油井泵下加热降粘、防结蜡装置

技术领域

本发明涉及采油装置领域中的一种油井泵下加热降粘、防结蜡装置。

背景技术

在油田开发中，因稠油、高凝油和高含蜡油井经常造成泵效降低而影响油井产量，甚至发生卡泵故障，增加原油开采成本。

中国专利CN2176429Y公开了《一种油井泵下加热装置》。该油井泵下加热装置是由地面供电系统、抽油杆绝缘短节、油管绝缘短节、油管火线接线柱、扶正器、井下油套管连接器、油管、套管及接线电缆等组成。本装置是利用套管作为导体，在油管上部和抽油杆上部采用绝缘短节；在套管的环形空间放置扶正器及油套管连接器使油套管形成导电回路，利用油套管的交流集肤效应把电能转化为热能；地面供电系统由特种变压器和电控装置两部分构成；在油层位置、油泵处及井筒折蜡点采用高阻抗油管，是通过掺杂质或表面渗碳，外表面镀铝后加热氧化而形成地氧化铝保护膜或采用环氧树脂层隔热油管；油套管连接器与油管采用焊接方式连接在一起，油套管连接器与套管采用热胀材料或弹簧通过压力紧固连接在一起；油套管连接器的阻抗为零，其外表采用由聚四氟制成的绝缘防腐护套。该油井泵下加热装置利用原有井身结构作为加热原件，采用交流电的集肤效应机理加热，可直接加热到油层及油层下部一定区域，解决了原油入泵问题並防止原油在井眼和油泵内结蜡，降低原油粘度和流动阻力，提高泵效，同时为井筒伴热，起到清蜡防蜡降粘作用。

但是由于该技术采用油管和套管导电直接加热的方式，给安全防护带来了重大隐患，且井下加热电功率难以控制。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有采油油井在稠油、高凝油和高含蜡油井经常造成泵效降低而影响油井产量，甚至发生卡泵故障，增加原油开采成本的问题，提供一种安全高效、兼顾抽油机井、潜油电泵井使用的油井泵下加热降粘、防结蜡装置。

本发明的技术方案包括：

第一种油井泵下加热降粘、防结蜡装置，包括柱塞式抽油泵、空心抽油杆、油管、加热电缆、电缆和电控制器，在油管底端连接有三通接头，三通接头下端连接小泵筒，小泵筒与油管保持同轴，三通接头的旁通口设有单向阀；所述柱塞式抽油泵的柱塞包括柱塞上接头和柱塞筒、游动阀座，柱塞筒与油管构成轴向滑动密封配合，柱塞上接头固定连接在柱塞筒上端，柱塞上接头呈圆锥形，圆锥形上部与空心抽油杆构成轴向滑动密封配合，圆锥形的锥面周向设有导流孔，游动阀座呈环状，游动阀座连接在柱塞筒底部；在空心抽油杆上固定连接有游动阀套，游动阀套与游动阀座构成密封配合；所述加热电缆沿空心抽油杆内部延伸至空心抽油杆底部；在空心抽油杆顶部设有电缆接入口，电缆一端与加热电缆连接，另一端接入电控制器。

所述三通接头的旁通口呈L形，开口方向向下，单向阀设置在开口处；在空心抽油杆下端部设有小柱塞，小柱塞与小泵筒构成轴向滑动密封配合。

所述游动阀套与游动阀座密封配合面呈锥面。

电控制器为变频控制器。

第二种油井泵下加热降粘、防结蜡装置，包括柱塞式抽油泵、空心抽油杆、油管、加热循环装置，在油管底端连接有三通接头，三通接头下端连接小泵筒，小泵筒与油管保持同轴，三通接头的旁通口设有单向阀；所述柱塞式抽油泵的柱塞包括柱塞上接头和柱塞筒、游动阀座，柱塞筒与油管构成轴向滑动密封配合，柱塞上接头固定连接在柱塞筒上端，柱塞上接头呈圆锥形，圆锥形上部与空心抽油杆构成轴向滑动密封配合，圆锥形的锥面周向设有导流孔，游动阀座呈环状，游动阀座连接在柱塞筒底部；在空心抽油杆上固定连接有游动阀套，游动阀套与游动阀座构成密封配合；所述空心抽油杆为外管、内管组成的双通道空心抽油杆，且外管底部封堵，在双通道空心抽油杆顶部分别设有与内管连接的接口和与内外管环状间隙连接的接口；所述加热循环装置包括介质加热炉和循环泵、控制器，循环泵连接在介质加热炉和双通道空心抽油杆之间，控制器连接并控制介质加热炉加热温度和循环泵流量。

