CN112627779B

CN112627779B - 一种潜油电泵防垢缓蚀装置

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Publication number: CN112627779B
Application number: CN202011521917.8A
Authority: CN
Inventors: 杨飞; 王猛; 孟艳阳; 朱兴荣; 姚恒衡
Original assignee: Nair Energy Equipment Co ltd
Current assignee: Nair Energy Equipment Co ltd
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2040-12-21
Also published as: CN112627779A

Abstract

本发明公开了一种潜油电泵防垢缓蚀装置，属于防垢缓蚀技术领域，包括上运输帽、上接头、壳体、中轴、中间连接头、下接头、下运输帽和诱导分离轮，所述中轴的外部套接有壳体，所述中间连接头和上接头之间设置有诱导分离轮，所述诱导分离轮的前端设置有前防垢缓蚀机构，所述下接头和中间连接头之间设置有后防垢缓蚀机构。将前防垢缓蚀机构和后防垢缓蚀机构串接在原有的分离器中，不仅对潜油电泵进行防垢缓蚀，还能够利用前防垢缓蚀机构对诱导分离轮防垢缓蚀，减缓油液对分离器、潜油电泵的结垢和腐蚀，延长潜油电泵检修周期，提高分离器、潜油电泵的使用功效。

Description

一种潜油电泵防垢缓蚀装置

技术领域

本发明涉及防垢缓蚀技术领域，特别涉及一种潜油电泵防垢缓蚀装置。

背景技术

潜油电泵是重要的机械采油设备，潜油电泵应用前井况分析程序、潜油电泵选泵优化程序、潜油电泵监控程序、潜油电泵运行数据统计程序、潜油电泵系统故障分析程序等。潜油电泵系统的作用是实现高扬程、大排量的流体举升。潜油电泵系统由地面设备、电力传输和井下机组三部分组成。地面设备包括变压器、控制柜（变频柜）、接线盒等；电力传输由动力电缆、引线电缆组成。井下机组由潜油电机、保护器、分离器（或吸入口）和多级离心泵组成。

未加装防垢缓蚀装置的潜油电泵，因油井地下地质情况差异、温度变化等因素的变化，引起垢的析出，经过一段时间的运行后，垢会附着在分离器内或潜油电泵内，现有的防垢缓蚀主要采用防垢缓蚀剂，即向油液中添加防垢缓蚀剂来实现油液对潜油电泵和分离器的防垢缓蚀，但潜油电泵和分离器应用于采油，无法在油液进入潜油电泵和分离器之前添加防垢缓蚀剂，因此，垢会附着在分离器内或潜油电泵内，引起分离器和潜油电泵的堵塞、磨损、腐蚀、断裂等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种潜油电泵防垢缓蚀装置，将前防垢缓蚀机构和后防垢缓蚀机构串接在原有的分离器中，前防垢缓蚀机构和后防垢缓蚀机构均设置特种合金防垢缓蚀合金体；不仅对潜油电泵进行防垢缓蚀，还能够利用前防垢缓蚀机构对诱导分离轮防垢缓蚀，减缓油液对分离器、潜油电泵的结垢和腐蚀，延长潜油电泵检修周期，提高分离器、潜油电泵的使用功效，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种潜油电泵防垢缓蚀装置，包括上运输帽、上接头、壳体、中轴、中间连接头、下接头、下运输帽和诱导分离轮，所述中轴的外部套接有壳体，所述壳体的左端通过上接头连接有上运输帽，所述壳体的右端通过下接头连接有下运输帽，所述中轴共有两根，两根中轴之间通过中间连接头连接，所述中间连接头和上接头之间设置有诱导分离轮，所述诱导分离轮的前端设置有前防垢缓蚀机构，所述下接头和中间连接头之间设置有后防垢缓蚀机构；

所述后防垢缓蚀机构包括外套筒、防垢缓蚀合金涂层和多个防垢缓蚀合金组件，所述外套筒套接于中轴的外部，且外套筒和中轴之间设置有护轴管，所述外套筒的内壁上设置有防垢缓蚀合金涂层，所述护轴管上串接有多个呈正方交替连接的防垢缓蚀合金组件；

