CN117449804B - 机械自清蜡装置及清蜡方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井眼清洗装置技术领域，是一种机械自清蜡装置及清蜡方法，机械自清蜡装置包括能在扩张和收拢两个状态进行切换的上浮驱动机构。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其可以充分利用重力、自喷井的流体动能以及液流浮力，在几乎无外部能量输入的情况下，通过切换伞骨和软性伞布的扩张和收拢状态，调整其所受升力与自重的大小关系，即可重复上浮和下沉过程，并在上下往复运动过程中均可对井筒内壁上的结蜡自动进行旋转切割，使碎蜡和蜡屑能够随着上涌流体一起排出井口，有效避免结蜡在井筒内堆积堵塞井筒；机械自清蜡装置在清蜡过程中，不会影响自喷井的正常生产作业。

Description

机械自清蜡装置及清蜡方法

技术领域

本发明涉及井眼清洗装置技术领域，是一种机械自清蜡装置及清蜡方法。

背景技术

石油主要是由各种组分的碳氢化合物组成的混合物，各种组分的碳氢化合物的相态随着开采条件的变化而变化，其中的固态物质主要是含碳原子数目为16～64的烷烃，这种物质称为石蜡。纯石蜡为白色略带透明的结晶体。

油井在生产过程中，随着温度、压力的降低和气体的析出，达到一定的条件时，原油中溶解的石蜡就结晶、析出。随着条件的进一步变化，石蜡不断地析出，其结晶体便聚集和沉淀在油管、套管、抽油杆和抽油泵等设备和工具上，这种现象就是结蜡。油井结蜡不是白色晶体，而是黑色的半固体和固体状态的石蜡、沥青、胶质、泥沙等杂质的混合物。油井结蜡后，出油通道内径逐渐缩小，给油流增加阻力，降低了油井产能，有的甚至将油流通道堵死，造成油井停产。

影响油井结蜡的因素主要有石油的组分和温度、原油中胶质和沥青质的含量、压力和溶解气、原油中的水和机械杂质、油液流动的速度，以及油井井筒表面的粗糙程度和表面性质等。通过增加油流流速、在油管内壁设置涂层或定期使用除蜡剂等方式，可以有效预防油井结蜡，但上述防蜡措施的作用效果是有限的，因此，需要采用油井清蜡。

在现有技术中，对自喷井的清防蜡主要采用热力清蜡、化学药剂清蜡及刮蜡片清蜡（又称机械清蜡）等措施。其中热洗清蜡是在地面加热后的流体物质(如热水或热油等)通过在井筒中的循环传热给井筒流体，提高井筒流体的温度，使得蜡熔化沉积后再溶于原油中，从而达到清蜡的目的。化学防蜡是通过向井筒中加入液体化学防蜡剂或在油管中连接上装有固体化学防蜡剂的短节，防蜡剂在井筒流体中溶解混合后达到防蜡目的。刮蜡片清蜡是利用地面绞车来进行，绕在绞车滚筒上的钢丝穿过滑轮后将清蜡工具经防喷管下到油管中，并在油管结蜡部位上下活动，将蜡沉积刮除，由液流携带出井筒；在整个清蜡工艺需要至少3人及以上的岗位配置，通常整个清蜡作业过程需要持续约30分钟。

