一种带有热洗清蜡功能的抽油管柱的制作方法

本发明涉及一种带有热洗清蜡功能的抽油管柱。

背景技术：

油井结蜡是油田开发过程中存在已久的问题，当原油从地下抽到地面时，由于溶解气体的逸出和膨胀而使原油温度逐渐降低，蜡就从原油中按分子量的大小顺序结晶析出，并继而沉积在油管内壁上，致使井筒变窄，油井产量降低，严重时还会堵塞油管造成油井停产。热洗清蜡技术是利用加热后的流体物质，如水或油等，通过热流体在井筒中的循环传热给井筒流体，提高井筒流体的温度，使得蜡沉积熔化后在溶于原油中，从而达到清蜡的目的。

在进行热洗清蜡时，为了防止热洗液直接注入油层中造成油层污染，需要在油管中连入封隔器，用于将油套环空封死。公开号为CN1077514A的中国发明专利公开了一种油井管道的清蜡方法及一种温控封隔器，它是在结蜡段下部的抽油管上串联温控封隔器，然后从井口向油套环空中注入热洗液，当温度较高的清洗液流进封隔器时，在清洗液的温度及压力作用下开启旁通阀的同时将油套环空封隔住，从而使热洗液封隔在油井的某一位置上，并通过封隔器的旁通阀直接流进抽油管内的结蜡段，热洗液沿油管内壁将凝析的蜡溶解并排出井口。

该清蜡方法实现了注入热洗液时，热洗液不经过井底直接进入油管内结蜡段，缩短了热洗液的流程，提高了清蜡效果。其温控封隔器的坐封原理是：温控封隔器上设置有单流温控阀和膨胀体，热洗液首先使单流温控阀中的热敏元件受热膨胀打开单流阀，当热洗液通过单流温控阀流经膨胀体时，膨胀体中的膨胀介质受热膨胀从而使胶套膨胀，最后由胶套封住油套环空。

然而，由于上述封隔器靠温度实现坐封，实际运用发现，该温度需要达到60℃以上，且封隔器需经过两级膨胀才能实现最后坐封，首先是单流温控阀中的热敏元件受热膨胀后才能打开单流温控阀从而使热洗液通过单流温控阀，然后热洗液再使膨胀体中的膨胀介质受热膨胀，实现封隔器的坐封。因此，在热洗升温至两级膨胀坐封前这段时间，将有很大一部分热洗液进入油层中，从而造成油层污染，使热洗后的生产井产量大幅下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带有热洗清蜡功能的抽油管柱，以解决现有技术中在进行热洗清蜡时热洗液进入油层而造成油层污染的问题。

为了解决上述技术问题，本发明中采用如下技术方案：

一种带有热洗清蜡功能的抽油管柱，包括沿上下方向延伸的油管，油管的结蜡段下部串设有封隔器，油管的底部连接有抽油泵，所述封隔器上设置有在油管内憋压时实现坐封的坐封结构。

所述封隔器包括中心管，所述坐封结构包括设置在中心管上的上部进液孔以及设置于中心管外于上部进液孔对应处的上坐封活塞，上坐封活塞的下方设置有压缩胶筒，所述上坐封活塞具有在抽油泵正常生产时油液从上部进液孔进入后使压缩胶筒不被压缩的平衡位、以及在油管内憋压时打破平衡并对压缩胶筒施压以实现坐封的坐封位，所述封隔器还包括在压缩胶筒实现坐封后使其保持坐封状态的保持结构。

所述坐封结构还包括设置在中心管上的下部进液孔以及设置于中心管外于下部进液孔对应处的下坐封活塞，所述下坐封活塞具有在抽油泵正常生产时油液从下部进液孔进入后使上坐封活塞保持在所述平衡位的保持位。

所述保持结构包括连接在上坐封活塞下部的锁套以及设置在中心管外的锁环，锁套和锁环上分别设置有牙尖朝上和牙尖朝下的以实现互锁卡死的锁牙。

所述封隔器还包括用于对锁套和锁环进行解锁的解锁结构。

所述解锁结构包括设置于锁环上的用于使锁环可被压缩的间隙以及设置于中心管外的锁环下方的解封活塞，解封活塞和锁环的相对端设置有在解封活塞上行时互相配合以使锁环被压缩的锥形面。

锁套的下端设置有调节套，所述压缩胶筒设置在调节套的下方，中心管、锁套、上坐封活塞以及调节套构成环腔，所述解封活塞和锁环均位于环腔中，锁套上开设有供油套环空中的热洗液进入环腔中的热洗液进液口，所述解封活塞具有在热洗液由油套环空通过热洗液进液口进入环腔中后上行以使锁环和锁套实现解锁的解锁位。

下坐封活塞的上部与调节套固定连接，下坐封活塞与中心管之间设置有热洗液腔，热洗液腔与所述环腔连通，所述压缩胶筒的下部、下坐封活塞的外部设置有扩张胶筒，扩张胶筒与下坐封活塞之间设置有扩张腔，下坐封活塞上开设有连通热洗液腔和扩张腔的通过口。

所述环腔中于锁环的上方设置有弹簧，锁环上具有用于对弹簧进行支撑的支撑面。

所述封隔器的上端连接有洗井开关，所述抽油泵的底部顺序连接有筛管和丝堵。

本发明的有益效果在于：封隔器上设置有在油管内憋压时实现坐封的坐封结构，这样就可以在向油套环空中注入热洗液之前，通过油管内憋压的方式，使封隔器提前坐封，封隔器坐封好以后，再注入热洗液进行热洗清蜡，这时就不会有任何热洗液进入油层中，实现了零污染，保护了油层。同时由于封隔器串设在结蜡段下部，这样热洗液就可以直接进入结蜡段，因此热损失很少，热能被充分利用，提高了热洗清蜡的效果，且所用热洗液量少、热洗清蜡效率高。

附图说明

图1为本发明中带有热洗清蜡功能的抽油管柱的使用原理图；

图2为本发明中带有热洗清蜡功能的抽油管柱中的封隔器的结构图。

图中：1.上接头；2.上坐封活塞；3.中心管；4.弹簧；5.锁套；6.锁环；7.热洗液进液口；8.解封活塞；9.连通口；10.调节套；11.压缩胶筒；12.扩张胶筒；13.下坐封活塞；14.下接头；15.上部进液孔；16.中部进液孔；17.下部进液孔；18.油套环空；19.油管；20.洗井开关；21.封隔器；22.套管；23.抽油泵；24.筛管；25.丝堵；26.结蜡段；27.油层；28.通过口；29间隙；30.内锥面；31.外锥面。

具体实施方式

本发明中一种带有热洗清蜡功能的抽油管柱的实施例如图1~图2所示，包括沿上下方向延伸的油管19，油管19的结蜡段26下部串设有封隔器21，封隔器21的上端连接有洗井开关20，油管19的底部连接有抽油泵23，抽油泵23的底部顺序连接有筛管24和丝堵25。

封隔器21包括中心管3，封隔器上设置有在油管19内憋压时实现坐封的坐封结构，所述坐封结构包括设置在中心管3上的上部进液孔15以及设置于中心管3外于上部进液孔15对应处的上坐封活塞2，上坐封活塞2的内径为上大下小的两个不同的直径，两个直径内各装有两个密封圈，上坐封活塞2与中心管3之间形成有活塞腔一，所述上部进液孔15位于上下密封圈之间并与活塞腔一连通。上坐封活塞2的下部固定连接有锁套5，锁套5的下端设置有调节套10，调节套10呈L型，L型调节套10的竖直边位于锁套5的内侧，其水平边与锁套5挡止配合，用于限制锁套5向下移动的移动极限，锁套5、中心管3、上坐封活塞2以及调节套10构成环腔。

调节套10的下方设置有压缩胶筒11，所述上坐封活塞2具有在抽油泵正常生产时油液从上部进液孔15进入活塞腔一后使压缩胶筒11不被压缩的平衡位、以及在油管内憋压时打破平衡并对压缩胶筒11施压以实现坐封的坐封位。所述坐封结构还包括设置在中心管3上的下部进液孔17以及设置于中心管3外于下部进液孔17对应处的下坐封活塞13，下坐封活塞13为一长度较长的圆套体，其上端与调节套10的竖直边螺纹连接，其下端位于下部进液孔17的上部，且在下端的内圆面上设置有密封圈，与下部进液孔17的上面形成密封。中心管3外于下部进液孔17的下部螺纹连接有下接头14，下坐封活塞13与下接头14之间形成有活塞腔二，下部进液孔17与活塞腔二连通，所述下坐封活塞13具有在抽油泵正常生产时油液从下部进液孔17进入活塞腔二后使上坐封活塞2保持在所述平衡位的保持位。中心管3的上端螺纹连接有上接头1，封隔器通过上接头1和下接头14串设在油管中。