所述防垢缓蚀合金组件包括正方形框体、长滚轴、短滚轴、万向旋转接头、弹簧和轴套，所述正方形框体的一对斜对角上均连接有长滚轴，另一对斜对角上均连接有短滚轴，相互平行的两个正方形框体之间通过长滚轴相连接，所述短滚轴的端部设置有万向旋转接头，两个短滚轴之间通过万向旋转接头连接有轴套，所述轴套套接于中轴上，所述正方形框体的两个短滚轴之间连接有弹簧；

所述正方形框体由两个横梁和两根纵梁相互交替后首尾相接构成；

所述横梁和纵梁均由多片防垢缓蚀合金片构成；

所述前防垢缓蚀机构包括外环套和内环套，外环套的内部设置有内环套，内环套和外环套之间设置有多片呈环形分布的防垢缓蚀合金片。

进一步地，所述中轴的外部套接有衬筒，衬筒位于壳体的内壁上。

进一步地，所述中轴和上接头之间、中轴和中间连接头、中轴和下接头之间均通过合金套相互连接，下接头和下运输帽之间通过花键套相互连接。

进一步地，多片所述防垢缓蚀合金片的四角均焊接于柱体上，相邻防垢缓蚀合金片之间相互平行，且存在间隙。

进一步地，所述防垢缓蚀合金片的侧边与另一片防垢缓蚀合金片的侧边相互连接，相邻两片防垢缓蚀合金片之间呈V形。

进一步地，所述外环套和外套筒的两端内壁上均设置有螺纹，外环套和外套筒均通过螺纹旋接于壳体上。

进一步地，所述防垢缓蚀合金组件为特种合金制成的结构，特种合金由Al-Co-Cr-Fe-Ni-Si-Mn-Mo-Ti九种元素组成，按摩尔比含量计，该合金成分为：1.5~1.8Al，1.5~2.0Co，1.5~1.8Cr，2.0~3.2Fe，1.5~1.8Ni，0.2~1.0的微合金化组元，其中，微合金化组元由等量的Si、Mn、Mo、Ti组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种潜油电泵防垢缓蚀装置，将前防垢缓蚀机构和后防垢缓蚀机构串接在原有的分离器中，前防垢缓蚀机构和后防垢缓蚀机构均设置特种合金防垢缓蚀合金体，利用特种合金中不同元素间存在电极电位差来提高原有矿物质的溶解度，改变垢体结晶成核的趋势，不易形成大尺度晶核，改变垢的晶体生长机理，降低分子凝结的概率；不仅对潜油电泵进行防垢缓蚀，还能够利用前防垢缓蚀机构对诱导分离轮防垢缓蚀，减缓油液对分离器、潜油电泵的结垢和腐蚀，延长潜油电泵检修周期，提高分离器、潜油电泵的使用功效。