因此，现有机械清蜡措施在实际使用过程中存在以下不足：施工时间相对较长，人力投入成本高，设备成本高、能耗高，清蜡所产生的经济效益差。

发明内容

本发明提供了一种机械自清蜡装置及清蜡方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有机械清蜡措施存在的施工时间相对较长，人力投入成本高，设备成本高、能耗高，清蜡所产生的经济效益差的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种机械自清蜡装置，包括能在扩张和收拢两个状态进行切换的上浮驱动机构，扩张状态的上浮驱动机构能在液流升力作用下上浮，收拢状态的上浮驱动机构能在重力作用下下沉；上浮驱动机构上端固定安装有能在自身弹性力作用下实现自复位的弹性换向机构，弹性换向机构上端在受到撞击时能将上浮驱动机构从扩张状态切换成收拢状态；上浮驱动机构下端从上至下依次固定安装有旋转刮蜡机构和配重，旋转刮蜡机构能够绕上浮驱动机构轴向旋转切割结蜡，配重在自重作用下能使上浮驱动机构保持收拢状态，当配重下端在受到撞击时还能将上浮驱动机构从收拢状态切换成扩张状态。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述上浮驱动机构可包括上套筒、伞骨、软性伞布、滑动套筒、伞骨支撑杆、环形弹簧和锁定机构，弹性换向机构下部外侧螺接有上套筒，上套筒下部外侧设有导向外环槽，上套筒中部外侧沿圆周均布有若干开口向外且下端与导向外环槽相连通的伞骨安装槽，每个伞骨安装槽内均铰接有能向内收拢折叠在导向外环槽内的伞骨，任意相邻两根伞骨之间均设有软性伞布；导向外环槽下部外侧套装有滑动套筒，对应每个伞骨安装槽位置的滑动套筒上端均设有开口向上且内外贯通的缺口，每个缺口内均铰接有伞骨支撑杆，每根伞骨支撑杆上端与对应伞骨下部均通过环形弹簧铰接在一起，滑动套筒下端内侧与旋转刮蜡机构上端外侧螺接在一起；上套筒下端与滑动套筒上部之间设有能使伞骨保持向外扩张状态的锁定机构，弹性换向机构上端在受到撞击时其下端能够向下撞击锁定机构解锁。

上述锁定机构可包括管状锁壳、梯形锁舌、丝堵和锁定压簧，管状锁壳上端外侧与上套筒下端内侧固定安装在一起，滑动套筒上部外侧沿圆周均布有两个内外贯通的限位孔，对应每个限位孔位置的管状锁壳上均设有内外贯通的锁孔，且锁孔的纵截面为直角边在上的直角梯形，每个锁孔内均设有外端位于限位孔内的梯形锁舌，两个梯形锁舌之间设有空隙，管状锁壳下端内侧螺接有丝堵，丝堵上端与两个梯形锁舌下端之间设有锁定压簧。

上述弹性换向机构可包括换向套筒、上触杆、复位压簧和锁定螺母，上套筒上端内侧螺接有换向套筒，换向套筒中部内侧设有导向内环台，导向内环台内套装有上端位于换向套筒上方的上触杆，上触杆上端外侧设有限位外环台，对应限位外环台与导向内环台之间位置的上触杆外侧套装有复位压簧，对应换向套筒下侧位置的上触杆外侧螺接有锁定螺母；上触杆上端在受到撞击时下端能够向下撞击锁定机构解锁。

上述弹性换向机构还可包括轴承、密封圈和压紧环，对应复位压簧与导向内环台之间位置的上触杆外侧设有轴承，换向套筒下端内侧螺接有套装于上触杆外的压紧环，对应压紧环与导向内环台之间位置的上触杆外设有密封圈。

上述换向套筒上端外侧可设有打捞外环台。

上述限位外环台外侧、换向套筒中部外侧及上套筒上部外侧均可设有扳手槽。

上述旋转刮蜡机构可包括T型中心杆、转动套筒、刮蜡片、上支杆和下支杆，T型中心杆下端外侧与配重上端内侧螺接在一起，T型中心杆上端外侧与上浮驱动机构下端内侧和与螺接在一起，T型中心杆中部外侧套装有转动套筒，转动套筒外侧沿圆周均布有至少一个刮蜡片，每个刮蜡片上端内侧与转动套筒上端外侧之间均通过上支杆固定安装在一起，每个刮蜡片下端内侧与转动套筒下端外侧之间均通过下支杆固定安装在一起。

