CN116927722B - 油管清蜡除垢方法以及用于实施该方法的组件和装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种油管清蜡除垢方法以及用于实施该方法的组件和装置；所述装置包括清洗机构、井底机构和捕捉机构；井底机构预先投放到井筒的固定位置，反洗液从油套环空之间注入井底，流经井底机构举升阀球和清洗机构；在皮碗结构的作用下使清洗机构产生上升及旋转运动，实现对油管内壁的清洗；工作完成后，捕捉机构对清洗机构进行回收，清洗过程中，第二柱塞的柱塞孔关闭，清洗机构无法通过柱塞向上运动，清洗完成后，柱塞孔旋转90°，清洗机构在压力液的作用下穿过柱塞孔到达捕捉器位置，实现清洗机构的回收。具有结构简单、操作方便的特点，适用于对有杆泵油管的清洗，使用时不需将油管从井内取出，降低油管清洗成本。
Description
技术领域
本公开涉及地下石油开采工程机械技术领域，具体地说，涉及一种应用于有杆泵油管进行井下清蜡除垢的方法和装置。
背景技术
石油中含有大量的化合物，在石油开采的过程中，原油沿油管壁面上升，由于压强、温度等条件的改变造成溶解在原油中的化合物析出，这些物质黏附在油管壁面，造成油管内部过流面积减小，流动阻力增大，降低了石油的开采效率。尤其随着我国石油开采进入中后期，采出的原油具有高粘度、高含蜡的特点，导致油管结垢结蜡现象日趋严重，已成为制约石油经济高效开采的重要因素。现有的油管除垢除蜡方式主要有化学方法、高压水射流和机械方法，化学方法是通过化学药品与垢质产生的化学反应对油管蜡垢进行清除，此方法不仅难以对厚度较大的垢层进行清除，还会造成油管寿命的缩短及环境污染。高压水射流是通过高速水流对整块垢质进行冲击，从而实现对油管进行清洗的技术，高压水射流虽然不会造成环境污染，但对粘度较高的稠油井油管的清洗效果不好。机械清洗是通过清洗机构对油管内壁做刮削运动，从而达到对蜡垢清除的效果。现在许多机械清洗方式是将油管从油井中取出，在地面对油管进行清洗，这样不仅耽误油田的生产，还会增加生产成本。因此，迫切需要经济、便捷、快速的油管清洗工艺技术。
发明内容
本公开提出了一种油管清蜡除垢方法以及用于实施该方法的组件和装置，这种装置只需通过油套环空提供的液力来实现装置的上下及刮削运动，且在清洗结束后能实现对清洗机构的捕捉，从而提高了对油管的清洗效率。
本公开所述的油管清蜡除垢装置，包括以下基础方案：
基础方案1：油管清蜡除垢装置组件，包括捕捉机构1，所述捕捉机构1包括相互连接的缓冲气缸4、第一套筒501、第二套筒502、第三套筒503、捕捉器6以及阀体7；其中，
缓冲气缸4中设置有缓冲活塞9、第一弹簧8和第一缸筒10；缓冲活塞9的主体两边有与第一缸筒10相配合的凸起11，缓冲活塞9的主体内有与第一弹簧8相配合的第一凹槽12；第一缸筒10内侧加工有第二凹槽13，用于和缓冲活塞9相配合，以实现当清洗机构2上升到缓冲活塞9的位置时，缓冲活塞9沿着第二凹槽13向上移动，且在第一弹簧8的作用下获得缓冲力。
捕捉器6包括卡座14、第二弹簧15、第一柱塞16和第二缸筒17；卡座14用于托住清洗机构的底部，和卡座14相接触的是第二弹簧15，第二弹簧15的末端和第一柱塞16上的环形槽18相配合，以实现卡座14在第二缸筒17中的伸缩。
阀体7包括阀体壳19、阀前端盖20、第二柱塞21和手柄22；所述阀体壳上下对称且用螺栓连接，阀体壳19的端面和阀前端盖20相配合，阀前端盖20由直径不同的圆柱组成，端盖的内侧有用于限制第二柱塞21上柱塞孔的台阶24，第二柱塞21的另一端制作成四面体23用来和手柄22相配合。
基础方案2：在基础方案1上，所述组件增加清洗机构2；
所述清洗机构包括橡胶筒25、缓冲弹簧26、换向筒27、刀片槽端盖29、刀片槽32、刀片33、第三弹簧34、调节环35、皮碗39、第四套筒30和阀球56。
橡胶筒25用于在碰撞的时候起缓冲作用，橡胶筒25上加工有和换向筒27相配合的内孔，在换向筒27上端加工有凹槽，用于放置对所述橡胶筒限位的垫片28，垫片的下端放置缓冲弹簧26，缓冲弹簧26的另一端和刀片槽端盖29相接触；换向筒27的下端设置有和套筒30配合的挡环31。
刀片槽端盖29中间为圆形空腔，用于和换向筒27相配合；刀片槽端盖29上沿圆周分布四个螺纹孔分别与刀片槽32上的螺纹孔相配合；刀片槽端盖29另一面沿边沿分布有与刀片槽相配合的凸起36，且凸起36内侧分布有与刀片33相配合的圆孔37。
刀片槽32上设置有为连接套筒30而开有外螺纹的圆柱段，刀片槽32和套筒30通过螺纹连接，刀片槽32上均匀分布四个长槽38，在长槽38的端部内侧开有放置第三弹簧34的圆柱孔。
刀片33两端带有耳座，耳座上分别开有和刀片槽端盖29及刀片槽32对应的圆柱孔。
调节环35中间为圆形通孔，调节环35的圆周均匀分布四个凸台，凸台两端分别与所述刀片槽端面和端盖端面相配合；在每一个凸台上面分布两个圆孔。
皮碗39的外壁设置若干梯形槽，在皮碗的中上端且处于相邻两个梯形槽中间位置开有皮碗圆孔40，所述皮碗圆孔为缩径孔，与皮碗的壁面之间形成斜面；在皮碗39下部开有扇形孔41，所述扇形孔与所述皮碗圆孔相连通且一一对应；皮碗39的中心为贯通的圆柱孔，在圆柱孔上端开有与套筒配合的螺纹孔42。
第四套筒30上边分别开有与刀片槽32和皮碗39相配合的螺纹孔，第四套筒30下面设置两排圆孔43，在所述套筒的下端内侧有与阀球56相配合的锥形孔44且在锥形孔44的末端有与转向筒相配合的凸台45，阀球56卡在第四套筒30中。
橡胶筒25、缓冲弹簧26、换向筒27、刀片槽端盖29、刀片槽32、刀片33、第三弹簧34、调节环35、皮碗39、第四套筒30和阀球56按照如下方式组合成一个整体：
橡胶筒25通过螺纹与换向筒27连接，其中，换向筒27贯穿整个清洗机构；垫片28位于橡胶筒25与缓冲弹簧26之间，且卡在换向筒27上的凹槽内；缓冲弹簧26下端与刀片槽端盖29接触，刀片槽端盖29与刀片槽32通过螺钉连接；刀片33位于刀片槽端盖29与刀片槽32之间，刀片33与刀片槽端盖29及刀片槽32之间通过第三弹簧34连接；在刀片33与换向筒27之间设置调节环35，调节环35卡在刀片槽端盖29与刀片槽32之间；刀片槽32下端与第四套筒30通过螺纹连接；第四套筒30与皮碗39之间通过螺纹孔42进行连接；
当清洗机构2向上运动触碰到卡座14底部时，会将两边的卡座14向两边推挤，直至清洗机构能完全通过捕捉器6；当清洗机构2完全通过捕捉器6后，卡座14会在第二弹簧15的作用下复位，当清洗机构2运动到顶部与缓冲气缸4碰撞后，清洗机构2下落，直至清洗机构2底部的阀球56坐落在卡座14上。当油管清洗工作完成后，由捕捉机构对清洗机构进行回收，在清洗过程中，所述第二柱塞的柱塞孔关闭，清洗机构无法通过柱塞向上运动，当清洗完成后，所述柱塞孔旋转90°，清洗机构在压力液的作用下穿过柱塞孔到达捕捉器位置，实现清洗机构的回收。
基础方案3：在基础方案2上，所述组件增加井底机构3；
井底机构3分为内部和外部，内部设置有球座46、伸缩杆47、弹簧筒48、第四弹簧49、上接头50以及凸轮51。
球座46通过螺纹与伸缩杆47相连接，伸缩杆47下面是自由连接且靠弹簧筒48进行限位，伸缩杆47下面放置第四弹簧49用于缓冲，弹簧筒48通过螺纹与上接头50相连；
上接头50上开有放置弹簧的槽，上接头的另一端设置有圆台用于放置压紧弹簧，以使上接头一直和凸轮51接触；凸轮51通过销轴52固定，销轴上还安装有卡簧，卡簧的一端压在凸轮51的表面上，另一端压在中套筒532的壁面上。
井底机构3的外部包括上套筒531、中套筒532和下套筒533，三者之间通过螺纹相连接；中套筒532上开有槽57；下套筒533开有通孔54，且在套筒里面放有球体55，当液体从底端流过会把所述球体顶开且从所述通孔向上流动，当无液体时，球体下落，以防止异物落入井底。
本公开应用的另一个方面，在于提出一种油管清蜡除垢装置，应用基础方案3所述组件以及井下油管组合成工艺管柱，并使得所述捕捉机构通过螺栓与井下油管相连接，所述捕捉机构和油管均中空，所述清洗机构能够在井下油管和捕捉机构之间运动；所述井底机构通过凸轮51卡在所述井下油管的底部，清洗机构2运动到所述井下油管最底部时，坐落在井底机构3的球座46上；当清洗机构2运动到顶部并进行回收时，坐落在捕捉机构1的卡座14上。
进一步地，本公开给出了一种油管清蜡除垢方法，应用前述油管清蜡除垢装置，包括如下步骤：
第一步，把井底机构3投放到井下油管底部，井下油管底部有预制的沟槽，当井底机构3下落到油管底部时，井底机构3上的凸轮51与井下油管上的沟槽壁面发生碰撞，从而使凸轮51围绕销轴52顺时针旋转，当凸轮51完全通过油管壁面的沟槽后，凸轮51围绕销轴52逆时针旋转，从而使凸轮51卡在油管沟槽底部，使整个井底机构固定在油管底部；
