一種中空連續抽油杆及連接方法與流程

2023-09-20 03:23:55

本發明涉及石油採掘技術領域，具體地說是一種中空連續抽油杆及提供了一種新的連接方法來進行抽油杆的連接。

背景技術：

目前的石油採掘設備的抽油杆是由多節鋼製直杆通過較粗的螺紋接頭連接而成，通常一口油井深度達2000～3000m，抽油杆多達300多根，抽油杆多為實心杆，重量較大，一般油井油管內徑為62mm，(普通25mm實心抽油杆)螺紋接頭處直徑就55mm，周圍所剩空間較小，加之整條抽油杆的直徑反覆變化，在抽油時，變化的抽油杆直徑阻礙了油液的流動，使抽油阻力大大增加，浪費了抽油機的功率，降低了生產效率。另外，在因安裝、更換、維修的原因插入或抽出整條多節抽油杆時，無法實現機械化作業，只能人工操作，勞動強度大，工作效率低，耗費時間長，生產成本高。多節的螺紋接頭上下移動時對井管磨損大，縮短了井管的使用壽命；當需要油井除蠟、清井除沙時，還必須取出抽油杆，換入衝洗管，進一步浪費勞動資源、降低生產效率。

技術實現要素：

為克服上述弊病，本發明公開一種中空連續抽油杆，目的是：提高生產效率，節約抽油機功率消耗，安裝時實現機械化作業，減輕工人的勞動強度，節約資源，降低生產成本。

本發明解決其技術問題所採取的技術方案是：

一種中空連續抽油杆，包括若干彼此相連接的連續抽油杆，地平面下設井管，井管上端部設有井口，在井管內安裝有抽油柱塞泵，抽油柱塞泵連接有細抽油杆，細抽油杆連接有衝洗頭，衝洗頭連接有連續抽油杆，連續抽油杆連接有上部空心光杆，若干連續抽油杆通過冷擠壓的連接方式首尾相連成一整體。

進一步地，所述連續抽油杆的下端通過冷擠壓的方法固定連接有衝洗頭。

進一步地，所述衝洗頭是一個與連續抽油杆外徑相等的鋼製圓柱體，衝洗頭中間制有圓通孔，上端制有倒錐形臺階，中部沿軸向按120°均布銑有三條貫通槽，下部攻有陰螺紋。

進一步地，所述衝洗頭通過陰螺紋與細抽油杆上端固定連接，細抽油杆是由25根8米長的直徑19mm實心圓鋼杆通過粗螺紋頭固定連接，細抽油杆下端通過螺紋固定連接到抽油柱塞泵。

一種中空連續抽油杆的連接方法，步驟如下：

(1)定義兩個中空抽油杆為上管和下管，下管通過注入頭夾持塊及井口固定裝置將其固定，將下管頭部裝入擠壓模具內適當位置，使得一次扣壓全部長度60mm，壓制模塊為圓周按45°均布的8個縱向長條形擠頭，調整好模具千分尺刻度，調整油壓16MPA使得管頭整體變細至與內徑間隙配合尺寸。

(2)上管通過牽引工具，牽引至注入頭上端，管端內部打磨處理，將壓制到合適尺寸的下管接頭插入上管內，安裝固定模具，調整油壓20MPA對插入處進行壓制，壓制完成後所形成的一次壓痕的深度為2mm，經過一次壓制試驗抗拉強度為400MPA。

(3)更換壓制模塊，換為圓周按45°均布的8個窄縱向雙長條形小擠頭，調整系統油壓為25MPA，並對原位置進行再次壓制，作業完成後所形成的二次壓痕深度為3mm。經過二次壓制後的接頭試驗抗拉強度為700MPA。

進一步地，兩兩一次壓痕之間間隙不小於2mm。

本發明的有益效果是：

1.安裝時可以實現機械化作業，大大地減輕了工人的勞動強度。

2.連續抽油杆外壁光滑無突出部分，減小了抽油的阻力，減輕自重節約抽油機功率。

3.依據強度校核可定製相應尺寸，例外徑38.1毫米，井管內剩餘環狀空間截面積大，進一步減小了石油向上流動的阻力，提高了出油效率。

4.連續抽油杆外壁光滑，與井管滑動摩擦阻力小且磨損均勻，大大延長了井管的使用壽命。

5.在進行除蠟、清沙等井管內清潔作業時，可不必提出抽油杆，直接從頂部連續抽油杆中心通入蒸汽或其他清潔劑即可進行，大大提高了工作效率，簡化了準備工作的步驟，節約了時間，提高了單位時間的出油量。

6.避免了普通抽油杆檢查更換時杆體上的石油對地面的汙染環境。

附圖說明

下邊結合附圖進行說明。

圖1是本發明的剖面結構示意圖；

圖2是本發明衝洗頭的局部剖面主視圖；

圖3是本發明衝洗頭的橫切剖視圖。

圖4是本發明兩管結合處的三維結構示意圖；

圖中：

1.地平面，2.井管，3.連續抽油杆，4.衝洗頭，5.細抽油杆，6.抽油柱塞泵，7.井口，8.空心光杆，9.上管，10.下管，11一次壓痕，12.二次壓痕。

具體實施方式

本發明的井下結構與常規採油裝備的井下結構基本相同，如圖4所示，地平面1下設井管2，井管上端部設有井口7，在井管內安裝有抽油柱塞泵6，抽油柱塞泵6連接有細抽油杆5，細抽油杆5連接有衝洗頭4，衝洗頭4連接有連續抽油杆3，連續抽油杆3連接有上部空心光杆8。

一種優選設計，連續抽油杆3是外徑為38mm(英制1.5英寸)的壁厚為4mm的低碳合金鋼管(鋼級可根據油井工況進行定製，例ct90內含矽、錳、鉻、鎳、銅、鈦、鈮、鉬等多種合金元素)。運輸到位使用時，由注入頭驅動調直，並同時裝入井管2內。

如圖2和圖3所示，連續抽油杆3的下端通過冷擠壓的方法固定連接有衝洗頭4，衝洗頭4是一個與連續抽油杆3外徑相等的鋼製圓柱體，中間制有圓通孔，上端制有倒錐形臺階，以便與連續抽油杆的下端通過冷擠壓固定連接，中部沿軸向按120°均布銑有三條貫通槽，下部攻有M18陰螺紋。通過該陰螺紋與細抽油杆上端固定連接，細抽油杆是由25根8米長的直徑19mm(英制6分)實心圓鋼杆通過粗螺紋頭固定連接，細抽油杆下端通過螺紋固定連接到抽油柱塞泵。

連續抽油杆3的上端，通過與上述相同的冷擠壓的方法固定連接到空心光杆8，空心光杆是一根外徑為28mm的空心鋼杆，上端帶有由接頭、光杆與抽油機相連接，實現傳動及密封。

現有技術一般抽油杆常規的多節實心杆連接而成，常規採油裝備的多節實心抽油杆採用加粗的螺紋接頭連接，這樣導致油阻力大大增加。本發明將中空抽油杆整合為一整根幾千米長，若干連續抽油杆通過冷擠壓的連接方式首尾相連成一整體。

為此，本發明還提供一種中空連續抽油杆的連接方法，如圖4所示，上管9和下管10都是等直徑的、待連接的連續抽油杆。

連續中空抽油杆正常施工作業過程中依靠連續抽油杆作業機實現，設備主要部件包括(控制室、電驅液壓動力站、車載捲筒、注入頭)通過車載捲筒和注入頭將連續中空抽油杆下入井內。

(1)下部中空抽油杆通過注入頭夾持塊及井口固定裝置將其固定，將下管頭部裝入擠壓模具內適當位置，使得一次扣壓全部長度60mm，(該擠壓模具整體為圓形，可單側打開利於安裝)壓制模塊為圓周按45°均布的8個縱向長條形擠頭，調整好模具千分尺刻度(即擠壓量)，調整油壓16MPA使得管頭整體變細至與內徑間隙配合尺寸。

(2)待連接油管通過牽引工具，牽引至注入頭上端，管端內部打磨處理，將壓制到合適尺寸的下管接頭插入上管內，安裝固定模具，調整油壓20MPA對插入處進行壓制，壓制完成後所形成的一次壓痕的深度約為2mm，經過一次壓制試驗抗拉強度為400MPA。

(3)更換壓制模塊，換為圓周按45°均布的8個窄縱向雙長條形小擠頭，調整系統油壓為25MPA，並對原位置進行再次壓制，作業完成後所形成的二次壓痕深度為3mm。經過二次壓制後的接頭試驗抗拉強度為700MPA(此時的抗拉強度即為中空連續抽油杆所承受的抗拉能力)

兩兩一次壓痕之間間隙不小於2mm。

為檢驗接頭的牢固程度，對連接後的管子做破壞性試驗，多次試驗的斷裂處均不在接頭處，證明連接的牢固程度是非常可靠的，值得信賴的。該方法有效改善傳統螺紋及摩擦焊接的弊端，能使上千米的連續中空抽油杆牢固對接。本設計藉助相關作業施工機械設備利用液壓冷擠的方法對空心抽油杆進行連接，連接處非常牢固，可解決泵掛深度的改變及部分失效段的更換等。為高效石油生產的新思路的實施開闢出一條新路。

除說明書所述的技術特徵外，均為本專業技術人員的已知技術。