附图说明

图1为本发明的潜油电泵防垢缓蚀装置的整体结构图；

图2为本发明的潜油电泵防垢缓蚀装置的前防垢缓蚀机构结构图；

图3为本发明的潜油电泵防垢缓蚀装置的外环套和内环套连接图；

图4为本发明的潜油电泵防垢缓蚀装置的后防垢缓蚀机构结构图；

图5为本发明的潜油电泵防垢缓蚀装置的防垢缓蚀合金组件连接图；

图6为本发明的潜油电泵防垢缓蚀装置的防垢缓蚀合金组件结构图；

图7为本发明的潜油电泵防垢缓蚀装置的未安装轴套的防垢缓蚀合金组件结构图；

图8为本发明实施例一中的潜油电泵防垢缓蚀装置的横梁结构图；

图9为本发明实施例二中的潜油电泵防垢缓蚀装置的横梁结构图。

图中：1、上运输帽；2、上接头；3、壳体；4、后防垢缓蚀机构；41、外套筒；42、防垢缓蚀合金涂层；43、防垢缓蚀合金组件；431、正方形框体；432、轴套；433、长滚轴；434、短滚轴；435、万向旋转接头；436、弹簧；437、防垢缓蚀合金片；438、横梁；439、纵梁；5、中轴；6、前防垢缓蚀机构；61、外环套；62、内环套；7、中间连接头；8、下接头；9、下运输帽；10、诱导分离轮；11、合金套；12、花键套；13、护轴管；14、衬筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参阅图1，一种潜油电泵防垢缓蚀装置，包括上运输帽1、上接头2、壳体3、中轴5、中间连接头7、下接头8、下运输帽9和诱导分离轮10，中轴5的外部套接有壳体3，壳体3的左端通过上接头2连接有上运输帽1，壳体3的右端通过下接头8连接有下运输帽9，中轴5共有两根，两根中轴5之间通过中间连接头7连接，中轴5的外部套接有衬筒14，衬筒14位于壳体3的内壁上，中轴5和上接头2之间、中轴5和中间连接头7、中轴5和下接头8之间均通过合金套11相互连接，下接头8和下运输帽9之间通过花键套12相互连接，中间连接头7和上接头2之间设置有诱导分离轮10，诱导分离轮10的前端设置有前防垢缓蚀机构6，下接头8和中间连接头7之间设置有后防垢缓蚀机构4。

参阅图2至图3，前防垢缓蚀机构6包括外环套61和内环套62，外环套61的内部设置有内环套62，外环套61和外套筒41的两端内壁上均设置有螺纹，外环套61和外套筒41均通过螺纹旋接于壳体3上，内环套62和外环套61之间设置有多片呈环形分布的防垢缓蚀合金片437。

参阅图4至图7，后防垢缓蚀机构4包括外套筒41、防垢缓蚀合金涂层42和多个防垢缓蚀合金组件43，外套筒41套接于中轴5的外部，且外套筒41和中轴5之间设置有护轴管13，外套筒41的内壁上设置有防垢缓蚀合金涂层42，护轴管13上串接有多个呈正方交替连接的防垢缓蚀合金组件43，外套筒41的中部横截面为正方形，其两端为圆形管体，且圆形管体的内壁上设置内螺纹，在油液冲击下，多个防垢缓蚀合金组件43能够沿护轴管13滑动，减少对油液流动的阻力，且能够增加油液在防垢缓蚀合金组件43处的流动时长，提高防垢缓蚀效果。

防垢缓蚀合金组件43包括正方形框体431、长滚轴433、短滚轴434、万向旋转接头435、弹簧436和轴套432，正方形框体431的一对斜对角上均连接有长滚轴433，另一对斜对角上均连接有短滚轴434，相互平行的两个正方形框体431之间通过长滚轴433相连接，短滚轴434的端部设置有万向旋转接头435，两个短滚轴434之间通过万向旋转接头435连接有轴套432，轴套432套接于中轴5上，正方形框体431的两个短滚轴434之间连接有弹簧436，正方形框体431由两个横梁438和两根纵梁439相互交替后首尾相接构成；

参阅图8，横梁438和纵梁439均由多片防垢缓蚀合金片437构成，多片防垢缓蚀合金片437的四角均焊接于柱体上，相邻防垢缓蚀合金片437之间相互平行，且存在间隙，防垢缓蚀合金片437不仅对潜油电泵进行防垢缓蚀，还能够利用前防垢缓蚀机构6对诱导分离轮10防垢缓蚀，减缓油液对分离器、潜油电泵的结垢和腐蚀，延长潜油电泵检修周期，提高分离器、潜油电泵的使用功效。

实施例二

参阅图9，横梁438和纵梁439均由多片防垢缓蚀合金片437构成，防垢缓蚀合金片437的侧边与另一片防垢缓蚀合金片437的侧边相互连接，相邻两片防垢缓蚀合金片437之间呈V形，防垢缓蚀合金片437不仅对潜油电泵进行防垢缓蚀，还能够利用前防垢缓蚀机构6对诱导分离轮10防垢缓蚀，减缓油液对分离器、潜油电泵的结垢和腐蚀，延长潜油电泵检修周期，提高分离器、潜油电泵的使用功效。

