CN113622870B - 油井多功能助抽增产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田井下工具领域，尤其涉及一种油井多功能助抽增产装置，包括杆体和刮蜡件，刮蜡件安装在杆体的外侧，所述刮蜡件上设置有供液体通过的过液通道；所述杆体的外侧设置有闭合轨道槽，所述刮蜡件内有主插销，主插销凸出于刮蜡件的内壁，并插在所述闭合轨道槽内；所述闭合轨道槽的结构包括两个旋转上升单元和一个旋转下降单元，各旋转上升单元与旋转下降单元首尾相连；旋转上升单元和旋转下降单元均包括，竖直上升区段、倾斜上升区段、竖直下降区段和倾斜下降区段。本发明中，刮蜡件通过主插销和闭合轨道槽的配合安装在杆体上，通过对闭合轨道槽的形状进行特别设计，可有效延长刮蜡件的刮蜡范围，改善刮蜡效果。
Description
技术领域
本发明属于油田井下工具领域，尤其涉及一种油井多功能助抽增产装置。
背景技术
我国原油的主要特点之一是含蜡量高，如大庆、沈北、华北、中原等油田的原油蜡含量都大于14％，其中大庆、沈北原油含蜡量分别高达25％～26％和47.1％。在原油举升至地面的过程中，随着原油温度的降低，原油中的蜡质不断析出并附着在油管的内壁上，继而使油流通道变小，流动阻力增加，还会影响抽油设备的正常工作，导致油井减产，严重时会将油流通道全部堵死而停产。因此需要使用刮蜡工具进行刮蜡，以实现助抽目的。
现有技术中，刮蜡器串联在两根抽油杆之间，抽油机工作时，刮蜡器整体随抽油杆一同做上下往复运动，这种刮蜡器的弊端在于，受抽油杆上下往复运动范围的限制，刮蜡器的刮蜡范围较小，因此，若能设计一种刮蜡范围较大的刮蜡器，可进一步改善刮蜡效果，使助抽效果更好。
发明内容
本发明提供一种油井多功能助抽增产装置，目的是在现有刮蜡器的基础上延长刮蜡范围，改善刮蜡效果。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
本发明包括杆体和刮蜡件，刮蜡件安装在杆体的外侧，所述刮蜡件上设置有供液体通过的过液通道；
所述杆体的外侧设置有闭合轨道槽，所述刮蜡件内有主插销，主插销凸出于刮蜡件的内壁，并插在所述闭合轨道槽内；
所述闭合轨道槽的结构包括两个旋转上升单元和一个旋转下降单元，各旋转上升单元与旋转下降单元首尾相连，形成闭合轨道槽的闭合结构；
旋转上升单元和旋转下降单元均包括，竖直上升区段、倾斜上升区段、竖直下降区段和倾斜下降区段，竖直上升区段的上端与倾斜上升区段的下端衔接，倾斜上升区段的上端与竖直下降区段的上端衔接，竖直下降区段的下端与倾斜下降区段的上端衔接，倾斜下降区段的下端与另一旋转上升单元或旋转下降单元中的竖直上升区段下端衔接；
旋转上升单元中，倾斜下降区段下端的位置高于竖直上升区段下端的高度，从而实现刮蜡件在沿杆体旋转上升；旋转下降单元中，倾斜下降区段下端的位置低于竖直上升区段下端的高度，通过这一设计，可保证所述闭合轨道槽的闭合结构得以实现。
作为进一步的技术方案，所述过液通道设置在所述刮蜡件内部。
作为进一步的技术方案，所述刮蜡件的上端设置有圆环形的刮蜡刃口，刮蜡刃口的内侧设置有盖板，盖板套在所述杆体的外侧，盖板的外侧与刮蜡刃口内侧之间通过圆锥面配合。
作为进一步的技术方案，所述盖板的内侧设置有凸出部，该凸出部插在所述旋转下降单元中的竖直下降区段内，并与该竖直下降区段滑动配合。
作为进一步的技术方案，所述刮蜡件下端的内部设置有可绕刮蜡件的轴线旋转滑动的弧形块，同时，所述刮蜡件内设置有与所述竖直上升区段匹配的副插销；
所述主插销和副插销的轴线均沿着所述刮蜡件的径向设置；所述弧形块的两端分别通过导向斜面与主插销和副插销滑动配合；所述旋转上升单元中的竖直上升区段下端的槽底设置有用于按压所述主插销的触发斜面，在闭合轨道槽内，在沿触发斜面向下的方向上，越向下，闭合轨道槽的槽深越小；
刮蜡件滑动过程中，当所述主插销开始进入触发斜面所在区段后，随着刮蜡件继续向下滑动，主插销在触发斜面的压迫下沿径向向远离所述杆体的方向运动，继而通过所述导向斜面迫使所述弧形块沿刮蜡件的轴线转动，随着弧形块的运动，所述副插销在另一对导向斜面的导向作用下向所述杆体靠近并开始插入所述旋转上升单元中的竖直上升区段内，从而将竖直上升区段封堵；
所述弧形块的一端设置有弹簧，弧形块在该弹簧的弹力作用下始终保持向主插销所在端靠近的运动趋势。
作为进一步的技术方案，所述主插销与弧形块之间的导向斜面与主插销轴线的夹角小于45度，副插销与弧形块之间的导向斜面与副插销轴线的夹角等于45度。
本发明的有益效果为：
