CN1363757A - 一种抽油井自动清蜡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抽油井自动清蜡装置,它包括由刮刀体(3)、换向齿(4)、弧形弹簧片(2)和复位扭簧(16)组成的刮蜡器和由短节套(1)、开口限位环(5)和塔形弹簧(6)组成的上、下换向器。工作时,刮蜡器夹持在抽油杆(9)上,上、下换向器分别连接在需要清蜡油管段的上端和下端,刮蜡器随着抽油杆的上下运动,而单方向向上或向下移动,不断对油管内壁和抽油杆进行清蜡,移动方向的改变在上、下换向器中进行。本发明具有结构合理、安装使用简便,能可靠地自动运行,使用寿命长的特点。

Description

一种抽油井自动清蜡装置

本发明涉及油井清蜡装置，特别涉及一种抽油井自动清蜡装置。

在石油开采过程中，地下原油从井底到地面，压力、温度逐渐下降，而原油中的蜡分子逐渐地凝固，沉积在油管的内壁和抽油杆上，油井通道逐渐变小，甚至被堵塞，使原油产量逐渐降低，甚至停产。为了使原油从井底畅通地开采出来，就必须定期对油管和抽油杆进行清蜡处理。现有技术中的清蜡方法有：(1)热熔法，在地面将原油高温加热后注入油井中，将积沉的蜡熔化，该方法虽然盛行，但要消耗大量的原油和能源，而且需要一套专用设备，专人管理，从而增加了石油开采的费用；(2)机械清蜡法，在抽油杆上安装多个刮刀式清蜡器，将积沉的蜡刮掉，由于安装的清蜡器很多，阻碍原油流出，不仅增加设备费用，而且还增加抽油机的负荷；(3)强磁防蜡法，在油井结蜡段安装强磁防蜡器，通过其中的永磁体的磁场对油流进行磁化处理，改变油中蜡的分子结构，延缓结蜡过程，该方法清蜡效果不明显，现在已基本不用；(4)化学清蜡法，用特制的化学溶剂注入油管中，将蜡溶解以达到清蜡的目的，但此法成本仍然较高。定期清蜡方法的最大缺陷是两次清蜡之间，油管壁和抽油杆上沉积的蜡逐渐增多，致使原油的沿程阻力增大，抽油机的负荷增大，泵效降低，原油产量下降，成本增加。中国专利公报1993年1月6日公开的名称为“抽油井爬杆式除垢器”的发明专利申请，公开号为CN1067703A。该技术存在以下问题：一是压力板弹簧上安装的挂齿的齿尖对抽油杆有严重拉伤，严重破坏了抽油杆的强度；二是换向齿两侧的短齿齿尖为直线，与管道内壁为点接触，抗冲击差，且极易磨钝，对油管内壁有严重拉伤，换向齿齿尖磨钝后，刮蜡器就在原位置上来回滑动，不能继续上行或下行，失去了自动清蜡的作用；三是必须在每根油管的接箍中垫环，否则刮蜡器在通过接箍部位时，换向齿的短齿在复位弹簧反弹惯性力的作用下，齿尖率先进入下一根油管的入口而被卡位，失去清蜡的作用；又由于油管扣为锥管扣，油管的旋合长度受旋紧力和加工精度的影响，使得每根油管扣的旋合长度不等，因此，需要加工长度不等的垫环与之配合，操作非常繁锁和困难，难以施实。

