CN111550455B - 一种潜油电泵吸入口自动清洁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种潜油电泵吸入口自动清洁装置，包括管柱接头、复位弹簧、连通管、喷嘴、钢球、密封塞、固定环；所述管柱接头上端与油管连接，下端与潜油电泵连接，所述管柱接头中部设有凸台，所述凸台在周向方向均匀分布多个泄油流道入口、钢球、复位弹簧、密封塞和泄油流道出口；所述连通管上端与泄油流道出口连接，下端与喷嘴连接；所述固定环将连通管固定在潜油电泵的壳体上；所述喷嘴为自振空化喷嘴，空化腔采用偏心设置，喷嘴喷出的高压流体直接作用于潜油电泵的吸入口；本发明依靠潜油电泵出口和吸入口自身的压差，自动清洁潜油电泵的吸入口，喷嘴的空化射流能有效实现吸入口的解堵和防垢，结构简单，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开采井下工具领域，尤其涉及一种潜油电泵吸入口自动清洁装置。
背景技术
潜油电泵作为高效经济的机械采油设备，具有排量大，扬程范围大，生产压差大，适应性强，经济效益显著的特点。随着潜油电泵技术的日趋成熟，潜油电泵被广泛应用于海洋平台采油。海洋平台采油难度逐渐增大，对潜油电泵的吸入和泵送性能要求更加苛刻。特别对于稠油油藏的开发，稠油粘度在50Pas到300Pas之间，沥青质和胶质含量过高，导致潜油电泵吸入困难。
原油抽采的过程中，井下液体成分复杂，除了原油、水、聚合物，还含有其他的化学物质，如碳酸盐、硫酸盐的结垢物。高粘度的聚合物或结垢物容易导致潜油电泵吸入口封堵，吸入不畅，工作不连续。
潜油电泵的吸入口会因沉砂、结垢、结蜡、聚合物、地层产出的固相发生堵塞，泵吸入口作为井下液体进入采油设备的第一道关卡，吸入口堵塞将导致井下液体无法进入离心泵，液体无法举升到地面，严重时会导致憋泵、电机过载，潜油电泵停机躺井，严重制约潜油电泵的高效应用，增加修井成本。
为解决上述问题，油田常采用物理法和化学法进行防垢或解堵，物理法主要有机械刮削式除垢、环空式防垢管、磁力防垢、贵金属防垢、液压开关吸入口防垢、滤网式防垢。化学法除垢主要依赖于化学药剂，化学药剂容易产生油层的次生伤害。现有的方法主要偏重于防垢，缺乏解垢除垢的功能，另外油田应用的防垢工艺成本高、作用时间有限、机械结构复杂，目前暂无低成本、高效率的潜油电泵吸入口除垢装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种潜油电泵吸入口自动清洁装置，该装置由潜油电泵自身驱动，实现自动清洁，利用潜油电泵出口与吸入口的压差，依靠喷嘴的水力射流和自振空化效应，能有效实现潜油电泵吸入口防垢、解堵和降粘，降低潜油电泵因吸入口堵塞导致的停机、卡泵、躺井等风险。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种潜油电泵吸入口自动清洁装置，包括管柱接头、复位弹簧、连通管、喷嘴、钢球、密封塞、固定环；
所述管柱接头为空心圆柱体，上端设有母螺纹，中部设有凸台，下端设有公螺纹；管柱接头的上端与油管采用螺纹连接，管柱接头的下端与潜油电泵出口采用螺纹连接；所述凸台在周向方向均匀分布多个泄油流道入口、钢球、复位弹簧、密封塞和泄油流道出口；
所述凸台与钢球、复位弹簧、密封塞构成单向阀，所述密封塞与管柱接头采用螺纹连接，实现螺纹密封，所述管柱接头中充满高压流体时，钢球压缩复位弹簧，实现泄油流道入口和泄油流道出口的连通，所述管柱接头中无高压流体时，复位弹簧伸长复位，推动钢球，实现泄油流道入口和泄油流道出口的关闭；
所述泄油流道入口与管柱接头的内壁相通，泄油流道出口与连通管相通，泄油流道入口设置于管柱接头的凸台的中部，泄油流道出口设置于管柱接头的凸台下方，泄油流道出口设有母螺纹；
所述连通管为空心圆柱体，上端设有公螺纹，下端设有母螺纹，连通管的上端与管柱接头的泄油流道出口采用螺纹连接，连通管的下端与喷嘴采用螺纹连接；
所述固定环为圆环形，在径向上均匀分布多个圆孔，固定环的内壁面与潜油电泵的壳体采用焊接固定，连接管穿过固定环的圆孔并采用焊接固定，沿着潜油电泵的轴向方向均匀焊接多个固定环，固定环将连接管固定在潜油电泵的外壳上；
