石油採油井高場強永磁防蠟器的製作方法

2023-08-02 02:22:36

專利名稱:石油採油井高場強永磁防蠟器的製作方法
本實用新型涉及石油採油井磁防蠟技術，特別是高場強的永磁防蠟技術。
原油中石蠟分子的聚積狀態和分子間的引力有關。在磁場作用下，原油中一些分子的自旋量子數發生改變，一些H鍵之間的連接受到削弱或破壞。而磁場對油流介質的作用，主要是通過防蠟器內管中的磁場產生的剪切力的變化來起作用。磁場強度越強，則由磁場能量作用原油後所轉換的剪切力越大；剪切力越大，則分子的活性越強，對原油的防蠟效果就越好。關於採用永磁防蠟技術，目前在國外資料上未見報導。國內於1985年以來開始陸續研究永磁防蠟技術。經過原理性試驗，防蠟器內壁場強為50mT，清蠟周期為三個月。《石油採油井強磁防蠟器》實用新型專利申請(申請號86204993)，採用螺旋式階梯磁場磁路設計，防蠟器內管主要是圓管形，內管內壁場的場強為150－300mT。本實用新型對《石油採油井強磁防蠟器》作了重要改進，其改進主要有(1)防蠟器內管採用多種形狀的異形內管；(2)採用周期性內聚式磁路設計；(3)採用優化的磁體尺寸。本實用新型在異形內管內聚磁場強度可達300－600mT，使原來防蠟器的耐溫高度平均提高20℃，而且使防蠟器在高溫段的溫度穩定性得到明顯改善。本實用新型的推廣應用，對開採稠粘高含蠟質原油，提高我國原油產量，具有重要價值。
本實用新型的目的是提供一種具有周期性內聚式磁路設計的高場強永磁防蠟器，該防蠟器採用多種特殊形狀的異形內管和優化了的永磁體尺寸，不僅能使油流通過的內管中的磁場強度高達300－600mT，而且防蠟器的使用溫度得到明顯提高。該實用新型的問世，對我國永磁防蠟技術是一顯著的進步。
本實用新型是這樣實現的首先，在防蠟器中採用多種不同的特殊形狀的異形內管設計，以適應不同油井原油採集的要求。這些不同形狀的異形內管，其兩頭端部均為圓管形，其餘的中間段可以設計為三角形管形的異形內管，也可以設計為在其中間段成矩形管形或內圓外方形管形或內圓外異圓形管形等特殊形狀的異形內管。其次，在異形內管中間段外壁的平面上設有厚度為
mm(
表示充磁方向)的矩形永磁體，該永磁體用稀土鈷或釹鐵硼磁性材料製成。再根據永磁體的矩形形狀和異形內管中間段特殊的外壁形狀，分別在永磁體和異形內管中間段外壁上設置軟鐵軛和環形墊。該軟鐵軛和環形墊分別具有永磁體和異形內管外壁形狀對應鑲嵌的凹槽。上述設計使異形內管中可形成高強磁場，石油流經防蠟器異形內管即可起到顯著的防蠟降粘效果。
本實用新型是發明人在《石油採油井強磁防蠟器》基礎上的技術改進。由於這種改進沒有增加新的特殊材料和零部件，只是配合磁路設計的需要，對防蠟器內部結構形狀作新穎設計，對部分零部件幾何形狀進行改變。有易於製作的優點。其次，異形內管內壁場強高達300－600mT(3000－6000GS)。防蠟器的防蠟效果得到改善。特別是對稠粘質原油，原防蠟器作用甚微，而使用本實用新型，可使清蠟周期延長5－8倍，耐溫高度達100℃(對釹鐵硼永磁體)或200℃(對稀土鈷永磁體)。
本實用新型的具體結構由以下實施例及附圖進一步說明。
圖1為具有異形內管的高場強永磁防蠟器示意圖。
圖2為中間段是三角形異形內管的斷面示意圖。
圖3為中間段是矩形異形內管的斷面示意圖。