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供结构合理、安装使用简便、能够可靠地自动运行、使用寿命长的抽油井清蜡装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。它包括夹持在抽油杆上的刮蜡器和分别连接在需要清蜡油管段两端的上、下换向器；刮蜡器由刮刀体、换向齿、弧形弹簧片和复位扭簧组成，刮刀体上下两端分别安装有三片弧形弹簧片，其相对位置错开60度，以便全部清除抽油杆上沉积的蜡；在刮刀体的圆周上开有三排以上的位置错开的长方形通孔和工字型槽孔，两端有位置相错60度的螺旋刃口；在工字型槽孔的两边有位置错开的圆形凹坑，装在换向齿上的限位钢球滑入圆形凹坑时，即实现对换向齿的限位；在工字型槽孔的上、下方有槽向内的凹槽，复位扭簧对称地安装在凹槽内，使换向齿的短齿尖紧靠油管内壁；其特征在于换向齿安装工字型槽孔的中部，换向齿两边的短齿的齿尖呈圆弧状，其圆弧半径与油管半径相近，换向齿中间齿的齿为圆角。以减少对油管内壁的划伤，同时也提高齿尖抗冲击的能力。

上、下换向器由短节套、开口限位环和塔形弹簧组成，其特征在于上换向器的开口限位环安装在短节套上部锥形环槽内，不允许刮蜡器向上通过，塔形弹簧倒置安装在短节套下部的环形槽内，使每个换向齿实现换向而不磨损齿尖，下换向器的开口限位环安装在短节套下部的倒锥形环槽内，不允许刮蜡器向下通过，塔形弹簧安装在短节套上部的环形槽内，使每个换向齿实现换向而不磨损齿尖。

为了对换向齿在复位弹簧反弹到自由状态时的位置进行限制，在换向齿安装孔的附近加工有一通孔，限位弹簧安装在孔内，孔的两端各装一粒限位钢球，限位钢球滑入到刮刀体工字型槽孔两边的一圆形凹坑内即可对换向齿的位置进行限制。也可采取在换向齿的安装孔的一端加工有直径大于安装孔的沉孔，沉孔内安装圆形弹簧，对换向齿的位置进行适度的限制。

为了延长清蜡装置的使用寿命，在每片孤形弹簧的一端可镶嵌耐磨材料。

由于本发明对换向齿的中间齿和两边短齿的形状进行了改进，避免了对油管内壁的划伤，提高了换向齿抗冲击的能力和使用寿命，弧形弹簧片的一端镶嵌耐磨材料，从而使使用寿命延长，由于安装了对换向齿位置限制的构件，在油管接箍中间就不必再垫环了，刮蜡器在通过油管接箍进入下一根油管时就不会被卡死；由于本发明的上、下换向器内安装有塔形弹簧，可使每个换向齿顺利换向，刮蜡器上下运行自如，每天可对油管和抽油杆进行多次清蜡，使原油畅通地被开采出来而不使泵效降低，节省了高额的清蜡费用，经济效果非常明显。