所述喷嘴的上端设有公螺纹，喷嘴的上端与连接管的下端采用螺纹连接，喷嘴为自振空化喷嘴，内部腔体分为喷嘴入口、空化腔和喷嘴出口，所述空化腔采用偏心设置，空化腔与喷嘴的中心线夹角为5度-10度，空化腔为椭球型，喷嘴出口的截面为广角扇形，覆盖角度为100度-150度。
当潜油电泵正常工作时，潜油电泵出口压力与潜油电泵的吸入口压力存在较大的压差，通常达到10-15MPa。当高压采出液由潜油电泵出口进入到管柱接头时，高压采出液的压力大于单向阀复位弹簧的预设压力，单向阀打开，泄油流道入口与泄油流道出口连通，高压采出液进入连通管，最后由喷嘴喷出。
高压采出液经喷嘴喷出后，直接作用于潜油电泵的吸入口，流体的射流作用、振动波和空化作用能有效的解堵、防垢。振动波的振荡和空化效应使得原油中长分子链断裂，降低原油粘度，便于潜油电泵吸入，使得潜油电泵更适用于稠油开采。
由于潜油电泵出口与吸入口存在显著的压差，只要潜油电泵正常工作，部分高压采出液就能由喷嘴喷出，实现吸入口的实时自动清洁。当潜油电泵停机时，潜油电泵的采出液压力降低，单向阀自动关闭，避免井底流体的经喷嘴和连通管回流。
本发明的有益效果和优点如下：
1.本发明依靠潜油电泵出口和吸入口自身的压差，自动清洁潜油电泵的吸入口。2.本发明依靠喷嘴的水力射流和自振空化效应能有效降低稠油粘度，并能实现防垢、解堵。3.本发明结构简单、无旋转零件、无需对潜油电泵内部进行改装，适用范围广。
附图说明
图1为本发明一种潜油电泵吸入口自动清洁装置的三维半剖结构示意图；
图2为本发明一种潜油电泵吸入口自动清洁装置与潜油电泵、油管连接的结构示意图；
图3为本发明管柱接头的三维半剖结构示意图；
图4为本发明固定环的三维半剖结构示意图；
图5为本发明喷嘴的三维半剖结构示意图；
图中：1.管柱接头，101.母螺纹，102.凸台，103.公螺纹，2.复位弹簧，3.连通管，4.喷嘴，5.钢球，6.密封塞，7.固定环，8.潜油电泵，9.吸入口，10.泄油流道入口，11.单向阀，12.泄油流道出口，13.圆孔，14.内壁面，15.喷嘴入口，16.空化腔，17.喷嘴出口，18.油管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种潜油电泵吸入口自动清洁装置，包括管柱接头1、复位弹簧2、连通管3、喷嘴4、钢球5、密封塞6、固定环7；
如图1，图2和图3所示，所述管柱接头1为空心圆柱体，上端设有母螺纹101，中部设有凸台102，下端设有公螺纹103；管柱接头1的上端与油管18采用螺纹连接，管柱接头1的下端与潜油电泵8出口采用螺纹连接；所述管柱接头1的凸台102在周向方向均匀分布多个泄油流道入口10、钢球5、复位弹簧2、密封塞6和泄油流道出口12；
如图3所示，所述凸台102与钢球5、复位弹簧2、密封塞6构成单向阀11，所述密封塞6与管柱接头1采用螺纹连接，实现螺纹密封，所述管柱接头1中充满高压流体时，钢球5压缩复位弹簧2，实现泄油流道入口10和泄油流道出口12的连通，所述管柱接头1中无高压流体时，复位弹簧2伸长复位，推动钢球5，实现泄油流道入口10和泄油流道出口12的关闭；
如图1和图3所示，所述泄油流道入口10与管柱接头1的内壁相通，泄油流道出口12与连通管3相通，泄油流道入口10设置于管柱接头1的凸台102的中部，泄油流道出口12设置于管柱接头1的凸台102下方，泄油流道出口12设有母螺纹；
如图1和图3所示，所述连通管3为空心圆柱体，上端设有公螺纹，下端设有母螺纹。连通管3的上端与管柱接头1的泄油流道出口12采用螺纹连接，连通管3的下端与喷嘴4采用螺纹连接。
如图2和图4所示，所述固定环7为圆环形，在径向上均匀分布多个圆孔13。固定环7的内壁面14与潜油电泵8的壳体采用焊接固定。连接管3穿过固定环7的圆孔13并采用焊接固定，沿着潜油电泵8的轴向方向均匀焊接多个固定环7，固定环7将连接管3固定在潜油电泵8的外壳上；
如图1和图5所示，所述喷嘴4的上端设有公螺纹，喷嘴4的上端与连接管3的下端采用螺纹连接。喷嘴4为自振空化喷嘴，内部腔体分为喷嘴入口15、空化腔16和喷嘴出口17，所述空化腔16采用偏心设置，空化腔16与喷嘴的中心线夹角为5度-10度，空化腔16为椭球型；喷嘴出口17的截面为广角扇形，覆盖角度为100度-150度。