上述刮蜡片可为8字形刮蜡片或蛇形刮蜡片。

上述T型中心杆上端外侧可设有扳手卡接槽。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用机械自清蜡装置的清蜡方法，按下述方法进行，第一步，先通过测井车将缓冲锚定器下入井底指定位置，再将清蜡闸板阀固定安装到井口；第二步，在配重的重力与环形弹簧的弹性力作用下，使伞骨、软性伞布和伞骨支撑杆保持折叠收拢状态，然后将机械自清蜡装置从井口下入井内，此时机械自清蜡装置在自重作用下匀速下沉，下沉过程中刮蜡片能绕着T型中心杆轴线旋转，刮除井筒内壁上的结蜡；第三步，当配重下端碰触到缓冲锚定器上端时，在向上的反作用力作用下，配重能推动滑动套筒向上滑动，使伞骨支撑杆能向上推动伞骨和软性伞布向外扩张，当滑动套筒上的限位孔与锁孔对齐时，梯形锁舌外端在锁定压簧恢复力作用下，向外伸出进入限位孔内，锁定滑动套筒与上套筒之间的相对位置，使伞骨和软性伞布保持扩张状态，此时在液流升力作用下机械自清蜡装置匀速上浮，上浮过程中刮蜡片能绕着T型中心杆轴线旋转，刮除井筒内壁上的结蜡；第四步，当上触杆上端碰触到清蜡闸板阀内的闸板时，在向下的反作用力作用下，上触杆推动梯形锁舌向下滑动，使梯形锁舌外端从限位孔内脱出，此时在环形弹簧恢复力与配重自重作用下，滑动套筒向下滑动，使伞骨支撑杆能向下拉动伞骨和软性伞布向内收拢，然后保持折叠收拢状态，此时机械自清蜡装置在自重作用下再次匀速下沉，同时通过刮蜡片刮除井筒内壁上的结蜡；第五步，重复第三步和第四步，即可使机械自清蜡装置在上浮和下沉过程中反复清除井筒内壁上的结蜡。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其可以充分利用重力、自喷井的流体动能以及液流浮力，在几乎无外部能量输入的情况下，通过切换伞骨和软性伞布的扩张和收拢状态，调整其所受升力与自重的大小关系，即可重复上浮和下沉过程，并在上下往复运动过程中均可对井筒内壁上的结蜡自动进行旋转切割，使碎蜡和蜡屑能够随着上涌流体一起排出井口，有效避免结蜡在井筒内堆积堵塞井筒；机械自清蜡装置在清蜡过程中，不会影响自喷井的正常生产作业，经济效益好，也无需额外增加人力成本和负担其他设备的使用成本；模块化的结构设计，更便于机械自清蜡装置的清洗维护。

附图说明

附图1为本发明实施例1-11的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1的立体结构示意图。

附图3为附图1中上浮驱动机构的俯视结构示意图。

附图4为附图1使用状态的立体结构示意图。

附图中的编码分别为：1为配重，2为上套筒，3为伞骨，4为软性伞布，5为滑动套筒，6为伞骨支撑杆，7为环形弹簧，8为导向外环槽，9为伞骨安装槽，10为缺口，11为管状锁壳，12为梯形锁舌，13为丝堵，14为锁定压簧，15为限位孔，16为空隙，17为换向套筒，18为上触杆，19为复位压簧，20为锁定螺母，21为导向内环台，22为限位外环台，23为轴承，24为密封圈，25为压紧环，26为打捞外环台，27为扳手槽，28为T型中心杆，29为转动套筒，30为刮蜡片，31为上支杆，32为下支杆，33为扳手卡接槽，34为缓冲锚定器，35为清蜡闸板阀。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1-4所示，该机械自清蜡装置包括能在扩张和收拢两个状态进行切换的上浮驱动机构，扩张状态的上浮驱动机构能在液流升力作用下上浮，收拢状态的上浮驱动机构能在重力作用下下沉；上浮驱动机构上端固定安装有能在自身弹性力作用下实现自复位的弹性换向机构，弹性换向机构上端在受到撞击时能将上浮驱动机构从扩张状态切换成收拢状态；上浮驱动机构下端从上至下依次固定安装有旋转刮蜡机构和配重1，旋转刮蜡机构能够绕上浮驱动机构轴向旋转切割结蜡，配重1在自重作用下能使上浮驱动机构保持收拢状态，当配重1下端在受到撞击时还能将上浮驱动机构从收拢状态切换成扩张状态。

使用过程中，将本发明下入自喷井内后，将受到向上喷涌液流的流体动能（产生向上的推力）和浮力的共同作用，即液流的流体动能和浮力共同组成了向上推动本发明上浮的升力，使本发明能通过调整升力与自重的大小关系，来控制本发明在井筒内上浮或下沉状态，即：

当上浮驱动机构处于收拢状态时，上涌液流对本发明产生的升力不足以克服本发明的自重作用，从而使本发明能匀速下沉，下沉过程中旋转刮蜡机构能绕上浮驱动机构轴向旋转，对井筒内壁上的结蜡进行旋转切割。

当本发明下沉到井底时，配重1下端撞击井底或撞击预设在井底上侧的缓冲锚定器34（即井下缓冲锚定器）时，能够将上浮驱动机构从收拢状态切换成扩张状态。

当上浮驱动机构处于扩张状态时，上涌液流与上浮驱动机构接触面积明显增大，使上涌液流对本发明产生的升力能够克服本发明的自重作用，从而使本发明能匀速上浮，上浮过程中，旋转刮蜡机构仍然能够对井筒内壁上的结蜡进行旋转切割。

