一种可变径液动机械清蜡装置论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种清蜡装置，具体涉及一种可变径液动机械清蜡装置。该清蜡装置由上接头、转位销钉、往复推送器和刮刀刀片构成；外套管的一端螺纹连接有上接头；外套管的另一端螺纹连接有下接头；外套管内滑动安装有中心推杆；中心推杆上固装有转位套筒；转位套筒一侧与外套管之间中心推杆上安装有复位弹簧；转位套筒另一侧的外套管上固装有驱动活塞；转位套筒外部的外套管上固装有转位销钉；中心推杆一侧的外套管内设置有往复推送器；往复推送器与中心推杆之间的外套管装有刮刀刀片。该清蜡装置解决了现有清蜡装置清理井筒过程中存有的操作程序复杂和清理效率低的问题，满足了企业生产使用的需要。

设计方案

1.一种可变径液动机械清蜡装置，它由上接头（1）、下接头（2）、外套管（3）、中心推杆（4）、转位套筒（5）、转位销钉（6）、往复推送器和刮刀刀片（7）构成；其特征在于：外套管（3）的一端螺纹连接有上接头（1）；外套管（3）的另一端螺纹连接有下接头（2）；外套管（3）内滑动安装有中心推杆（4）；中心推杆（4）上固装有转位套筒（5）；转位套筒（5）一侧与外套管（3）之间中心推杆（4）上安装有复位弹簧（8）；转位套筒（5）另一侧的外套管（3）上固装有驱动活塞（9）；驱动活塞（9）与外套管（3）滑动密封连接；转位套筒（5）外部的外套管（3）上固装有转位销钉（6）；转位销钉（6）与转位套筒（5）卡接连接；中心推杆（4）一侧的外套管（3）内设置有往复推送器；往复推送器与中心推杆（4）之间的外套管（3）上通过长滑孔（10）和滑动销钉（11）装有刮刀刀片（7）；滑动销钉（11）一端穿过往复推送器后通过安装块（12）装有引导轮（13）；安装块（12）与往复推送器之间设置有推送弹簧（14）。

2.根据权利要求1所述的一种可变径液动机械清蜡装置，其特征在于：所述的往复推送器由驱动叶轮（15）、引导块（16）、驱动板、不完全齿轮（18）和传动轴（19）构成；外套管（3）内固装有引导块（16）；引导块（16）内通过引导滑槽滑动装有驱动板；引导块（16）的中部通过轴承活动装有传动轴（19）；传动轴（19）的两端分别延伸至引导块（16）的外部后装有驱动叶轮（15）；传动轴（19）的中部固装有不完全齿轮（18）；不完全齿轮（18）与驱动板间歇啮合连接。

3.根据权利要求2所述的一种可变径液动机械清蜡装置，其特征在于：所述的驱动板由驱动板本体（17）构成，驱动板本体（17）的一端对称状设置有连接支板（20）；连接支板（20）上设置有连接孔（21）；连接支板（20）通过连接孔（21）与滑动销钉（11）活动连接；连接支板（20）与滑动销钉（11）上的推送弹簧（14）抵触连接；驱动板本体（17）上设置有方形避让孔（22）；不完全齿轮（18）位于方形避让孔（22）的内部；不完全齿轮（18）两侧的方形避让孔（22）上分别设置有驱动齿（23）；不完全齿轮（18）与驱动齿（23）间歇啮合连接。

4.根据权利要求3所述的一种可变径液动机械清蜡装置，其特征在于：所述的中心推杆（4）为空心轴结构；中心推杆（4）的一端圆周面上设置有引导阶梯圆面（24）；引导阶梯圆面（24）一侧设置有挤压阶梯圆面A（25）、挤压阶梯圆面B（33）和挤压阶梯圆面C（34）；各挤压阶梯圆面的长度相等；各挤压阶梯圆面上均匀设置有多个相互连通的限位槽（26）。

5.根据权利要求4所述的一种可变径液动机械清蜡装置，其特征在于：所述的转位套筒（5）的圆周面上设置有转位槽（27）；转位套筒（5）通过转位槽（27）与转位销钉（6）卡接连接。

6.根据权利要求5所述的一种可变径液动机械清蜡装置，其特征在于：所述的转位槽（27）由竖直档位槽A（28）、竖直档位槽B（35）、竖直档位槽C（36）、转向斜槽A（30）、转向斜槽B（32）和定位槽（31）构成；转位套筒（5）的圆周面上设置有竖直档位槽A（28）；竖直档位槽A（28）两侧依次对称状设置有竖直档位槽B（35）和竖直档位槽C（36）；各竖直档位槽均布在转位套筒（5）的圆周面上；竖直档位槽之间的中部设置有定位槽（31）；定位槽（31）一侧的中部通过转向斜槽A（30）与一侧相邻的竖直档位槽底端连通；定位槽（31）的上端通过转向斜槽B（32）与另一侧相邻的竖直档位槽中部连通。

7.根据权利要求6所述的一种可变径液动机械清蜡装置，其特征在于：所述的转向斜槽B（32）上方的竖直档位槽A（28）的长度与引导阶梯圆面（24）、挤压阶梯圆面A（25）、挤压阶梯圆面B（33）和挤压阶梯圆面C（34）总长相等；转向斜槽B（32）上方的竖直档位槽B（35）的长度与引导阶梯圆面（24）、挤压阶梯圆面A（25）和挤压阶梯圆面B（33）的总长相等；转向斜槽B（32）上方的竖直档位槽C（36）的长度与引导阶梯圆面（24）和挤压阶梯圆面A（25）的长度相等。

8.根据权利要求7所述的一种可变径液动机械清蜡装置，其特征在于：所述的限位槽（26）的总条数与竖直档位槽A（28）、竖直档位槽B（35）和竖直档位槽C（36）的总条数相等；且各竖直档位槽分别对应一条限位槽（26），并处于同一平面上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种清蜡装置，具体涉及一种可变径液动机械清蜡装置。

背景技术

原油中包含有石蜡，在其开采过程中，石蜡中的碳原子数会随着温度的变化而变化，晶体也随之产生聚集并逐渐增大，沉积在井筒内壁上，从而出现油井结蜡的现象。油井结蜡会影响高压液体举升的过流截面，增加高压液体的流动阻力，对油井设备的正常工作产生影响，使油井产量下降，采油时率降低，甚至直接堵死油管，造成油井停产的问题。油井结蜡是导致油田采油成本增加的主要原因之一。目前常采用机械清蜡的方式完成井筒内壁的清理工作。但由于石油油井存有随着油井深度增加，井筒直径越来越细的特性，即同一油井中各段井筒内径不一致的特性；现有的清蜡装置由于结构原因的限制，其存有只能对固定管径井筒进行清理的特性，因此同一油井需要多种型号的清蜡装置才能完成井筒的清理工作，一种型号的清蜡装置完成一段井筒的清理工作后，需出井进行更换后，才能继续进行下一段井筒的清理工作，存有操作程序复杂、清理效率低的问题；因此有必要研发一种可变径的清蜡装置，使其能够在同一油井中，完成不同直径井筒的清理工作，以解决现有清蜡装置存有的以上问题。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种结构紧凑、设计巧妙，以解决现有清蜡装置清理井筒过程中存有的操作程序复杂和清理效率低问题的可变径液动机械清蜡装置。

本实用新型的技术方案是：

一种可变径液动机械清蜡装置，它由上接头、下接头、外套管、中心推杆、转位套筒、转位销钉、往复推送器和刮刀刀片构成；其特征在于：外套管的一端螺纹连接有上接头；外套管的另一端螺纹连接有下接头；外套管内滑动安装有中心推杆；中心推杆上固装有转位套筒；转位套筒一侧与外套管之间中心推杆上安装有复位弹簧；转位套筒另一侧的外套管上固装有驱动活塞；驱动活塞与外套管滑动密封连接；转位套筒外部的外套管上固装有转位销钉；转位销钉与转位套筒卡接连接；中心推杆一侧的外套管内设置有往复推送器；往复推送器与中心推杆之间的外套管上通过长滑孔和滑动销钉装有刮刀刀片；滑动销钉一端穿过往复推送器后通过安装块装有引导轮；安装块与往复推送器之间设置有推送弹簧。