防垢缓蚀合金组件43为特种合金制成的结构，特种合金由Al-Co-Cr-Fe-Ni-Si-Mn-Mo-Ti九种元素组成，按摩尔比含量计，该合金成分为：1.5~1.8Al，1.5~2.0Co，1.5~1.8Cr，2.0~3.2Fe，1.5~1.8Ni，0.2~1.0的微合金化组元，其中，微合金化组元由等量的Si、Mn、Mo、Ti组成；改变各个元素摩尔比含量，从而制作出四组不同的特种合金，如下表1，对该四组特种合金进行试验，检测，合金元素含量改变后特种合金的性能变化，如表2：

表1 合金元素含量不同的四组特种合金

特种合金成分	Al	Co	Cr	Fe	Ni	Si	Mn	Mo	Ti
										组1	1.5	1.5	1.5	2.0	1.5	0.05	0.05	0.05	0.05
组2	1.6	1.6	1.6	2.4	1.6	0.15	0.15	0.15	0.15
										组3	1.7	1.7	1.7	2.8	1.7	0.25	0.25	0.25	0.25
组4	1.8	1.8	1.8	3.2	1.8	0.4	0.4	0.4	0.4

表2 四组特种合金的性能

特种合金性能	分子凝结的概率%	晶核数量（cm<sup>3</sup>/个）	晶核尺寸mm	缓蚀速度（mm<sup>3</sup>/h）
					组1	3	2	11.2	0.18
组2	2.8	4	11.9	0.16
					组3	3.2	2	10.6	0.19
组4	3.4	3	11.1	0.16

由上述表格可知，Al、Co、Cr、Fe、Ni、Si、Mn、Mo和Ti这九种元素组成的特种合金用于水路中，水路中的分子凝结的概率不超过3.5%，且每立方厘米的水体中农晶核数量低于5个，存在的晶核尺寸小于12mm，特种合金的缓蚀速度低于0.2mm³/h。

工作原理：后防垢缓蚀机构4的外套筒41内部喷涂特种合金防垢缓蚀合金涂层42，且防垢缓蚀合金组件43的横梁438或纵梁439均采用特种合金防垢缓蚀合金片437构成；其中特种合金防垢缓蚀合金体采用特种合金冶炼加工而成，特种合金中不同元素间存在电极电位差，当流体流过该合金是便会产生无数个微电极，形成微电场，在微电场的作用下，打破原来以H键缔合的大型水分子团，使得以H键缔合的水分子团发生极化变形，提高原有矿物质的溶解度；特种合金防垢缓蚀合金体释放出的“自由电子”，被电负性小的离子例如Ca²⁺、Mg²⁺ 、Fe₂O₃等捕获，使得Ca²⁺、Mg²⁺ 脱离CO₃ ^2- 、SO₄ ^2- 和HCO₃ ^-，形成原子结构（Ca⁰ 、Mg⁰)；当它们处于水溶液中时，它们的离子键断裂，或者当它们处于沉淀的固体即垢的状态时，它们的晶格键断裂，从根本上改变垢体结晶成核的趋势或不易形成大尺度晶核；特种合金防垢缓蚀合金体中特殊元素的溶出（例如Zn离子），水中Zn离子的存在改变了垢的晶体生长机理，使水中的碳酸盐垢以文石的结晶形态产生沉淀，在器壁上形成疏松的文石状的软垢，而不是方解石结构的硬垢，这样的垢不易在器壁上附着；装置核心部件采用特殊设计，流体经过时能形成高速的紊流，一方面增加水中的离子和分子与装置核心部分的接触，增加电子交换，另一方面液体在紊流状态下，能够降低分子凝结的概率。

综上所述：本发明提出的一种潜油电泵防垢缓蚀装置，将前防垢缓蚀机构6和后防垢缓蚀机构4串接在原有的分离器中，前防垢缓蚀机构6和后防垢缓蚀机构4均设置特种合金防垢缓蚀合金体，利用特种合金中不同元素间存在电极电位差来提高原有矿物质的溶解度，改变垢体结晶成核的趋势，不易形成大尺度晶核，改变垢的晶体生长机理，降低分子凝结的概率；不仅对潜油电泵进行防垢缓蚀，还能够利用前防垢缓蚀机构6对诱导分离轮10防垢缓蚀，减缓油液对分离器、潜油电泵的结垢和腐蚀，延长潜油电泵检修周期，提高分离器、潜油电泵的使用功效。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种潜油电泵防垢缓蚀装置，包括上运输帽（1）、上接头（2）、壳体（3）、中轴（5）、中间连接头（7）、下接头（8）、下运输帽（9）和诱导分离轮（10），所述中轴（5）的外部套接有壳体（3），所述壳体（3）的左端通过上接头（2）连接有上运输帽（1），所述壳体（3）的右端通过下接头（8）连接有下运输帽（9），所述中轴（5）共有两根，两根中轴（5）之间通过中间连接头（7）连接，所述中间连接头（7）和上接头（2）之间设置有诱导分离轮（10），其特征在于，所述诱导分离轮（10）的前端设置有前防垢缓蚀机构（6），所述下接头（8）和中间连接头（7）之间设置有后防垢缓蚀机构（4）；

