本发明涉及油田自喷井用于清除油管内结蜡的刮蜡器,特别是只依靠油井能量,不需外加动力的自动刮蜡器。 石油化学工业出版社出版的《采油技术手册》中公开了一种自喷油井的清蜡方法是:用钢丝将麻花式清蜡钻头或刮蜡片下入油管内,通过手摇或电动绞车定时上提下放,刮掉油管壁上的结蜡,维持油井正常生产;这种清蜡方法的缺点是操作人员劳动强度大、工作效率低、井口装置复杂并易发生井下事故。
本发明的目的是为自喷井生产提供一种工作安全可靠、井口设备简单、操作人员劳动强度低、工效高的清蜡工具。
本发明的目的是通过以下措施来实现的:设计一种用于自喷井清蜡的飞旋刮蜡器,包括上锁套、壳体、压缩弹簧、上锁轴、钢球、储能弹簧、上复位弹簧、刮蜡片、上拉杆、齿条、齿轮阀板、下拉杆、下锁轴、下锁套、下复位弹簧等,其特征是:
1.壳体为一长筒结构,管壁上加工有油流孔道,其上、下两端各有一段缩径,缩径段都加工有锁孔;
2.壳体上缩径段套接上锁套,下缩径段套接下锁套,其外壁上装有刮蜡片,壳体内管壁上安装齿轮阀板,由上锁轴、上拉杆、齿条、下拉杆和下锁轴依次连接组装成的滑动体也安装在壳体内,且齿条与齿轮阀板相啮合,壳体的上、下缩径段的锁孔内装有钢球;
3.上锁套与上锁轴之间装有压缩弹簧,上锁轴下面上拉杆外套装有储能弹簧,上锁套下端壳体外壁上套装有上复位弹簧,下锁套与壳体之间装有下复位弹簧。
本发明的目的还可以通过以下措施来实现:
1.上锁套、下锁套各为一端封闭、另一端有一段缩径的管形结构;
2.上锁轴、下锁轴各为一圆柱体结构,其中部加工有半球形凹槽;
3.齿轮阀板为一由齿轮、阀板和轴连接一起的组合体。
图1为飞旋刮蜡器外形及结构示意图。
飞旋刮蜡器是由上锁套(1)、壳体(2)、压缩弹簧(3)、上锁轴(4)、钢球(5)、储能弹簧(6)、上复位弹簧(7)、刮蜡片(8)、上拉杆(9)、齿条(10)、齿轮阀板(11)、下拉杆(12)、下锁轴(13)、下锁套(14)、下复位弹簧(15)等构成。壳体(2)为一长管形结构,其管壁上加工有油流通道,壳体(2)上、下两端各有一段缩径,其上、下缩径段上还分别加工有上、下锁孔;上锁套(1)、下锁套(14)各为一端封闭、另一端有一段缩径的管形结构;壳体(2)上缩径段外套接上锁套(1),下缩径段外套接下锁套(14),外壁安装有螺旋线式刮蜡片(8),壳体(2)内管壁上安装齿轮阀板(11),由上锁轴(4)、上拉杆(9)、齿条(10)、下拉杆(12)和下锁轴(13)依次连接组装成的滑动体也安装在壳体(2)内,且齿条(10)与齿轮阀板(11)的齿轮相啮合,壳体(2)的上、下锁孔内装有钢球(5);上锁套(1)内封闭端与上锁轴(4)之间装有压缩弹簧(3),上锁轴(4)下面的上拉杆(9)外套装有储能弹簧(6),储能弹簧(6)上端顶在上锁轴(4)下面,下端座在壳体(2)内管壁上一凸出台阶上;上锁套(1)下面的壳体(2)外壁上套装有上复位弹簧(7),上复位弹簧(7)上端顶在上锁套(1)下面,下端座在壳体(2)外壁上凸出的台阶上;下锁套(14)内封闭端与壳体(2)下端之间装有下复位弹簧(15);上锁轴(4)、下锁轴(13)各为一圆柱体结构,其中部加工有半球形凹槽;齿轮阀板(11)为一由齿轮、阀板和轴连接一起的组合体,阀板能在齿轮的带动下翻转,可使壳体(2)内孔开通或关闭。