所述的往复推送器由驱动叶轮、引导块、驱动板、不完全齿轮和传动轴构成；外套管内固装有引导块；引导块内通过引导滑槽滑动装有驱动板；引导块的中部通过轴承活动装有传动轴；传动轴的两端分别延伸至引导块的外部后装有驱动叶轮；传动轴的中部固装有不完全齿轮；不完全齿轮与驱动板间歇啮合连接。

所述的驱动板由驱动板本体构成，驱动板本体的一端对称状设置有连接支板；连接支板上设置有连接孔；连接支板通过连接孔与滑动销钉活动连接；连接支板与滑动销钉上的推送弹簧抵触连接；驱动板本体上设置有方形避让孔；不完全齿轮位于方形避让孔的内部；不完全齿轮两侧的方形避让孔上分别设置有驱动齿；不完全齿轮与驱动齿间歇啮合连接。

所述的中心推杆为空心轴结构；中心推杆的一端圆周面上设置有引导阶梯圆面；引导阶梯圆面一侧设置有挤压阶梯圆面A、挤压阶梯圆面B和挤压阶梯圆面C；各挤压阶梯圆面的长度相等；各挤压阶梯圆面上均匀设置有多个相互连通的限位槽。

所述的转位套筒的圆周面上设置有转位槽；转位套筒通过转位槽与转位销钉卡接连接。

所述的转位槽由竖直档位槽A、竖直档位槽B、竖直档位槽C、转向斜槽A、转向斜槽B和定位槽构成；转位套筒的圆周面上设置有竖直档位槽A；高竖直档位槽两侧依次对称状设置有竖直档位槽B和竖直档位槽C；各竖直档位槽均布在转位套筒的圆周面上；各竖直档位槽之间的中部设置有定位槽；定位槽一侧的中部通过转向斜槽A与一侧相邻的竖直档位槽底端连通；定位槽的上端通过转向斜槽B与另一侧相邻的竖直档位槽中部连通。

所述的转向斜槽B上方的竖直档位槽A的长度与引导阶梯圆面、挤压阶梯圆面A、挤压阶梯圆面B和挤压阶梯圆面C总长相等；转向斜槽B上方的竖直档位槽B的长度与引导阶梯圆面、挤压阶梯圆面A和挤压阶梯圆面B的总长相等；转向斜槽B上方的竖直档位槽C的长度与引导阶梯圆面和挤压阶梯圆面A的长度相等。

所述的限位槽的总条数与竖直档位槽A、竖直档位槽B和竖直档位槽C的总条数相等；且各竖直档位槽分别对应一条限位槽，并处于同一平面上。

本实用新型的优点在于：

该可变径液动机械清蜡装置结构紧凑、设计巧妙，通过打压的方式，即可改变刮刀刀片的伸出长度，从而可使其适应不同直径井筒的清理工作，解决了现有清蜡装置清理井筒过程中存有的操作程序复杂和清理效率低的问题，满足了企业生产使用的需要。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为图1中A-A向的结构示意图；

图3为本实用新型的中心推杆的结构示意图；

图4为本实用新型转位套筒的结构示意图；

图5为本实用新型的转位套筒表面的转位槽的展开结构示意图；

图6为本实用新型的刮刀刀片的结构示意图；

图7为本实用新型的驱动板的结构示意图；

图8为本实用新型的动力叶轮的结构示意图；

图9为图2中A处的放大结构示意图；

图10为本实用新型的工作状态结构示意图。

图中：1、上接头，2、下接头，3、外套管，4、中心推杆，5、转位套筒，6、转位销钉，7、刮刀刀片，8、复位弹簧，9、驱动活塞，10、长滑孔，11、滑动销钉，12、安装块，13、引导轮，14、推送弹簧，15、驱动叶轮，16、引导块，17、驱动板本体，18、不完全齿轮，19、传动轴，20、连接支板，21、连接孔，22、方形避让孔，23、驱动齿，24、引导阶梯圆面，25、挤压阶梯圆面A，26、限位槽，27、转位槽，28、竖直档位槽A，29、喷嘴，30、转向斜槽A，31、定位槽，32、转向斜槽B，33、挤压阶梯圆面B，34、挤压阶梯圆面C，35、竖直档位槽B，36、竖直档位槽C。

具体实施方式

该可变径液动机械清蜡装置由上接头1、下接头2、外套管3、中心推杆4、转位套筒5、转位销钉6、往复推送器和刮刀刀片7构成（参见说明书附图1）。

外套管3的一端螺纹连接有上接头1；外套管3的另一端螺纹连接有下接头2；外套管3内滑动安装有中心推杆4（参见说明书附图1）；中心推杆4受力时可在外套管3内做往复运动以及旋转运动。

中心推杆4为空心轴结构（参见说明书附图3）；中心推杆4的一端圆周面上设置有引导阶梯圆面24；引导阶梯圆面24一侧设置有挤压阶梯圆面A25、挤压阶梯圆面B33和挤压阶梯圆面C34；各挤压阶梯圆面的长度相等；各挤压阶梯圆面上均匀设置有多个相互连通的限位槽26（参见说明书附图3）。中心推杆4的另一端装有喷嘴29。

中心推杆4上固装有转位套筒5（参见说明书附图1）；中心推杆4运动时可带动转位套筒5同步运动。

转位套筒5一侧与外套管3之间中心推杆4上安装有复位弹簧8（参见说明书附图1）；在复位弹簧8弹力的作用下，转位套筒5始终具有带动中心推杆4向上端运动的趋势。

转位套筒5另一侧的外套管3上固装有驱动活塞9；驱动活塞9与外套管3滑动密封连接（参见说明书附图1）；当该清蜡装置处于非工作状态时，在复位弹簧8弹力的作用下驱动活塞9的一端与上接头1抵触连接；如此驱动活塞9和中心推杆4在外套管3内只能在一定范围内来回移动，避免了驱动活塞9和中心推杆4发生脱离运动轨迹问题的发生。

转位套筒5外部的外套管3上固装有转位销钉6（参见说明书附图1）。转位套筒5的圆周面上设置有转位槽27（参见说明书附图4）；转位套筒5通过转位槽27与转位销钉6卡接连接。

转位槽27由竖直档位槽A28、竖直档位槽B35、竖直档位槽C36、转向斜槽A30、转向斜槽B32和定位槽31构成（参见说明书附图5）；转位套筒5的圆周面上设置有竖直档位槽A28；竖直档位槽A28两侧依次对称状设置有竖直档位槽B35和竖直档位槽C36；各竖直档位槽均布在转位套筒5的圆周面上。

各竖直档位槽之间的中部设置有定位槽31；定位槽31一侧的中部通过转向斜槽A30与一侧相邻的竖直档位槽底端连通；定位槽31的上端通过转向斜槽B32与另一侧相邻的竖直档位槽中部连通。

由于在复位弹簧8弹力的作用下，转位套筒5始终具有带动中心推杆4向上端运动的趋势，且转位销钉6的位置是固定不动的；当该清蜡装置处于非工作状态时，转位槽27中其中的一个定位槽31与转位销钉6卡接连接。而当该清蜡装置处于工作状态时，高压液体推动中心推杆4和转位套筒5向下运动过程中，转位销钉6先沿着定位槽31和转向斜槽B32做相对运动，由于定位槽31的上端与转向斜槽B32连通，因此在这一过程中，转位套筒5在转向斜槽B32的作用下做旋转运动，当转位销钉6进入竖直档位槽时，转位套筒5在竖直档位槽的作用下做轴向移动。

转向斜槽B32上方的竖直档位槽A28的长度与引导阶梯圆面24、挤压阶梯圆面A25、挤压阶梯圆面B33和挤压阶梯圆面C34总长相等；转向斜槽B32上方的竖直档位槽B35的长度与引导阶梯圆面24、挤压阶梯圆面A25和挤压阶梯圆面B33的总长相等；转向斜槽B32上方的竖直档位槽C36的长度与引导阶梯圆面24和挤压阶梯圆面A25的长度相等。如此设置的目的在于：以使转位套筒5和中心推杆4在竖直档位槽A28的引导下做轴向移动，且转位销钉6移动至竖直档位槽A28的顶端位置时，中心推杆4的挤压阶梯圆面C34刚好移动至引导轮13的下方；同理当转位销钉6移动至竖直档位槽B35的顶端位置时，中心推杆4的挤压阶梯圆面B33 刚好移动至引导轮13的下方；当转位销钉66移动至竖直档位槽C36的顶端位置时，中心推杆4的挤压阶梯圆面A25刚好移动至引导轮13的下方；如此由于挤压阶梯圆面A25、挤压阶梯圆面B33和挤压阶梯圆面C34的直径不同，因此其通过滑动销钉11将刮刀刀片7推送距离不同，从而达到刮刀刀片7伸出长度不同的目的，进而达到清理不同管径井筒的目的。

限位槽26的总条数与竖直档位槽A28、竖直档位槽B35和竖直档位槽C36的总条数相等；且各竖直档位槽分别对应一条限位槽26，并处于同一平面上。如此设置的目的在于：以使工作时引导轮13能够沿着限位槽26移动，从而避免了引导轮13脱离运动轨迹问题的发生。

中心推杆4一侧的外套管3内设置有往复推送器；往复推送器由驱动叶轮15、引导块16、驱动板、不完全齿轮18和传动轴19构成（参见说明书附图7、8和9）。

外套管3内固装有引导块16；引导块16内通过引导滑槽滑动装有驱动板；驱动板受力时可沿着引导滑槽来回滑动。驱动板由驱动板本体17构成（参见说明书附图7），驱动板本体17的一端对称状设置有连接支板20；连接支板20上设置有连接孔21；连接支板20通过连接孔21与滑动销钉11活动连接；驱动板本体17来回移动时可通过滑动销钉11带动刮刀刀片7同步来回移动。

往复推送器的驱动板本体17与中心推杆4之间的外套管3上通过长滑孔10和滑动销钉11装有刮刀刀片7；滑动销钉11一端穿过连接支板20上的连接孔21后通过安装块12装有引导轮13（参见说明书附图1）；安装块12与连接支板20之间设置有推送弹簧14（参见说明书附图1和6）。推送弹簧14与连接支板20抵触连接；如此在推送弹簧14弹力的作用下，滑动销钉11始终具有向内运动的趋势，从而便于其工作过程中，能够顺利复位。

引导块16的中部通过轴承活动装有传动轴19（参见说明书附图9）；传动轴19的两端分别延伸至引导块16的外部后装有驱动叶轮15；传动轴19的中部固装有不完全齿轮18（参见说明书附图7和9）；驱动叶轮15受到高压液体冲击自转时，可通过传动轴19带动不完全齿轮18同步转动。在这一过程中，高压液体是直接作用在驱动叶轮15上的，因此即使存有部分高压液体从长滑孔10内泄压，以及液体阻碍动板本体17移动的问题，其也不会妨碍驱动叶轮15转动问题的发生。

驱动板本体17上设置有方形避让孔22（参见说明书附图7）；不完全齿轮18位于方形避让孔22的内部；不完全齿轮18两侧的方形避让孔22上分别设置有驱动齿23；不完全齿轮18与驱动齿23间歇啮合连接。如此不完全齿轮18转动过程中，即可与两侧的驱动齿23间歇的啮合连接，从而达到驱动驱动板本体17来回运动的目的。

该变径清蜡装置处于初始状态时，在复位弹簧8弹力的作用下，转位套筒5和中心推杆4处于最上端的极限位置，转位销钉6与竖直档位槽C36一侧的定位槽31卡接连接；此时引导轮13位于中心推杆4一侧，并与之脱离接触（参见说明书附图1）。

该可变径液动机械清蜡装置工作时，首先通过工具串下放至油井粗段井筒中，随后通过工具串和上接头1向外套管3内打压注入高压液体。高压液体进入外套管3内，在其压力的作用下，其通过驱动活塞9推动转位套筒5和中心推杆4克服复位弹簧8的弹力后下移；在转位套筒5下移过程中，转位销钉6先沿着定位槽31和转向斜槽B32做相对运动，然后沿着竖直档位槽C36做轴向运动，当转位销钉6与竖直档位槽C36顶端抵触时，转位套筒5和中心推杆4停止动作。在这一过程中，中心推杆4的引导阶梯圆面24先与引导轮13接触，中心推杆4下移到位后，中心推杆4的挤压阶梯圆面A25与引导轮13接触，挤压阶梯圆面A25通过引导轮13推动滑动销钉11和刮刀刀片7克服推送弹簧14的弹力后向外移动一段距离（参见说明书附图10）。

随后停止向外套管3内注入高压液体，进行泄压操作，此时在复位弹簧8弹力的作用下转位套筒5和中心推杆4上移，在这一过程中，转位销钉6首先与竖直档位槽C36发生相对移动，当转位套筒5的竖直档位槽C36末端移动与竖直档位槽C36接触时，引导轮13与引导阶梯圆面24脱离接触；此时刮刀刀片7在推送弹簧14弹力的作用下复位；随后转位销钉6通过转向斜槽A30进入到定位槽31中，在这一过程中在转位销钉6和转向斜槽A30的作用下转位套筒5和中心推杆4转动一端距离，当转位销钉6进入到定位槽31中后与其卡接连接，转位套筒5和中心推杆4停止动作。

而后向外套管3内打压注入高压液体，驱动活塞9推动转位套筒5重复上述动作使转位销钉6与竖直档位槽B35的顶端连接；挤压阶梯圆面B33通过引导轮13推动滑动销钉11和刮刀刀片7克服推送弹簧14的弹力后向外移动一段距离。随后停止向外套管3内注入高压液体，进行泄压操作，使转位销钉6进入到定位槽31与其卡接连接，刮刀刀片7在推送弹簧14弹力的作用下复位。随后通过注入高压液体，使该清蜡装置重复上述动作，使转位销钉6与竖直档位槽C36的顶端连接；挤压阶梯圆面C34通过引导轮13推动滑动销钉11和刮刀刀片7克服推送弹簧14的弹力后向外移动一段距离，此时由于挤压阶梯圆面C34的直径最大，因此刮刀刀片7伸出的长度最长，其最适合对粗段井筒的内壁进行清理。

当刮刀刀片7由挤压阶梯圆面C34顶出后，通过工具串带动该清蜡装置进行轴向运动和旋转运动，进而达到了清理井筒内壁的目的；在这一过程中，高压液体进入到外套管3后，将穿过中心推杆4冲击驱动叶轮15，使其带动不完全齿轮18同步转动；不完全齿轮18转动过程中，即可与两侧的驱动齿23间歇的啮合连接，从而即可驱动驱动板本体17来回移动；驱动板本体17来回移动过程中通过滑动销钉11带动刮刀刀片7同时沿着挤压阶梯圆面C34上的限位槽26来回移动从而增强了刮刀刀片7的清理效率。

当该清蜡装置完成粗段井筒的清理工作后，随后进行泄压操作，使转位套筒5和中心推杆4向上复位、刮刀刀片7复位。随后进行打压操作，使转位销钉6与竖直档位槽B35的顶端连接，刮刀刀片7在挤压阶梯圆面B33的作用下向外伸出一段距离；而后将该清蜡装置下方至中段井筒进行清理工作。当该清蜡装置完成中段井筒的清理工作后，再进行泄压、打压操作，使刮刀刀片7回缩后，由伸出从而完成细段井筒的清理工作。

在上述过程中，由于通过泄压、打压的方式即可通过挤压阶梯圆面A25、挤压阶梯圆面B33和挤压阶梯圆面C34，将刮刀刀片7通过滑动销钉11推出，由于各挤压阶梯圆面的直径不同，因此刮刀刀片7伸出的长度也不一样，从而使其即可完成不同直径井筒的清理工作，进而解决了现有清蜡装置清理井筒过程中存有的操作程序复杂和清理效率低的问题，满足了企业生产使用的需要。

设计图

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