的导电管段的顶部设有与内管导通的导电金属棒，导电管段的底部设有连接内管与油管本体回路器，通过回路器实现内管和油管本体的电连接。

回路器的具体结构可以为：所述清防蜡油管的各所述接箍内的垫圈有所不同，导电管段的接箍内的垫圈为所述的绝缘金属垫圈，导电管段和非导电管段之间的段间接箍为金属垫圈，该金属垫圈实现了油管本体和内管的电连接，用作所述的回路器，这种回路器无需改变油管单元之间的连接方式，无需专门设置回路器，并且与油管本体/接箍和内管/密封法兰的金属骨架的接触面积大，电阻很小，并且依靠金属缠绕垫圈的弹性，能够保持可靠的连接。设置用作回路器的金属垫圈接箍通常为位于地下600-800米深处，具体深度根据油井析蜡深度而定，所述金属垫圈与所述绝缘金属缠绕垫圈的外形结构相同，可以采用H62合金铜加工制成，通过所述金属垫圈可以实现所述内管与所述油管本体的导通；位于导电管段下方的非导电管段的垫圈可以采用与导电管段相同的绝缘金属垫圈，也可以采尼龙垫圈，以便节约成本，所述尼龙垫圈与所述绝缘金属垫圈的外形结构相同。

参见图5，所述清防蜡油管的导电管段的顶部接箍的侧壁上开设有一个内外贯穿的通孔，所述通孔的孔径可以为28.5mm，所述通孔内固定设有瓷管14，所述瓷管的外径可以为28mm、内径可以为20.5mm，所述瓷管可以银焊在所述通孔内，所述瓷管与所述通孔密封配合，所述瓷管内银焊一根金属导电棒15，所述金属导电棒可以为铜棒，所述铜棒的直径可以为20mm，所述金属导电棒与所述瓷管密封配合，所述金属导电棒的内端与其所在接箍内的所述绝缘金属缠绕垫圈的金属部分连接，所述金属导电棒的外端延伸至所述瓷管外，用于连接直流电源，以方便向所述内管通入直流电，所述金属导电棒的外端可以加工有外螺纹，方便与直流电源连接。所述直流电源可以采用大功率（大于20KW）三相电源经变压器降压隔离再经三相桥式整流后接入所述金属导电棒，也可以采用直流发电机作为外部电源，将直流发电机的输出接入金属导电棒。

采用所述清防蜡油管采油时，在采油初期，通过所述金属导电棒向所述内管通入36V或48V直流电，内管上的电流通过所述金属垫圈流入所述油管本体，再经油管套管流入大地，实现接地。由于油管本体与油管套管是接触的，油管套管与大地是接触的，形成了电流回路，且井口不会带电。由于内管的电阻非常小（通常连接在一起的600米长的内管的电阻只有0.135Ω左右），即可在内管中产生300A左右的电流，从而使内管及其内部的含蜡原油升温至熔蜡温度或高于熔蜡温度，避免结蜡现象出现，停止向所述内管通电，即刻开动抽油机进行抽油。

Claims (10)

1.清防蜡油管单元，包括油管本体，其特征在于还包括位于所述油管本体内的内管，所述油管本体和所述内管均为钢管，所述油管本体和内管同轴设置，两者之间留有间隙，所述油管本体和内管之间的间隙内填充保温绝缘材料，形成保温绝缘层，所述内管的内壁涂有抗磨绝缘材料，形成抗磨绝缘层，所述内管的两端均固定套设有密封法兰，其中第一端固定套设有第一密封法兰，第二端固定套设有第二密封法兰，所述密封法兰均为带颈法兰，由相互结为一体的金属骨架和绝缘表层构成，所述绝缘表层覆盖所述金属骨架的颈部的径向外表面、盘部的外缘面和盘部的内端面，所述金属骨架的盘端端面及其轴向通孔表面不覆盖绝缘表层，所述油管本体的第一端和第二端分别套在所述第一密封法兰和第二密封法兰的颈部，与所述第一密封法兰和第二密封法兰的颈部的外缘面密封接触。

2.如权利要求1所述的清防蜡油管单元，其特征在于用于形成所述保温绝缘层的保温绝缘材料包括下列组分：

多亚甲基多苯基多异氰酸酯：33-38%；

第一陶瓷中空颗粒：12-17%；

聚醚多元醇：35-40%；

第二陶瓷中空颗粒或超清碳酸钙微粉：10-15%，

上述比例为质量百分比。

3.如权利要求1所述的清防蜡油管单元，其特征在于所述第一密封法兰和所述第二密封法兰的颈部的绝缘表层上均设有若干径向凸起的环形凸起，所述环形凸起的纵截面呈三角形，其外缘面为锥面，外缘面的近盘端侧的外径大于远盘端侧的外径。

4.如权利要求4所述的清防蜡油管单元，其特征在于所述第二密封法兰和所述内管之间不焊接，所述第二密封法兰的金属骨架的轴向通孔的孔壁上开设有两个或更多个环形凹槽，其中至少一个环形凹槽内设有环形的导电弹簧，至少一个环形凹槽内设有O型密封圈，所述导电弹簧在径向上的内端和外端分别与所述内管和所述第二密封法兰的金属骨架压力接触，实现电连接。