所述三通接头的旁通口呈L形，开口方向向下，单向阀设置在开口处；在空心抽油杆下端部设有小柱塞，小柱塞与小泵筒构成轴向滑动密封配合。

所述游动阀套与游动阀座密封配合面呈锥面。

第三种油井泵下加热降粘、防结蜡装置，包括柱塞式抽油泵、空心抽油杆、油管、加热循环装置，在油管底端连接有三通接头，三通接头下端连接小泵筒，小泵筒与油管保持同轴，三通接头的旁通口设有单向阀；所述柱塞式抽油泵的柱塞包括柱塞上接头和柱塞筒、游动阀座，柱塞筒与油管构成轴向滑动密封配合，柱塞上接头固定连接在柱塞筒上端，柱塞上接头呈圆锥形，圆锥形上部与空心抽油杆构成轴向滑动密封配合，圆锥形的锥面周向设有导流孔，游动阀座呈环状，游动阀座连接在柱塞筒底部；在空心抽油杆上固定连接有游动阀套，游动阀套与游动阀座构成密封配合；所述空心抽油杆底部开口，顶部设有与空心抽油杆内部连通的接口；所述加热循环装置包括介质加热炉和循环泵、控制器，循环泵连接在介质加热炉和空心抽油杆之间，控制器连接并控制介质加热炉加热温度和循环泵流量。

所述三通接头的旁通口呈L形，开口方向向下，单向阀设置在开口处；在空心抽油杆下端部设有小柱塞，小柱塞与小泵筒构成轴向滑动密封配合。

所述游动阀套与游动阀座密封配合面呈锥面。

第四种油井泵下加热降粘、防结蜡装置，包括电潜抽油泵、空心抽油杆、油管、空心抽油杆加热装置和地面加热控制器，在油管底端连接有三通接头，三通接头下端连接小泵筒，小泵筒与油管保持同轴；所述电潜抽油泵设置在三通接头的旁通口，并在旁通口设有单向阀；所述空心抽油杆加热装置设置在空心抽油杆内，在空心抽油杆顶部设置空心抽油杆加热装置与地面加热控制器连接的接口。

所述三通接头的旁通口呈L形，开口方向向下，电潜抽油泵和单向阀设置在向下的开口处；在空心抽油杆下端部设有小柱塞，小柱塞与小泵筒构成轴向滑动密封配合。

所述空心抽油杆加热装置分为三种，一种为加热电缆，与之配合的地面加热控制器为电控制器。电控制器为变频控制器。

第二种是空心抽油杆底部开口，内部为加热介质导流通道，与之配合的地面加热控制器包括介质加热炉和循环泵、控制器，循环泵连接在介质加热炉和空心抽油杆之间，控制器连接并控制介质加热炉加热温度和循环泵流量。

第三种空心抽油杆加热装置采用外管、内管组成的双通道空心抽油杆，且外管底部封堵，内部为沿内管和内、外管环隙导流通道的加热介质；在双通道空心抽油杆顶部分别设有与内管连接的接口和与内外管环状间隙连接的接口；所述加热循环装置包括介质加热炉和循环泵、控制器，循环泵连接在介质加热炉和双通道空心抽油杆之间，控制器连接并控制介质加热炉加热温度和循环泵流量。

本发明通过在原有油管底部增设三通接头和小泵筒结构，通过电缆加热或者介质加热的方式，同时针对柱塞式抽油泵和电潜泵抽油方式均给出了不同的技术方案，使油管底部周边稠油、高凝油和高含蜡油得到快速加热降粘，解决了卡泵现象，增加原油开采效率，避免了漏电等安全事故。

附图说明

附图1是一种针对柱塞式抽油泵的油井泵下加热降粘、防结蜡装置应用实施例的整体结构图；

附图2是图1的局部放大结构图；

附图3是另一种电潜泵抽油实施例的局部放大结构图。

图中：1电控制器（或加热循环装置），2加热电缆（或电缆、加热管线），3接口（或接入口），4油管，5柱塞上接头，6柱塞筒，7游动阀座，8游动阀套，9泵筒（或者油管），10三通接头，11小泵筒，12 空心抽油杆，13单向阀，14中心管（或者空心抽油杆），15小柱塞，16电潜泵（或电潜抽油泵、潜油电泵）。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参照附图1和2，第一种针对柱塞式抽油泵的油井泵下加热降粘、防结蜡装置。

包括柱塞式抽油泵、空心抽油杆12、油管4、加热电缆、电缆2和电控制器1。在油管4底端连接有三通接头10，三通接头10下端连接小泵筒11，小泵筒11与油管4保持同轴，三通接头10的旁通口设有单向阀13。柱塞式抽油泵的柱塞包括柱塞上接头5和柱塞筒6、游动阀座7，柱塞筒6与油管4构成轴向滑动密封配合，柱塞上接头5固定连接在柱塞筒6上端，柱塞上接头5呈圆锥形，圆锥形上部与空心抽油杆12构成轴向滑动密封配合，圆锥形的锥面周向设有导流孔。游动阀座7呈环状，游动阀座7连接在柱塞筒6底部。在空心抽油杆12上固定连接有游动阀套8，游动阀套8与游动阀座7构成沿轴向行程密封配合。加热电缆2沿空心抽油杆12内部延伸至空心抽油杆底部。在空心抽油杆12顶部设有电缆接入口3，电缆2一端与加热电缆2连接，另一端接入电控制器1。

进一步的，三通接头10的旁通口呈L形，开口方向向下，单向阀13设置在开口处。在空心抽油杆下端部设有小柱塞15，小柱塞15与小泵筒11构成轴向滑动密封配合（阻止井下原油从小泵筒进入）。游动阀套8与游动阀座7密封配合面呈锥面。电控制器1为变频控制器。

上述实施例1是一种针对柱塞式抽油泵电加热方式，通过加热电缆加热空心抽油杆后间接加热空心抽油杆和油管、油管和套管之间的稠油、高凝油和高含蜡油。

典型应用实施例

参照附图1和2，应用于抽油机井采油：电缆2由接口3一直下到空心抽油杆12底部。接口3下端连接空心抽油杆12，空心抽油杆12与中心管14上端连接，中心管14下端也连接空心抽油杆12直到小泵筒11下部。柱塞筒6上部安装柱塞上接头5，柱塞上接头5上设排油流道，柱塞筒下部安装游动阀座7。中心管14通过柱塞筒6，中心管14与柱塞筒6形成环空流道，柱塞筒6在中心管上可以上下滑动，中心管14上安装游动阀套8，游动阀套8位于柱塞筒6下部，游动阀座7与游动阀套8形成密封配合。油管4下端连接泵筒9，泵筒9内有柱塞筒6，泵筒9下端连接三通接头10，与泵筒9同轴线的三通接头10下部接口连接小泵筒11。三通接头10另一接口安装单向阀13。

工作原理：当加热电缆2通电时，电缆发热，油管内、泵筒内和泵下小井筒内原油均被加热，对于稠油井原油粘度降低，加快流动，提高泵效。对于结蜡井，防止油井结蜡而发生抽油泵蜡卡或油管堵塞。

当空心抽油杆12下行时，空心抽油杆12初始时带动柱塞筒6下行，单向阀13关闭，下行过程中，柱塞筒6上的游动阀座7与中心管14上的游动阀套8分开，原油通过柱塞筒6内孔与中心管14环空到柱塞上接头5的排油流道进入柱塞筒6上部泵筒9内。当空心抽油杆12上行时，柱塞筒6上的游动阀座7与中心管14上的游动阀套8关闭，原油排出油管4到地面管线，同时，单向阀13打开，油井内原油流入泵筒9，这样循环往复运动就实现原油举升。

实施例2

参照附图1和2，第二种针对柱塞式抽油泵的油井泵下加热降粘、防结蜡装置。包括柱塞式抽油泵、空心抽油杆12、油管4、加热循环装置1，在油管4底端连接有三通接头10，三通接头10下端连接小泵筒11，小泵筒11与油管4保持同轴，三通接头10的旁通口设有单向阀13；柱塞式抽油泵的柱塞包括柱塞上接头5和柱塞筒6、游动阀座7，柱塞筒6与油管4、泵筒9构成轴向滑动密封配合，柱塞上接头5固定连接在柱塞筒7上端，柱塞上接头5呈圆锥形，圆锥形上部与空心抽油杆12或中心管14构成轴向滑动密封配合，圆锥形的锥面周向设有导流孔。游动阀座7呈环状，游动阀座7连接在柱塞筒6底部。在空心抽油杆12上固定连接有游动阀套8，游动阀套8与游动阀座7构成密封配合。空心抽油杆12为外管、内管组成的双通道空心抽油杆，且外管底部封堵，在双通道空心抽油杆顶部分别设有与内管连接的接口3和与内外管环状间隙连接的接口3。加热循环装置1包括介质加热炉和循环泵、控制器，循环泵连接在介质加热炉和双通道空心抽油杆之间，控制器连接并控制介质加热炉加热温度和循环泵流量。

进一步的，三通接头10的旁通口呈L形，开口方向向下，在空心抽油杆下端部设有小柱塞15，小柱塞15与小泵筒11构成轴向滑动密封配合，单向阀13设置在开口处。游动阀套8与游动阀座7密封配合面呈锥面。

上述实施例2为一种针对柱塞式抽油泵热介质加热方式，加热介质通过双通道空心抽油杆内管、外管返回地面加热循环装置，加热空心抽油杆外管后间接加热空心抽油杆和油管、油管和套管之间的稠油、高凝油和高含蜡油。该加热方式可循环利用加热介质，适合低粘度的稠油井。

实施例3

参照附图1和2，第三种针对柱塞式抽油泵的油井泵下加热降粘、防结蜡装置。包括柱塞式抽油泵、空心抽油杆12、油管4、加热循环装置1，在油管底端连接有三通接头10，三通接头10下端连接小泵筒11，小泵筒11与油管4保持同轴，三通接头10的旁通口设有单向阀13；柱塞式抽油泵的柱塞包括柱塞上接头5和柱塞筒6、游动阀座7，柱塞筒6与油管4构成轴向滑动密封配合，柱塞上接头5固定连接在柱塞筒6上端，柱塞上接头5呈圆锥形，圆锥形上部与空心抽油杆12构成轴向滑动密封配合，圆锥形的锥面周向设有导流孔。游动阀座7呈环状，游动阀座7连接在柱塞筒6底部；在空心抽油杆12上固定连接有游动阀套8，游动阀套8与游动阀座7构成密封配合。空心抽油杆12底部开口，顶部设有与空心抽油杆内部连通的接口3；加热循环装置1包括介质加热炉和循环泵、控制器，循环泵连接在介质加热炉和空心抽油杆之间，控制器连接并控制介质加热炉加热温度和循环泵流量。

进一步的，三通接头10的旁通口呈L形，开口方向向下，单向阀13设置在开口处，在空心抽油杆下端部设有小柱塞15，小柱塞15与小泵筒11构成轴向滑动密封配合。游动阀套8与游动阀座7密封配合面呈锥面。

上述实施例3为一种针对柱塞式抽油泵热介质加热方式，加热介质通过单通道空心抽油杆直接进入井底下油管，加热空心抽油杆和油管、油管和套管之间的稠油、高凝油和高含蜡油。该加热方式适合高粘度的稠油、高凝油和高含蜡油井。

实施例4

参照附图3，一种针对电潜泵的油井泵下加热降粘、防结蜡装置。包括电潜抽油泵15、空心抽油杆12、油管4、空心抽油杆加热装置和地面加热控制器。在油管4底端连接有三通接头10，三通接头10下端连接小泵筒11，小泵筒11与油管4保持同轴；电潜抽油泵15设置在三通接头10的旁通口，并在旁通口设有单向阀13。

空心抽油杆加热装置设置在空心抽油杆12内，在空心抽油杆12顶部设置空心抽油杆加热装置与地面加热控制器连接的接口3。

三通接头10的旁通口呈L形，开口方向向下，电潜抽油泵15和单向阀13设置在向下的开口处，在空心抽油杆下端部设有小柱塞15，小柱塞15与小泵筒11构成轴向滑动密封配合。

空心抽油杆加热装置有三种加热方式，一种空心抽油杆加热装置为加热电缆，与之配合的地面加热控制器为电控制器1。电控制器1优选变频控制器。

电潜泵井采油原理：加热电缆2由接口3一直下到空心抽油杆12底部。接口3下端连接空心抽油杆12，空心抽油杆12到达小泵筒11底部。油管4下端连接三通接头10，与油管同轴线的三通接头10下部接口连接小泵筒11。Y形接头10另一接口安装潜油电泵15，潜油电泵15下端接单向阀13。

空心抽油杆加热装置第二种加热方式为加热介质加热，是空心抽油杆12底部开口，内部为加热介质导流通道，与之配合的地面加热控制器包括介质加热炉和循环泵、控制器，循环泵连接在介质加热炉和空心抽油杆之间，控制器连接并控制介质加热炉加热温度和循环泵流量。

第三种空心抽油杆加热装置采用外管、内管组成的双通道空心抽油杆，且外管底部封堵，内部为沿内管和内、外管环隙导流通道的加热介质；在双通道空心抽油杆顶部分别设有与内管连接的接口和与内外管环状间隙连接的接口；所述加热循环装置包括介质加热炉和循环泵、控制器，循环泵连接在介质加热炉和双通道空心抽油杆之间，控制器连接并控制介质加热炉加热温度和循环泵流量。