1、本发明中，刮蜡件通过主插销和闭合轨道槽的配合安装在杆体上，通过对闭合轨道槽的形状进行特别设计，本发明中的刮蜡件可同时实现被动的旋转运动和被动的上下往复运动，通过迫使刮蜡件旋转可有效防止刮蜡件偏磨，从而提高其使用寿命，通过迫使刮蜡件逐步向上再下降，可有效延长其刮蜡范围，从而改善刮蜡效果。
2、本发明中，过液通道设置在刮蜡件内部，通过刮蜡件上端的边缘进行刮蜡，可使刮蜡更加彻底。另外，本发明在将过液通道设置在刮蜡件内部的同时，还在刮蜡件的上方设置了盖板，盖板可在抽油杆上提过程中将过液通道封堵，从而在抽油杆上行过程中使刮蜡件处也形成活塞效应，通过此处的活塞效应与柱塞处的活塞效应协同作用，可有效增加抽油泵的泵效，产生助抽效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A处的截面图；
图3是闭合轨道槽的平面展开图；
图4是图3中旋转上升单元的结构示意图；
图5是图3中旋转下降单元的结构示意图；
图6是本发明的第二种实施例的结构示意图；
图7是本发明的第三种实施例的结构示意图；
图8是图7中B处的截面图；
图9是图7中C处的截面图；
图10是图7中D处的局部放大图；
图11是采用图7所示方案时闭合轨道槽的平面展开图。
图中：1、油管，2、杆体，3、刮蜡件，4、闭合轨道槽，5、主插销，6、过液通道，7、竖直上升区段，8、倾斜上升区段，9、竖直下降区段，10、倾斜下降区段，11、刮蜡刃口，12、盖板，13、凸出部，14、弧形块，15、副插销，16、导向斜面，17、弹簧，18、触发斜面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例一：
如图1所示，本实施例包括杆体2和刮蜡件3，刮蜡件3安装在杆体2的外侧，所述刮蜡件3上设置有供液体通过的过液通道6。以上为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。
如图1、2和3所示，本发明的创新之处在于设计了结构特殊的闭合轨道槽4，对应地，所述刮蜡件3内有主插销5，主插销5凸出于刮蜡件3的内壁，并插在所述闭合轨道槽4内。工作时，刮蜡件3通过主插销5和闭合轨道槽4的配合安装在所述杆体2上。
如图3、4和5所示，所述闭合轨道槽4的结构包括两个旋转上升单元和一个旋转下降单元，各旋转上升单元与旋转下降单元首尾相连，形成闭合轨道槽4的闭合结构。旋转上升单元和旋转下降单元均包括，竖直上升区段7、倾斜上升区段8、竖直下降区段9和倾斜下降区段10，竖直上升区段7的上端与倾斜上升区段8的下端衔接，倾斜上升区段8的上端与竖直下降区段9的上端衔接，竖直下降区段9的下端与倾斜下降区段10的上端衔接，倾斜下降区段10的下端与另一旋转上升单元或旋转下降单元中的竖直上升区段7下端衔接。旋转上升单元中，倾斜下降区段10下端的位置高于竖直上升区段7下端的高度，从而实现刮蜡件3在沿杆体2旋转上升；旋转下降单元中，倾斜下降区段10下端的位置低于竖直上升区段7下端的高度，通过这一设计，可保证所述闭合轨道槽4的闭合结构得以实现。
如图1所示，所述过液通道6设置在所述刮蜡件3内部，过液通道6设置在刮蜡件3内部，通过刮蜡件3上端的环状边缘进行刮蜡，可使刮蜡更加彻底。
本发明的工作原理如下：
工作时，所述杆体2通过螺纹连接在相邻的两根抽油杆之间并与抽油杆一同做上下往复运动，并且杆体2和刮蜡件3均被油管1内的产液完全包围。
杆体2向下运动时，油管1内的液柱与油管1相对静止，刮蜡件3在液柱的限制下也基本保持与油管1相对静止的状态，这种情况下，刮蜡件3被迫相对于杆体2向上运动，继而使主插销5到达所述倾斜上升区段8和竖直下降区段9的交点；杆体2向上运动时，刮蜡件3被迫相对于杆体2向下运动，继而到达倾斜下降区段10和下一个竖直上升区段7的交点。基于上述原理，杆体2上下往复运动后，在旋转上升单元的作用下，刮蜡件3在杆体2上逐步爬升，从而使刮蜡件3的刮蜡范围逐步向上延伸，当刮蜡件3爬升至上极限位置后，刮蜡件3又可以在旋转下降单元内的竖直下降区段9的作用下回到下极限位置，从而使刮蜡件3进入下一个上下往复循环。因此，本发明可有效延长刮蜡件3的刮蜡范围，改善刮蜡效果。同时，随着杆体2的上下往复运动，在旋转上升单元和旋转下降单元的作用下，刮蜡件3可绕杆体2不断转动，通过转动可有效防止刮蜡件3偏磨，有效提高刮蜡件3的使用寿命。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于增设了环形的刮蜡刃口11和盖板12.
