复合式抽油杆扶正器 |
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| 申请号 | CN201410822163.8 | 申请日 | 2014-12-25 | 公开(公告)号 | CN104563906A | 公开(公告)日 | 2015-04-29 |
| 申请人 | 中国石油天然气股份有限公司; | 发明人 | 剪树旭; 剪新; 张少培; 杨军峰; 孙烨; 张映霞; 王献峥; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种复合式抽油杆扶正器，包括柱状的扶正器本体，扶正器本体的上端设置有用于连接的 螺纹 孔，扶正器本体的下端设置有下接头，扶正器本体外固定套设有 永磁体 、牺牲 阳极 和扶正套。本发明的复合式抽油杆扶正器通过在所述扶正器本体的外圆周面上设置所述塑料扶正套、所述镁 牺牲阳极 和所述永磁体，达到对抽油管柱进行扶正、防腐及防垢，以及防止管壁和抽油杆结蜡的效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种复合式抽油杆扶正器，其特征在于，所述复合式抽油杆扶正器包括柱状的扶正器本体(3)，扶正器本体(3)的上端设置有用于连接的螺纹孔，扶正器本体(3)的下端设置有下接头，扶正器本体(3)外固定套设有永磁体(4)、牺牲阳极(2)和扶正套(1)。 |
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| 说明书全文 | 复合式抽油杆扶正器技术领域背景技术[0002] 目前，不仅油田稠油、稀油、高凝油开发生产中的井液因为高含水、高矿化度等物理化学特性可造成油井杆管偏磨、腐蚀、结垢严重，而且井身结构的不合理亦可造成杆管偏磨(抽油杆柱和油管偏磨)。抽油杆柱偏磨、腐蚀严重时将引起抽油杆柱断裂，造成检泵作业。另外，杆管结蜡易导致抽油机、抽油杆、抽油泵举升困难，从而致使油井产量降低甚至无法开采并易引发安全及环保事故。现有抽油杆扶正器虽然具备一定的防杆管偏磨的作用，但其本身不具备主动的防腐、防垢、防结蜡功能。杆管偏磨这一现象由井下多种因素所导致，仅从如何提高摩擦副耐磨性的角度来避免杆管偏磨是片面的，毕竟，井下液体的结蜡以及对抽油杆柱的腐蚀、结垢亦可导致杆管偏磨情况的加剧。 发明内容[0003] 为了克服杆管偏磨，井下液体的结蜡以及抽油杆柱的腐蚀、结垢加剧杆管偏磨的问题，本发明提供一种复合式抽油杆扶正器，具有较高耐磨性，能够使抽油杆柱防腐、防垢、防结蜡。 [0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合式抽油杆扶正器，包括柱状的扶正器本体，扶正器本体的上端设置有用于连接的螺纹孔，扶正器本体的下端设置有下接头，扶正器本体外固定套设有永磁体、牺牲阳极和扶正套。 [0006] 每个所述钕铁硼永磁环由两个半环形的永磁半环对接构成。 [0007] 隔环的内径等于所述钕铁硼永磁环的内径，隔环的外径等于所述钕铁硼永磁环的外径。 [0008] 扶正器本体的中部的外壁面设置有凸缘，所述复合式抽油杆扶正器还包括护套，护套的上部通过内螺纹与扶正器本体的上端螺纹连接；护套的下部套设于永磁体与隔环外；护套的外径等于凸缘的外径，凸缘的外径小于扶正套的外径，护套的下端抵靠于凸缘上。 [0009] 牺牲阳极为镁牺牲阳极，牺牲阳极设置于凸缘和扶正套之间的扶正器本体的外壁面，沿扶正器本体的轴线方向上，牺牲阳极的长度等于凸缘与扶正套之间的距离。 [0010] 沿扶正器本体的径向，牺牲阳极的厚度为2.5毫米至3.5毫米；沿扶正器本体的轴线方向，牺牲阳极的长度为15毫米至20毫米。 [0011] 牺牲阳极的内壁面间隔设置有凸环，扶正器本体的外壁面设置有与所述凸环相匹配的凹槽。 [0012] 扶正套为塑料扶正套，沿扶正器本体的径向，扶正套的厚度为3毫米至5毫米；沿扶正器本体的轴线方向，扶正套的长度为30毫米至40毫米。 [0013] 扶正套的材质为工程塑料。 [0015] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。 [0016] 图1是本发明的结构示意图。 [0017] 附图标记说明：1.扶正套，2.牺牲阳极，3.扶正器本体，31.凸缘，4.永磁体，5.隔环，6.护套。 具体实施方式[0018] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。 [0019] 如图1所示，本发明提出了一种复合式抽油杆扶正器，包括柱状的扶正器本体3，扶正器本体3的上端设置有用于连接的螺纹孔，扶正器本体3的下端设置有下接头，扶正器本体3外固定套设有永磁体4、牺牲阳极2和扶正套1，扶正套1的直径大于牺牲阳极2和永磁体4的直径。 [0020] 抽油杆柱一般都以3-12冲次/分钟的频率在油管内孔中进行上下往复运动，高含水、高矿化度及井身结构的不合理等多种因素，均能造成抽油杆柱的外圆周面与油管内孔相接触，持续不断的往复摩擦造成抽油杆接箍的磨损终将导致抽油杆柱断脱。所述复合式抽油杆扶正器在扶正器本体3的外圆周面上设置扶正套1，对抽油杆柱起到扶正的作用，从而有效地防护抽油杆柱本体的偏磨。 [0021] 另外，当抽油杆柱下入井内后，抽油杆柱与所述复合式抽油杆扶正器中的牺牲阳极2处于同一个电解质环境下构成一个新的宏观电池，牺牲阳极2形成为新电池的阳极，而抽油杆柱形成为新电池的阴极，从所述复合式抽油杆扶正器的牺牲阳极2上通过电解质向抽油杆柱提供一个阴极电流，使抽油杆柱作为阴极极化并不断向抽油杆柱周围的井下液体提供电子，使得井下液体产生极性而活化。随着电流的不断流动，所述复合式抽油杆扶正器中牺牲阳极2材料不断被消耗。牺牲阳极2中的大量金属在水中电解形成大量的氢氧化物，这些氢氧化物在中性溶液中不仅是良好的缓蚀剂，而且具有很强的吸附作用，这些氢氧化物吸附于抽油杆柱后能形成一层均匀的薄膜，从而防止抽油杆柱本体结垢。对于抽油杆柱来说，腐蚀和结垢两个过程同时存在，并且相互促进，相互制约。在成垢无机盐中，有氧化性腐蚀产物的生成，也有成垢无机盐、泥砂、原油等物质的存在。当使用所述复合式抽油杆扶正器之后，腐蚀产物如FeO、Fe3O4、FeS等的生成量会大大降低，抽油杆柱的保护膜光洁度较高，成垢无机盐、泥砂等在抽油杆柱表面沉积也较困难，这样，结垢的可能性也会大大降低。从动力学观点来看，在电场的作用下，微晶粒不能按照特有的次序排列，无法形成规则的晶体，使晶体发生畸变，使其结构成为疏松状，阻止了微晶粒的生长和沉积，因此，无机盐CaCO3、CaSO4等难以形成微晶粒，即难以成垢。 [0022] 井下液体以一定流速通过所述复合式抽油杆扶正器中的永磁体4后，由于井下液体中的石蜡是一种抗磁性物质，分子本身没有磁矩，当井下液体流经特殊磁路的高能磁场时，石蜡分子能被瞬时磁化，石蜡分子中的电子自旋量增加，运动轨道发生变化，产生了能量的跃进，其结果是使原油的物性在一定的时间内发生变化，石蜡分子产生诱导磁矩，同时绕磁力线发生进动。使原油克服磁场力做功，分子内能增大，而石蜡分子的进动速度相近，沿磁力线方向排列，相邻分子由于排列方向相同，极性相同，相互排斥，就不易再结合成网络状蜡晶，从而使蜡晶呈细碎状态悬浮在油流中被带走，达到防止管壁和抽油杆结蜡的目的。 [0023] 在一个可行的实施方式中，沿扶正器本体3的轴线方向，永磁体4、牺牲阳极2和扶正套1从上向下依次设置，永磁体4包括沿扶正器本体3的轴线方向依次排列的多个钕铁硼永磁环，相邻的两个所述钕铁硼永磁环之间设置有一个隔环5。每个所述钕铁硼永磁环优选采用由两个半环形的永磁半环对接构成。隔环5的内径等于所述钕铁硼永磁环的内径，隔环5的外径等于所述钕铁硼永磁环的外径。具体的是，扶正器本体3外设置有5个所述钕铁硼永磁环和4个隔环5。 [0024] 另外，扶正器本体3的中部的外壁面还设置有凸缘31，所述复合式抽油杆扶正器还包括护套6，护套6的上部通过内螺纹与扶正器本体3的上端螺纹连接；护套6的下部套设于永磁体4与隔环5外；护套6的外径等于凸缘31的外径，凸缘31的外径小于扶正套1的外径，护套6的下端抵靠于凸缘31上。护套6的下端与扶正器本体3之间形成环空，永磁体4与隔环5间隔设置于所述环空内。由图1可以看出，护套6的下部的内径、永磁体4的外径和隔环5的外径等长。 [0025] 在一个具体的实施方式中，牺牲阳极2为镁牺牲阳极，牺牲阳极2设置于凸缘31和扶正套1之间的扶正器本体3的外壁面，沿扶正器本体3的轴线方向上，牺牲阳极2的长度等于凸缘31与扶正套1之间的距离。所述镁牺牲阳极是整体铸造于扶正器本体3上，铸造温度为650摄氏度至790摄氏度，空冷到室温，然后再将之放入退火炉内进行去应力退火，退火温度为300摄氏度至400摄氏度。在将牺牲阳极2铸造于扶正器本体3外壁面的过程中，牺牲阳极2沿着扶正器本体3的轴向方向上卡设于凸缘31和扶正套1之间，能够提高铸造效率。沿扶正器本体3的径向，牺牲阳极2的厚度为2.5毫米至3.5毫米；沿扶正器本体3的轴线方向，牺牲阳极2的长度为15毫米至20毫米。 [0026] 为了使镁牺牲阳极2的铸造更为稳固，在牺牲阳极2的内壁面间隔设置有凸环，扶正器本体3的外壁面设置有与所述凸环相匹配的凹槽，铸造时，使所述凹环对准所述凹槽嵌入，从而将牺牲阳极2稳固地设置于扶正器本体3的外壁面。如图1所示，所述凸环的内壁面为圆柱面，所述凸环的内壁面还可以为半球面。 [0027] 在一个优选的实施方式中，扶正套1为塑料扶正套，沿扶正器本体3的径向，扶正套1的厚度为3毫米至5毫米；所述塑料扶正套是利用注塑机将其热固于扶正器本体3的外壁面上的。沿扶正器本体3的轴线方向，扶正套1的长度为30毫米至40毫米。由于塑料的耐磨性、自润滑性较好，因此所述塑料扶正套能有效地防护抽油杆柱本体的偏磨，并降低抽油杆柱的磨损速率，从而延长检泵周期，提高单井的产量。扶正套1的材质为工程塑料，例如聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、热塑料性聚酯、改性聚苯醚均可。 [0028] 作业时，将本发明的复合式抽油杆扶正器每隔若干米与整体抽油杆柱相连接下入井内即可，使用便利。 [0029] 由上述技术方案及具体实施例可知，本发明的复合式抽油杆扶正器的有益效果是： [0030] 1、在扶正器本体3的外圆周面上设置所述扶正套，对抽油杆柱进行扶正，防护抽油杆柱本体的偏磨，并降低抽油杆柱的磨损速率，从而延长检泵周期，提高单井的产量； [0031] 2、在扶正器本体3的外圆周面上设置牺牲阳极2，与抽油杆柱共同形成为新电池，使得井下液体产生极性而活化，同时，牺牲阳极2在水中不断电解形成氢氧化物，这些氢氧化物吸附于抽油杆柱后能形成一层均匀的薄膜，从而能够防止抽油杆柱本体被腐蚀以及结垢；同时，这些氢氧化物还能有效防止无机盐成垢； [0032] 3、在扶正器本体3的外圆周面上设置永磁体4，将井下液体中的石蜡分子具有磁性而相互排斥，从而达到防止管壁和抽油杆结蜡的目的； [0033] 4、在扶正器本体3的外圆周面上设置凸缘31，并在牺牲阳极2内壁面间隔设置凸环，使牺牲阳极2整体铸造于扶正器本体3时能够快速稳定，提高铸造效率。 |
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