当本发明上升到井口时，弹性换向机构上端撞击井口装置或预设在井口的清蜡阀门闸板时，能再次将上浮驱动机构从扩张状态切换成收拢状态，改变本发明的运动方向，使本发明再次匀速下沉，此过程中弹性换向机构还能在自身弹性力作用下实现自复位，以便能反复完成换向动作。

以上述方式，重复上浮和下沉过程，即可使本发明在井筒内上下往复运动，并在此过程中实现自动清蜡，大大降低清蜡作业投入的设备成本和人力成本，通常一次投入可实现半年以上的自动清蜡工作，有效降低清蜡作业能耗，使清蜡作业更符合节能环保要求，此外本发明在清蜡过程中还不会影响自喷井的正常生产作业，经济效益更好。

根据需求，为保证将本发明顺利下入井内，以及更便于旋转刮蜡机构更好切割井筒内的结蜡，旋转刮蜡机构的外径尺寸应与井筒内径尺寸相适配，旋转刮蜡机构可通过现有技术中能绕上浮驱动机构轴向旋转的楔形刮蜡片实现，楔形结构，更便于对井筒内壁结蜡的刮取；上浮驱动机构可通过沿本发明径向伸缩的伸缩部实现，也可通过能沿本发明轴向折叠的翼片实现；配重1可为配重块，也可为配重杆，其可由金属或铅制成，也可通过其它材料制成，只要满足密度大且适用于油井作业，能辅助本发明克服液流升力下沉即可。

可根据实际需要，对上述机械自清蜡装置作进一步优化或/和改进：

实施例2：如附图1-4所示，上浮驱动机构包括上套筒2、伞骨3、软性伞布4、滑动套筒5、伞骨支撑杆6、环形弹簧7和锁定机构，弹性换向机构下部外侧螺接有上套筒2，上套筒2下部外侧设有导向外环槽8，上套筒2中部外侧沿圆周均布有若干开口向外且下端与导向外环槽8相连通的伞骨安装槽9，每个伞骨安装槽9内均铰接有能向内收拢折叠在导向外环槽8内的伞骨3，任意相邻两根伞骨3之间均设有软性伞布4；导向外环槽8下部外侧套装有滑动套筒5，对应每个伞骨安装槽9位置的滑动套筒5上端均设有开口向上且内外贯通的缺口10，每个缺口10内均铰接有伞骨支撑杆6，每根伞骨支撑杆6上端与对应伞骨3下部均通过环形弹簧7铰接在一起，滑动套筒5下端内侧与旋转刮蜡机构上端外侧螺接在一起；上套筒2下端与滑动套筒5上部之间设有能使伞骨3保持向外扩张状态的锁定机构，弹性换向机构上端在受到撞击时其下端能够向下撞击锁定机构解锁。

使用过程中，当配重1下端受到撞击时，配重1在反作用力作用下能通过旋转刮蜡机构向上推动滑动套筒5，滑动套筒5通过伞骨支撑杆6向上推动伞骨3，使伞骨3能克服环形弹簧7弹性力，带动软性伞布4向外展开成伞状，此时锁定机构能够可靠锁定滑动套筒5的位置，使伞骨3和软性伞布4始终保持向外扩张状态，有效增大软性伞布4与上涌的液流之间的接触面积，进而增大上涌液流对本发明的向上的推力和浮力，使本发明受到的升力能够克服本发明的自重，从而随着上涌液流一起匀速上浮。当弹性换向机构上端受到撞击时，其下端能推动锁定机构解锁，此时在配重1和旋转刮蜡机构自重作用下，滑动套筒5向下滑动，并通过伞骨支撑杆6向下拉动伞骨3，此过程中环形弹簧7的恢复力能加速伞骨3向上套筒2轴向收拢，从而使伞骨3和软性伞布4快速折叠收拢在导向外环槽8内，缩小软性伞布4与上涌液流之间的接触面积，从而减小液流对本发明向上的推力和浮力，使液流对本发明产生的升力不足以抵抗本发明的自重，从而使本发明再次匀速下沉。以此使本发明重复下行回落和上行清蜡的过程，实现自动清蜡。