5.清防蜡油管，设有导电管段，所述导电管段由若干油管单元依次连接而成，其特征在于所述油管单元采用权利要求1-6任一所述的清防蜡油管单元，相互连接的两油管单元的油管本体的对应连接端分别旋接在同一接箍的两端，所述接箍内设有绝缘金属垫圈，所述绝缘金属垫圈由结为一体的导电内圈和绝缘外圈构成，旋接在所述接箍内的两油管本体的对应连接端的端面和/或对应连接端的密封法兰的金属骨架的盘端端面分别与接箍内的所述绝缘金属垫圈的导电内圈的两端面压力接触，由此同时实现两油管单元之间的固定连接、两油管单元的油管本体之间的电连接、两油管单元的内管之间的电连接以及两油管单元的油管本体与两油管单元的内管之间的绝缘。

6.如权利要求7所述的清防蜡油管，其特征在于所述绝缘金属垫圈采用绝缘金属缠绕垫圈，所述绝缘金属缠绕垫圈的导电内圈采用金属缠绕垫圈，所述绝缘金属缠绕垫圈的绝缘外圈采用包覆在所述金属缠绕垫圈的外缘面的外尼龙层，所述金属缠绕垫圈的内缘面包覆有内尼龙层。

7.如权利要求7-8任一所述的清防蜡油管，其特征在于位于导电管段底部的油管单元设有回路器，所述回路器设有回路连接件，所述回路连接件连接相应油管单元的内管和油管本体。

8.如权利要求9所述的清防蜡油管，其特征在于位于导电管段顶部的接箍或油管单元上设有内管馈电器，所述内管馈电器设有内管馈电连接件，所述内管馈电连接件与相应油管单元的油管本体绝缘，其内端直接或通过相应接箍内的绝缘金属垫圈的导电内圈与相应油管单元的内管，外端用于连接外部电源。

9.制备油管单元的方法，其特征在于所述油管单元为权利要求1所述的清防蜡油管单元，包括下列步骤：

1）施压将内管的第一端插入第一密封法兰的法兰孔，使所述内管的第一端端面与所述第一密封法兰的盘端端面平齐，在所述第一密封法兰的颈部端将所述第一密封法兰的金属骨架与所述内管以连续三角焊方式焊接在一起；

2）施压将油管本体同上述由内管和第一密封法兰构成的一体结构插接在一起，所述油管本体的第一端套在所述第一密封法兰的颈部，与所述第一密封法兰的颈部外缘压力配合，所述油管本体的第一端端面抵靠在所述第一密封法兰的盘部的内端面；

3）向油管本体和内管之间的间隙注入熔融态的保温绝缘材料并使注入的保温绝缘材料固化，形成保温绝缘层，在油管本体和内管之间的间隙的第二端留出和/或清理出用于插入第二密封法兰的空间；

4）施压将第二密封法兰以颈部朝内插入所述用于插入第二密封法兰的空间，所述第二密封法兰的颈部外缘与所述油管本体的第二端内壁压力配合，所述内管的第二端端面与所述第二密封法兰的盘端端面平齐，所述油管本体的第二端端面抵靠在所述第二密封法兰的盘部的内端面。

10.如权利要求9所述的制备油管单元的方法，其特征在于用于形成所述保温绝缘层的保温绝缘材料的组分及各组分在配料总量中的质量百分比为：

多亚甲基多苯基多异氰酸酯：33-38%；

第一陶瓷中空颗粒：12-17%；

聚醚多元醇：35-40%；

第二陶瓷中空颗粒或超清碳酸钙微粉：10-15%，

所述保温绝缘材料的配置及向油管本体和内管之间的间隙注入的方式为：

1）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和第一陶瓷中空颗粒按比例放入带搅拌桨的第一容器，搅拌均匀后持续搅拌以保持均匀状态；

2）将聚醚多元醇和第二陶瓷中空颗粒或超清碳酸钙微粉按比例放入带搅拌桨的第二容器，搅拌均匀后持续搅拌以保持均匀状态；

3）将第一容器中的混合物通过第一计量注料泵送入混合器，将第二容器中的混合物通过第二计量注料泵送入混合器，送入混合器的上述两股物料的质量比为1:1，将送入混合器的物料在混合器中混合均匀并持续搅拌以保持均匀状态；

4）设置注料管和注料环套，将所述注料环套嵌入所述油管本体和内管之间的间隙，所述注料环套上设有两个轴向通孔，所述注料管穿过所述主料环套上的一个轴向通孔，其外表面与该轴向通孔密封，其出口端位于油管本体和内管之间的间隙的底端，进口端连接所述混料器的出料口，所述注料环套的另一个通孔上安装真空管，所述真空管连接真空泵，由油管本体、内管和第一密封法兰构成的一体结构竖直或倾斜设置，设置第一密封法兰的第一端朝下，未设密封法兰的第二端朝上；

5）将混合器内的混合物料通过注料管注入所述油管本体和内管之间的间隙，当注入的物料充满所述注料环套下方的间隙时停止注料，在注入过程中通过真空泵对所述油管本体和内管之间的间隙抽真空，并依据注入物料的填充速度将注料管向外抽，使注料管在注料完成时恰好从所述注料环套的相应轴向通孔中抽出。

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