如图6所示，作为进一步的技术方案，所述刮蜡件3的上端设置有圆环形的刮蜡刃口11，刮蜡刃口11的内侧设置有盖板12，盖板12套在所述杆体2的外侧，盖板12的外侧与刮蜡刃口11内侧之间通过圆锥面配合。抽油机的工作原理是通过抽油杆的上行运动来带动连接在抽油杆杆柱下端的柱塞，通过柱塞的活塞效应将地层中的液体抽吸至油管1内，并逐步举升至地面。本发明中，在将过液通道6设置在刮蜡件3内部的同时，还在刮蜡件3的上方设置了盖板12，盖板12可在抽油杆上提过程中将过液通道6封堵，从而在抽油杆上行过程中使刮蜡件3处也形成活塞效应，通过此处的活塞效应与柱塞处的活塞效应协同作用，可有效增加抽油泵的泵效，产生助抽效果。
实施例三：
本实施例与实施例二的区别在于大幅减小了闭合轨道槽4对刮蜡件3的负压抽吸效果的削弱作用。
如图7、8、9、10和11所示，作为进一步的技术方案，所述盖板12的内侧设置有凸出部13，该凸出部13插在所述旋转下降单元中的竖直下降区段9内，并与该竖直下降区段9滑动配合。所述刮蜡件3下端的内部设置有可绕刮蜡件3的轴线旋转滑动的弧形块14，同时，所述刮蜡件3内设置有与所述竖直上升区段7匹配的副插销15；所述主插销5和副插销15的轴线均沿着所述刮蜡件3的径向设置；所述弧形块14的两端分别通过导向斜面16与主插销5和副插销15滑动配合；所述旋转上升单元中的竖直上升区段7下端的槽底设置有用于按压所述主插销5的触发斜面18，在闭合轨道槽4内，在沿触发斜面18向下的方向上，越向下，闭合轨道槽4的槽深越小；
刮蜡件3滑动过程中，当所述主插销5开始进入触发斜面18所在区段后，随着刮蜡件3继续向下滑动，主插销5在触发斜面18的压迫下沿径向向远离所述杆体2的方向运动，继而通过所述导向斜面16迫使所述弧形块14沿刮蜡件3的轴线转动，随着弧形块14的运动，所述副插销15在另一对导向斜面16的导向作用下向所述杆体2靠近并开始插入所述旋转上升单元中的竖直上升区段7内，从而将竖直上升区段7封堵；所述弧形块14的一端设置有弹簧17，弧形块14在该弹簧17的弹力作用下始终保持向主插销5所在端靠近的运动趋势。
本发明中，杆体2上加工了闭合轨道槽4，并且每个横截面上会有两个或三个槽，这些槽的存在必然会对刮蜡件3活塞效应的发挥产生明显的不利影响。为了消除该影响，本发明提供了优化方案：
一方面，本发明在盖板12的内侧设置了凸出部13，该凸出部13插在所述旋转下降单元中的竖直下降区段9内，实现对该区段的封堵；
另一方面，本发明在刮蜡件3内部设置了弧形块14和副插销15，刮蜡件3滑动过程中，当所述主插销5开始进入触发斜面18所在区段后，随着刮蜡件3继续向下滑动，主插销5在触发斜面18的压迫下沿径向向远离所述杆体2的方向运动，继而通过所述导向斜面16迫使所述弧形块14沿刮蜡件3的轴线转动，随着弧形块14的运动，所述副插销15在另一对导向斜面16的导向作用下向所述杆体2靠近并开始插入所述旋转上升单元中的竖直上升区段7内，从而将竖直上升区段7封堵。
通过上述两方面手段，可将闭合轨道槽4封堵，从而大幅减少负压损失，提升刮蜡件3的活塞效应。
作为进一步的技术方案，所述主插销5与弧形块14之间的导向斜面16与主插销5轴线的夹角小于45度，副插销15与弧形块14之间的导向斜面16与副插销15轴线的夹角等于45度。满足该条件后，主插销5受压时，其移动距离小于副插销15的移动距离，在保证主插销5不会与闭合轨道槽4脱离的情况下，使副插销15足以插入闭合轨道槽4的槽底，从而保证主插销5和副插销15均能触及到闭合轨道槽4的槽底，达到更好的封闭效果。
Claims (6)