封隔器还包括在压缩胶筒11实现坐封后使其保持在坐封状态的保持结构，所述保持结构包括锁套5以及固定设置在中心管外的锁环6，锁环6位于环腔中，锁套5和锁环6上分别设置有牙尖朝上和牙尖朝下的以实现互锁卡死的锁牙。所述环腔中于锁环6的上方设置有弹簧4，锁环6上具有用于对弹簧4进行支撑的支撑面，该支撑面即为锁环6的上端面，弹簧4在装配后使其下端顶在锁环6的支撑面上并处于预压缩状态。

封隔器还包括用于对锁套5和锁环6进行解锁的解锁结构，所述解锁结构包括设置于锁环6上的用于使锁环6可被压缩的间隙29以及设置于中心管3外的位于锁环6下方的解封活塞8，解封活塞8和锁环6的相对端分别设置有在解封活塞8上行时互相配合以使锁环6被压缩的内锥面30和外锥面31，当间隙29被压缩后，锁环6的外径变小，锁套5和锁环6之间的锁牙解除卡死，从而实现解锁。解封活塞8的内径为上大下小的两个不同的直径，解封活塞8与中心管3之间形成有活塞腔三，解封活塞8与中心管3的上下贴合面上均设置有密封圈，中心管3上开设有与活塞腔三连通的位于上下密封圈之间的中部进液孔16。锁套5上开设有供油套环空中的热洗液进入环腔中的热洗液进液口7，解封活塞8具有在热洗液由油套环空通过热洗液进液口7进入环腔中后上行以使锁环6和锁套5实现解锁的解锁位。

下坐封活塞13与中心管3之间设置有热洗液腔，热洗液腔与所述环腔连通，下坐封活塞13的上端设置有连通口9，所述压缩胶筒11的下部、下坐封活塞13的外部设置有扩张胶筒12，扩张胶筒12与下坐封活塞13之间设置有扩张腔，下坐封活塞13上开设有连通热洗液腔和扩张腔的通过口28。

抽油管柱的工作原理是：正常生产时，抽油泵23工作，油管内液体通过封隔器的上部进液孔15进入活塞腔一中，油液对上坐封活塞2施加向下的作用力，上坐封活塞2带动锁套5有向下运动的趋势，同时，油管内液体通过封隔器的下部进液孔17进入活塞腔二中，油液对下坐封活塞13施加向上的作用力。在这个过程中，上坐封活塞2所受的向下的作用力等于下坐封活塞13所受的向上的作用力加上弹簧4向上的弹力之和，因此上坐封活塞2处于平衡位、下坐封活塞13处于保持位，压缩胶筒11未被压缩，即封隔器处于解封状态。此时油管19和套管22之间的油套环空18与油层27是连通的，可以进行正常测液面等工艺。

当生产一段时间，由于受温度等因素的影响，油管19的内壁上会形成结蜡段26，根据实际生产发现，该结蜡段26一般形成在800米井深处以上，因此将封隔器随油管柱一起下入井中，封隔器直接连接在油管的结蜡段下方。结蜡段26形成后将会影响油井的产量，此时需要进行热洗清蜡的作业，首先关小井口生产闸门，提高油管内压力，即实现油管内憋压，这时油液作用在上坐封活塞2上向下的作用力将会大于作用在下坐封活塞13上向上的作用力加上弹簧4向上的弹力之和，上坐封活塞2将会推动锁套5向下运动。锁套5的下端顶在调节套10的水平边上，当锁套5继续向下运动时，压缩胶筒11被压缩，封隔器处于坐封状态，从而封隔油套环空18。当锁套5向下运动到一定程度时，锁套5和锁环6上的锁牙相互卡扣，实现锁死，从而防止下一步油管内压力卸掉后压缩胶筒11回弹，使封隔器保持在坐封状态。同时在这个过程中，油液从中部进液孔16进入活塞腔三中，并推动解封活塞8下行，解封活塞8与锁环6保持一定的距离，防止解封活塞8压缩锁环6使锁套5和锁环6解锁。

压缩胶筒11坐封好以后，打开井口生产闸门，保持正常生产。然后向油套环空18中注入热洗液，在打开洗井开关20使热洗液进入油管的结蜡段26之前，热洗液会首先通过封隔器上的热洗液进液口7进入环腔中，高压热洗液进入环腔中以后对调节套10施加向下的作用力，使压缩胶筒11继续保持坐封状态，并使下坐封活塞13保持在下死点位置不动。同时，热洗液通过连通口9进入热洗液腔中，热洗液腔中的热洗液又利用通过口28进入扩张腔中，在热洗液的压力作用下，扩张胶筒12扩张并实现了坐封，从而实现了封隔器的双重坐封，进一步加强了油套环空的隔离，防止热洗液污染油层。同时在这个过程中，环腔中的热洗液还作用在解封活塞8上并使解封活塞8上行，当解封活塞8的内锥面30与锁环6的外锥面31配合后，在解封活塞8的作用下，锁环6上的间隙29被压缩，锁环6的外径变小，锁套5和锁环6之间的锁牙解除卡死，锁套5和锁环6实现解锁。同时，热洗液还通过锁环6上的间隙29到达环腔中的上部，并对上坐封活塞2施加向上的作用力，当锁套5和锁环6解锁后，在弹簧4和热洗液压力的双重作用下，上坐封活塞2带动锁套5上行，最终上坐封活塞2、锁套5以及弹簧4恢复到原来的位置，为下步洗井压力卸掉后压缩胶筒11和扩张胶筒12解封做好准备。

在压缩胶筒11和扩张胶筒12实现双坐封以后，打开封隔器上部的洗井开关20，此时热洗液通过洗井开关20进入油管19的结蜡段26中，从而进行热洗清蜡的作业。由于热洗液直接进入结蜡段，相比将封隔器连在油管底部时，热洗液不用通过长长的管道才能到达结蜡段，因此热损失很少，热能被充分利用，提高了热洗清蜡的效果，且所用热洗液量少、热洗清蜡效率高。同时封隔器依靠油管内憋压提前实现了坐封，当热洗液注入油套环空时，不会有任何热洗液进入油层中，实现了零污染，保护了油层。

当热洗清蜡完成后，停止注入热洗液，这时作用在调节套10和下坐封活塞13上部的压力消失，而作用在下坐封活塞13下部的油管内压力大于油套环空内的压力，下坐封活塞13将推动调节套10上行，从而释放压缩胶筒11和扩张胶筒12实现自动解封，油套环空又恢复到洗井前的与油层连通状态。在这个过程中，为了便于压缩胶筒11和扩张胶筒12快速回弹，在下坐封活塞13的下部还设置有另外一个与热洗液腔连通的通过孔，并在封隔器的下部设置有与该通过孔连通的通孔，当封隔器处于坐封状态时，由于下坐封活塞13下行，通过孔和通孔是错开的，当热洗液停止注入封隔器要解封时，下坐封活塞13上行，通过孔和通孔刚好对中，因此热洗液腔中的一部分热洗液还可以从通过孔和通孔排出封隔器，从而使封隔器内上下压力快速恢复平衡，从而实现压缩胶筒11和扩张胶筒12快速回弹。

在整个注入热洗液进行热洗清蜡的过程中，不管是进一步坐封扩张胶筒12，还是压缩胶筒11和扩张胶筒12同时解封，抽油泵23始终保持正常生产，不用对抽油管柱进行任何额外的操作，因此不会对抽油作业造成影响，在完成热洗清蜡的同时保证了油井的正常生产。

在抽油管柱的其他实施例中：环腔中可以不设置弹簧，上坐封活塞处于平衡位时，油液对上坐封活塞向下的作用力等于对下坐封活塞向上的作用力；下坐封活塞的外部可以不设置扩张胶筒，封隔器只依靠压缩胶筒实现坐封，此时也无需再设置热洗液腔，只有一个环腔即可；解锁结构可以不包括解封活塞，解锁结构可以是设置在锁环与中心管之间的剪断销钉，当锁套与锁环锁死时，压缩胶筒的回弹力不足以使剪断销钉剪断，从而可以使压缩胶筒保持坐封状态，当高压热洗液进入环腔中以后，热洗液对锁环向上的作用力使剪断销钉被剪断，锁套与锁环解锁；保持结构可以不是锁牙互锁卡死的锁套和锁环，保持结构也可以是设置在上部进液孔处的单流阀，油液只能从中心管内部进入活塞腔一中而无法排出，这时在上坐封活塞的下部连接一个普通的连接套即可，当上坐封活塞下行时，由连接套下行使压缩胶筒坐封，由于活塞腔一中油液无法排出，因此压缩胶筒可以保持在坐封状态，即上坐封活塞处于坐封位；坐封结构可以不包括下部进液孔以及下坐封活塞，这时可以在上坐封活塞与中心管之间设置剪断销钉，当抽油泵正常生产时，进入活塞腔一中的油液不足以使剪断销钉剪断，上坐封活塞处于平衡位不会下行，当油管内憋压时，剪断销钉被剪断，平衡被打破，上坐封活塞下行对压缩胶筒施压以实现坐封，此时上坐封活塞处于坐封位。