飞旋刮蜡器下井前先压缩压缩弹簧(3)和上复位弹簧(7),将上锁套(1)下移,使其缩径段移开壳体(2)的上锁孔处,上锁轴(4)地凹槽也要移开壳体(2)的上锁孔处,钢球(5)由上锁孔向外凸出,由于上锁轴(4)的限位而卡在壳体(2)与上锁套(1)缩径段上端的管壁之间,锁定上锁套(1)使之不能复位;在压缩弹簧(3)的作用下,由上锁轴(4)、上拉杆(9)、齿条(10)、下拉杆(12)、下锁轴(13)组成的滑动体压缩储能弹簧(6)下移,下锁轴(13)的凹槽移到壳体(2)下锁孔处,使下锁孔内的钢球(5)滑向管壁内,嵌入下锁轴(13)的凹槽,下锁套(14)受下复位弹簧(15)作用复位,其缩径段移至壳体(2)的下锁孔处,使嵌入下锁轴(13)凹槽内的钢球(5)定位并锁住滑动体;此时应将齿轮阀板(11)调至壳体(2)内孔开通状态,并使其齿轮与齿条(10)啮合。
将调整好后的飞旋刮蜡器从井口投入油管中,靠自重向下滑行,井内的流体则通过壳体(2)管壁上的油流通道和开通的内孔流向井口;当飞旋刮蜡器滑行至井底时,下锁套(14)与底部油管鞋相碰,撞击力使其压缩下复位弹簧(15),下锁套(14)相对壳体(2)上移,其缩径段移开壳体(2)的下锁孔处,下锁孔内嵌入下锁轴(13)凹槽的钢球(5)失去下锁套(14)缩径段的定位而退出,由下锁孔向外凸出,由于下锁轴(13)的限位,卡在壳体(2)与下锁套(14)缩径段下端管壁之间,锁定下锁套(14)使之不能复位;同时,在储能弹簧(6)的作用下,由上锁轴(4)、上拉杆(9)、齿条(10)、下拉杆(12)、下锁轴(13)组成的滑动体压缩压缩弹簧(3)上移,使壳体(2)的上锁孔内的钢球(5)滑向管壁内,嵌入上锁轴(4)的凹槽,上锁套(1)则失去钢球(5)的锁定,在上复位弹簧(7)的推动下复位,其缩径段移至壳体(2)的上锁孔处,使嵌入上锁轴(4)凹槽的钢球(5)定位并锁住滑动体;此时齿条(10)随滑动体上移并带动齿轮阀板(11)上的齿轮,使阀板翻转至壳体(2)内孔关闭的位置;由于壳体(2)内孔通道关闭,飞旋刮蜡器受井下流体压力推动,开始向上滑行。当飞旋刮蜡器滑行至井口时,上锁套(1)与井口丝堵相碰,撞击力使其压缩压缩弹簧(3)和上复位弹簧(7),上锁套(1)相对壳体(2)下移,其缩径段移开壳体(2)的上锁孔处,上锁孔内嵌入上锁轴(4)凹槽的钢球(5)失去了上锁套(1)缩径段的定位而退出,由上锁孔向外凸出,由于上锁轴(4)的限位,卡在壳体(2)与上锁套(1)缩径段上端的管壁之间,锁定上锁套(1)使之不能复位;同时,在撞击力和压缩弹簧(3)的共同作用下,由上锁轴(4)、上拉杆(9)、齿条(10)、下拉杆(12)、下锁轴(13)组成的滑动体压缩储能弹簧(6)下移,使壳体(2)的下锁孔内的钢球(5)滑向管壁内,嵌入下锁轴(13)的凹槽,下锁套(14)失去锁定,受下复位弹簧(15)推动复位,其缩径段移至壳体(2)的下锁孔处,使嵌入下锁轴(13)凹槽的钢球(5)定位并锁住滑动体;此时齿条(10)随滑动体下移并带动齿轮阀板(11)上的齿轮,使阀板翻转至壳体(2)内孔开通的位置,由于通道打开,飞旋刮蜡器失去井下流体压力作用,靠自重开始向下滑行。
以上过程重复进行,飞旋刮蜡器则上、下不停滑行,安装在壳体(2)上的螺旋线式刮蜡片(8)随之上、下运动,将油管内壁结蜡不断刮除,由于刮蜡片(8)的整流作用,飞旋刮蜡器在上、下滑行时还以自身为轴高速旋转,可均匀刮除油管内结蜡。
飞旋刮蜡器具有结构精巧、体积小,操作简便、使用安全,不需要动力、不增加井口设备、便于自动化管理,可适合在各类自喷井中使用等特点。