多功能管杆保护装置的制作方法

本实用新型涉及一种抽油机井下系统保护装置，特别是涉及一种抽油杆和油管的保护装置；本实用新型还涉及一种抽油杆和油管的保护装置的制造方法。

背景技术：

随着油田的逐步开发，油井出现斜井比例高、含水高、腐蚀速率高的特点。斜井的含水率和矿化度升高，抽油杆的偏磨腐蚀加剧，控水稳油和有效提液更加困难。油井综合含水 90.6％，其中抽油机井平均含水79.8％，杆管间润滑差，摩擦磨损严重。

部分油区地质构造复杂，产液性质多样，矿化度腐蚀、气体腐蚀和细菌腐蚀等多种腐蚀因素并存，电化学腐蚀占总比例的98％以上。十五期间，年均因腐蚀倒井124井次，损失1100 万元。杆偏磨、腐蚀导致短命井次占杆短的81％，管腐蚀、偏磨导致管漏占管漏的83％。

在进行抽油工作时，抽油杆在油管内进行上下往复运动，抽油杆外壁与油管内部容易接触并产生偏磨，这种偏磨容易损坏油管和抽油杆。油管损坏会发生油管漏失，并且需要更换油管，这样会增加油井资金投入；抽油杆受到偏磨后容易发生断脱掉入井内，发生生产事故，进而对油田的经济造成较大损失，因此需要抽油杆和油管的保护装置，以防止抽油杆和油管被腐蚀和偏磨。

现有技术中防腐蚀和偏磨的产品有：设置内衬管，内衬管可以防止偏磨并防止油管的腐蚀和结蜡，但是不能避免抽油杆的腐蚀，并且设置内衬管的成本较高；设置抽油杆扶正器，可以防止偏磨，但是不能解决腐蚀问题；向井内添加防腐蚀药品，易对环境造成污染，而且不同井由于井内条件不同需要配备不同药品；防腐蚀抽油杆能防腐蚀但是不能防偏磨；设置阳极能保护抽油杆免受腐蚀，但是不能应用于偏磨井。以上产品普遍存在以下问题：寿命短、阳极结合不牢固易脱落的问题；或者扶正器、阳极与抽油杆的连接方法会破坏抽油杆的强度的问题；产品结构复杂，成本高，增加制造和安装的时间的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种多功能管杆保护装置，其能综合性地解决抽油机井内抽油杆、油管、接箍、油泵等装置的偏磨和腐蚀问题。

本实用新型多功能管杆保护装置，包括由两个阳极组件对扣而成的牺牲阳极，两个阳极组件均为铝镁锌合金制成的半圆环形壳体，两个阳极组件对扣并固定在抽油杆的外壁，牺牲阳极的内壁的直径与抽油杆的直径相等。

本实用新型多功能管杆保护装置，其中还包括缓释壳，所述缓释壳为沿轴向有一条缝隙的不锈钢材质的圆筒，所述缓释壳压紧包裹在牺牲阳极的外壁，所述缓释壳的外表面均匀设置有若干个通孔。缓释壳的设置可以防止牺牲阳极的外壁全部与井液接触，延长对管杆的保护周期，通孔的大小可以控制阳极与井液的接触面积，其直接影响阳极材料的释放速度，使阳极材料的释放速度与井液对管杆的腐蚀速度匹配，在能够保护管杆的基础上，尽可能降低控制阳极的材料的释放速度，以延长对管杆的保护周期。

本实用新型多功能管杆保护装置，其中所述牺牲阳极的两端分别固定连接有上扶正器、下扶正器，所述上扶正器和下扶正器中空并套装固定在抽油杆的外壁，所述上扶正器和下扶正器的径向尺寸小于油管的径向尺寸。上扶正器和下扶正器的设置能防止管杆间的偏磨。

本实用新型多功能管杆保护装置，其中所述缓释壳的长度大于牺牲阳极的长度，抽油杆的外壁、牺牲阳极的上端面、缓释壳的内壁之间形成第一环形空间，抽油杆的外壁、牺牲阳极的下端面、缓释壳的内壁之间形成第二环形空间，所述上扶正器的本体形成第一延伸部和第一包覆环，所述下扶正器的本体形成第二延伸部和第二包覆环，所述第一延伸部伸入所述第一环形空间并与牺牲阳极的上端面对接，所述第一包覆环包覆在缓释壳的上部外表面，所述第二延伸部伸入所述第二环形空间并与牺牲阳极的下端面对接，所述第二包覆环包覆在缓释壳的下部外表面。

本实用新型多功能管杆保护装置，其中所述上扶正器、下扶正器采用高强度尼龙注塑而成。采用高强度尼龙作为上、下扶正器的材料，使得制成的上、下扶正器具有强度高、耐磨度高、质量轻的优点。

本实用新型多功能管杆保护装置，其中所述上扶正器的本体表面形成多条第一直筋，所述下扶正器的本体表面形成有多条第二直筋，相邻两个第一直筋之间形成第一过流槽，相邻两个第二直筋之间形成第二过流槽。第一过流槽和第二过流槽用于井液的流动。

本实用新型多功能管杆保护装置，其中多条所述第一直筋沿上扶正器的轴线均匀分布，多条第二直筋沿下扶正器的轴线均匀分布，第一直筋与第二直筋交错45度布置。此种布置能使抽油杆被扶正于油管的中心，进一步提高管杆间的防偏磨效果。

本实用新型多功能管杆保护装置与现有技术不同之处在于本实用新型多功能管杆保护装置包括由两个阳极组件对扣而成的牺牲阳极，两个阳极组件均为铝镁锌合金制成的半圆环形壳体，两个阳极组件对扣并固定在抽油杆的外壁。在发生电化学反应时，由于铝镁锌合金的活性高于钢，牺牲阳极先被腐蚀，从而保护抽油杆，牺牲阳极与井液中的腐蚀物质反应而生成的反应物分散在井液中，并吸附在抽油杆、油管内壁上形成保护膜，避免抽油杆和油管被腐蚀，即使保护膜被破坏，新生成的反应物也可以迅速在该位置再次形成保护膜，防止被磨损的抽油杆或油管被腐蚀，本实用新型多功能管杆保护装置能综合性地解决抽油机井内抽油杆、油管、接箍、油泵等装置的偏磨和腐蚀问题。

下面结合附图对本实用新型的多功能管杆保护装置作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型多功能管杆保护装置的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的立体图；

图4为图3的组装示意图；

图5为图1沿B-B的剖视图；

图6为本实用新型多功能管杆保护装置的主剖视图，其中未示出上扶正器和下扶正器；

图7为上扶正器的立体结构图；

图8为图1中A处的放大图。

具体实施方式

结合图1-图4、图8所示，本实用新型多功能管杆保护装置包括缓释壳3、牺牲阳极2、分别设置在牺牲阳极2两端的上扶正器1和下扶正器1’，牺牲阳极2为由两个阳极组件21 对扣而成的圆环形壳体，两个阳极组件21均为铝镁锌合金制成的半圆环形壳体，两个阳极组件21对扣并固定在抽油杆4’的外壁，牺牲阳极2的内径与抽油杆4’的直径相等，缓释壳 3为沿轴向有一条缝隙的不锈钢材质的圆筒，缓释壳3压紧包裹在牺牲阳极2的外壁，缓释壳3的内径与牺牲阳极2的外径相等，缓释壳3的外表面均匀设置有若干个通孔31。

如图1所示，上扶正器1位于牺牲阳极2的上端，下扶正器1’位于牺牲阳极2的下端，上扶正器1和下扶正器1’中空并套装固定在抽油杆4’的外壁，上扶正器1和下扶正器1’的径向尺寸略小于油管的径向尺寸。

结合图1、图3、图5、图6、图8所示，缓释壳3的长度大于牺牲阳极2的长度，抽油杆4’的外壁、牺牲阳极2的上端面、缓释壳3的内壁之间形成第一环形空间5，抽油杆4’的外壁、牺牲阳极2的下端面、缓释壳3的内壁之间形成第二环形空间6，上扶正器1的本体形成第一延伸部11和第一包覆环12，下扶正器1’的本体形成第二延伸部11’和第二包覆环12’，第一延伸部11伸入第一环形空间5并与牺牲阳极2的上端面对接，第一包覆环12 包覆在缓释壳3的上部外表面，第二延伸部11’伸入第二环形空间6并与牺牲阳极2的下端面对接，第二包覆环12’包覆在缓释壳3的下部外表面。

上扶正器1、下扶正器1’采用高强度尼龙注塑而成，例如，可以采用尼龙66、尼龙6 或者玻璃纤维增强尼龙等高强度尼龙作为扶正器的材料。结合图1、图3、图4、图7所示，上扶正器1和下扶正器1’的结构相同，上扶正器1的本体表面形成多条第一直筋13、下扶正器1’的本体表面形成有多条第二直筋13’，再结合图2所示，多条第一直筋13沿上扶正器1的轴线均匀分布，相邻两个第一直筋13之间形成第一过流槽14，多条第二直筋13’沿下扶正器1’的轴线均匀分布，相邻两个第二直筋13’之间形成第二过流槽14’，第一直筋 13与第二直筋13’间隔45度布置，第一过流槽14和第二过流槽14’用于井液的流动。

本实用新型多功能管杆保护装置中牺牲阳极2的固定方式为：缓释壳3使牺牲阳极2在抽油杆径向定位，通过注塑成型的上扶正器1和下扶正器1’使牺牲阳极2在抽油杆轴向定位。如注塑扶正器时，形成第一延伸部11、第二延伸部11’、第一包覆环12、第二包覆环12’，第一延伸部11填充在第一环形空间内，第二延伸部11’填充在第二环形空间内，第一包覆环12包覆在缓释壳3外，第二包覆环12’包覆在缓释壳3外，而上、下扶正器的内孔均与抽油杆4’固定，达到固定牺牲阳极2与抽油杆4’的作用。

本实用新型多功能管杆保护装置中上扶正器1、下扶正器1’为圆柱形，其本体上形成的筋为直筋，在实际应用中，除采用此种圆柱直筋型扶正器外，还可以采用圆柱螺旋筋型或纺锤螺旋筋型的扶正器。多功能管杆保护装置可以根据油井偏磨情况和结蜡情况而选择相匹配的尼龙材料、扶正器的外形，例如在井液粘度较高时，可以选择过流面积大的圆柱直筋型扶正器，结蜡较严重时，选择具有加强刮蜡效果的纺锤形螺旋筋型扶正器，在井液粘度不高或者结蜡不严重时，可以选择圆柱螺旋筋型扶正器，在偏磨井段，可选择抗磨的增强型尼龙材料作为上、下扶正器的材料，如选择玻璃纤维增强尼龙作为扶正器的材料。

本实用新型多功能管杆保护装置，包括上扶正器1、下扶正器1’、包括两个阳极组件的牺牲阳极2、缓释壳3，两个阳极组件对扣被缓释壳3包住并固定在抽油杆4’外壁，牺牲阳极2两端分别注塑固定上扶正器1和下扶正器1’。本实用新型多功能管杆保护装置能防止抽油杆和油管的腐蚀和偏磨。

使用时，将本实用新型多功能管杆保护装置装在抽油杆上。使用时有两种情况：一是在运输到用户现场之前，将多功能管杆保护装置在厂房内完成与抽油杆的安装；二是将注塑机运输到用户现场进行加工作业，其中可采用本申请人申请的申请号为201510843191.2、公开号为105397971A、公开日为2016-03-16、名称为撬装式集成注塑一体机进行加工。在不同的油井井筒内可根据实际情况设置多功能管杆保护装置的数量，例如，当油井的泵深为2000米，浸没度为200米，在抽油泵以上200米的抽油杆上，每根抽油杆上面可装一套多功能管杆保护装置，在200米到600米，每两根抽油杆上安装一套多功能管杆保护装置，600米以上根据实际井况确定安装间距和数量；在偏磨井段，可以每根抽油杆的两端各安装一套多功能管杆保护装置。本实用新型多功能管杆保护装置连同抽油杆4’下井后，在发生电化学反应时，因为牺牲阳极2采用铝镁锌合金制成，抽油杆4’采用钢制成，铝镁锌合金的活性高于钢的活性，所以，牺牲阳极2先被腐蚀，牺牲阳极2包裹在抽油杆4’外，牺牲阳极2的内孔与抽油杆接触构成电化学反应的阳极和阴极，从而保护被牺牲阳极2包裹部分的抽油杆及牺牲阳极 2上下一定范围内的抽油杆不被腐蚀，同时，牺牲阳极2与井液中的腐蚀物质反应而生成的反应物分散在井液中，一边反应一边吸附在井下未被牺牲阳极2包裹部分的抽油杆4’、油管内壁上、接箍上形成保护膜，避免抽油杆和油管被腐蚀，即使保护膜被磨损，新生成的反应物也可以迅速在该磨损位置再次形成保护膜，防止被磨损的抽油杆或油管被腐蚀；上扶正器和下扶正器的设置可使抽油杆位于油管内的中心位置，避免抽油杆与油管的接触摩擦，由于牺牲阳极位于上扶正器和下扶正器之间，能够避免牺牲阳极与油管摩擦，保护牺牲阳极2免受物理磨损；本实用新型中用将牺牲阳极通过缓释壳压紧在抽油杆上，并通过注塑在抽油杆上的扶正器轴向定位的方式实现与抽油杆的连接，不影响抽油杆的强度；采用高强度尼龙作为上扶正器1、下扶正器1’的材料，使得制成的上扶正器1、下扶正器1’具有强度高、耐磨度高、质量轻的优点；通孔31的大小可以控制牺牲阳极2与井液的接触面积，其直接影响牺牲阳极2的释放速度，使牺牲阳极2的释放速度与井液对管杆的腐蚀速度匹配，在能够保护管杆的基础上，尽可能减慢牺牲阳极材料的释放速度，使释放速度尽可能小，延长对管杆的保护周期。本实用新型多功能管杆保护装置在发生电化学反应之前，缓释壳3的内壁与牺牲阳极2的外壁贴合，反应时，未被缓释壳3遮盖部分的牺牲阳极2(即与通孔31对应部分的牺牲阳极2)与井液接触发生反应，缓释壳3的内壁与牺牲阳极2的外壁之间产生间隙，井液进入间隙中，渐渐地被缓释壳3遮盖部分的牺牲阳极2也发生反应，随着反应的进行，缓释壳3的内壁与牺牲阳极2的外壁之间的间隙被反应物填充，这样减慢了牺牲阳极与井液的反应速度，但牺牲阳极仍在进行整体反应并消耗，直至牺牲阳极2全部发挥作用。本实用新型多功能管杆保护装置，在发生电化学反应时保护膜的形成优先于其它物质如污垢和石油蜡的附着，使本实用新型具有防垢、防蜡功能。

多功能管杆保护装置与抽油杆采用注塑的方式连接时，其连接过程如下：将阳极组件21 对扣固定在抽油杆4’外壁，两个阳极组件21对扣形成牺牲阳极2，撑开缓释壳3的缝隙，将缓释壳3包裹在牺牲阳极2的外壁并将缝隙焊接填充并打磨平整，缓释壳3将牺牲阳极2 压紧在抽油杆4’的外壁，注塑机料斗中放入高强度尼龙粉料，之后将牺牲阳极2、缓释壳3、抽油杆4’三者形成的整体放入注塑机中，高强度尼龙粉料被加热熔化注塑成型为上扶正器1 和下扶正器1’，上扶正器1的本体形成第一延伸部11、第一包覆环12，下扶正器1’的本体形成第二延伸部11’、第二包覆环12’，第一延伸部11填充在第一环形空间内，第二延伸部 11’填充在第二环形空间内，第一包覆环12包覆在缓释壳3外，第二包覆环12’包覆在缓释壳3外，待熔化的尼龙固化后，上扶正器1和下扶正器1’粘接在抽油杆4’上，上扶正器 1和下扶正器1’将牺牲阳极2和缓释壳3固定在抽油杆4’上，完成多功能管杆保护装置与抽油杆的连接。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。