一种石油工程采油井刮油装置及其使用方法与流程

本发明属于石油工程技术领域，具体涉及一种石油工程采油井刮油装置及其使用方法。

背景技术：

刮油装置的开发研制，集成了采油管刮油器的刮油去污功能，可以从根本上解决热采、转下泵、检泵井在起、下采油管过程中突发汽窜井喷造成的环境污染问题，该装置在修井作业行业中较多使用，在油田稠油区块及国内稠油市场较为常见。

按照修井作业施工技术操作标准的要求，热采、下泵、检泵井起、采油管施工过程中必须设置采油管刮油器，防止落物和污染环境。

为了防止和杜绝以上事故的发生，有必要研制开发油井采油管刮油装置。

现有的刮油装置包括主体、弹簧挡套、翻板、销轴、扭转弹簧、下接头和窗口，主体上开有多个窗口，窗口上安装一组销轴和翻板，翻板穿在销轴上，销轴固定在主体上，每组销轴和翻板上安装一个扭转弹簧，扭转弹簧一端固定在翻板上，扭转弹簧另一端穿过窗口伸至主体的外侧，下接头与主体下部内螺纹连接，下接头托住翻板，弹簧挡套下部内螺纹与主体下部外螺纹连接，弹簧挡套包住扭转弹簧的外端。扭转弹簧绕在销轴上，多个翻板内壁合成一个圆孔。

该刮油装置适合于带扶正器的抽油管刮油，不具有普适性，且该种刮油装置刮泥效率较低，费时费力。

为提高效率，现有的刮油装置还包括外管柱，外管柱的内腔设有固定块，且固定块的底端设有固定弹簧，固定弹簧的底端设有直线电机，直线电机的下端设有滑道，滑道的左右两侧均设有滑道固定块，且滑道固定块的另一侧与外管柱相连，滑道的内腔设有连接块，直线电机通过电机转子与连接块连接，连接块通过传动轴与刮油器连接装置连接，且刮油器连接装置的左右两侧均设有刮油器。滑道的底端左右两侧均设有减震垫；固定块的顶端设有扶正器；刮油器连接装置与刮油器的连接处设有固定板。滑道左右两侧的滑道固定块均不少于两个。

该刮油装置包括利用直线电机的直线推动原理带动刮油器实现的刮油，其也适用于具有扶正器的采油管。该种刮油装置在实际运用中会存在许多问题，比如，泥沙堵塞在采油管内时可能会发生结块的现象，结块比较硬，与采油管的粘结力也比较强，直线电机带动固定块可能会发生推不动的状况，也不具有缓冲装置或回复动作机构，若状况严重可能会损坏电机。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种石油工程采油井刮油装置及其使用方法。

本发明所采用的技术方案为：一种石油工程采油井刮油装置，包括顶压杆、叶片旋杆、一对可相互啮合的单向齿轮、螺杆、传动件和叶片，所述顶压杆、叶片旋杆均为中空套筒，顶压杆下端套接叶片旋杆上端，叶片旋杆下部外壁上连接多个叶片，叶片与顶压杆之间具有一定距离，该距离大于顶压杆相对于叶片旋杆相对运动的距离；一对单向齿轮设置于顶压杆内，呈上下布置，下齿轮连接螺杆，螺杆活动连接于顶压杆内并伸入叶片旋杆内；传动件固定连接于叶片旋杆，传动件设有与螺杆螺纹相匹配的螺纹孔，在传动件内设置与螺杆相匹配的滚珠。

进一步地，螺杆的顶端与下齿轮之间设置有弹性缓冲装置。

进一步地，弹性缓冲装置包括弹簧、上固定件、下固定件，所述弹簧设置在上固定件和下固定件之间，由上固定件和下固定件挤压，所述螺杆依次穿过所述下固定件、弹簧，并与上固定件固接，上固定件顶端固定有一圆轴，所述圆轴活动穿接单向齿轮。

进一步地，圆轴端部设有限位用挡圈。

进一步地，叶片为金属板，垂直连接在叶片旋杆外壁上。

进一步地，叶片均匀环绕叶片旋杆外壁连接，相邻两叶片间夹角相同。

进一步地，叶片的材质为不锈钢，叶片的下端部设有尖端或刃部。

进一步地，叶片的侧端具有刃部。

进一步地，叶片底端部设有尖部，侧面具有刃部或尖部。

一种石油工程采油井刮油装置使用方法，将刮油装置安装于采油管的管腔内，采油管的管腔内设有固定环，固定环的内壁上设有与叶片数量相等的圆周向凹槽，给顶压杆施力，刮油装置的叶片穿过所述固定环后受到泥沙与顶压杆的双向压力，叶片旋杆带动叶片发生旋转，叶片底端和侧端的刃部刮动泥沙，直至采油管的底部，提起顶压杆，叶片旋杆带动叶片在弹簧的作用下与顶压杆作相对分离动作，待叶片旋杆作反方向旋转，叶片向上旋转移动后卡在固定环以下，再重复以上动作。

本发明涉及的这种石油工程采油井刮油装置及使用方法，操作起来省时省力，叶片在叶片旋杆的带动下高速旋转，刮泥效率提高。其并非如现有技术中采用直线电机推动泥沙脱落的刮泥方法，克服了因泥沙结块变硬导致电机锁死的缺陷。

附图说明

图1是本发明刮油装置的结构示意图。

图2是本发明刮油装置与采油管连接结构示意图。

图3是本发明刮油装置实施例1叶片结构示意图。

图4是本发明刮油装置实施例2叶片结构示意图。

图5是本发明刮油装置实施例3叶片结构示意图。

图中：1、顶压杆；2、叶片旋杆；3、螺杆；4、上齿轮；5、下齿轮；6、叶片；7、弹簧；8、上固定件；9、下固定件；10、圆轴；11、采油管；12-传动件。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，是本发明刮油装置的结构示意图。刮油装置包括顶压杆1、叶片旋杆2、螺杆3、上齿轮4、下齿轮5、叶片6、弹簧7、上固定件8、下固定件9、圆轴10、采油管11、传动件12，顶压杆1连接叶片旋杆，顶压杆1处于上部，叶片旋杆2处于下部，叶片旋杆2用于连接叶片，顶压杆1内部顶部设有上齿轮4和下齿轮5，二者啮合，为单向齿轮，在下齿轮的底部设有固定件，该固定件为上固定件8，上固定件8的下方还设有下固定件，上下固定件之间设有弹簧，弹簧3可以连接于二者之间，螺杆3穿过下固定件、弹簧和上固定件，直至固定于下齿轮5。当给顶压杆和叶片旋杆施相对的力时，二者产生相对转动，顶压杆1不动，叶片旋杆2转动，叶片旋杆2带动叶片转动，叶片6上设有特殊结构，能够将周围及底部的泥沙切掉，从采油管底端漏出。当抬起顶压杆，顶压杆1在弹簧7的作用下做回复动作，上下齿轮为单向齿轮，叶片旋杆2带动叶片在弹簧7的作用下与顶压杆作相对分离动作，待叶片旋杆作反方向旋转，叶片向上旋转移动后卡在固定环以下，再重复以上动作。

如图2所示，为本发明刮油装置与采油管连接结构示意图。将刮油装置安装于采油管内腔，采油管的管腔内设有固定环，固定环的内壁上设有与叶片数量相等的圆周向凹槽，顶压杆1和叶片旋杆2均为套筒结构，顶压杆底部套接叶片旋杆，叶片旋杆2外壁连接叶片，顶压杆1内部顶部设有可相互啮合上齿轮4和下齿轮5，二者为单向齿轮，在下齿轮5的底部设有固定件，该固定件为上固定件，上固定件8的下方还设有下固定件9，上下固定件之间设有弹簧7，也可以采用压簧，连接方法与弹簧7的连接方法类似。弹簧7连接于二者之间，螺杆穿过下固定件、弹簧7和上固定件，直至固定于下齿轮。上固定件顶端固定圆轴10，圆轴10活动穿接单向齿轮。当给顶压杆1和叶片旋杆2施相对的力时，二者产生相对转动，顶压杆1不动，叶片旋杆2转动，叶片旋杆2带动叶片转动。给顶压杆1施力，刮油装置的叶片穿过所述固定环后受到泥沙与顶压杆的双向压力，叶片旋杆2带动叶片6发生旋转，叶片6底端和侧端的刃部刮动泥沙，直至采油管的底部，提起顶压杆，叶片旋杆2在弹簧力的作用下，做返回动作，重复以上动作。

石油工程采油井刮油装置，包括顶压杆、叶片旋杆、一对可相互啮合的单向齿轮、螺杆7、传动件12和叶片6，顶压杆1、叶片旋杆2均为中空套筒，顶压杆1下端套接叶片旋杆上端，叶片旋杆2下部外壁上连接多个竖直设置的叶片6，叶片与顶压杆1之间具有一定距离，该距离大于顶压杆相对于叶片旋杆相对运动的距离；一对单向齿轮设置于顶压杆内，呈上下布置，下齿轮连接螺杆，螺杆活动连接于顶压杆内并伸入叶片旋杆内；传动件固定连接于叶片旋杆，传动件设有与螺杆螺纹相匹配的螺纹孔，在传动件内设置与螺杆相匹配的滚珠。

实施例1

如图3所示，叶片6的侧端具有刃部。叶片6采用双曲面的形式，在页面外端面处形成双向刃部，叶片6为金属板，叶片6的材质为不锈钢，垂直连接在叶片旋杆外壁上，叶片6均匀环绕叶片旋杆外壁连接，相邻两叶片间夹角相同。

实施例2

如图4所示，页面在下端面和侧端面上均具有刃部。叶片6为梭形面，在端部形成刃部，其有利于刮泥沙。叶片6焊接于叶片旋杆，焊接处设有加强筋。加强筋的设计能够大幅度的提高叶片6的抗剪切能力。加强筋可以为楔形金属块，焊接于叶片6和叶片旋杆2之间，直接填充三者之间形成的空隙，如此设计的目的，在于后期容易处理。虽然增加了刮泥装置的重力，但是在实际操作中，增加的重力更加有利于叶片的旋转。

实施例3

如图5所示，为叶片6结构示意图。页面在下端面和侧端面上均具有刃部。叶片6为梭形面，在端部形成刃部，其有利于刮泥沙。叶片6焊接于叶片旋杆，焊接处设有加强筋。叶片6可设计为底部具有尖部，使单个叶片的平面形状为梯形或为锥形，对于较硬的泥沙，具有一定的穿透力，为叶片6进入硬直泥沙打开一条通道。再者，叶片6的侧端面上也具有刃部，刮泥沙后使泥沙在高速旋转下迅速脱落。

实施例1和实施2中所示的叶片结构，在叶片6的底部也可以设计成尖部，进一步提高刮泥的工作效率。

为提高叶片6的强度及抗剪性能，本发明的叶片6可设计为金属板形状，叶片均匀环绕叶片旋杆外壁连接，相邻两叶片间夹角相同。叶片6的材质可以为不锈钢或者低碳钢，叶片6应为铸造成型，其成型后应经过淬火和高温退火处理，处理后的叶片具有高强度和高任性，尤其是抗摩擦性能有提高。叶片的下端部设有尖端或刃部，侧端也应具有刃部。叶片6可以采用焊接的方式与叶片旋杆连接，在叶片6和叶片旋杆2的表面间设有加强筋，提高叶片抗剪切力性能。

本发明涉及一种石油工程采油井刮油装置使用方法，具体的操作方法如下：根据上述刮油装置，将顶压杆1、叶片旋杆2、螺杆7、上齿轮4、下齿轮5、叶片6、弹簧7、上固定件8、下固定件9、圆轴10、采油管11、传动件12组装完成后，将顶压杆连接于叶片旋杆，顶压杆处于上部，叶片旋杆处于下部，叶片旋杆2用于连接叶片，在顶压杆1的顶部还有设有封盖，顶压杆1内部顶端设有上齿轮4和下齿轮5，二者啮合，为单向齿轮，在下齿轮5的底部设有固定件，该固定件为上固定件8，上固定件8的下方还设有下固定件9，上下固定件之间设有弹簧7或者压簧，弹簧7或压簧可以连接于二者之间，螺杆3穿过下固定件、弹簧7和上固定件，直至固定于下齿轮。将刮油装置安装于采油管的管腔内，采油管11的管腔内设有固定环，固定环的内壁上设有与叶片数量相等的圆周向凹槽，给顶压杆施力，刮油装置的叶片穿过所述固定环后受到泥沙与顶压杆的双向压力，叶片旋杆2带动叶片发生旋转，叶片6底端和侧端的刃部刮动泥沙，直至采油管11的底部，提起顶压杆1，叶片旋杆2带动叶片6在弹簧的作用下与顶压杆作相对分离动作，待叶片旋杆作反方向旋转，重复以上动作。

通过上述操作，刮油装置的刮油效率可提高，且省时省力。

如图1所示，螺杆3依次穿过所述下固定件9、弹簧7，并与上固定件8固接，上固定件8顶端固定有一圆轴，圆轴活动穿接单向齿轮，圆轴端部设有限位用挡圈。

如图2所示，正常情况下，采油管11主体的顶部安装有抽油泵，采油管主体内的中部安装有电动机，在实施上述使用方法时，应先将采油管上的设备与管路撤下，再刮泥沙。

除了上述靠刮泥装置结构本身实现的叶片高速旋转，也可以采用电机连接叶片旋杆的形式刮泥。具体的，其与现有技术中采用的直线电机结构类似，可以采用普通电机，电机主轴连接叶片旋杆，叶片旋杆的尖端具有尖锐的部件，成楔形或者呈锥形，该结构能够迅速的打碎硬直泥沙形成的结块，逐渐的为叶片的旋转打开一定的活动空间，叶片在电机的带动下高速旋转，进一步的提高效率，省时省力。

本发明涉及的这种石油工程采油井刮油装置及使用方法，刮油装置结构简单，操作方法也比较简单，能够做到省时省力。叶片在叶片旋杆的带动下旋转，刮泥效率比较高。其并非如现有技术中采用直线电机推动泥沙脱落的刮泥方法，克服了因泥沙结块变硬导致电机锁死的缺陷。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。