CN116181286A - 一种用于井下抽油工具的环状片式防垢合金工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于油田井下抽油工具防垢的环状片式合金防垢装置，涉及井下防垢防腐蚀技术领域，包括防垢合金片组及上下接头。其所防垢器的两端设有入口外接管和出口外接管通过螺纹连接将防垢装置接入管路，防垢合金片组由若干环状防垢合金片组成，井下抽油工具如抽油杆、抽油泵等可在其中自由穿过。防垢合金片组为一次性安装和填入，可以有效减少水中钙镁离子与碳酸根离子的碰撞结合，并改变结垢晶体的结构，使之容易随水流被带走，从而达到良好的防垢效果。本合金防垢装置具有无添加化学试剂、无污染、有效期长、无磁无电、无需维护、成本低等优点，适用于油田管路、井下抽油工具的防垢，减少了环境污染。
Description
技术领域：
本发明公开了一种应用于油田井下抽油工具防垢的环状片式合金防垢装置，涉及井下防垢防腐蚀技术领域。
背景技术：
抽油杆和抽油泵作为有杆抽油系统的主要组成部分，其运行状态对油井的产量会产生重要影响。在油田生产的过程中，温度、压力、流速等不断变化，油管、抽油杆及抽油泵等井下工具的结垢问题也越来越突出。由于井筒内部流体中成垢离子的含量增加，流体中微溶、难溶盐离子的平衡被打破，增大了结垢趋势，井筒内部流体中的各种成垢离子在热力学的作用下相互碰撞发生化学作用形成垢附着在井筒筒壁上。管杆结垢不但会加快垢下腐蚀速度，而且垢片剥落将造成卡泵，导致泵效降低。所以，管杆结垢会直接缩短油井的检泵周期，不但影响油井产量，而且每次检泵需更换大量的管杆，成为推高油田生产成本的一个重要因素。
目前，在油田上采用的防垢方法主要有物理防垢法和化学防垢法。物理防垢法(超声波防垢技术、电磁防垢技术、晶种技术以及涂层防垢等)是通过利用超声波、电场、磁场等相关技术改变难溶垢盐的形成环境，从而改变垢晶的物理和化学性质来阻碍垢的结晶与沉降，其设备维护成本较高，应用和推广受到一定的限制。化学防垢法主要为酸洗和添加防垢剂，该方法受地域因素影响较大，成本较高，且容易造成环境污染。
因此我们设计了一种可以连接在油管上用于井下抽油工具的环状片式防垢合金工具，来解决上述问题。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种防垢合金装置，以解决在油田生产过程中由于抽油工具结垢产生的卡泵、腐蚀、产量降低、设备维护等问题。
本发明提供如下技术方案：一种用于井下抽油工具的环状片式合金防垢装置，包括防垢合金片组及上、下接头。上、下接头的两端通过螺纹连接将防垢装置接入管路，防垢合金片组由若干环状防垢合金片组成，通过4根不锈钢螺柱串联，位于上接头壳体内，井下抽油工具如抽油杆、抽油泵等可在其中自由穿过。防垢合金片组为一次性安装和填入，可以随管路直径及抽油工具改变其外径、内径、数量及间隔，从而优化防垢工具性能。当井筒内流体通过时，由于流体与防垢合金片产生接触，合金上形成无数微小原电池，在溶液内部产生微区电场阻碍成垢离子之间的碰撞，阻碍结垢的生成；且防垢合金可以改变垢的晶体形貌，使其容易在井筒中脱落从而达到防垢效果。
进一步地，防垢合金片的结构为圆环片状，井下抽油工具如抽油杆、抽油泵等可在其中自由穿过。
进一步地，防垢合金片组的数量为0-15片，片间距为10-50mm。
进一步地，防垢合金片外径为Ф80-120mm，内径大小为Ф60-100mm，厚度为8-16mm。
进一步地，防垢合金片含Cu，Zn，Co，Fe、Ni，Sn，Pb，Fe及稀土Re元素，具有优异的防垢性能。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本防垢装置无污染、寿命长，无需额外的能耗，环状的合金片更有利于抽油工具在其中自由穿过，并可以根据实际生产情况改变合金片的内外径、数量及间距，从而优化合金防垢性能，可以有效防止管路、抽油杆、抽油泵等抽油工具结垢。防垢合金片可以有效减少成垢离子的碰撞结合，从而达到优异的防垢效果。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将实施例或现有描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为环状片式防垢合金装置的立体示意图；