第二步，投放阀球56，将阀球56从井口沿井下油管投放，阀球56落在井底机构3的球座46上；
第三步，将清洗机构2从井口沿井下油管投放，清洗机构下落到井底时，清洗机构的底部与阀球56相配合；
第四步，将捕捉机构1安装在井口；
第五步，开始清洗工作；
第六步，清洗结束对清洗机构进行回收。
进一步地，所述第五步，按照如下模式进行清洗：
压力液从油套环空注入，然后流过井底机构3，带动清洗机构2向上运动，在清洗机构2向上运动的过程中，阀球56堵住换向筒27底部的中间孔，防止泄流，保证清洗机构2底部的动力；
当液体从清洗机构2上的皮碗39下部的孔流入，从皮碗壁面上的孔流出时，由于和壁面形成作用力与反作用力，使清洗机构2发生转动，实现清洗除垢；
当清洗机构2上升到捕捉机构1的顶部时，清洗机构2上部的橡胶筒25与阀体7产生碰撞，换向筒27向下移动，使阀球56与清洗机构2脱离，清洗机构2泄流，清洗机构2下落到油管底部；
在油管底部清洗机构2的下部再次与阀球56配合，直至压力液再次注入。
所述第六步，按照如下模式进行回收：
使清洗机构2在压力液的作用下上升到捕捉机构1，将阀体7上的手柄22旋转90°，使得清洗机构能通过第二注塞21上的柱塞孔向上运动；
当清洗机构2到达捕捉器6的下方时，清洗机构2把卡座14向两边挤压，使得清洗机构2能够完全通过捕捉器6；
清洗机构2通过捕捉器6后继续向上运动，卡座14在第二弹簧15的作用下复位，清洗机构上升到顶部和缓冲气缸4产生碰撞后，向下运动，使清洗机构底部的阀球56座落在卡座14上，实现对整个清洗机构的回收。
本说明书一个或多个实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本发明的捕捉机构设计有柱塞、捕捉器及缓冲气缸；当油管清洗工作完成时，把柱塞旋转90°使柱塞孔正对油管通道，清洗机构在井底清洗液冲力的作用下通过柱塞孔，由于井底液的冲力很大，当清洗机构继续上行通过捕捉器碰到缓冲气缸时，缓冲气缸内的弹簧会被压缩，从而起到缓冲作用，此时清洗机构会回落到捕捉器的半圆卡座上，从而完成清洗机构的自动捕捉过程。本发明的清洗机构具有皮碗结构，皮碗结构圆周开有的梯形槽具有密封作用，从而造成下部的压力大于装置上部的压力，使装置能够完成更好的举升效果；梯形槽中间开有过水孔，当下部的水通过装置下部流入，通过过水孔流出时，液体会和油管壁面形成作用力和反作用力，从而带动装置旋转，实现刮削运动，并且刀片的耳座上设计有弹簧孔，可用于调节刀具开度。本发明的井底机构上安装有球座，当清洗机构下落到井底就会坐落在球座上，同时和球座上的阀球形成配合，从而堵住换向筒上的圆孔，防止泄流；当清洗机构向上运动时，从油套环空注入的液体可通过井底机构举升阀球和清洗机构。
下面进行详细说明：
首先，本有杆泵油管返清洗清蜡除垢装置设计有捕捉机构，捕捉机构内含有的缓冲结构可以减缓清洗机构上升时对捕捉机构顶部的撞击；捕捉机构中捕捉器的伸缩功能既能保证清洗机构上升时通过，又能保证下降时托住其底部对其进行捕捉。
其次，本有杆泵油管返清洗清蜡除垢装置设计有清洗机构，清洗机构所含有的刀具部分与弹簧相连接，刀具的开度可以通过调节环内侧过水量与弹簧来控制。皮碗安装在清洗机构底部，皮碗上所具有的环形槽有密封效果，使下部压力大于上部压力，从而实现装置向上运动；皮碗的四周开有切向孔，当流体从皮碗下部流入，从切向孔流出时，流出的液体会和油管壁面产生作用力与反作用力，从而带动装置进行刮削运动。
再次，本有杆泵油管返清洗清蜡除垢装置设计有井底机构，井底机构上所具有的凸轮结构可使装置固定在井底，井底机构上的阀球座为阀球和清洗机构下落到井底提供位置，当油套环空注入的液体通过井底机构向上流动时，阀球会堵住换向筒底部与清洗机构一起向上运动，从而避免装置泄流，为装置向上运动提供动力。
综上所述，本发明提出的一种有杆泵油管返清洗清蜡除垢装置总体上可分为捕捉机构、清洗机构和井底机构三部分；清洗机构为分体式结构，并由流体驱动装置上升旋转和刀具的自动伸缩，利用油井返洗液可实现返清洗清蜡除垢装置在井下自动升降，从而完成自动清蜡除垢过程；井底机构主要协助清洗机构在井底与阀球的分离与结合工作，待清洗机构完成清洗工作后，由捕捉机构完成捕捉，三个主体之间相互配合，从而达到对油管内壁彻底清洗的目的。本公开给出的方案设计结构简单、操作方便，只需通过油套环空提供的液力来实现装置的上下及刮削运动，且在清洗结束后能实现对清洗机构的捕捉，从而提高了对油管的清洗效率，适用于对有杆泵油管的清洗，使用时不需将油管从井内取出，降低油管清洗成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。
图1是本公开所述油管清蜡除垢装置的整体结构三维示意图。
图2是本公开所述油管清蜡除垢装置的捕捉机构中部分结构二维示意图。
图3是本公开所述油管清蜡除垢装置的缓冲活塞三维结构示意图。
图4是本公开所述油管清蜡除垢装置的柱塞三维结构示意图。
图5是本公开所述油管清蜡除垢装置的阀体的二维结构示意图。
图6是本公开所述油管清蜡除垢装置的清洗机构二维剖视图。
图7是本公开所述油管清蜡除垢装置的刀片槽端盖三维结构示意图。
图8是本公开所述油管清蜡除垢装置的刀片槽三维结构示意图。
图9是本公开所述油管清蜡除垢装置的刀片三维结构示意图。
图10是本公开所述油管清蜡除垢装置的调节环三维结构示意图。
图11是本公开所述油管清蜡除垢装置的皮碗三维结构示意图。
图12是本公开所述油管清蜡除垢装置的井底机构刨视图。
图13是本公开所述油管清蜡除垢装置的井底机构中套筒三维结构示意图。
图中1-捕捉机构，2-清洗机构，3-井底机构，4-缓冲气缸，501-第一套筒、502-第二套筒、503-第三套筒，6-捕捉器，7-阀体，8-第一弹簧，9-缓冲活塞，10-第一缸筒，11-凸起，12-第一凹槽，13-第二凹槽，14-卡座，15-第一弹簧，16-第一柱塞，17-第二缸筒，18-环形槽，19-阀体壳，20-阀前端盖，21-第二柱塞，22-手柄，23-四面体，24-台阶，25-橡胶筒，26-缓冲弹簧，27-换向筒，28-垫片，29-刀片槽端盖，30-第四套筒，31-挡环，32-刀片槽，33-刀片，34-第三弹簧，35-调节环，36-凸起，37-第一圆孔，38-长槽，39-皮碗，40-皮碗圆孔，41-扇形孔，42-螺纹孔，43-第二圆孔，44-锥形孔，45-凸台，46-球座，47-伸缩杆，48-弹簧筒，49-弹簧，50-上接头，51-凸轮，52-销轴，531-上套筒，532-中套筒，533-下套筒，54-通孔，55-球体，56-阀球，57-槽。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在实例中，对于本领域技术人员以及相关领域技术人员熟知的方法、手段、电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
首先示例性描述本种油管清蜡除垢装置，包括捕捉机构、清洗机构和井底机构三个主要部分。其中，捕捉机构主要由缓冲气缸、套筒、捕捉器、阀体组成；清洗机构主要由换向筒、刀片以及皮碗等结构构成。
所述的捕捉机构中，缓冲气缸和套筒，套筒和捕捉机构及阀体之间主要通过螺栓进行连接。所述缓冲气缸主要包括缓冲活塞、弹簧和缸筒。缓冲活塞整体结构为扁的圆柱体，圆柱两边有与缸筒相配合的凸起，圆柱内有与弹簧相配合的圆形凹槽；缸筒内侧加工有凹槽与缓冲活塞相配合，当清洗机构上升到缓冲活塞的位置时，缓冲活塞沿着凹槽向上移动，且在弹簧的作用下起到缓冲作用。
所述捕捉器包括卡座、弹簧、柱塞和缸筒。卡座的整体相当于圆柱体的端部有四分之一的半球，用于托住清洗机构的底部，和卡座相接触的是弹簧，弹簧的末端和柱塞上的孔相配合，从而实现卡座在缸筒中的伸缩。阀体包括阀体壳、阀前端盖、柱塞孔和手柄。
所述阀体包括阀体壳、阀前端盖、柱塞孔和手柄。阀体壳上下对称且用螺栓连接，阀体壳的端面和阀前端盖相配合，阀前端盖由直径不同的圆柱组成，端盖的内侧有用于限制柱塞孔的台阶，柱塞孔的另一端制作成四面体用来和开关相配合。
所述的清洗机构包括橡胶筒、缓冲弹簧和换向筒。橡胶筒主要是在碰撞的时候起缓冲作用，橡胶筒加工有和换向筒相配合的内孔，在换向筒上端加工有凹槽，用于放置对橡胶筒限位的垫片，垫片的下端放置有缓冲弹簧，弹簧的另一端和端盖相接触，所述换向筒的另一端加工有和套筒配合的圆环。
所述的清洗机构还包括刀片槽端盖、刀片槽、刀片、弹簧和调节环。刀片槽端盖中间为空腔，用于和换向筒相配合；刀片槽端盖上沿圆周分布四个螺纹孔分别与刀片槽上的螺纹孔相配合；刀片槽端盖另一面沿边沿分布有与刀片槽相配合的凸起，且凸起内侧分布有与刀片相配合的圆孔。所述刀片槽有为连接套筒而开有外螺纹的圆柱段，和外螺纹相连是由均匀分布在圆周上的长槽组成，在长槽的端部内侧开有放置弹簧的圆柱孔。所述刀片两端带有耳座，耳座上分别开有和端盖及刀片槽对应的圆柱孔。所述调节环中间为圆形通孔，调节环的圆周均匀分布四个凸台，凸台两端分别与刀片槽端面和端盖端面相配合；在每一个凸台上面分布两个圆孔。
所述的清洗机构还包括皮碗、套筒和阀球。皮碗的外壁由梯形槽构成，在皮碗的中上端且处于两梯形槽中间位置开有圆孔，圆孔与皮碗壁面有一定的倾角，同时在其下部对应开有相应扇形孔与壁面孔相通；皮碗的中心为贯通的圆柱孔，在圆柱孔上端开有与套筒配合的螺纹孔。所述套筒上边分别开有与刀片槽和皮碗相配合的螺纹孔，套筒下面有两排圆孔，在套筒的下端内侧有与阀球相配合的锥形孔且在锥形孔的末端有与转向筒相配合的凸台。
所述的井底机构，球座通过螺纹与伸缩杆相连接，伸缩杆下面是自由连接且靠弹簧筒进行限位，伸缩杆下面放置弹簧用于缓冲作用，弹簧筒通过螺纹与上接头相连，上接头上开有放置弹簧的槽，上接头的另一端有直径较大的圆台用于放置弹簧，从而使上接头一直和凸轮接触，凸轮则通过销轴固定，销轴上还安装有卡簧，卡簧的一端压在凸轮的表面上，另一端压在中套筒的壁面上。井底机构的外部由三个套筒通过螺纹相连接，中套筒上开有供凸轮伸出的槽，下套筒开有通孔，且在里面放有球体，当液体从底端流过会把球体顶开且从通孔向上流动，当无液体时，球体下落，从而防止异物落入井底。
下面将结合附图如图1所示，油管清蜡除垢装置，包括捕捉机构1、清洗机构2、和井底机构3三个主要部分。
如图1结合图2所示，所述捕捉机构1主要由缓冲气缸4、套筒501、套筒502、套筒503、捕捉器6、阀体7。缓冲气缸4位于捕捉机构1的顶部，其通过螺栓和套筒501相连接，在套筒501的上端有用于安装检测装置的输入口，套筒501的下部两侧分别有两个捕捉器6，捕捉器用于托住清洗机构2；在套筒501的下部用螺栓和套筒502相连接，套筒502的下部和阀体壳19焊接在一起；所述阀体壳19分为上下对称的两部分，两壳之间通过螺栓连接在一起，且中间有阀腔控制清洗机构的回收。阀体壳的下壳体与套筒503焊接在一起，套筒503用于与油管之间的连接。
如图2结合图3所示，所述的缓冲气缸4包括弹簧8、缓冲活塞9和第一缸筒10。缓冲活塞9整体为扁的圆柱体，圆柱两边有与第一缸筒10相配合的凸起11，圆柱内有与弹簧相配合的圆形凹槽12；缸筒内侧加工有凹槽13与缓冲活塞相配合，当清洗机构上升到缓冲活塞的位置时，缓冲活塞沿着凹槽13向上移动，且在弹簧的作用下起到缓冲作用。
如图2结合图4所示，所述的捕捉器6包括卡座14、第一弹簧15、第一柱塞16和第二缸筒17。卡座14的整体相当于圆柱体的端部有四分之一的半球，用于托住清洗机构的底部，和卡座14相接触的是第一弹簧15，弹簧的末端和柱塞上的环形槽18相配合，从而实现卡座在缸筒中的伸缩。
如图5所示，所述的阀体7包括阀体壳19、阀前端盖20、第二柱塞和手柄22。阀体壳上下对称且用螺栓连接，阀体壳19的端面和阀前端盖相配合，阀前端盖20由直径不同的圆柱组成，端盖的内侧有用于限制柱塞孔的台阶24，第二柱塞21的另一端制作成四面体23用来和手柄22相配合。
如图6所示，所述的清洗机构包括橡胶筒25、缓冲弹簧26和换向筒27。橡胶筒25主要是在碰撞的时候起缓冲作用，橡胶筒25加工有和换向筒27相配合的内孔，在换向筒上端加工有凹槽，用于放置对橡胶筒限位的垫片28，垫片的下端放置有缓冲弹簧26，弹簧的另一端和刀片槽端盖29相接触，所述换向筒27的另一端加工有和第四套筒30配合的挡环31。
如图6结合图7图8图9图10所示，所述的清洗机构还包括刀片槽端盖29、刀片槽32、刀片33、弹簧34和调节环35。刀片槽端盖29中间为圆柱形空腔，用于和换向筒27相配合；刀片槽端盖上沿圆周分布四个螺纹孔分别与刀片槽32上的螺纹孔相配合；刀片槽端盖另一面沿边沿分布有与刀片槽相配合的凸起36，且凸起36内侧分布有与刀片相配合的圆孔37。所述刀片槽32有为连接套筒30而开有外螺纹的圆柱段，和外螺纹相连是由均匀分布在圆周上的长槽38组成，在长槽的端部内侧开有放置弹簧的圆柱孔。所述刀片33两端带有耳座，耳座上分别开有和端盖及刀片槽对应的圆柱孔。所述调节环35中间为圆形通孔，调节环的圆周均匀分布四个凸台，凸台两端分别与刀片槽端面和端盖端面相配合；在每一个凸台上面分布两个圆孔。
如图6结合图11所示，所述的清洗机构还包括皮碗39、第四套筒30和阀球56。皮碗39的外壁由梯形槽构成，在皮碗39的中上端且处于两梯形槽中间位置开有圆孔40，圆孔与皮碗壁面有一定的倾角，同时在其下部对应开有相应扇形孔41与壁面孔相通；皮碗39的中心为贯通的圆柱孔，在圆柱孔上端开有与套筒配合的螺纹孔42。所述第四套筒30上边分别开有与刀片槽和皮碗39相配合的螺纹孔，第四套筒30下面有两排圆孔43，在套筒的下端内侧有与阀球56相配合的锥形孔44且在锥形孔44的末端有与转向筒相配合的凸台45。
如图12结合图13所示，所述的井底机构3的结构，其球座46通过螺纹与伸缩杆47相连接，伸缩杆47下面是自由连接且靠弹簧筒48进行限位，伸缩杆47下面放置弹簧49用于缓冲作用，弹簧筒48通过螺纹与上接头50相连，上接头50上开有放置弹簧的槽，上接头的另一端有直径较大的圆台用于放置弹簧，从而使上接头一直和凸轮51接触，凸轮51则通过销轴52固定，销轴上还安装有卡簧，卡簧的一端压在凸轮51的表面上，另一端压在中套筒532的壁面上。井底机构3的外部由上套筒531、中套筒532、下套筒533通过螺纹相连接，中套筒532上开有槽57，下套筒533上开有通孔54，且在里面放有球体55，当液体从底端流过会把球体顶开且从通孔向上流动，当无液体时，球体下落，从而防止异物落入井底。
工作原理：
该装置工作前，应先把井底机构3投放到油管底部，油管底部预制有沟槽，当井底机构3下落到底部时，井底机构上的凸轮51正好卡在沟槽中间。下一步开始投放阀球56，阀球56会下落到井底机构的球座46上，紧接着投放清洗机构2，清洗机构2下落到井底时会和阀球56相配合。清洗开始时，压力液会从油套环空注入，然后从井底机构3下面流出，从而带动清洗机构2向上运动，此时阀球56堵住换向筒27中间的孔，以防泄流。当液体从清洗机构2皮碗39下的孔流入，从壁面上的孔流出时，由于和壁面形成反作用力，所以清洗机构2会发生转动，从而实现清洗除垢的效果。当清洗机构上升到捕捉机构1的顶部时，橡胶筒25会碰到阀体装置7，此时换向筒27会向下移动，从而把阀球56投向装置底部，由于没有阀球56堵住换向筒底部，所以装置会实现泄流，从而清洗机构2也会下落到井底。当清洗结束时，清洗机构2上升到捕捉机构1时，让阀体7上的手柄22旋转90°，清洗机构2便可以通过第二柱塞上柱塞孔向上运动，当通过捕捉器6时，捕捉器6上的卡座14会在弹簧15的作用下向内收缩，此时，清洗机构2继续向上运动，当通过捕捉器6后，卡座14会在弹簧15的作用下恢复到原来的位置，当清洗机构2上升到顶部和缓冲气缸4产生碰撞，清洗机构2会向下运动，从而回落到卡座14上，从而完成整个清洗过程。
本发明所提出的油管返清洗清蜡除垢装置，可应用于有杆泵油管的清洗，创新性的将油套环空注入的液体转化为清洗机构上升及旋转的动力，节省了能源的消耗。清洗机构部分的刀片、弹簧与调节环之间的设计使刀片能够根据实际刮削情况进行合理伸缩。此外，清洗机构上的换向筒与阀球之间配合的设计使清洗机构能够实现上下运动，从而达到多次清洗油管的目的。
以上已经描述的实施例，是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术进行改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (6)
1.一种油管清蜡除垢装置组件，包括捕捉机构(1)和清洗机构(2)，所述捕捉机构(1)包括缓冲气缸(4)、阀体(7)、捕捉器(6)、第一套筒(501)、第二套筒(502)以及第三套筒(503)；其中，
缓冲气缸(4)位于捕捉机构(1)的顶部，其通过螺栓和第一套筒(501)相连接，在第一套筒(501)的上端有用于安装检测装置的输入口，第一套筒(501)的下部两侧分别有两个捕捉器(6)，捕捉器用于托住清洗机构(2)；在第一套筒(501)的下部用螺栓和第二套筒(502)相连接，第二套筒(502)的下部和阀体壳(19)焊接在一起；阀体壳(19)分为上下对称的两部分，两壳之间通过螺栓连接在一起，且中间有阀腔控制清洗机构的回收；阀体壳的下壳体与第三套筒(503)焊接在一起，第三套筒(503)用于与油管之间的连接；
缓冲气缸(4)中设置有缓冲活塞(9)、第一弹簧(8)和第一缸筒(10)；缓冲活塞(9)的主体两边有与第一缸筒(10)相配合的凸起(11)，缓冲活塞(9)的主体内有与第一弹簧(8)相配合的第一凹槽(12)；第一缸筒(10)内侧加工有第二凹槽(13)，用于和缓冲活塞(9)相配合，以实现当清洗机构(2)上升到缓冲活塞(9)的位置时，缓冲活塞(9)沿着第二凹槽(13)向上移动，且在第一弹簧(8)的作用下获得缓冲力；
捕捉器(6)包括卡座(14)、第二弹簧(15)、第一柱塞(16)和第二缸筒(17)；卡座(14)用于托住清洗机构的底部，和卡座(14)相接触的是第二弹簧(15)，第二弹簧(15)的末端和第一柱塞(16)上的环形槽(18)相配合，以实现卡座(14)在第二缸筒(17)中的伸缩；
所述阀体(7)包括阀体壳(19)、阀前端盖(20)、第二柱塞(21)和手柄(22)；所述阀体壳上下对称且用螺栓连接，阀体壳(19)的端面和阀前端盖(20)相配合，阀前端盖(20)由直径不同的圆柱组成，端盖的内侧有用于限制第二柱塞(21)上柱塞孔的台阶(24)，第二柱塞(21)的另一端制作成四面体(23)用来和手柄(22)相配合；
其特征在于，所述清洗机构包括橡胶筒(25)、缓冲弹簧(26)、换向筒(27)、刀片槽端盖(29)、刀片槽(32)、刀片(33)、第三弹簧(34)、调节环(35)、皮碗(39)、第四套筒(30)和阀球(56)；
橡胶筒(25)用于在碰撞的时候起缓冲作用，橡胶筒(25)上加工有和换向筒(27)相配合的内孔，在换向筒(27)上端加工有凹槽，用于放置对所述橡胶筒限位的垫片(28)，垫片的下端放置缓冲弹簧(26)，缓冲弹簧(26)的另一端和刀片槽端盖(29)相接触；换向筒(27)的下端设置有和第四套筒(30)配合的挡环(31)；
刀片槽端盖(29)中间为圆形空腔，用于和换向筒(27)相配合；刀片槽端盖(29)上沿圆周分布四个螺纹孔分别与刀片槽(32)上的螺纹孔相配合；刀片槽端盖(29)另一面沿边沿分布有与刀片槽相配合的凸起(36)，且凸起(36)内侧分布有与刀片(33)相配合的圆孔(37)；
刀片槽(32)上设置有为连接套筒(30)而开有外螺纹的圆柱段，刀片槽(32)和套筒(30)通过螺纹连接，刀片槽(32)上均匀分布四个长槽(38)，在长槽(38)的端部内侧开有放置第三弹簧(34)的圆柱孔；
刀片(33)两端带有耳座，耳座上分别开有和刀片槽端盖(29)及刀片槽(32)对应的圆柱孔；
调节环(35)中间为圆形通孔，调节环(35)的圆周均匀分布四个凸台，凸台两端分别与所述刀片槽端面和端盖端面相配合；在每一个凸台上面分布两个圆孔；
皮碗(39)的外壁设置若干梯形槽，在皮碗的中上端且处于相邻两个梯形槽中间位置开有皮碗圆孔(40)，所述皮碗圆孔为缩径孔，与皮碗的壁面之间形成斜面；在皮碗(39)下部开有扇形孔(41)，所述扇形孔与所述皮碗圆孔相连通且一一对应；皮碗(39)的中心为贯通的圆柱孔，在圆柱孔上端开有与套筒配合的螺纹孔(42)；
第四套筒(30)上边分别开有与刀片槽(32)和皮碗(39)相配合的螺纹孔，第四套筒(30)下面设置两排圆孔(43)，在所述套筒的下端内侧有与阀球(56)相配合的锥形孔(44)且在锥形孔(44)的末端有与转向筒相配合的凸台(45)，阀球(56)卡在第四套筒(30)中；
橡胶筒(25)、缓冲弹簧(26)、换向筒(27)、刀片槽端盖(29)、刀片槽(32)、刀片(33)、第三弹簧(34)、调节环(35)、皮碗(39)、第四套筒(30)和阀球(56)按照如下方式组合成一个整体：
橡胶筒(25)通过螺纹与换向筒(27)连接，其中，换向筒(27)贯穿整个清洗机构；垫片(28)位于橡胶筒(25)与缓冲弹簧(26)之间，且卡在换向筒(27)上的凹槽内；缓冲弹簧(26)下端与刀片槽端盖(29)接触，刀片槽端盖(29)与刀片槽(32)通过螺钉连接；刀片(33)位于刀片槽端盖(29)与刀片槽(32)之间，刀片(33)与刀片槽端盖(29)及刀片槽(32)之间通过第三弹簧(34)连接；在刀片(33)与换向筒(27)之间设置调节环(35)，调节环(35)卡在刀片槽端盖(29)与刀片槽(32)之间；刀片槽(32)下端与第四套筒(30)通过螺纹连接；第四套筒(30)与皮碗(39)之间通过螺纹孔(42)进行连接；
当清洗机构(2)向上运动触碰到卡座(14)底部时，会将两边的卡座(14)向两边推挤，直至清洗机构能完全通过捕捉器(6)；当清洗机构(2)完全通过捕捉器(6)后，卡座(14)会在第二弹簧(15)的作用下复位，当清洗机构(2)运动到顶部与缓冲气缸(4)碰撞后，清洗机构(2)下落，直至清洗机构(2)底部的阀球(56)坐落在卡座(14)上；
当油管清洗工作完成后，由捕捉机构对清洗机构进行回收，在清洗过程中，所述第二柱塞的柱塞孔关闭，清洗机构无法通过柱塞向上运动，当清洗完成后，所述柱塞孔旋转90°，清洗机构在压力液的作用下穿过柱塞孔到达捕捉器位置，实现清洗机构的回收。
2.根据权利要求1所述的一种油管清蜡除垢装置组件，其特征在于：所述组件还包括井底机构(3)；
井底机构(3)分为内部和外部，内部设置有球座(46)、伸缩杆(47)、弹簧筒(48)、第四弹簧(49)、上接头(50)以及凸轮(51)；
球座(46)通过螺纹与伸缩杆(47)相连接，伸缩杆(47)下面是自由连接且靠弹簧筒(48)进行限位，伸缩杆(47)下面放置第四弹簧(49)用于缓冲，弹簧筒(48)通过螺纹与上接头(50)相连；
上接头(50)上开有放置弹簧的槽，上接头的另一端设置有圆台用于放置压紧弹簧，以使上接头一直和凸轮(51)接触；凸轮(51)通过销轴(52)固定，销轴上还安装有卡簧，卡簧的一端压在凸轮(51)的表面上，另一端压在中套筒(532)的壁面上；
井底机构(3)的外部包括上套筒(531)、中套筒(532)和下套筒(533)，三者之间通过螺纹相连接；中套筒(532)上开有槽(57)；下套筒(533)开有通孔(54)，且在套筒里面放有球体(55)，当液体从底端流过会把所述球体顶开且从所述通孔向上流动，当无液体时，球体下落，以防止异物落入井底。
3.一种油管清蜡除垢装置，其特征在于，应用权利要求2所述组件以及井下油管组合成工艺管柱，并使得所述捕捉机构通过螺栓与井下油管相连接，所述捕捉机构和油管均中空，所述清洗机构能够在井下油管和捕捉机构之间运动；所述井底机构通过凸轮(51)卡在所述井下油管的底部，清洗机构(2)运动到所述井下油管最底部时，坐落在井底机构(3)的球座(46)上；当清洗机构(2)运动到顶部并进行回收时，坐落在捕捉机构(1)的卡座(14)上。
4.一种油管清蜡除垢方法，应用权利要求3所述装置，其特征在于包括如下步骤：
第一步，把井底机构(3)投放到井下油管底部，井下油管底部有预制的沟槽，当井底机构(3)下落到油管底部时，井底机构(3)上的凸轮(51)与井下油管上的沟槽壁面发生碰撞，从而使凸轮(51)围绕销轴(52)顺时针旋转，当凸轮(51)完全通过油管壁面的沟槽后，凸轮(51)围绕销轴(52)逆时针旋转，从而使凸轮(51)卡在油管沟槽底部，使整个井底机构固定在油管底部；
第二步，投放阀球(56)，将阀球(56)从井口沿井下油管投放，阀球(56)落在井底机构(3)的球座(46)上；
第三步，将清洗机构(2)从井口沿井下油管投放，清洗机构下落到井底时，清洗机构的底部与阀球(56)相配合；
第四步，将捕捉机构(1)安装在井口；
第五步，开始清洗工作；
第六步，清洗结束对清洗机构进行回收。
5.根据权利要求4所述的一种油管清蜡除垢方法，其特征在于第五步，按照如下模式进行清洗：
压力液从油套环空注入，然后流过井底机构(3)，带动清洗机构(2)向上运动，在清洗机构(2)向上运动的过程中，阀球(56)堵住换向筒(27)底部的中间孔，防止泄流，保证清洗机构(2)底部的动力；
当液体从清洗机构(2)上的皮碗(39)下部的孔流入，从皮碗壁面上的孔流出时，由于和壁面形成作用力与反作用力，使清洗机构(2)发生转动，实现清洗除垢；
当清洗机构(2)上升到捕捉机构(1)的顶部时，清洗机构(2)上部的橡胶筒(25)与阀体(7)产生碰撞，换向筒(27)向下移动，使阀球(56)与清洗机构(2)脱离，整个清洗机构(2)泄流，清洗机构(2)下落到油管底部；
在油管底部清洗机构(2)的下部再次与阀球(56)配合，直至压力液再次注入。
6.根据权利要求5所述的一种油管清蜡除垢方法，其特征在于第六步，按照如下模式进行回收：
使清洗机构(2)在压力液的作用下上升到捕捉机构(1)，将阀体(7)上的手柄(22)旋转90°，使得清洗机构能通过第二柱塞(21)上的柱塞孔向上运动；
当清洗机构(2)到达捕捉器(6)的下方时，清洗机构(2)把卡座(14)向两边挤压，使得清洗机构(2)能够完全通过捕捉器(6)；
清洗机构(2)通过捕捉器(6)后继续向上运动，卡座(14)在第二弹簧(15)的作用下复位，清洗机构上升到顶部和缓冲气缸(4)产生碰撞后，向下运动，使清洗机构底部的阀球(56)座落在卡座(14)上，实现对整个清洗机构的回收。
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