CN113431509A - 弧面式抽油杆扶正器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了弧面式抽油杆扶正器及其制备方法，该弧面式抽油杆扶正器是在抽油杆本体上，加装多个防磨扶正体和固定器组合而成。固定器的内端面有锯齿状拨齿固定在抽油杆本体上的，防磨扶正体套装在两相邻的固定器之间，所述防磨扶正体圆周侧有数条螺旋凸台和过流槽，两螺旋凸台之间的过流槽作为流油通道，所述扶正体外圆呈弧面状，两端面有锯齿状牙轮，防磨扶正体的锯齿牙轮与固定器的锯齿状拨齿相互咬合。与现有技术相比，当抽油井做功时，防磨扶正体在固定器锯齿状拨齿的作用下，在抽油井内可以自行旋转，即能防止抽油杆接箍偏磨又能防止抽油杆本体偏磨，还可以防止防磨扶正体偏磨，防止抽油杆脱扣、折断、脱落，同时还可以刮蜡。
Description
技术领域
本发明属于油田有杆泵泵抽采油设备，防偏磨技术领域，涉及的是一种弧面式抽油杆扶正器及其制备方法。
背景技术
在现有的油田有杆泵泵抽采油工艺中，防偏磨的工具比较多，较好的只有少数几种。如卡箍式抽油杆扶正器、柱状式抽油杆扶正器和螺旋固定式抽油杆防偏磨器。它们起到了扶正抽油杆，防止抽油杆偏磨作用。同时都存在一些较突出的问题； 1）卡箍式抽油杆扶正器：能扶正抽油杆，减缓抽油杆和抽油井管磨损，但由于该扶正器由两个半块扶正体组成，利用其自身R=0.5毫米的拉筋与抽油杆嵌合，使用时再由人工套装在抽油杆上。这种结构存在三个较突出的问题；一是扶正体与抽油杆的连接，是由两个半块扶正体利用本身的卡扣、卡槽相互嵌合，套装在抽油杆上。当抽油杆产生偏磨时，将扶正体的卡扣、卡槽磨损，扶正体容易脱落，造成卡井的重大事故。二是由于扶正体与抽油杆的连接，是套装并利用扶正体内的拉筋与抽油杆嵌合，因此扶正体与抽油杆轴向锁紧力小。使用时，因抽油井内的摩擦力和井下温度变化，容易造成扶正体松动并在抽油杆上串动，防偏磨的作用失效。三是安装困难；卡箍式抽油杆扶正器是现场由作业工人用开水将扶正器加热后，套装在抽油杆上，扶正器的内径与抽油杆外径很难吻合，因此安装困难。2）柱状式抽油杆扶正器：存在如下缺陷，因该扶正器只能安装在抽油杆两端接箍的丝扣上。一是只能减缓抽油杆接箍的磨损，对于长度为9米的抽油杆本体中间部位不能扶正、防磨，起不到防偏磨作用。二是柱状扶正器的导向齿是用胶粘结的，井下温度高容易损坏脱落，造成卡井事故。三是钢制接头与抽油杆的应力不一致，容易断裂造成躺井事故。四是钢制接头直经大，限制了扶正体的尺寸，流油通道截面积有限，阻力大，增加了抽油机负荷，影响油井产液量，而且上述产品均无刮蜡的功能。3）本案发明人之前拥有螺旋型固定式抽油杆防偏磨器专利，经过油田多年使用结果证明，能扶正抽油杆、防止抽油杆接箍和抽油杆本体中间的偏磨效果显著，但其存在的问题是：防偏磨器是牢固的固定在抽油杆本体上的，当油井偏磨严重时，防偏磨器自身会产生偏磨，降低了防偏磨器的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种弧面式抽油杆扶正器，即能防止抽油杆接箍和抽油杆本体偏磨又能防止防磨扶正体偏磨，还可以防止抽油杆折断、脱落，使防磨扶正体可以转动，同时具有刮蜡，防止抽油杆脱扣的功能。
本发明的另一目的在于提供该弧面式抽油杆扶正器的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案是：一种弧面式抽油杆扶正器，包括安装在每一节抽油杆本体上的固定器和防磨扶正体，其特征在于：所述固定器为2个，分别固定在抽油杆本体上，所述防磨扶正体套装在相邻两个固定器之间的抽油杆本体上；所述防磨扶正体圆周侧有数条螺旋凸台和过流槽，两螺旋凸台之间的过流槽作为流油通道，所述防磨扶正体外圆呈弧面状或者圆柱状；所述防磨扶正体的上端部和下端部分别设有锯齿状牙轮，两个固定器的内侧分别设有锯齿状拨齿，上固定器和下固定器的锯齿状拨齿的布置在圆周方向错开1/5-4/5齿的角度，所述固定器的锯齿状拨齿能够与防磨扶正体相应侧的锯齿状牙轮相互配合拨动防磨扶正体旋转，当抽油机做功时，抽油杆本体向上移动锯齿状拨齿，位于下边的固定器上的锯齿状拨齿在上移中推动防磨扶正体下端的锯齿状牙轮，使防磨扶正体在抽油井管内沿抽油杆本体轴向旋转并向上移动；抽油杆本体向下移动时，位于上边的固定器上的锯齿状拨齿在下移中推动防磨扶正体上端的锯齿状牙轮，使防磨扶正体在抽油井管内沿抽油杆本体轴向继续同向旋转并向下移动。
优选的，上固定器和下固定器的锯齿状拨齿的布置在圆周方向错开1/2齿的角度。
优选的，所述防磨扶正体的上端部锯齿状牙轮和下端部锯齿状牙轮的斜面方向呈反向布置；上固定器和下固定器的锯齿状拨齿设置与防磨扶正体对应的锯齿状牙轮相配合。
优选的，所述防磨扶正体的上端部锯齿状牙轮和下端部锯齿状牙轮的斜面方向呈同向布置；上固定器和下固定器的锯齿状拨齿设置与防磨扶正体对应的锯齿状牙轮相配合。
优选的，所述固定器分为内层和外层，所述内层为紧密缠绕于抽油杆本体上的柔性材料，所述外层为浇铸并包裹内层的高分子材料。
优选的，所述固定器分为内层和外层，所述内层为多层弹性纤维材料，所述固定器内层与固定器外层之间还设有对所述内层进行捆扎的捆扎层，所述外层为浇铸并包裹捆扎层的高分子材料。
优选的，所述捆扎层为扎丝、扎带、绳索材料缠绕于所述多层弹性纤维材料表面。
优选的，所述螺旋凸台和过流槽呈螺旋形或直筋状。
该弧面式抽油杆扶正器的制作方法，其特征在于按下述步骤操作：
（1）浇铸形成具有内层和外层结构的固定器
在抽油杆本体上按适当间距设计固定器的位置，用柔性材料在所述固定器位置处缠绕形成内层，由捆扎层将柔性材料捆扎于抽油杆本体上，然后用高分子材料在扎紧的柔性材料外层浇铸固定器、固定于抽油杆本体上，形成具有内层和外层结构带锯齿状拨齿的固定器；
（2）浇铸防磨扶正体
在两固定器之间的抽油杆本体上涂覆一层可溶解的涂层，在涂层外用高分子材料浇铸形成防磨扶正体、防磨扶正体的两端面铸有锯齿状牙轮，所述浇铸的防磨扶正体是活动的，使用中，溶解涂层可以溶解，防磨扶正体和固定器在其锯齿状牙轮和拨齿的作用下，防磨扶正体在抽油杆本体上的两个固定器之间可以上、下滑动并延抽油杆本体轴向转动；
优选的，步骤（1）中在柔性材料缠绕形成固定器的内层时加入粘合剂。
采用上述技术方案的有益效果：本发明弧面式抽油杆扶正器，以抽油杆为主体，将固定器和防磨扶正体，安装在抽油杆本体需要的位置上组合而成。由于固定器是通过浇铸牢固的连接在抽油杆本体上，防磨扶正体是套装在两相邻的固定器之间，并可以在抽油杆本体需要的位置内移动、转动，移动的距离视两个固定器的间距确定。
该弧面式抽油杆扶正器的制造方法中，固定器的浇铸用柔性材料在所述固定器位置处缠绕形成内层，由捆扎层将柔性材料捆扎于抽油杆本体上，然后用高分子材料在扎紧的柔性材料外层浇铸，固定器与抽油杆本体固定牢固，常温下其轴向锁紧力可以达到14KN-16KN，加温后（70℃）轴向锁紧力可以达到6KN，保障了固定器在使用中不会移动。
所述防磨扶正体在浇铸时，在抽油杆本体上涂覆一层可溶解的涂层，在涂层外浇铸高分子材料制成防磨扶正体。使用中，溶解涂层被油井产出液溶解，防磨扶正体可在抽油杆本体的两个固定器之间转动，由于两固定器的内端面有锯齿状拨齿，防磨扶正体的两端面也有对应的锯齿状牙轮，且牙轮可以咬合，本发明在使用中，当抽油井弯曲井段产生偏磨时，抽油杆上的防磨扶正体和抽油井管内壁产生摩擦，防磨扶正体可以在抽油杆本体上两固定器之间上下移动，由于固定器上的锯齿状拨齿和防磨扶正体上的锯齿状牙轮的作用，达到防磨扶正体延抽油杆本体旋转的目的，避免了防磨扶正体的偏磨。防磨扶正体的两端面的锯齿状牙轮和固定器内端面锯齿状拨齿的设计及防磨扶正体外缘的柱面上采用弧面螺旋凸台或弧面直筋凸台的结构设计具有如下优点：1、当油井做功时，防磨扶正体能够在油井内自行旋转，减缓或避免了防磨扶正体自身的偏磨，延长了油井的检泵周期。2、使防磨扶正体与抽油井管内壁形成均匀的圆柱面接触，改变了现有技术产品的线接触模式，减缓或避免了抽油杆、防磨扶正体和抽油管的偏磨。3、在油井内偏磨大的井段，由于扶正体的外圆采用弧面设计（橄榄状），防磨扶正体在抽油杆的作用下也会相应的改变角度，避免抽油杆折断。4、弧面螺旋凸台相对抽油井管内壁，形成的圆柱面接触，当防磨扶正体在抽油井管内运动时，使抽油井管内壁的蜡晶体无法结晶，起到了既能扶正抽油杆、抽油井管，防止偏磨又能刮蜡的多重功能。5、固定器与抽油杆牢固的浇铸在一起，因此防磨扶正体只能在固定器之间设定的范围内移动、转动，不会造成固定器移位、串动，也不会脱落油井下，造成卡井事故。
由于弧面螺旋凸台的设计，使扶正体由原来的圆柱面，改变为现在的弧型面（橄榄状），加大了防磨扶正体流油通道截面积，使油井产出液流动顺畅，合理的改变了扶正体外缘凸台的长度，有效地避免了扶正体下井时碰撞井口，减少了防磨扶正体与抽油井管的摩擦力，减轻了抽油机的负荷。
对于油井斜度大、坐封影响等原因造成严重偏磨的油井，本发明通过在抽油杆上的多个防磨扶正体的扶正，有效的防止抽油杆接箍和抽油杆本体相对于抽油井管内壁的偏磨，解决了抽油杆的接箍和抽油杆本体的偏磨，也解决了防磨扶正体自身的偏磨。
与现有技术相比，解决了油田有杆泵泵抽采油工艺设备中，防止抽油杆接箍和抽油杆本体及防磨扶正体的偏磨及抽油杆折断的难题。实现了防偏磨和刮蜡同时进行的目的，延长了油井检泵周期，减少了维护作业井次，延长了抽油杆和抽油井管使用寿命，减轻了工人的劳动强度，提高了油井产液量，降低了采油成本，而且制造方便。
附图说明
图1是本发明防磨扶正体和锯齿牙轮的结构示意图。
图2是图1所示本发明结构示意图的俯视图。
图3是图1所示本发明结构的使用状态示意图。
图4是图3所示使用状态示意图的俯视图。
图5是本发明固定器和锯齿拨齿的结构示意图。
图6是图5所示本发明下固定器结构的左视图。
图7是图5所示本发明上固定器结构的右视图。
图中，1.防磨扶正体、2.过流槽、3.扶正体螺旋凸台、4.扶正体下锯齿牙轮、5.扶正体上锯齿牙轮、6.上固定器锯齿拨齿、7.上固定器、8.下固定器、9.下固定器锯齿拨齿、10.抽油杆本体、11抽油井管、12.扶正体弧面、13.抽油杆丝扣接头。
具体实施方式
如图3所示，由高分子材料在抽油杆本体10需要的位置上浇铸制造成上固定器7和上固定器锯齿拨齿6、及下固定器8、和下固定器锯齿拨齿9，再用同样材料在抽油杆本体10上两相邻的上固定器7和下固定器8之间，浇铸上防磨扶正体1，防磨扶正体1是活动的，形成以抽油杆本体10为中心，浇铸上，上固定器7、下固定器8和防磨扶正体1为一体的弧面式抽油杆扶正器。
如图1、2所示，所述防磨扶正体1外圆周侧的弧面上有多条螺旋凸台3，其相邻两螺旋凸台3之间有扶正体过流槽（螺旋凹槽）2作为流油通道，防磨扶正体1的外圆制成扶正体弧面12（橄榄状）。
现有技术中柱状扶正器在油井的弯曲井段，由于扶正体的外圆是圆柱型的，而且安装在抽油杆丝扣接头13上。当抽油机运行时，抽油杆本体10也在抽油井管11内运行，由于柱状扶正器的两端阻碍了抽油杆本体10自然弯曲，使抽油杆本体10的局部产生应力，因此造成抽油杆本体10和柱状扶正器折断的严重事故。
本发明在于克服上述柱状扶正器等的产品不足，使防磨扶正体1可以在抽油杆本体10上，两相邻的上固定器7、下固定器8之间移动，而且防磨扶正体1的外圆是弧形面。当抽油杆本体10在抽油井弯曲角度大的井段往复运行时，防磨扶正体1可以随着弯曲井段的角度改变而改变自身的角度，消除了抽油杆本体10局部产生的应力，防磨扶正体1在抽油井管11内弯曲角度大的井段受阻时，抽油杆本体10还可以在防磨扶正体1上固定器7、下固定器8之间移动，消除了因抽油井管弯曲角度大造成的抽油杆本体10产生的应力，避免了抽油杆本体10折断的严重事故。
由于防磨扶正体1的外圆是弧形面（橄榄状），当抽油机工作，抽油杆本体10在抽油井管11内往复运行时，与抽油井管11内壁接触面减少，防磨扶正体1相对于抽油井管11内壁运动时的摩擦力降低，因此减轻了抽油机的负荷。由于防磨扶正体1的外圆是弧形面（橄榄状），作业时能顺利地进入抽油井管口进入抽油井管11内。
防磨扶正体1的外圆弧型面上的扶正体螺旋凸台3，扶正体过流槽（流油通道）2采用螺旋型设计，扶正体螺旋凸台3与抽油井管11内壁形成面接触。由于抽油机运行的最大冲程是4.5米，而且防磨扶正体1与另一防磨扶正体之间的距离小于4米。当抽油杆本体10在抽油井管11内往复运行时，防磨扶正体1外圆弧形面上的扶正体螺旋凸台3摩擦抽油井管11的内壁，使井里原油内的蜡晶体在抽油井管11内被防磨扶正体1刮除，达到了刮蜡的目的。同时达到防止抽油杆接箍和抽油杆本体10磨损目的，又防止上固定器7、下固定器8移位、串动、脱落，还能刮蜡的多重功能。而且扶正体的过流槽2（流油通道）增大，液体过流顺畅。
该弧面式抽油杆扶正器的制造方法，其特征在于按下述步骤操作：
弧面式抽油杆扶正器的制作方法，其特征在于：
按下述步骤操作：
（1）浇铸形成具有内层和外层结构的固定器
在抽油杆本体上按适当间距设计固定器的位置，用柔性材料在所述固定器位置处缠绕形成内层，由捆扎层将柔性材料捆扎于抽油杆本体上，然后用高分子材料在扎紧的柔性材料外层浇铸固定器、固定于抽油杆本体上，形成具有内层和外层结构带锯齿状拨齿的固定器；在柔性材料缠绕形成固定器的内层时可以加入粘合剂；
（2）浇铸防磨扶正体
在两固定器之间的抽油杆本体上涂覆一层可溶解的涂层，在涂层外用高分子材料浇铸形成防磨扶正体、防磨扶正体的两端面铸有锯齿状牙轮，所述浇铸的防磨扶正体是活动的，使用中，溶解涂层可以溶解，防磨扶正体和固定器在其锯齿状牙轮和拨齿的作用下，防磨扶正体在抽油杆本体上的两个固定器之间可以上、下滑动并延抽油杆本体轴向转动。
尽管已经描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种弧面式抽油杆扶正器，包括安装在每一节抽油杆本体上的固定器和防磨扶正体，其特征在于：所述固定器为2个，分别固定在抽油杆本体上，所述防磨扶正体套装在相邻两个固定器之间的抽油杆本体上；所述防磨扶正体圆周侧有数条螺旋凸台和过流槽，两螺旋凸台之间的过流槽作为流油通道，所述防磨扶正体外圆呈弧面状或者圆柱状；所述防磨扶正体的上端部和下端部分别设有锯齿状牙轮，两个固定器的内侧分别设有锯齿状拨齿，上固定器和下固定器的锯齿状拨齿的布置在圆周方向错开1/5-4/5齿的角度，所述固定器的锯齿状拨齿能够与防磨扶正体相应侧的锯齿状牙轮相互配合拨动防磨扶正体旋转，当抽油机做功时，抽油杆本体向上移动锯齿状拨齿，位于下边的固定器上的锯齿状拨齿在上移中推动防磨扶正体下端的锯齿状牙轮，使防磨扶正体在抽油井管内沿抽油杆本体轴向旋转并向上移动；抽油杆本体向下移动时，位于上边的固定器上的锯齿状拨齿在下移中推动防磨扶正体上端的锯齿状牙轮，使防磨扶正体在抽油井管内沿抽油杆本体轴向继续同向旋转并向下移动。
2.如权利要求1所述的弧面式抽油杆扶正器，其特征在于：上固定器和下固定器的锯齿状拨齿的布置在圆周方向错开1/2齿的角度。
3.如权利要求1所述的弧面式抽油杆扶正器，其特征在于：所述防磨扶正体的上端部锯齿状牙轮和下端部锯齿状牙轮的斜面方向呈反向布置；上固定器和下固定器的锯齿状拨齿设置与防磨扶正体对应的锯齿状牙轮相配合。
4.如权利要求1所述的弧面式抽油杆扶正器，其特征在于：所述防磨扶正体的上端部锯齿状牙轮和下端部锯齿状牙轮的斜面方向呈同向布置；上固定器和下固定器的锯齿状拨齿设置与防磨扶正体对应的锯齿状牙轮相配合。
5.如权利要求1所述的弧面式抽油杆扶正器，其特征在于：所述固定器由内层和外层构成，所述内层为紧密缠绕于抽油杆本体上的柔性材料，所述外层为浇铸并包裹内层的高分子材料。
6.如权利要求1所述的弧面式抽油杆扶正器，其特征在于：所述固定器分为内层、捆扎层和外层构成，所述内层为多层弹性纤维材料，所述固定器内层与固定器外层之间设有对所述内层进行捆扎的捆扎层，所述外层为浇铸并包裹捆扎层的高分子材料。
7.如权利要求6所述的弧面式抽油杆扶正器，其特征在于：所述捆扎层为扎丝、扎带、绳索材料缠绕于所述多层弹性纤维材料表面。
8.如权利要求1所述的弧面式抽油杆扶正器，其特征在于：所述螺旋凸台和过流槽呈螺旋形或直筋状。
9.如权利要求1所述的弧面式抽油杆扶正器的制备方法，其特征在于：按下述步骤操作：
（1）浇铸形成具有内层和外层结构的固定器
在抽油杆本体上按适当间距设计固定器的位置，用柔性材料在所述固定器位置处缠绕形成内层，由捆扎层将柔性材料捆扎于抽油杆本体上，然后用高分子材料在扎紧的柔性材料外层浇铸固定器、固定于抽油杆本体上，形成具有内层和外层结构带锯齿状拨齿的固定器；
（2）浇铸防磨扶正体
在两固定器之间的抽油杆本体上涂覆一层可溶解的涂层，在涂层外用高分子材料浇铸形成防磨扶正体、防磨扶正体的两端面铸有锯齿状牙轮，所述浇铸的防磨扶正体是活动的，使用中，溶解涂层可以溶解，防磨扶正体和固定器在其锯齿状牙轮和拨齿的作用下，防磨扶正体在抽油杆本体上的两个固定器之间可以上、下滑动并延抽油杆本体轴向转动。
10.如权利要求9所述的弧面式抽油杆扶正器的制备方法，其特征在于：步骤（1）中在柔性材料缠绕形成固定器的内层时加入粘合剂。
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