專利名稱:石油采油井高場強永磁防蠟器的制作方法
本實用新型涉及石油采油井磁防蠟技術(shù)，特別是高場強的永磁防蠟技術(shù)。
原油中石蠟分子的聚積狀態(tài)和分子間的引力有關(guān)。在磁場作用下，原油中一些分子的自旋量子數(shù)發(fā)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(zhì)的作用，主要是通過防蠟器內(nèi)管中的磁場產(chǎn)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后所轉(zhuǎn)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(guān)于采用永磁防蠟技術(shù)，目前在國外資料上未見報導。國內(nèi)于1985年以來開始陸續(xù)研究永磁防蠟技術(shù)。經(jīng)過原理性試驗，防蠟器內(nèi)壁場強為50mT，清蠟周期為三個月?！妒筒捎途畯姶欧老炂鳌穼嵱眯滦蛯＠暾?申請?zhí)?6204993)，采用螺旋式階梯磁場磁路設(shè)計，防蠟器內(nèi)管主要是圓管形，內(nèi)管內(nèi)壁場的場強為150－300mT。本實用新型對《石油采油井強磁防蠟器》作了重要改進，其改進主要有(1)防蠟器內(nèi)管采用多種形狀的異形內(nèi)管；(2)采用周期性內(nèi)聚式磁路設(shè)計；(3)采用優(yōu)化的磁體尺寸。本實用新型在異形內(nèi)管內(nèi)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(wěn)定性得到明顯改善。本實用新型的推廣應用，對開采稠粘高含蠟質(zhì)原油，提高我國原油產(chǎn)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(nèi)聚式磁路設(shè)計的高場強永磁防蠟器，該防蠟器采用多種特殊形狀的異形內(nèi)管和優(yōu)化了的永磁體尺寸，不僅能使油流通過的內(nèi)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(shù)是一顯著的進步。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的首先，在防蠟器中采用多種不同的特殊形狀的異形內(nèi)管設(shè)計，以適應不同油井原油采集的要求。這些不同形狀的異形內(nèi)管，其兩頭端部均為圓管形，其余的中間段可以設(shè)計為三角形管形的異形內(nèi)管，也可以設(shè)計為在其中間段成矩形管形或內(nèi)圓外方形管形或內(nèi)圓外異圓形管形等特殊形狀的異形內(nèi)管。其次，在異形內(nèi)管中間段外壁的平面上設(shè)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制成。再根據(jù)永磁體的矩形形狀和異形內(nèi)管中間段特殊的外壁形狀，分別在永磁體和異形內(nèi)管中間段外壁上設(shè)置軟鐵軛和環(huán)形墊。該軟鐵軛和環(huán)形墊分別具有永磁體和異形內(nèi)管外壁形狀對應鑲嵌的凹槽。上述設(shè)計使異形內(nèi)管中可形成高強磁場，石油流經(jīng)防蠟器異形內(nèi)管即可起到顯著的防蠟降粘效果。
本實用新型是發(fā)明人在《石油采油井強磁防蠟器》基礎(chǔ)上的技術(shù)改進。由于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(shè)計的需要，對防蠟器內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀作新穎設(shè)計，對部分零部件幾何形狀進行改變。有易于制作的優(yōu)點。其次，異形內(nèi)管內(nèi)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(zhì)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(jié)構(gòu)由以下實施例及附圖進一步說明。
圖1為具有異形內(nèi)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(nèi)管的斷面示意圖。
圖3為中間段是矩形異形內(nèi)管的斷面示意圖。
圖4為中間段是內(nèi)圓外方形異形內(nèi)管的斷面示意圖。
圖5為中間段是內(nèi)圓外異圓形異形內(nèi)管的斷面示意圖。
圖6為外壁是階梯形異形內(nèi)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(zhuǎn)的異形內(nèi)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)以及位于外套筒內(nèi)部的異形內(nèi)管(8)、及磁路元件(永磁體(7)、環(huán)形墊(6)、軟鐵軛(5))和起連接、密封作用的零件(外封蓋(2)、內(nèi)封蓋(3)、環(huán)形蓋)組成。上接頭(1)、下接頭(10)的作用是使異形內(nèi)管(8)兩端分別與石油井的油管相連接，使異形內(nèi)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(nèi)管(8)及磁路元件的作用，同時也有磁屏的作用。異形內(nèi)管(8)與外套筒(9)有同心。異形內(nèi)管(8)長度設(shè)計為350－450mm。該內(nèi)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(nèi)管(8)兩接頭端部除外的中間段，可根據(jù)需要設(shè)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(nèi)圓外方管狀形，其橫斷面為帶圓形空腔的內(nèi)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(nèi)圓外異圓管狀形，其橫斷面為帶圓形空腔的內(nèi)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(jù)異形內(nèi)管中間段直徑的不同，其外壁可相應增加為3－5對沿軸向?qū)ΨQ平行的平面。在每對對稱平面上相應設(shè)有矩形永磁體。
