石油采油井高场强永磁防蜡器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN87204910

申请日:

1987.03.20

公开号:

CN87204910U

公开日:

1988.01.13

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

|||授权|||公开

IPC分类号:

E21B31/06

主分类号:

E21B31/06

申请人:

成都传感换能技术研究所

发明人:

周存忠; 曹毓娟

地址:

四川省成都市中国科学院成都科仪厂内

优先权:

专利代理机构:

中国科学院成都专利事务所

代理人:

罗士鑫

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内容摘要

本实用新型为石油采油井高场强磁防蜡器,它主要由上接头(1)、下接头(10)、外套筒(9)以及位于外套筒(9)内的异形内管(8)等构成。该防蜡器采用周期性内聚式磁路设计和形永磁体(7)异形内管中磁场强度为300—600mT。该防蜡器的耐温高度比一般强磁防蜡器平均提高20℃,而且在高温段的温度稳定性得到明显改善,对稠粘质原油的防蜡效果突出,可使清蜡周期延长5—8倍。

权利要求书

1: 一种由上接头(1)、下接头(10)、外套筒(9)等组成的石油采油井高场强永磁防蜡器,其特征在于外套筒(9)内有异形内管(8),该内管的两接头端部为圆管形,而其中间段为三角形管形或矩形管形或内圆外异圆形管形,在外套筒(9)与异形内管(8)之间设有矩形永磁体(7)、软铁轭(5)和环形垫(6)。
2: 根据权利要求1所述的石油采油井高场强永磁防蜡器,其特征在于矩形永磁体(7)由稀土钴或钕铁硼磁性材料制成,厚度为6-12mm。
3: 根据权利要求1所述的石油采油井高场强永磁防蜡器,其特征在于异形内管(8)中间段各分段的外壁沿轴向有4-8个阶梯面,阶梯尺寸差为1-3mm。
4: 根据权利要求1或3所述的石油采油井高场强永磁防蜡器,其特征在于异形内管(8)的中间段各分段相邻外壁之间有沿轴向依次旋转的角度22.5°或45°或90°。

说明书


本实用新型涉及石油采油井磁防蜡技术,特别是高场强的永磁防蜡技术。

    原油中石蜡分子的聚积状态和分子间的引力有关。在磁场作用下,原油中一些分子的自旋量子数发生改变,一些H键之间的连接受到削弱或破坏。而磁场对油流介质的作用,主要是通过防蜡器内管中的磁场产生的剪切力的变化来起作用。磁场强度越强,则由磁场能量作用原油后所转换的剪切力越大;剪切力越大,则分子的活性越强,对原油的防蜡效果就越好。关于采用永磁防蜡技术,目前在国外资料上未见报导。国内于1985年以来开始陆续研究永磁防蜡技术。经过原理性试验,防蜡器内壁场强为50mT,清蜡周期为三个月。《石油采油井强磁防蜡器》实用新型专利申请(申请号:86204993),采用螺旋式阶梯磁场磁路设计,防蜡器内管主要是圆管形,内管内壁场的场强为150-300mT。本实用新型对《石油采油井强磁防蜡器》作了重要改进,其改进主要有:(1)防蜡器内管采用多种形状的异形内管;(2)采用周期性内聚式磁路设计;(3)采用优化的磁体尺寸。本实用新型在异形内管内聚磁场强度可达300-600mT,使原来防蜡器的耐温高度平均提高20℃,而且使防蜡器在高温段的温度稳定性得到明显改善。本实用新型的推广应用,对开采稠粘高含蜡质原油,提高我国原油产量,具有重要价值。

    本实用新型的目的是提供一种具有周期性内聚式磁路设计的高场强永磁防蜡器,该防蜡器采用多种特殊形状的异形内管和优化了的永磁体尺寸,不仅能使油流通过的内管中的磁场强度高达300-600mT,而且防蜡器地使用温度得到明显提高。该实用新型的问世,对我国永磁防蜡技术是一显著的进步。

    本实用新型是这样实现的:首先,在防蜡器中采用多种不同的特殊形状的异形内管设计,以适应不同油井原油采集的要求。这些不同形状的异形内管,其两头端部均为圆管形,其余的中间段可以设计为三角形管形的异形内管,也可以设计为在其中间段成矩形管形或内圆外方形管形或内圆外异圆形管形等特殊形状的异形内管。其次,在异形内管中间段外壁的平面上设有厚度为mm(表示充磁方向)的矩形永磁体,该永磁体用稀土钴或钕铁硼磁性材料制成。再根据永磁体的矩形形状和异形内管中间段特殊的外壁形状,分别在永磁体和异形内管中间段外壁上设置软铁轭和环形垫。该软铁轭和环形垫分别具有永磁体和异形内管外壁形状对应镶嵌的凹槽。上述设计使异形内管中可形成高强磁场,石油流经防蜡器异形内管即可起到显著的防蜡降粘效果。

    本实用新型是发明人在《石油采油井强磁防蜡器》基础上的技术改进。由于这种改进没有增加新的特殊材料和零部件,只是配合磁路设计的需要,对防蜡器内部结构形状作新颖设计,对部分零部件几何形状进行改变。有易于制作的优点。其次,异形内管内壁场强高达300-600mT(3000-6000GS)。防蜡器的防蜡效果得到改善。特别是对稠粘质原油,原防蜡器作用甚微,而使用本实用新型,可使清蜡周期延长5-8倍,耐温高度达100℃(对钕铁硼永磁体)或200℃(对稀土钴永磁体)。

    本实用新型的具体结构由以下实施例及附图进一步说明。

    图1为具有异形内管的高场强永磁防蜡器示意图。

    图2为中间段是三角形异形内管的断面示意图。

    图3为中间段是矩形异形内管的断面示意图。

    图4为中间段是内圆外方形异形内管的断面示意图。

    图5为中间段是内圆外异圆形异形内管的断面示意图。

    图6为外壁是阶梯形异形内管中间段的剖面示意图。

    图7为阶梯形外壁各分段沿轴向依次旋转的异形内管中间段的剖面示意图。

    本实用新型由上接头(1)、下接头(10)、外套筒(9)以及位于外套筒内部的异形内管(8)、及磁路元件(永磁体(7)、环形垫(6)、软铁轭(5))和起连接、密封作用的零件(外封盖(2)、内封盖(3)、环形盖)组成。上接头(1)、下接头(10)的作用是使异形内管(8)两端分别与石油井的油管相连接,使异形内管(8)成为石油管的一部分。上接头(1)、下接头(10)也可用标准法兰代替使用。外套筒(9)主要起保护异形内管(8)及磁路元件的作用,同时也有磁屏的作用。异形内管(8)与外套筒(9)有同心。异形内管(8)长度设计为350-450mm。该内管的两接头端部为圆形,与上、下接头(1)、(10)用2 1/2 吋标准锥形螺纹连接。异形内管(8)两接头端部除外的中间段,可根据需要设计为多种特殊形状。例如:中间段为三角形管状形,其横断面亦为带三角形空腔的三角形(2-1),其外壁附有矩形永磁体(2-2);中间段为矩形管状形,其横断面亦为带矩形空腔的矩形(3-1),其外壁有一对对称分布的矩形永磁体(3-2);中间段为内圆外方管状形,其横断面为带圆形空腔的内圆外方形(4-1),其外壁有一对对称分布的矩形永磁体(4-2);中间段为内圆外异圆管状形,其横断面为带圆形空腔的内圆外异圆形(5a-1),其外壁平面上有一对矩形永磁体(5a-2),或有两对矩形永磁体(5b-2)。

    根据异形内管中间段直径的不同,其外壁可相应增加为3-5对沿轴向对称平行的平面。在每对对称平面上相应设有矩形永磁体。

    异形内管(8)长度为350-450mm。永磁体(7)为矩形,用稀土钴或钕铁硼磁性材料制成,其厚度为mm(表示充磁方向)。永磁体(7)设于外套筒(9)与异形内管(8)之间,分布在异形内管(8)中间段外壁的平面部位。在异形内管(8)与外套筒(9)之间,永磁体(7)和软铁轭(5)沿轴向以环形垫(6)为间隔等距分段分布。软铁轭(5)为环形,其外壁与外套筒(9)接触,内壁有与矩形永磁体(7)对应镶嵌的凹槽。环形垫(6)的外壁与外套筒(9)内壁接触,其内壁与内管(8)中间段的外壁对应镶嵌。当异形内管(8)中间段为各种不同形状,则环形垫(6)的内壁也应有相对不同形状的内壁面镶嵌。软铁轭(5)和环形垫(6)主要起永磁体(7)的定位和磁路的导磁作用,可用10#低碳钢材料制成。环形垫(6)将永磁体(7)分隔,在异形内管(8)中间段上形成4-8个分段,每分段上的永磁体(7)和对应的软铁轭(5)构成一个磁路单元。异形内管(8)中间段的外壁也可设计为阶梯形,每个阶梯面与上述的“分段”对应,阶梯沿轴向构成,在异形内管(8)中间段可设计4-8个阶梯面。每个分段的外壁形成一个阶梯面,阶梯面可以是平面也可以是圆弧面,沿轴向相邻各阶梯面相等。阶梯尺寸差(H)可设计为1-3mm。每个阶梯面的形状(平面或圆弧面)由具体的异形内管中间段的形状决定。异形内管(8)中间段各分段相邻外壁之间,可设计为沿轴向依次旋转一个角度(α),旋转角(α)为22.5°或45°或90°。异形内管(8)中间段各分段的内腔不变,不随中间段各分段外壁的旋转而旋转。

    实施例:1、异形内管的中间段为矩形管状情况。

    内管长度        350-450mm;

    矩形内腔尺寸    长20-30mm,宽10-20mm;

    采用30×20×(mm3)钕铁硼永磁体;

    永磁体沿内管中间段外壁组成单排对称分布磁路,磁场强度峰值可达300-600mT(3000-6000GS);两端以2 1/2 吋标准锥形螺纹或标准法兰连接。

    2、异形内管中间段为三角形管状情况。

    内管长度    350-450mm;

    三角形内腔尺寸 25×25×25(mm3);

    采用30×20×(mm3)钕铁硼永磁体;

    永磁体沿中间段三面外壁分布;

    磁场强度峰值可达300-600mT(3000-6000GS);

    两端以2 1/2 吋标准锥形螺纹或标准法兰连接。

    3、异形内管中间段为内圆外异圆形(外壁圆柱面上有两对平行平面)情况。

    内管长度    350-450mm;

    圆形内腔直径    φ42-φ62mm;

    采用30×20×(mm3)钕铁硼永磁体;

    永磁体组成单排对称分布磁路;

    磁场强度峰值可达300~600mT(3000-6000GS)

    两端以2 1/2 吋标准锥形螺纹或标准法兰连接。

    4、异形内管中间段为内圆外异圆形(外壁圆柱面上有两对对称平行面)其外壁各分段相对旋转情况。

    内管长度    350-450mm;

    圆形内腔直径    φ42-φ52mm;

    采用30×20×(mm3)钕铁硼永磁体;

    组成双排转角(每分段按顺时针转22.5°对称分布磁路;

    磁场强度峰值可达300-600mT(3000-6000GS),两端以2 1/2 吋锥形螺纹或标准法兰连接。

    上述各实施例中防蜡器外套筒材料用A3热轧无缝钢管。内管用1Cr18Ni9Ti热轧无缝管;外封盖、内封盖、上接头、下接头材料用45#钢;环形盖、环形垫用10#低碳钢。除永磁体外,各零件均可用机械方法加工制造。

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本实用新型为石油采油井高场强磁防蜡器,它主要由上接头(1)、下接头(10)、外套筒(9)以及位于外套筒(9)内的异形内管(8)等构成。该防蜡器采用周期性内聚式磁路设计和形永磁体(7)异形内管中磁场强度为300600mT。该防蜡器的耐温高度比一般强磁防蜡器平均提高20,而且在高温段的温度稳定性得到明显改善,对稠粘质原油的防蜡效果突出,可使清蜡周期延长58倍。。

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