圖4為中間段是內圓外方形異形內管的斷面示意圖。
圖5為中間段是內圓外異圓形異形內管的斷面示意圖。
圖6為外壁是階梯形異形內管中間段的剖面示意圖。
圖7為階梯形外壁各分段沿軸向依次旋轉的異形內管中間段的剖面示意圖。
本實用新型由上接頭(1)、下接頭(10)、外套筒(9)以及位於外套筒內部的異形內管(8)、及磁路元件(永磁體(7)、環形墊(6)、軟鐵軛(5))和起連接、密封作用的零件(外封蓋(2)、內封蓋(3)、環形蓋)組成。上接頭(1)、下接頭(10)的作用是使異形內管(8)兩端分別與石油井的油管相連接，使異形內管(8)成為石油管的一部分。上接頭(1)、下接頭(10)也可用標準法蘭代替使用。外套筒(9)主要起保護異形內管(8)及磁路元件的作用，同時也有磁屏的作用。異形內管(8)與外套筒(9)有同心。異形內管(8)長度設計為350－450mm。該內管的兩接頭端部為圓形，與上、下接頭(1)、(10)用2 1/2 吋標準錐形螺紋連接。異形內管(8)兩接頭端部除外的中間段，可根據需要設計為多種特殊形狀。例如中間段為三角形管狀形，其橫斷面亦為帶三角形空腔的三角形(2－1)，其外壁附有矩形永磁體(2－2)；中間段為矩形管狀形，其橫斷面亦為帶矩形空腔的矩形(3－1)，其外壁有一對對稱分布的矩形永磁體(3－2)；中間段為內圓外方管狀形，其橫斷面為帶圓形空腔的內圓外方形(4－1)，其外壁有一對對稱分布的矩形永磁體(4－2)；中間段為內圓外異圓管狀形，其橫斷面為帶圓形空腔的內圓外異圓形(5a－1)，其外壁平面上有一對矩形永磁體(5a－2)，或有兩對矩形永磁體(5b－2)。
根據異形內管中間段直徑的不同，其外壁可相應增加為3－5對沿軸向對稱平行的平面。在每對對稱平面上相應設有矩形永磁體。
異形內管(8)長度為350－450mm。永磁體(7)為矩形，用稀土鈷或釹鐵硼磁性材料製成，其厚度為
mm(
表示充磁方向)。永磁體(7)設於外套筒(9)與異形內管(8)之間，分布在異形內管(8)中間段外壁的平面部位。在異形內管(8)與外套筒(9)之間，永磁體(7)和軟鐵軛(5)沿軸向以環形墊(6)為間隔等距分段分布。軟鐵軛(5)為環形，其外壁與外套筒(9)接觸，內壁有與矩形永磁體(7)對應鑲嵌的凹槽。環形墊(6)的外壁與外套筒(9)內壁接觸，其內壁與內管(8)中間段的外壁對應鑲嵌。當異形內管(8)中間段為各種不同形狀，則環形墊(6)的內壁也應有相對不同形狀的內壁面鑲嵌。軟鐵軛(5)和環形墊(6)主要起永磁體(7)的定位和磁路的導磁作用，可用10＃低碳鋼材料製成。環形墊(6)將永磁體(7)分隔，在異形內管(8)中間段上形成4－8個分段，每分段上的永磁體(7)和對應的軟鐵軛(5)構成一個磁路單元。異形內管(8)中間段的外壁也可設計為階梯形，每個階梯面與上述的「分段」對應，階梯沿軸向構成，在異形內管(8)中間段可設計4－8個階梯面。每個分段的外壁形成一個階梯面，階梯面可以是平面也可以是圓弧面，沿軸向相鄰各階梯面相等。階梯尺寸差(H)可設計為1－3mm。每個階梯面的形狀(平面或圓弧面)由具體的異形內管中間段的形狀決定。異形內管(8)中間段各分段相鄰外壁之間，可設計為沿軸向依次旋轉一個角度(α)，旋轉角(α)為22.5°或45°或90°。異形內管(8)中間段各分段的內腔不變，不隨中間段各分段外壁的旋轉而旋轉。
實施例1、異形內管的中間段為矩形管狀情況。
內管長度 350－450mm；
矩形內腔尺寸 長20－30mm，寬10－20mm；採用30×20×
(mm3)釹鐵硼永磁體；永磁體沿內管中間段外壁組成單排對稱分布磁路，磁場強度峰值可達300－600mT(3000－6000GS)；兩端以2 1/2 吋標準錐形螺紋或標準法蘭連接。
2、異形內管中間段為三角形管狀情況。
內管長度 350－450mm；三角形內腔尺寸 25×25×25(mm3)；採用30×20×
(mm3)釹鐵硼永磁體；永磁體沿中間段三面外壁分布；磁場強度峰值可達300－600mT(3000－6000GS)；兩端以2 1/2 吋標準錐形螺紋或標準法蘭連接。
3、異形內管中間段為內圓外異圓形(外壁圓柱面上有兩對平行平面)情況。
內管長度 350－450mm；圓形內腔直徑 φ42－φ62mm；採用30×20×
(mm3)釹鐵硼永磁體；
永磁體組成單排對稱分布磁路；磁場強度峰值可達300～600mT(3000－6000GS)兩端以2 1/2 吋標準錐形螺紋或標準法蘭連接。
4、異形內管中間段為內圓外異圓形(外壁圓柱面上有兩對對稱平行面)其外壁各分段相對旋轉情況。
內管長度 350－450mm；圓形內腔直徑 φ42－φ52mm；採用30×20×
(mm3)釹鐵硼永磁體；組成雙排轉角(每分段按順時針轉22.5°對稱分布磁路；磁場強度峰值可達300－600mT(3000－6000GS)，兩端以2 1/2 吋錐形螺紋或標準法蘭連接。
上述各實施例中防蠟器外套筒材料用A3熱軋無縫鋼管。內管用1Cr18Ni9Ti熱軋無縫管；外封蓋、內封蓋、上接頭、下接頭材料用45＃鋼；環形蓋、環形墊用10＃低碳鋼。除永磁體外，各零件均可用機械方法加工製造。
權利要求
1.一種由上接頭(1)、下接頭(10)、外套筒(9)等組成的石油採油井高場強永磁防蠟器，其特徵在於外套筒(9)內有異形內管(8)，該內管的兩接頭端部為圓管形，而其中間段為三角形管形或矩形管形或內圓外異圓形管形，在外套筒(9)與異形內管(8)之間設有矩形永磁體(7)、軟鐵軛(5)和環形墊(6)。
2.根據權利要求
1所述的石油採油井高場強永磁防蠟器，其特徵在於矩形永磁體(7)由稀土鈷或釹鐵硼磁性材料製成，厚度為6－12mm。
3.根據權利要求
1所述的石油採油井高場強永磁防蠟器，其特徵在於異形內管(8)中間段各分段的外壁沿軸向有4－8個階梯面，階梯尺寸差為1－3mm。
4.根據權利要求
1或3所述的石油採油井高場強永磁防蠟器，其特徵在於異形內管(8)的中間段各分段相鄰外壁之間有沿軸向依次旋轉的角度22.5°或45°或90°。
專利摘要
本實用新型為石油採油井高場強磁防蠟器，它主要由上接頭(1)、下接頭(10)、外套筒(9)以及位於外套筒(9)內的異形內管(8)等構成。該防蠟器採用周期性內聚式磁路設計和
文檔編號E21B31/06GK87204910SQ87204910
公開日1988年1月13日 申請日期1987年3月20日
發明者周存忠, 曹毓娟 申請人:成都傳感換能技術研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan