自旋刮蜡扶正助抽装置的制作方法

本实用新型涉及石油开采机械领域，具体涉及一种自旋刮蜡扶正助抽装置。

背景技术：

在石油开采过程中，抽油杆和油管之间在不同程度的接触中相对运动，不可避免地造成二者的摩擦与磨损问题。为解决该技术难题，优化防偏磨杆柱设计，发明人曾经研发一种“强制旋转扶正助抽装置”，在2006年申请专利（申请号为200620122344.0）并获得授权。在随后十多年的生产实践中逐渐发现，此装置仍存在一些不容忽视的缺陷，例如：通过齿盘与拨动盘的摩擦带动扶正助抽体绕杆体强制旋转，由于塑料材质的齿盘与拨动盘是滑动摩擦，因此摩擦阻力大，磨损快，使用周期短；且因设计结构所限，齿盘部位设计尺寸薄，很容易磕碰脆断，很易损坏；还因设计机构所限，助抽的过流启闭通道只能靠齿部啮合实现，这样的问题是密封面成倍加大，密封不严，漏失量大，助抽效果较差；还由于年代关系，彼时（2016年之前）的耐磨材料的各项性能和机械参数远落后于当下（2020年），导致装置寿命短，使用成本高；旋转力量不均，防偏磨和助抽效果效果不够理想。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种自旋刮蜡扶正助抽装置。

其技术方案是：自旋刮蜡扶正助抽装置，包括杆体及接箍，杆体圆柱形，杆体上端及下端均设有外螺纹，安装在杆体上端的接箍设有内螺纹，该装置通过杆体下端外螺纹与下方抽油杆连接、通过接箍内螺纹与上方抽油杆连接；该装置还包括导旋滑套、扶正套、压帽及滚珠；所述杆体的中部环绕外表面刻有纵向的“之”字形折返式闭合轨道，“之”字形折返式闭合轨道的横截面为凹陷的半圆弧形且与滚珠外形相配合，“之”字形折返式闭合轨道的上顶点位于杆体的同一圆周线上，“之”字形折返式闭合轨道的下顶点位于杆体的同一圆周线上，杆体的下部膨大为圆柱形堵头；所述导旋滑套套装在杆体的外围，导旋滑套的底端设有径向环形凸起，导旋滑套的顶端设有外螺纹，导旋滑套的上部周向均匀设有滚珠孔；所述扶正套套装在导旋滑套的下部外围，扶正套的外面均匀设有螺旋形过流通道，过流通道的下端设有贯通扶正套内腔的过流孔，过流孔上方的扶正套的内壁上设有径向环形台肩，径向环形台肩与导旋滑套的径向环形凸起相配合；所述压帽套装在导旋滑套的上部外围，压帽的中部设有与旋滑套外螺纹相配合的内螺纹，压帽的下端顶紧扶正套的上端。

上述技术方案可以进一步优化为：

所述“之”字形折返式闭合轨道由3个连续的折返单元组成，每个折返单元包括1个滚珠下行道和1个滚珠上行道，每个折返单元布置1个滚珠。

所述导旋滑套的滚珠孔设为6个。

所述扶正套的过流通道设为4个。

所述扶正套的过流孔设为圆孔。

所述堵头的外围设有两个对称分布的平底且只有两个相对侧面的凹槽。

所述压帽的外围设有两个对称分布的平底且只有两个相对侧面的凹槽。

所述杆体材质采用35crmo；导旋滑套、压帽材质均采用304不锈钢；滚珠材质采用氮化硅陶瓷。

扶正套的材质采用upe或锡青铜。

扶正套的过流通道螺旋角采用30°。

与现有技术相比，本实用新型主要具有以下有益技术效果：

1.由于导旋滑套、压帽及滚珠皆为金属件且三者之间为滚动摩擦，摩擦系数小，摩阻低，不易损坏，使用寿命显著延长，使用成本显著降低。

2.伴随抽油杆的上下往复运动，在导旋滑套、压帽及滚珠的强旋作用下，扶正套由直线运动转为强力的旋转运动，变局部单侧磨损为圆周均匀磨损，大幅延长耐磨周期，增强扶正防偏磨效果。

3.杆柱上行过油通道关闭时，活塞效应明显，助抽效果显著，有效提高泵效；杆柱下行时，过油通道打开，顺利实现过油，过油通道大，不阻液。

4.扶正套外径接近于油管内径，在冲程覆盖范围内对管柱内壁实施强制彻底的刮蜡，解决因结蜡造成的液阻停井。

5.将自旋均磨、扶正、助抽、刮蜡合理地结合在一起，实现一件多能，有效减少投入。

6.扶正套选材因地制宜，耐温范围广。既能适应+120℃到-180℃的温度，亦可耐受500℃以上的高温。

7.设计合理，结构紧凑，安全可靠，连接方便。

附图说明

图1为本实用新型装配示意图；

图2为本实用新型杆体结构示意图；

图3为图2中的“之”字形折返式闭合轨道展开示意图；

图4为图2中的“之”字形折返式闭合轨道在杆体上分布的横剖面示意图；

图5为本实用新型导旋滑套纵剖面示意图；

图6为图5中的滚珠孔在导旋滑套上分布的横剖面示意图；

图7为本实用新型扶正套结构示意图；

图8为图7中的过流通道在扶正套上分布的横剖面示意图；

图9为压帽纵剖面示意图；

图中：1-杆体，2-扶正套，3-导旋滑套，4-滚珠，5-压帽，6-接箍，7-“之”字形折返式闭合轨道，8-堵头，9-凹槽，10-折返单元，11-上顶点，12-下顶点，13-径向环形凸起，14-滚珠孔，15-滑套外螺纹，16-过流通道，17-过流孔，18-径向环形台肩，19-压帽内螺纹。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型进行详细描述。

实施例1

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，包括杆体1及接箍6，杆体1圆柱形，杆体1上端及下端均设有外螺纹，安装在杆体1上端的接箍6设有内螺纹，该装置通过杆体1下端外螺纹与下方抽油杆连接、通过接箍6内螺纹与上方抽油杆连接；该装置还包括导旋滑套3、扶正套2、压帽5及滚珠4。杆体1的中部环绕外表面刻有纵向的“之”字形折返式闭合轨道7，“之”字形折返式闭合轨道7的横截面为凹陷的半圆弧形且与滚珠4外形相配合，“之”字形折返式闭合轨道7的上顶点11位于杆体1的同一圆周线上，“之”字形折返式闭合轨道7的下顶点12位于杆体1的同一圆周线上，杆体1的下部膨大为圆柱形堵头8。导旋滑套3套装在杆体1的外围，导旋滑套3的底端设有径向环形凸起13，导旋滑套3的顶端设有滑套外螺纹15，导旋滑套3的上部周向均匀设有滚珠孔14。扶正套2套装在导旋滑套3的下部外围，扶正套2的外面均匀设有螺旋形过流通道16，过流通道16的下端设有贯通扶正套2内腔的过流孔17，过流孔17上方的扶正套2的内壁上设有径向环形台肩18，径向环形台肩18与导旋滑套3的径向环形凸起13相配合。压帽5套装在导旋滑套3的上部外围，压帽5的中部设有与滑套外螺纹15相配合的压帽内螺纹19，压帽5的下端顶紧扶正套2的上端。

实施例2

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，在实施例1记载的技术方案基础上，“之”字形折返式闭合轨道7由3个连续的折返单元10组成，每个折返单元10包括1个滚珠下行道和1个滚珠上行道，每个折返单元10布置1个滚珠4。

实施例3

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，在实施例2记载的技术方案基础上，导旋滑套3的滚珠孔14设为6个，其中每隔1个滚珠孔14放置1个滚珠4，其余3个滚珠孔14主要用于注入黄油进行润滑。

实施例4

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，在实施例1记载的技术方案基础上，扶正套2的过流通道16设为4个，以保证足够的过流面积。

实施例5

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，在实施例1记载的技术方案基础上，扶正套2的过流孔17设为圆孔，使过流更加顺畅。

实施例6

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，在实施例1记载的技术方案基础上，堵头8的外围设有两个对称分布的平底且只有两个相对侧面的凹槽9，压帽5的外围设有两个对称分布的平底且只有两个相对侧面的凹槽9。凹槽9的设置方便使用扳手夹持操作。

实施例7

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，在实施例1记载的技术方案基础上，杆体1材质采用35crmo（合金结构钢统一数字代号），导旋滑套3、压帽5材质均采用304不锈钢（铬镍不锈钢的一个牌号），以增强其机械强度及抗蚀能力，延长其使用寿命；滚珠4材质采用氮化硅陶瓷，以发挥其高强度、耐高温的特殊优势。

实施例8

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，在实施例1记载的技术方案基础上，扶正套2的材质采用upe（超高分子聚乙烯）或锡青铜。当处于+120℃到-180℃的井下温度下，扶正套2采用upe（超高分子聚乙烯）即可；如遇注汽等超高温井况，扶正套2可采用锡青铜材质，耐温可达500℃以上。

实施例9

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8及图9。自旋刮蜡扶正助抽装置，在实施例1记载的技术方案基础上，扶正套2的过流通道16螺旋角采用30°，以达到最高的过流效率。

本实用新型的基本工作原理及流程如下：

将自旋刮蜡扶正助抽装置按照上述技术方案装配完成。该装置宜布放在斜井段、偏磨段、结蜡段，尤其适用于偏磨结蜡严重、含水量高、漏失量大、泵效低的油井中。为提高助抽效果，单井布放数量不少于15件。在抽油杆杆柱上行时，由于扶正套2和油管内壁摩擦阻力的作用，扶正套2向下运动，并被导旋滑套3、压帽5及滚珠4构成的强旋机构变直线运动为旋转运动，扶正套2被强制带动旋转，扶正套2继续下移到下死点（此时滚珠4从“之”字形折返式闭合轨道7的上顶点11滚动到下顶点12），堵头8上部进入扶正套2下部腔体，过油通路封闭，杆柱继续上行，形成活塞效应，实现助抽目的；杆柱下行时，受扶正套2和油管内壁逆向摩擦阻力，扶正套2向上运动，堵头8上部脱离扶正套2下部腔体，过油通道开启，顺利实现过油，并再次被强旋机构强制带动同向旋转；杆柱持续上下往复运动，扶正套2持续旋转，过油通道相应关闭和开启，依次实现了自旋、助抽和均磨扶正的功效，并在冲程覆盖范围内对管柱内壁实施强制彻底的刮蜡，全方位延长油井免修期。