異形內(nèi)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制成，其厚度為
mm(
表示充磁方向)。永磁體(7)設(shè)于外套筒(9)與異形內(nèi)管(8)之間，分布在異形內(nèi)管(8)中間段外壁的平面部位。在異形內(nèi)管(8)與外套筒(9)之間，永磁體(7)和軟鐵軛(5)沿軸向以環(huán)形墊(6)為間隔等距分段分布。軟鐵軛(5)為環(huán)形，其外壁與外套筒(9)接觸，內(nèi)壁有與矩形永磁體(7)對應鑲嵌的凹槽。環(huán)形墊(6)的外壁與外套筒(9)內(nèi)壁接觸，其內(nèi)壁與內(nèi)管(8)中間段的外壁對應鑲嵌。當異形內(nèi)管(8)中間段為各種不同形狀，則環(huán)形墊(6)的內(nèi)壁也應有相對不同形狀的內(nèi)壁面鑲嵌。軟鐵軛(5)和環(huán)形墊(6)主要起永磁體(7)的定位和磁路的導磁作用，可用10＃低碳鋼材料制成。環(huán)形墊(6)將永磁體(7)分隔，在異形內(nèi)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(gòu)成一個磁路單元。異形內(nèi)管(8)中間段的外壁也可設(shè)計為階梯形，每個階梯面與上述的“分段”對應，階梯沿軸向構(gòu)成，在異形內(nèi)管(8)中間段可設(shè)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(shè)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(nèi)管中間段的形狀決定。異形內(nèi)管(8)中間段各分段相鄰外壁之間，可設(shè)計為沿軸向依次旋轉(zhuǎn)一個角度(α)，旋轉(zhuǎn)角(α)為22.5°或45°或90°。異形內(nèi)管(8)中間段各分段的內(nèi)腔不變，不隨中間段各分段外壁的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
實施例1、異形內(nèi)管的中間段為矩形管狀情況。
內(nèi)管長度 350－450mm；
矩形內(nèi)腔尺寸 長20－30mm，寬10－20mm；采用30×20×
(mm3)釹鐵硼永磁體；永磁體沿內(nèi)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(nèi)管中間段為三角形管狀情況。
內(nèi)管長度 350－450mm；三角形內(nèi)腔尺寸 25×25×25(mm3)；采用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(nèi)管中間段為內(nèi)圓外異圓形(外壁圓柱面上有兩對平行平面)情況。
內(nèi)管長度 350－450mm；圓形內(nèi)腔直徑 φ42－φ62mm；采用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(nèi)管中間段為內(nèi)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(zhuǎn)情況。
內(nèi)管長度 350－450mm；圓形內(nèi)腔直徑 φ42－φ52mm；采用30×20×
(mm3)釹鐵硼永磁體；組成雙排轉(zhuǎn)角(每分段按順時針轉(zhuǎn)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(nèi)管用1Cr18Ni9Ti熱軋無縫管；外封蓋、內(nèi)封蓋、上接頭、下接頭材料用45＃鋼；環(huán)形蓋、環(huán)形墊用10＃低碳鋼。除永磁體外，各零件均可用機械方法加工制造。
權(quán)利要求
1.一種由上接頭(1)、下接頭(10)、外套筒(9)等組成的石油采油井高場強永磁防蠟器，其特征在于外套筒(9)內(nèi)有異形內(nèi)管(8)，該內(nèi)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(nèi)圓外異圓形管形，在外套筒(9)與異形內(nèi)管(8)之間設(shè)有矩形永磁體(7)、軟鐵軛(5)和環(huán)形墊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的石油采油井高場強永磁防蠟器，其特征在于矩形永磁體(7)由稀土鈷或釹鐵硼磁性材料制成，厚度為6－12mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的石油采油井高場強永磁防蠟器，其特征在于異形內(nèi)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(jù)權(quán)利要求
1或3所述的石油采油井高場強永磁防蠟器，其特征在于異形內(nèi)管(8)的中間段各分段相鄰外壁之間有沿軸向依次旋轉(zhuǎn)的角度22.5°或45°或90°。
專利摘要
本實用新型為石油采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)以及位于外套筒(9)內(nèi)的異形內(nèi)管(8)等構(gòu)成。該防蠟器采用周期性內(nèi)聚式磁路設(shè)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(fā)明者周存忠, 曹毓娟 申請人:成都傳感換能技術(shù)研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan