本發(fā)明涉及一種帶有熱洗清蠟功能的抽油管柱。

背景技術：

油井結蠟是油田開發(fā)過程中存在已久的問題，當原油從地下抽到地面時，由于溶解氣體的逸出和膨脹而使原油溫度逐漸降低，蠟就從原油中按分子量的大小順序結晶析出，并繼而沉積在油管內壁上，致使井筒變窄，油井產(chǎn)量降低，嚴重時還會堵塞油管造成油井停產(chǎn)。熱洗清蠟技術是利用加熱后的流體物質，如水或油等，通過熱流體在井筒中的循環(huán)傳熱給井筒流體，提高井筒流體的溫度，使得蠟沉積熔化后在溶于原油中，從而達到清蠟的目的。

在進行熱洗清蠟時，為了防止熱洗液直接注入油層中造成油層污染，需要在油管中連入封隔器，用于將油套環(huán)空封死。公開號為CN1077514A的中國發(fā)明專利公開了一種油井管道的清蠟方法及一種溫控封隔器，它是在結蠟段下部的抽油管上串聯(lián)溫控封隔器，然后從井口向油套環(huán)空中注入熱洗液，當溫度較高的清洗液流進封隔器時，在清洗液的溫度及壓力作用下開啟旁通閥的同時將油套環(huán)空封隔住，從而使熱洗液封隔在油井的某一位置上，并通過封隔器的旁通閥直接流進抽油管內的結蠟段，熱洗液沿油管內壁將凝析的蠟溶解并排出井口。

該清蠟方法實現(xiàn)了注入熱洗液時，熱洗液不經(jīng)過井底直接進入油管內結蠟段，縮短了熱洗液的流程，提高了清蠟效果。其溫控封隔器的坐封原理是：溫控封隔器上設置有單流溫控閥和膨脹體，熱洗液首先使單流溫控閥中的熱敏元件受熱膨脹打開單流閥，當熱洗液通過單流溫控閥流經(jīng)膨脹體時，膨脹體中的膨脹介質受熱膨脹從而使膠套膨脹，最后由膠套封住油套環(huán)空。

然而，由于上述封隔器靠溫度實現(xiàn)坐封，實際運用發(fā)現(xiàn)，該溫度需要達到60℃以上，且封隔器需經(jīng)過兩級膨脹才能實現(xiàn)最后坐封，首先是單流溫控閥中的熱敏元件受熱膨脹后才能打開單流溫控閥從而使熱洗液通過單流溫控閥，然后熱洗液再使膨脹體中的膨脹介質受熱膨脹，實現(xiàn)封隔器的坐封。因此，在熱洗升溫至兩級膨脹坐封前這段時間，將有很大一部分熱洗液進入油層中，從而造成油層污染，使熱洗后的生產(chǎn)井產(chǎn)量大幅下降。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種帶有熱洗清蠟功能的抽油管柱，以解決現(xiàn)有技術中在進行熱洗清蠟時熱洗液進入油層而造成油層污染的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明中采用如下技術方案：

一種帶有熱洗清蠟功能的抽油管柱，包括沿上下方向延伸的油管，油管的結蠟段下部串設有封隔器，油管的底部連接有抽油泵，所述封隔器上設置有在油管內憋壓時實現(xiàn)坐封的坐封結構。

所述封隔器包括中心管，所述坐封結構包括設置在中心管上的上部進液孔以及設置于中心管外于上部進液孔對應處的上坐封活塞，上坐封活塞的下方設置有壓縮膠筒，所述上坐封活塞具有在抽油泵正常生產(chǎn)時油液從上部進液孔進入后使壓縮膠筒不被壓縮的平衡位、以及在油管內憋壓時打破平衡并對壓縮膠筒施壓以實現(xiàn)坐封的坐封位，所述封隔器還包括在壓縮膠筒實現(xiàn)坐封后使其保持坐封狀態(tài)的保持結構。

所述坐封結構還包括設置在中心管上的下部進液孔以及設置于中心管外于下部進液孔對應處的下坐封活塞，所述下坐封活塞具有在抽油泵正常生產(chǎn)時油液從下部進液孔進入后使上坐封活塞保持在所述平衡位的保持位。

所述保持結構包括連接在上坐封活塞下部的鎖套以及設置在中心管外的鎖環(huán)，鎖套和鎖環(huán)上分別設置有牙尖朝上和牙尖朝下的以實現(xiàn)互鎖卡死的鎖牙。

所述封隔器還包括用于對鎖套和鎖環(huán)進行解鎖的解鎖結構。

所述解鎖結構包括設置于鎖環(huán)上的用于使鎖環(huán)可被壓縮的間隙以及設置于中心管外的鎖環(huán)下方的解封活塞，解封活塞和鎖環(huán)的相對端設置有在解封活塞上行時互相配合以使鎖環(huán)被壓縮的錐形面。

鎖套的下端設置有調節(jié)套，所述壓縮膠筒設置在調節(jié)套的下方，中心管、鎖套、上坐封活塞以及調節(jié)套構成環(huán)腔，所述解封活塞和鎖環(huán)均位于環(huán)腔中，鎖套上開設有供油套環(huán)空中的熱洗液進入環(huán)腔中的熱洗液進液口，所述解封活塞具有在熱洗液由油套環(huán)空通過熱洗液進液口進入環(huán)腔中后上行以使鎖環(huán)和鎖套實現(xiàn)解鎖的解鎖位。

下坐封活塞的上部與調節(jié)套固定連接，下坐封活塞與中心管之間設置有熱洗液腔，熱洗液腔與所述環(huán)腔連通，所述壓縮膠筒的下部、下坐封活塞的外部設置有擴張膠筒，擴張膠筒與下坐封活塞之間設置有擴張腔，下坐封活塞上開設有連通熱洗液腔和擴張腔的通過口。

所述環(huán)腔中于鎖環(huán)的上方設置有彈簧，鎖環(huán)上具有用于對彈簧進行支撐的支撐面。

所述封隔器的上端連接有洗井開關，所述抽油泵的底部順序連接有篩管和絲堵。

本發(fā)明的有益效果在于：封隔器上設置有在油管內憋壓時實現(xiàn)坐封的坐封結構，這樣就可以在向油套環(huán)空中注入熱洗液之前，通過油管內憋壓的方式，使封隔器提前坐封，封隔器坐封好以后，再注入熱洗液進行熱洗清蠟，這時就不會有任何熱洗液進入油層中，實現(xiàn)了零污染，保護了油層。同時由于封隔器串設在結蠟段下部，這樣熱洗液就可以直接進入結蠟段，因此熱損失很少，熱能被充分利用，提高了熱洗清蠟的效果，且所用熱洗液量少、熱洗清蠟效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中帶有熱洗清蠟功能的抽油管柱的使用原理圖；

圖2為本發(fā)明中帶有熱洗清蠟功能的抽油管柱中的封隔器的結構圖。

圖中：1.上接頭；2.上坐封活塞；3.中心管；4.彈簧；5.鎖套；6.鎖環(huán)；7.熱洗液進液口；8.解封活塞；9.連通口；10.調節(jié)套；11.壓縮膠筒；12.擴張膠筒；13.下坐封活塞；14.下接頭；15.上部進液孔；16.中部進液孔；17.下部進液孔；18.油套環(huán)空；19.油管；20.洗井開關；21.封隔器；22.套管；23.抽油泵；24.篩管；25.絲堵；26.結蠟段；27.油層；28.通過口；29間隙；30.內錐面；31.外錐面。

具體實施方式

本發(fā)明中一種帶有熱洗清蠟功能的抽油管柱的實施例如圖1~圖2所示，包括沿上下方向延伸的油管19，油管19的結蠟段26下部串設有封隔器21，封隔器21的上端連接有洗井開關20，油管19的底部連接有抽油泵23，抽油泵23的底部順序連接有篩管24和絲堵25。

封隔器21包括中心管3，封隔器上設置有在油管19內憋壓時實現(xiàn)坐封的坐封結構，所述坐封結構包括設置在中心管3上的上部進液孔15以及設置于中心管3外于上部進液孔15對應處的上坐封活塞2，上坐封活塞2的內徑為上大下小的兩個不同的直徑，兩個直徑內各裝有兩個密封圈，上坐封活塞2與中心管3之間形成有活塞腔一，所述上部進液孔15位于上下密封圈之間并與活塞腔一連通。上坐封活塞2的下部固定連接有鎖套5，鎖套5的下端設置有調節(jié)套10，調節(jié)套10呈L型，L型調節(jié)套10的豎直邊位于鎖套5的內側，其水平邊與鎖套5擋止配合，用于限制鎖套5向下移動的移動極限，鎖套5、中心管3、上坐封活塞2以及調節(jié)套10構成環(huán)腔。

調節(jié)套10的下方設置有壓縮膠筒11，所述上坐封活塞2具有在抽油泵正常生產(chǎn)時油液從上部進液孔15進入活塞腔一后使壓縮膠筒11不被壓縮的平衡位、以及在油管內憋壓時打破平衡并對壓縮膠筒11施壓以實現(xiàn)坐封的坐封位。所述坐封結構還包括設置在中心管3上的下部進液孔17以及設置于中心管3外于下部進液孔17對應處的下坐封活塞13，下坐封活塞13為一長度較長的圓套體，其上端與調節(jié)套10的豎直邊螺紋連接，其下端位于下部進液孔17的上部，且在下端的內圓面上設置有密封圈，與下部進液孔17的上面形成密封。中心管3外于下部進液孔17的下部螺紋連接有下接頭14，下坐封活塞13與下接頭14之間形成有活塞腔二，下部進液孔17與活塞腔二連通，所述下坐封活塞13具有在抽油泵正常生產(chǎn)時油液從下部進液孔17進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的上端螺紋連接有上接頭1，封隔器通過上接頭1和下接頭14串設在油管中。

封隔器還包括在壓縮膠筒11實現(xiàn)坐封后使其保持在坐封狀態(tài)的保持結構，所述保持結構包括鎖套5以及固定設置在中心管外的鎖環(huán)6，鎖環(huán)6位于環(huán)腔中，鎖套5和鎖環(huán)6上分別設置有牙尖朝上和牙尖朝下的以實現(xiàn)互鎖卡死的鎖牙。所述環(huán)腔中于鎖環(huán)6的上方設置有彈簧4，鎖環(huán)6上具有用于對彈簧4進行支撐的支撐面，該支撐面即為鎖環(huán)6的上端面，彈簧4在裝配后使其下端頂在鎖環(huán)6的支撐面上并處于預壓縮狀態(tài)。

封隔器還包括用于對鎖套5和鎖環(huán)6進行解鎖的解鎖結構，所述解鎖結構包括設置于鎖環(huán)6上的用于使鎖環(huán)6可被壓縮的間隙29以及設置于中心管3外的位于鎖環(huán)6下方的解封活塞8，解封活塞8和鎖環(huán)6的相對端分別設置有在解封活塞8上行時互相配合以使鎖環(huán)6被壓縮的內錐面30和外錐面31，當間隙29被壓縮后，鎖環(huán)6的外徑變小，鎖套5和鎖環(huán)6之間的鎖牙解除卡死，從而實現(xiàn)解鎖。解封活塞8的內徑為上大下小的兩個不同的直徑，解封活塞8與中心管3之間形成有活塞腔三，解封活塞8與中心管3的上下貼合面上均設置有密封圈，中心管3上開設有與活塞腔三連通的位于上下密封圈之間的中部進液孔16。鎖套5上開設有供油套環(huán)空中的熱洗液進入環(huán)腔中的熱洗液進液口7，解封活塞8具有在熱洗液由油套環(huán)空通過熱洗液進液口7進入環(huán)腔中后上行以使鎖環(huán)6和鎖套5實現(xiàn)解鎖的解鎖位。

下坐封活塞13與中心管3之間設置有熱洗液腔，熱洗液腔與所述環(huán)腔連通，下坐封活塞13的上端設置有連通口9，所述壓縮膠筒11的下部、下坐封活塞13的外部設置有擴張膠筒12，擴張膠筒12與下坐封活塞13之間設置有擴張腔，下坐封活塞13上開設有連通熱洗液腔和擴張腔的通過口28。

抽油管柱的工作原理是：正常生產(chǎn)時，抽油泵23工作，油管內液體通過封隔器的上部進液孔15進入活塞腔一中，油液對上坐封活塞2施加向下的作用力，上坐封活塞2帶動鎖套5有向下運動的趨勢，同時，油管內液體通過封隔器的下部進液孔17進入活塞腔二中，油液對下坐封活塞13施加向上的作用力。在這個過程中，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彈簧4向上的彈力之和，因此上坐封活塞2處于平衡位、下坐封活塞13處于保持位，壓縮膠筒11未被壓縮，即封隔器處于解封狀態(tài)。此時油管19和套管22之間的油套環(huán)空18與油層27是連通的，可以進行正常測液面等工藝。

當生產(chǎn)一段時間，由于受溫度等因素的影響，油管19的內壁上會形成結蠟段26，根據(jù)實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，該結蠟段26一般形成在800米井深處以上，因此將封隔器隨油管柱一起下入井中，封隔器直接連接在油管的結蠟段下方。結蠟段26形成后將會影響油井的產(chǎn)量，此時需要進行熱洗清蠟的作業(yè)，首先關小井口生產(chǎn)閘門，提高油管內壓力，即實現(xiàn)油管內憋壓，這時油液作用在上坐封活塞2上向下的作用力將會大于作用在下坐封活塞13上向上的作用力加上彈簧4向上的彈力之和，上坐封活塞2將會推動鎖套5向下運動。鎖套5的下端頂在調節(jié)套10的水平邊上，當鎖套5繼續(xù)向下運動時，壓縮膠筒11被壓縮，封隔器處于坐封狀態(tài)，從而封隔油套環(huán)空18。當鎖套5向下運動到一定程度時，鎖套5和鎖環(huán)6上的鎖牙相互卡扣，實現(xiàn)鎖死，從而防止下一步油管內壓力卸掉后壓縮膠筒11回彈，使封隔器保持在坐封狀態(tài)。同時在這個過程中，油液從中部進液孔16進入活塞腔三中，并推動解封活塞8下行，解封活塞8與鎖環(huán)6保持一定的距離，防止解封活塞8壓縮鎖環(huán)6使鎖套5和鎖環(huán)6解鎖。

壓縮膠筒11坐封好以后，打開井口生產(chǎn)閘門，保持正常生產(chǎn)。然后向油套環(huán)空18中注入熱洗液，在打開洗井開關20使熱洗液進入油管的結蠟段26之前，熱洗液會首先通過封隔器上的熱洗液進液口7進入環(huán)腔中，高壓熱洗液進入環(huán)腔中以后對調節(jié)套10施加向下的作用力，使壓縮膠筒11繼續(xù)保持坐封狀態(tài)，并使下坐封活塞13保持在下死點位置不動。同時，熱洗液通過連通口9進入熱洗液腔中，熱洗液腔中的熱洗液又利用通過口28進入擴張腔中，在熱洗液的壓力作用下，擴張膠筒12擴張并實現(xiàn)了坐封，從而實現(xiàn)了封隔器的雙重坐封，進一步加強了油套環(huán)空的隔離，防止熱洗液污染油層。同時在這個過程中，環(huán)腔中的熱洗液還作用在解封活塞8上并使解封活塞8上行，當解封活塞8的內錐面30與鎖環(huán)6的外錐面31配合后，在解封活塞8的作用下，鎖環(huán)6上的間隙29被壓縮，鎖環(huán)6的外徑變小，鎖套5和鎖環(huán)6之間的鎖牙解除卡死，鎖套5和鎖環(huán)6實現(xiàn)解鎖。同時，熱洗液還通過鎖環(huán)6上的間隙29到達環(huán)腔中的上部，并對上坐封活塞2施加向上的作用力，當鎖套5和鎖環(huán)6解鎖后，在彈簧4和熱洗液壓力的雙重作用下，上坐封活塞2帶動鎖套5上行，最終上坐封活塞2、鎖套5以及彈簧4恢復到原來的位置，為下步洗井壓力卸掉后壓縮膠筒11和擴張膠筒12解封做好準備。

在壓縮膠筒11和擴張膠筒12實現(xiàn)雙坐封以后，打開封隔器上部的洗井開關20，此時熱洗液通過洗井開關20進入油管19的結蠟段26中，從而進行熱洗清蠟的作業(yè)。由于熱洗液直接進入結蠟段，相比將封隔器連在油管底部時，熱洗液不用通過長長的管道才能到達結蠟段，因此熱損失很少，熱能被充分利用，提高了熱洗清蠟的效果，且所用熱洗液量少、熱洗清蠟效率高。同時封隔器依靠油管內憋壓提前實現(xiàn)了坐封，當熱洗液注入油套環(huán)空時，不會有任何熱洗液進入油層中，實現(xiàn)了零污染，保護了油層。

當熱洗清蠟完成后，停止注入熱洗液，這時作用在調節(jié)套10和下坐封活塞13上部的壓力消失，而作用在下坐封活塞13下部的油管內壓力大于油套環(huán)空內的壓力，下坐封活塞13將推動調節(jié)套10上行，從而釋放壓縮膠筒11和擴張膠筒12實現(xiàn)自動解封，油套環(huán)空又恢復到洗井前的與油層連通狀態(tài)。在這個過程中，為了便于壓縮膠筒11和擴張膠筒12快速回彈，在下坐封活塞13的下部還設置有另外一個與熱洗液腔連通的通過孔，并在封隔器的下部設置有與該通過孔連通的通孔，當封隔器處于坐封狀態(tài)時，由于下坐封活塞13下行，通過孔和通孔是錯開的，當熱洗液停止注入封隔器要解封時，下坐封活塞13上行，通過孔和通孔剛好對中，因此熱洗液腔中的一部分熱洗液還可以從通過孔和通孔排出封隔器，從而使封隔器內上下壓力快速恢復平衡，從而實現(xiàn)壓縮膠筒11和擴張膠筒12快速回彈。

在整個注入熱洗液進行熱洗清蠟的過程中，不管是進一步坐封擴張膠筒12，還是壓縮膠筒11和擴張膠筒12同時解封，抽油泵23始終保持正常生產(chǎn)，不用對抽油管柱進行任何額外的操作，因此不會對抽油作業(yè)造成影響，在完成熱洗清蠟的同時保證了油井的正常生產(chǎn)。

在抽油管柱的其他實施例中：環(huán)腔中可以不設置彈簧，上坐封活塞處于平衡位時，油液對上坐封活塞向下的作用力等于對下坐封活塞向上的作用力；下坐封活塞的外部可以不設置擴張膠筒，封隔器只依靠壓縮膠筒實現(xiàn)坐封，此時也無需再設置熱洗液腔，只有一個環(huán)腔即可；解鎖結構可以不包括解封活塞，解鎖結構可以是設置在鎖環(huán)與中心管之間的剪斷銷釘，當鎖套與鎖環(huán)鎖死時，壓縮膠筒的回彈力不足以使剪斷銷釘剪斷，從而可以使壓縮膠筒保持坐封狀態(tài)，當高壓熱洗液進入環(huán)腔中以后，熱洗液對鎖環(huán)向上的作用力使剪斷銷釘被剪斷，鎖套與鎖環(huán)解鎖；保持結構可以不是鎖牙互鎖卡死的鎖套和鎖環(huán)，保持結構也可以是設置在上部進液孔處的單流閥，油液只能從中心管內部進入活塞腔一中而無法排出，這時在上坐封活塞的下部連接一個普通的連接套即可，當上坐封活塞下行時，由連接套下行使壓縮膠筒坐封，由于活塞腔一中油液無法排出，因此壓縮膠筒可以保持在坐封狀態(tài)，即上坐封活塞處于坐封位；坐封結構可以不包括下部進液孔以及下坐封活塞，這時可以在上坐封活塞與中心管之間設置剪斷銷釘，當抽油泵正常生產(chǎn)時，進入活塞腔一中的油液不足以使剪斷銷釘剪斷，上坐封活塞處于平衡位不會下行，當油管內憋壓時，剪斷銷釘被剪斷，平衡被打破，上坐封活塞下行對壓縮膠筒施壓以實現(xiàn)坐封，此時上坐封活塞處于坐封位。