图2为环状片式防垢合金装置的剖面示意图；
图3为环状防垢合金片组的立体示意图；
图4为环状防垢合金片组的剖面示意图；
图5为环状防垢合金片的示意图。
附图中各标号所代表的部件如下：
1-防垢装置上接头，2-防垢合金片组，3-防垢装置下接头，4-防垢合金片，5-不锈钢螺柱，6-不锈钢圆环。
具体实施方案：
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-5所示，一种用于油田井下抽油工具的防垢器。环状片式防垢合金装置的立体及剖面示意图如图1和图2所示，其中，1-防垢器上接头与3-防垢器下接头螺纹连接，1-防垢器上接头内部与3-防垢器下接头外部车有螺纹，与油管相连接。1-防垢器上接头壳体内部为2-防垢合金片组填充区，2-防垢合金片组的立体及剖面示意图如图3和图4所示，其中，2-防垢合金片组由15片4-防垢合金片组成，4-防垢合金片的外径为80mm，内径为60mm，厚度为12mm，依次串在4根5-不锈钢螺柱上，通过螺母固定防垢片。每片2-防垢合金片之间由6-不锈钢圆环隔开。不锈钢圆环的壁厚为2mm，外直径为30mm，长度为30mm。如图5所示为防垢合金片的示意图，合金片为环状片式，井下抽油工具如抽油杆、抽油泵等可在其中自由穿过。
防垢合金片的几组结构如下：环状防垢合金片外径：80、90、100、110、120mm；环状防垢合金片内径：60、70、80、90、100mm；防垢片间距：10、15、20、25、30、35、40、45、50mm；防垢片厚度：8、10、12、14、16mm。考虑到压降，水流的流速以及和防垢片的接触时间，根据循环水测试结果，其中，外径为Φ80mm，内径为Φ60mm，厚度为12mm，防垢片间距为30mm，组成的防垢合金片组的防垢效果最佳。
防垢合金的元素主要为Cu，Zn，Co，Fe、Ni，Sn，Pb，Fe及稀土Re元素，其中Cu为主要添加元素，其他元素为添加元素，根据各元素之间的电位差选择添加元素，组成的防垢合金中形成多元电势差，从而在合金上形成无数微小原电池，在溶液内部产生微区电场阻碍成垢离子之间的碰撞，阻碍结垢的生成。其中，Sn、Pb及Re等元素可以改善合金的力学强度及切削加工性能。
将合金防垢器接在油管上，当水流流经防垢片组，与防垢片接触，防垢合金片释放出金属阳离子，金属阳离子一部分会优先与成垢的阴离子结合，使得水中的钙镁粒子无法与成垢阴离子结合，减缓垢晶成核速度和晶体生长速度，从而无法形成垢析出；而且，部分阳离子可以改变垢晶的溶解度和晶体形貌，使之可以变成软垢，被水流快速的带走。对油管内部以及抽油杆、抽油泵等都有良好的防垢效果。本装置与其内部的防垢合金片为一次性安装和填入，安装方便，使用寿命长，无需额外能耗，无污染，可以有效解决井下抽油系统及循环管路等产生的防垢问题。
Claims (3)
1.一种用于井下抽油工具的环状片式防垢器，其特征在于，包括上接头(1)、防垢合金片组(2)、下接头(3)，所述上接头(1)与下接头(3)的之间为螺纹连接，且通过螺纹连接将防垢装置连接到管路上，所述防垢合金片组(2)位于上接头(1)壳体内，所述防垢合金片组(2)内部设有若干片防垢合金片(4)，所述防垢合金片(4)通过4根不锈钢螺柱(5)串联在一起，合金片间隔通过不锈钢圆环(6)阻隔。
2.根据权利要求1所述的一种用于井下抽油工具的环状片式防垢器，其特征在于，所述的防垢合金片(4)为圆环式的片状，环状防垢合金片外径为Ф80-120mm，内径大小为Ф60-100mm，厚度为8-16mm，所述防垢合金片(4)的总数量为0-15个。
3.根据权利要求1所述的一种用于井下抽油工具的环状片式防垢器，其特征在于，所述防垢合金片(4)由多种合金元素材料铸造加工成形，具有优异的防垢性能。
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