根据需求，软性伞布4可通过现有技术中的尼龙伞布实现，也可通过现有技术中其他适合井下环境的软性片状材料实现，软性伞布4除了能均匀分片固定安在伞骨3之间，还可整体设置在伞骨3上侧，此外软性伞布4与上套筒2接触位置也可固定安装在一起，以便减少液流从二者之间的缝隙渗漏，有效增大浮力；为便于伞骨支撑杆6的可靠折叠，伞骨3外部下侧可设有开口向下的折叠槽；锁定机构可通过V型弹片实现，当V型弹性受到弹性换向机构下端撞击时，其上端能够收缩到上套筒2内，实现解锁；环形弹簧7为现有公知技术中的卷簧，本实施例中卷簧截面呈圆形且内外圈相接触。

本实施例中井筒内径为62 mm，自喷井设计深度为1500米，通常开始结蜡点至井口约为1200米左右，因而在1200米以下安装有缓冲锚定器34，当所有伞骨3和软性伞布4收拢在导向外环槽8内后，上浮驱动机构的最大外径可为36 mm，以便本发明能够顺利下沉，下沉速度约为10～20 m/min，当伞骨3和软性伞布4展开后，上浮驱动机构的最大外径为59 mm，以便本发明能在井筒内顺利上浮，此外根据自喷井的产液量不同，上行的速度不同，约在10～20 m/min，一个往复运动周期大约需要4到8个小时，每天可实现3次以上清蜡。

实施例3：如附图1、3所示，锁定机构包括管状锁壳11、梯形锁舌12、丝堵13和锁定压簧14，管状锁壳11上端外侧与上套筒2下端内侧固定安装在一起，滑动套筒5上部外侧沿圆周均布有两个内外贯通的限位孔15，对应每个限位孔15位置的管状锁壳11上均设有内外贯通的锁孔，且锁孔的纵截面为直角边在上的直角梯形，每个锁孔内均设有外端位于限位孔15内的梯形锁舌12，两个梯形锁舌之间设有空隙16，管状锁壳11下端内侧螺接有丝堵13，丝堵13上端与两个梯形锁舌12下端之间设有锁定压簧14。

使用过程中，当滑动套筒5向上滑动，使限位孔15与锁孔对齐时，梯形锁舌12外端在锁定压簧14恢复力作用下，向外伸出进入限位孔15内，锁定滑动套筒5与上套筒2之间的相对位置，从而使伞骨3与软性伞布4保持扩张状态；当弹性换向机构下端撞击梯形锁舌12上端时，能推动梯形锁舌12沿锁孔下侧壁向下滑动，使梯形锁舌12外端从限位孔15内缩回，解除梯形锁舌15对滑动套筒5的锁定限位，使滑动套筒5能够向下滑动，以便将伞骨3和软性伞布4能够折叠收拢到导向外环槽8内；两个梯形锁舌15之间预留的空隙16，能够给梯形锁舌15提供伸缩空间。

根据需求，梯形锁舌12与锁孔形状相适配，梯形锁舌12的下侧面能沿锁孔下侧壁向管状锁壳11内部滑动，以便梯形锁舌12能够快速锁定滑动套筒5与上套筒2之间的相对位置，还能够快速解锁；为便于伞骨3、软性伞布4和伞骨支撑杆6折叠收拢、滑动套筒5的上下滑动，管状锁壳11外壁与导向外环槽8槽底对齐；丝堵13下端外侧设有横截面呈鼓形或四方或六方形的扳手台；锁定压簧14的截面可为矩形，以便锁定压簧14的刚性更好，从而对梯形锁舌12的支撑作用更好，使梯形锁舌12即便受到冲击也不容易改变锁定状态，还能有效延长锁定机构使用寿命。

实施例4：如附图1-2、4所示，弹性换向机构包括换向套筒17、上触杆18、复位压簧19和锁定螺母20，上套筒2上端内侧螺接有换向套筒17，换向套筒17中部内侧设有导向内环台21，导向内环台21内套装有上端位于换向套筒17上方的上触杆18，上触杆18上端外侧设有限位外环台22，对应限位外环台22与导向内环台21之间位置的上触杆18外侧套装有复位压簧19，对应换向套筒17下侧位置的上触杆18外侧螺接有锁定螺母20；上触杆18上端在受到撞击时下端能够向下撞击锁定机构解锁。

使用过程中，当上触杆18上端受到撞击时，上触杆18抵抗复位压簧19的弹性力下滑，以便上触杆18下端能够撞击锁定机构解锁，本实施例中上触杆18下端能够撞击梯形锁舌12上端，使梯形锁舌12向管状锁壳11内滑动，以解除对滑动套筒5的锁定限位，使伞骨3能从扩张状态切换为收拢状态；导向内环台21和限位外环台22更够更好的对复位压簧19进行限位，以便使撞击锁定机构向上反弹的上触杆18，在复位压簧19恢复力作用下继续反弹，回到原位，根据需求，本实施例中复位压簧19的截面可为矩形，以便复位压簧19的耐疲劳性能和抗冲击性能更好，不易变形失效，且具有较长使用寿命；锁定螺母20能够防止上触杆18在复位压簧19弹性预紧力作用下与换向套筒17脱离。

实施例5：如附图1所示，弹性换向机构还包括轴承23、密封圈24和压紧环25，对应复位压簧19与导向内环台21之间位置的上触杆18外侧设有轴承23，换向套筒17下端内侧螺接有套装于上触杆18外的压紧环25，对应压紧环25与导向内环台21之间位置的上触杆18外设有密封圈24。

通过这样设置，轴承23能够使上触杆18转动更顺滑，从而使上触杆18向下滑动更顺滑无卡滞，轴承23可通过现有技术中的滚动轴承23、铜套或自润滑铜套等实现；密封圈24能够密封住上触杆18与上浮驱动机构之间的轴向流道，使上涌液流的升力更多的作用在软性伞布4下侧面上，以便本发明更好的克服自重作用上浮；压紧环25内侧面呈六角形，以便通过六角扳手快速固定压紧环25，除此之外压紧环25也可在下侧面上设置若干开口向下的扳手孔，以便快速拆装、调整密封圈24的密封效果。

实施例6：如附图1-2所示，换向套筒17上端外侧设有打捞外环台26。

通过这样设置，当自喷井产量低无法满足子自喷生产需求或大修时，通过打捞器卡住打捞外环台26，能够更快速、可靠的将本发明打捞出井口。

实施例7：如附图1-2所示，限位外环台22外侧、换向套筒17中部外侧及上套筒2上部外侧均设有扳手槽27。

通过这样设置，更便于通过扳手拆装本发明。

实施例8：如附图1-2、4所示，旋转刮蜡机构包括T型中心杆28、转动套筒29、刮蜡片30、上支杆31和下支杆32，T型中心杆28下端外侧与配重1上端内侧螺接在一起，T型中心杆28上端外侧与上浮驱动机构下端内侧和与螺接在一起，T型中心杆28中部外侧套装有转动套筒29，转动套筒29外侧沿圆周均布有至少一个刮蜡片30，每个刮蜡片30上端内侧与转动套筒29上端外侧之间均通过上支杆31固定安装在一起，每个刮蜡片30下端内侧与转动套筒29下端外侧之间均通过下支杆32固定安装在一起。

根据需求，刮蜡片30的最大外径与井筒内径相适配，以便刮蜡片30能带动转动套筒29，能稳定地沿T型中心杆28周向旋转，进行圆周运动的刮蜡片30能进一步提高刮蜡能力，从而提高旋转刮蜡机构的刮蜡效率；刮蜡片30的具体形式不限，但其对结构强度有比较高的要求，可选用高强度、耐腐蚀、耐磨的合金钢等材料制成，还可在其受力面上设置耐磨片，以提高耐磨性能，以延长旋转刮蜡机构的使用寿命；本实施例中的固定安装可通过焊接或铆接等实现。