图1为本发明的使用状态示意图。

图2为换向器的装配示意图。

图3为弧形弹簧片的形状图。

图4为刮刀体的展开图和截面图。

图5为刮刀体工字型槽孔两的圆形凹坑位置图。

图6为换向齿的形状图。

图7为换向齿的装配示意图。

图8为另一种换向齿的构造图。

图9为复位弹簧的构造图。

图10为刮蜡器通过油管接箍时换向齿转动示意图。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。先将上换向器连接在油管7的上端，即井口处，下换向器连在需要清蜡油管7段的下端，再将刮蜡器夹持在抽油杆9上，并将所有的换向齿4的齿尖向上，随抽油杆9从上换向器进入需要清蜡的油管段内，即安装完毕。当抽油杆9向下运动时，刮蜡器随抽油杆9向下移动，刮刀体3的下端刃口19对油管内壁进行清蜡，当抽油杆9向上运动时，由于换向齿4的单向作用，刮蜡器不能随抽油杆9向上移动，抽油杆9与刮蜡器两端的弧形弹簧片2产生相对滑动，即实现弧形弹簧片2对抽油杆9进行清蜡，抽油杆9上下位复运动，刮蜡器不断对油管内壁和抽油杆9进行清蜡，同时从油的上端移动到下端，当刮蜡器通过油管接箍8时，由于安装在刮刀体3工字型槽孔上、下方的凹槽17内的复位弹簧16反弹到自由状态时，换向齿4在复位扭簧惯性力的作用下会继续转动，这时换向齿4的短齿与轴向的夹角β，通过安装在换向齿4上的通孔18内的限位弹簧13推顶钢球14滑入刮刀体3上的工字型槽孔一边的圆形凹坑内来进行限制，使换向齿4在与复位弹簧16处于自由状态接触时的β角，小于或等于90度，以保证刮蜡器顺利通过油管接箍8而不被卡住。对换向齿4位置的限制，也可采用在换向齿4的安装孔的一端加工沉孔15，沉孔内安装圆形弹簧来实现。随着抽油杆9的继续上下往复运动，刮蜡器也随之继续向下移动，当进入下换向器时，刮蜡器首先通过安装在短节套1上部环形槽内的塔形弹簧6，再推动安装在短节套1下部倒锥形环槽内开口限往环5向下移动，由于倒锥形槽的作用，开口限位环5的直径逐步缩小，到小于刮刀体3的直径时，刮蜡器不再随抽油杆9向下运动而向下移动，但可随抽油杆9向上运动而向上移动，当向上通过塔形弹簧6时，所有的换向齿均改变方向，向下倾斜，这样刮蜡器即可随抽油杆9向上运动而继续向上移动，刮刀体3上端的刃口19对油管内壁进行清蜡，当抽油杆9向下运动时，刮蜡器则不在随之向下移动，此时抽油杆9与弧形弹簧片2产生相对滑动，即对抽油杆9进行清蜡，随着抽油杆9的上下运动，刮蜡器逐渐向上移动，当进入上换向器后，又换向向下移动，如此周而复始，刮蜡器上下移动对油管内壁和抽油杆进行自动清蜡，每天可清蜡多次。由于换向齿4两边短齿的齿尖呈圆弧状11，其半径与油管半径相近，换向齿4的中圆齿的齿尖呈圆角状12，避免了对油管内壁的划伤，提高了齿尖抗冲击和耐磨的能力，延长了使用寿命。

Claims (4)

1、一种抽油井自动清蜡装置，包括夹持在抽油杆上的刮蜡器和分别连接在需要清蜡油管段两端的上、下换向器：

A)刮蜡器由刮刀体(3)、换向齿(4)、弧形弹簧片(2)和复位扭簧(16)组成，刮刀体(3)上下两端分别安装有三片弧形弹簧片(2)，其相对位置错开60度，在刮刀体(3)的圆周上开有三排以上的位置错开的长方形通孔和工字型槽孔，两端有位置相错60度的螺旋刃口(19)，其特征在于在工字型槽孔的两边有位置错开的圆形凹坑(10)，在工字型槽孔的上方和下方有槽口向内的凹槽(17)，换向齿(4)安装在工字型槽孔的中部，复位扭簧(16)对称地安装在工字型槽孔的上方和下方的凹槽(17)内，换向齿(4)两边的短齿的齿尖(11)呈圆弧状，其圆弧半径与油管半径相近，中间齿的齿端(12)为圆角；

B)上、下换向器由短节套(1)、开口限位环(5)和塔形弹簧(6)组成，其特征在于上换向器的开口限位环(5)安装在短节套(1)上部的锥形环槽内，塔形弹簧(6)倒置安装在短节套(1)下部的环形槽内；下换向器的开口限位环(5)安装在短节套(1)下部的倒锥形环槽内，塔形弹簧(6)安装在短节套(1)上部的环形槽内。

2、根据权利要求1所述的一种抽油井自动清蜡装置，其特征在于每个换向齿(4)的安装孔附近加工有一通孔(18)，限位弹簧(13)装在孔(18)内，孔的两端各装一粒钢球(14)。

3、根据权利求1或2所述的一种抽油井自动清蜡装置，其特征在于在换向齿(4)还可以在安装孔的一端加工有直径大于安装孔的沉孔(15)，沉孔内安装圆形弹簧。

4、根据权利要求1至3任一种抽油井自动清蜡装置，其特征在于每片弧形弹簧片(2)的一端镶嵌有耐磨材料。

Images