如图1和图2所示，当潜油电泵8正常工作时，潜油电泵8出口压力与潜油电泵8的吸入口9压力存在较大的压差，通常达到10MPa-15MPa。当高压采出液由潜油电泵8出口进入到管柱接头1时，高压采出液的压力大于单向阀11复位弹簧2的预设压力，单向阀11打开，泄油流道入口10与泄油流道出口12连通，高压采出液进入连通管3，最后由喷嘴4喷出，连通管3由多个固定环7固定在潜油电泵8的壳体上，维持连通管3的刚性，避免喷嘴4在高压喷射过程中发生振动或移动，喷嘴4采用偏心空化腔16和广角喷嘴出口17，高压采出液喷出后，覆盖面积广，能有效清洗潜油电泵吸入口9。
高压采出液经喷嘴4喷出后，直接作用于潜油电泵的吸入口9，流体的射流作用、振动波和空化作用能有效的解堵、防垢。振动波的振荡和空化效应使得原油中长分子链断裂，降低原油粘度，便于潜油电泵8吸入，使得潜油电泵8更适用于稠油开采。
由于潜油电泵8出口与吸入口9存在显著压差，只要潜油电泵8正常工作，部分高压采出液就能由喷嘴4喷出，实现吸入口9的实时自动清洁。当潜油电泵8停机时，潜油电泵8的采出液压力降低，单向阀11自动关闭，避免井底流体的经喷嘴4和连通管7回流。
经过管柱接头1泄流的流量占潜油电泵出口流量的1％-5％，高压采出液分流到吸入口自动清洁装置的流量较小，这样既能有效保证潜油电泵吸入口自动实时清洁，又不影响潜油电泵的生产作业。本发明无旋转零件、无需对潜油电泵内部进行改装，可根潜油电泵的规格采用不同直径的管柱接头、不同长度的连通管和不同管径喷嘴，实现潜油电泵吸入口的自动清洁，结构简单，适用范围广。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (1)
1.一种潜油电泵吸入口自动清洁装置，其特征在于，包括管柱接头(1)、复位弹簧(2)、连通管(3)、喷嘴(4)、钢球(5)、密封塞(6)、固定环(7)；
所述管柱接头(1)为空心圆柱体，上端设有母螺纹(101)，中部设有凸台(102)，下端设有公螺纹(103)，管柱接头(1)的上端与油管(18)采用螺纹连接，管柱接头(1)的下端与潜油电泵(8)出口采用螺纹连接，所述凸台(102)在周向方向均匀分布多个泄油流道入口(10)、钢球(5)、复位弹簧(2)、密封塞(6)和泄油流道出口(12)；
所述凸台(102)与钢球(5)、复位弹簧(2)、密封塞(6)构成单向阀(11)，所述密封塞(6)与管柱接头(1)采用螺纹连接，实现螺纹密封，所述管柱接头(1)中充满高压流体时，钢球(5)压缩复位弹簧(2)，实现泄油流道入口(10)和泄油流道出口(12)的连通，所述管柱接头(1)中无高压流体时，复位弹簧(2)伸长复位，推动钢球(5)，实现泄油流道入口(10)和泄油流道出口(12)的关闭；
所述泄油流道入口(10)与管柱接头(1)的内壁相通，泄油流道出口(12)与连通管(3)相通，泄油流道入口(10)设置于管柱接头(1)的凸台(102)的中部，泄油流道出口(12)设置于管柱接头(1)的凸台(102)下方，泄油流道出口(12)设有母螺纹；
所述连通管(3)为空心圆柱体，上端设有公螺纹，下端设有母螺纹，连通管(3)的上端与管柱接头(1)的泄油流道出口(12)采用螺纹连接，连通管(3)的下端与喷嘴(4)采用螺纹连接；
所述固定环(7)为圆环形，在径向上均匀分布多个圆孔(13)，固定环(7)的内壁面(14)与潜油电泵(8)的壳体采用焊接固定，连接管(3)穿过固定环(7)的圆孔(13)并采用焊接固定，沿着潜油电泵(8)的轴向方向均匀焊接多个固定环(7)，固定环(7)将连接管(3)固定在潜油电泵(8)的外壳上；
所述喷嘴(4)的上端设有公螺纹，喷嘴(4)的上端与连接管(3)的下端采用螺纹连接，喷嘴(4)为自振空化喷嘴，内部腔体分为喷嘴入口(15)、空化腔(16)和喷嘴出口(17)，所述空化腔(16)采用偏心设置，空化腔(16)与喷嘴(4)的中心线夹角为5度-10度，空化腔(16)为椭球型，喷嘴出口(17)的截面为广角扇形，覆盖角度为100度-150度。
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