1.一种油井多功能助抽增产装置，包括杆体（2）和刮蜡件（3），刮蜡件（3）安装在杆体（2）的外侧，所述刮蜡件（3）上设置有供液体通过的过液通道（6），其特征在于：
所述杆体（2）的外侧设置有闭合轨道槽（4），所述刮蜡件（3）内有主插销（5），主插销（5）凸出于刮蜡件（3）的内壁，并插在所述闭合轨道槽（4）内；
所述闭合轨道槽（4）的结构包括两个旋转上升单元和一个旋转下降单元，各旋转上升单元与旋转下降单元首尾相连，形成闭合轨道槽（4）的闭合结构；
旋转上升单元和旋转下降单元均包括，竖直上升区段（7）、倾斜上升区段（8）、竖直下降区段（9）和倾斜下降区段（10），竖直上升区段（7）的上端与倾斜上升区段（8）的下端衔接，倾斜上升区段（8）的上端与竖直下降区段（9）的上端衔接，竖直下降区段（9）的下端与倾斜下降区段（10）的上端衔接，倾斜下降区段（10）的下端与另一旋转上升单元或旋转下降单元中的竖直上升区段（7）下端衔接；
旋转上升单元中，倾斜下降区段（10）下端的位置高于竖直上升区段（7）下端的高度，从而实现刮蜡件（3）在沿杆体（2）旋转上升；旋转下降单元中，倾斜下降区段（10）下端的位置低于竖直上升区段（7）下端的高度，通过这一设计，可保证所述闭合轨道槽（4）的闭合结构得以实现。
2.根据权利要求1所述的一种油井多功能助抽增产装置，其特征在于：所述过液通道（6）设置在所述刮蜡件（3）内部。
3.根据权利要求2所述的一种油井多功能助抽增产装置，其特征在于：所述刮蜡件（3）的上端设置有圆环形的刮蜡刃口（11），刮蜡刃口（11）的内侧设置有盖板（12），盖板（12）套在所述杆体（2）的外侧，盖板（12）的外侧与刮蜡刃口（11）内侧之间通过圆锥面配合。
4.根据权利要求3所述的一种油井多功能助抽增产装置，其特征在于：所述盖板（12）的内侧设置有凸出部（13），该凸出部（13）插在所述旋转下降单元中的竖直下降区段（9）内，并与该竖直下降区段（9）滑动配合。
5.根据权利要求4所述的一种油井多功能助抽增产装置，其特征在于：所述刮蜡件（3）下端的内部设置有可绕刮蜡件（3）的轴线旋转滑动的弧形块（14），同时，所述刮蜡件（3）内设置有与所述竖直上升区段（7）匹配的副插销（15）；
所述主插销（5）和副插销（15）的轴线均沿着所述刮蜡件（3）的径向设置；所述弧形块（14）的两端分别通过导向斜面（16）与主插销（5）和副插销（15）滑动配合；所述旋转上升单元中的竖直上升区段（7）下端的槽底设置有用于按压所述主插销（5）的触发斜面（18），在闭合轨道槽（4）内，在沿触发斜面（18）向下的方向上，越向下，闭合轨道槽（4）的槽深越小；
刮蜡件（3）滑动过程中，当所述主插销（5）开始进入触发斜面（18）所在区段后，随着刮蜡件（3）继续向下滑动，主插销（5）在触发斜面（18）的压迫下沿径向向远离所述杆体（2）的方向运动，继而通过所述导向斜面（16）迫使所述弧形块（14）沿刮蜡件（3）的轴线转动，随着弧形块（14）的运动，所述副插销（15）在另一对导向斜面（16）的导向作用下向所述杆体（2）靠近并开始插入所述旋转上升单元中的竖直上升区段（7）内，从而将竖直上升区段（7）封堵；
所述弧形块（14）的一端设置有弹簧（17），弧形块（14）在该弹簧（17）的弹力作用下始终保持向主插销（5）所在端靠近的运动趋势。
6.根据权利要求5所述的一种油井多功能助抽增产装置，其特征在于：所述主插销（5）与弧形块（14）之间的导向斜面（16）与主插销（5）轴线的夹角小于45度，副插销（15）与弧形块（14）之间的导向斜面（16）与副插销（15）轴线的夹角等于45度。
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