实施例9：如附图1-2、4所示，刮蜡片30为8字形刮蜡片或蛇形刮蜡片。

通过这样设置，8字形刮蜡片或蛇形刮蜡片螺旋缠绕在转动套筒29外侧，其能更好的绕T型中心杆28做圆周运动，刮蜡效率更高，更有利于对油井内壁蜡的清理。

实施例10：如附图1所示，T型中心杆28上端外侧设有扳手卡接槽33。

通过这样设置，更便于通过扳手实现对旋转刮蜡机构的快速拆装。

实施例11：如附图1-4所示，该使用机械自清蜡装置的清蜡方法，按下述方法进行，第一步，先通过测井车将缓冲锚定器34下入井底指定位置，再将清蜡闸板阀35固定安装到井口；第二步，在配重1的重力与环形弹簧7的弹性力作用下，使伞骨3、软性伞布4和伞骨支撑杆6保持折叠收拢状态，然后将机械自清蜡装置从井口下入井内，此时机械自清蜡装置在自重作用下匀速下沉，下沉过程中刮蜡片30能绕着T型中心杆28轴线旋转，刮除井筒内壁上的结蜡；第三步，当配重1下端碰触到缓冲锚定器34上端时，在向上的反作用力作用下，配重1能推动滑动套筒5向上滑动，使伞骨支撑杆6能向上推动伞骨3和软性伞布4向外扩张，当滑动套筒5上的限位孔15与锁孔对齐时，梯形锁舌12外端在锁定压簧14恢复力作用下，向外伸出进入限位孔15内，锁定滑动套筒5与上套筒2之间的相对位置，使伞骨3和软性伞布4保持扩张状态，此时在液流升力作用下机械自清蜡装置匀速上浮，上浮过程中刮蜡片30能绕着T型中心杆28轴线旋转，刮除井筒内壁上的结蜡；第四步，当上触杆18上端碰触到清蜡闸板阀35内的闸板时，在向下的反作用力作用下，上触杆18推动梯形锁舌12向下滑动，使梯形锁舌12外端从限位孔15内脱出，此时在环形弹簧7恢复力与配重1自重作用下，滑动套筒5向下滑动，使伞骨支撑杆6能向下拉动伞骨3和软性伞布4向内收拢，然后保持折叠收拢状态，此时机械自清蜡装置在自重作用下再次匀速下沉，同时通过刮蜡片30刮除井筒内壁上的结蜡；第五步，重复第三步和第四步，即可使机械自清蜡装置在上浮和下沉过程中反复清除井筒内壁上的结蜡。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其可以充分利用重力、自喷井的流体动能以及液流浮力，在几乎无外部能量输入的情况下，通过切换伞骨3和软性伞布4的扩张和收拢状态，调整其所受升力与自重的大小关系，即可重复上浮和下沉过程，并在上下往复运动过程中均可对井筒内壁上的结蜡自动进行旋转切割，使碎蜡和蜡屑能够随着上涌流体一起排出井口，有效避免结蜡在井筒内堆积堵塞井筒；机械自清蜡装置在清蜡过程中，不会影响自喷井的正常生产作业，经济效益好，也无需额外增加人力成本和负担其他设备的使用成本；模块化的结构设计，更便于机械自清蜡装置的清洗维护。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (7)

1.一种机械自清蜡装置，其特征在于包括能在扩张和收拢两个状态进行切换的上浮驱动机构，扩张状态的上浮驱动机构能在液流升力作用下上浮，收拢状态的上浮驱动机构能在重力作用下下沉；上浮驱动机构上端固定安装有能在自身弹性力作用下实现自复位的弹性换向机构，弹性换向机构上端在受到撞击时能将上浮驱动机构从扩张状态切换成收拢状态；上浮驱动机构下端从上至下依次固定安装有旋转刮蜡机构和配重，旋转刮蜡机构能够绕上浮驱动机构轴向旋转切割结蜡，配重在自重作用下能使上浮驱动机构保持收拢状态，当配重下端在受到撞击时还能将上浮驱动机构从收拢状态切换成扩张状态，上浮驱动机构包括上套筒、伞骨、软性伞布、滑动套筒、伞骨支撑杆、环形弹簧和锁定机构，弹性换向机构下部外侧螺接有上套筒，上套筒下部外侧设有导向外环槽，上套筒中部外侧沿圆周均布有若干开口向外且下端与导向外环槽相连通的伞骨安装槽，每个伞骨安装槽内均铰接有能向内收拢折叠在导向外环槽内的伞骨，任意相邻两根伞骨之间均设有软性伞布；导向外环槽下部外侧套装有滑动套筒，对应每个伞骨安装槽位置的滑动套筒上端均设有开口向上且内外贯通的缺口，每个缺口内均铰接有伞骨支撑杆，每根伞骨支撑杆上端与对应伞骨下部均通过环形弹簧铰接在一起，滑动套筒下端内侧与旋转刮蜡机构上端外侧螺接在一起；上套筒下端与滑动套筒上部之间设有能使伞骨保持向外扩张状态的锁定机构，弹性换向机构上端在受到撞击时其下端能够向下撞击锁定机构解锁，锁定机构包括管状锁壳、梯形锁舌、丝堵和锁定压簧，管状锁壳上端外侧与上套筒下端内侧固定安装在一起，滑动套筒上部外侧沿圆周均布有两个内外贯通的限位孔，对应每个限位孔位置的管状锁壳上均设有内外贯通的锁孔，且锁孔的纵截面为直角边在上的直角梯形，每个锁孔内均设有外端位于限位孔内的梯形锁舌，两个梯形锁舌之间设有空隙，管状锁壳下端内侧螺接有丝堵，丝堵上端与两个梯形锁舌下端之间设有锁定压簧，弹性换向机构包括换向套筒、上触杆、复位压簧和锁定螺母，上套筒上端内侧螺接有换向套筒，换向套筒中部内侧设有导向内环台，导向内环台内套装有上端位于换向套筒上方的上触杆，上触杆上端外侧设有限位外环台，对应限位外环台与导向内环台之间位置的上触杆外侧套装有复位压簧，对应换向套筒下侧位置的上触杆外侧螺接有锁定螺母；上触杆上端在受到撞击时下端能够向下撞击锁定机构解锁。

2.根据权利要求1所述的机械自清蜡装置，其特征在于弹性换向机构还包括轴承、密封圈和压紧环，对应复位压簧与导向内环台之间位置的上触杆外侧设有轴承，换向套筒下端内侧螺接有套装于上触杆外的压紧环，对应压紧环与导向内环台之间位置的上触杆外设有密封圈；或/和，换向套筒上端外侧设有打捞外环台；或/和，限位外环台外侧、换向套筒中部外侧及上套筒上部外侧均设有扳手槽。

3.根据权利要求1或2所述的机械自清蜡装置，其特征在于旋转刮蜡机构包括T型中心杆、转动套筒、刮蜡片、上支杆和下支杆，T型中心杆下端外侧与配重上端内侧螺接在一起，T型中心杆上端外侧与上浮驱动机构下端内侧和与螺接在一起，T型中心杆中部外侧套装有转动套筒，转动套筒外侧沿圆周均布有至少一个刮蜡片，每个刮蜡片上端内侧与转动套筒上端外侧之间均通过上支杆固定安装在一起，每个刮蜡片下端内侧与转动套筒下端外侧之间均通过下支杆固定安装在一起。

4.根据权利要求3所述的机械自清蜡装置，其特征在于刮蜡片为8字形刮蜡片或蛇形刮蜡片。

5.根据权利要求3所述的机械自清蜡装置，其特征在于T型中心杆上端外侧设有扳手卡接槽。

6.根据权利要求4所述的机械自清蜡装置，其特征在于T型中心杆上端外侧设有扳手卡接槽。

7.一种使用权利要求1至6任一项所述机械自清蜡装置的清蜡方法，其特征在于按下述方法进行，第一步，先通过测井车将缓冲锚定器下入井底指定位置，再将清蜡闸板阀固定安装到井口；第二步，在配重的重力与环形弹簧的弹性力作用下，使伞骨、软性伞布和伞骨支撑杆保持折叠收拢状态，然后将机械自清蜡装置从井口下入井内，此时机械自清蜡装置在自重作用下匀速下沉，下沉过程中刮蜡片能绕着T型中心杆轴线旋转，刮除井筒内壁上的结蜡；第三步，当配重下端碰触到缓冲锚定器上端时，在向上的反作用力作用下，配重能推动滑动套筒向上滑动，使伞骨支撑杆能向上推动伞骨和软性伞布向外扩张，当滑动套筒上的限位孔与锁孔对齐时，梯形锁舌外端在锁定压簧恢复力作用下，向外伸出进入限位孔内，锁定滑动套筒与上套筒之间的相对位置，使伞骨和软性伞布保持扩张状态，此时在液流升力作用下机械自清蜡装置匀速上浮，上浮过程中刮蜡片能绕着T型中心杆轴线旋转，刮除井筒内壁上的结蜡；第四步，当上触杆上端碰触到清蜡闸板阀内的闸板时，在向下的反作用力作用下，上触杆推动梯形锁舌向下滑动，使梯形锁舌外端从限位孔内脱出，此时在环形弹簧恢复力与配重自重作用下，滑动套筒向下滑动，使伞骨支撑杆能向下拉动伞骨和软性伞布向内收拢，然后保持折叠收拢状态，此时机械自清蜡装置在自重作用下再次匀速下沉，同时通过刮蜡片刮除井筒内壁上的结蜡；第五步，重复第三步和第四步，即可使机械自清蜡装置在上浮和下沉过程中反复清除井筒内壁上的结蜡。