所述后防垢缓蚀机构（4）包括外套筒（41）、防垢缓蚀合金涂层（42）和多个防垢缓蚀合金组件（43），所述外套筒（41）套接于中轴（5）的外部，且外套筒（41）和中轴（5）之间设置有护轴管（13），所述外套筒（41）的内壁上设置有防垢缓蚀合金涂层（42），所述护轴管（13）上串接有多个呈正方交替连接的防垢缓蚀合金组件（43）；

所述防垢缓蚀合金组件（43）包括正方形框体（431）、长滚轴（433）、短滚轴（434）、万向旋转接头（435）、弹簧（436）和轴套（432），所述正方形框体（431）的一对斜对角上均连接有长滚轴（433），另一对斜对角上均连接有短滚轴（434），相互平行的两个正方形框体（431）之间通过长滚轴（433）相连接，所述短滚轴（434）的端部设置有万向旋转接头（435），两个短滚轴（434）之间通过万向旋转接头（435）连接有轴套（432），所述轴套（432）套接于中轴（5）上，所述正方形框体（431）的两个短滚轴（434）之间连接有弹簧（436）；

所述正方形框体（431）由两个横梁（438）和两根纵梁（439）相互交替后首尾相接构成；

所述横梁（438）和纵梁（439）均由多片防垢缓蚀合金片（437）构成；

所述前防垢缓蚀机构（6）包括外环套（61）和内环套（62），外环套（61）的内部设置有内环套（62），内环套（62）和外环套（61）之间设置有多片呈环形分布的防垢缓蚀合金片（437）。

2.如权利要求1所述的一种潜油电泵防垢缓蚀装置，其特征在于，所述中轴（5）的外部套接有衬筒（14），衬筒（14）位于壳体（3）的内壁上。

3.如权利要求1所述的一种潜油电泵防垢缓蚀装置，其特征在于，所述中轴（5）和上接头（2）之间、中轴（5）和中间连接头（7）、中轴（5）和下接头（8）之间均通过合金套（11）相互连接，下接头（8）和下运输帽（9）之间通过花键套（12）相互连接。

4.如权利要求1所述的一种潜油电泵防垢缓蚀装置，其特征在于，多片所述防垢缓蚀合金片（437）的四角均焊接于柱体上，相邻防垢缓蚀合金片（437）之间相互平行，且存在间隙。

5.如权利要求1所述的一种潜油电泵防垢缓蚀装置，其特征在于，所述防垢缓蚀合金片（437）的侧边与另一片防垢缓蚀合金片（437）的侧边相互连接，相邻两片防垢缓蚀合金片（437）之间呈V形。

6.如权利要求1所述的一种潜油电泵防垢缓蚀装置，其特征在于，所述外环套（61）和外套筒（41）的两端内壁上均设置有螺纹，外环套（61）和外套筒（41）均通过螺纹旋接于壳体（3）上。

7.如权利要求1所述的一种潜油电泵防垢缓蚀装置，其特征在于，所述防垢缓蚀合金组件（43）为特种合金制成的结构，特种合金由Al-Co-Cr-Fe-Ni-Si-Mn-Mo-Ti九种元素组成，按摩尔比含量计，该合金成分为：1.5~1.8Al，1.5~2.0Co，1.5~1.8Cr，2.0~3.2Fe，1.5~1.8Ni，0.2~1.0的微合金化组元，其中，微合金化组元由等量的Si、Mn、Mo、Ti组成。