技术领域
本发明涉及一种石油井下采油防蜡装置及方法，特别涉及一种柱塞式油井自发电防蜡装置及方法。
背景技术
油井结蜡是长久以来在国内外油田开采过程中存在的问题，在原油由地下层抽到地上时，由于地下气体体积的膨胀造成原油温度下降,再加上蜡在原油中的分子量是不同的，在开采过程中因为温度的变化油蜡会按照分子量的不同顺序析出，随后由于重力势能沉积在油管上，使原有管道的管筒变得狭小，堵塞管道，原油产量降低，甚至造成油井停产。
目前，油田常用的油井清防蜡方法主要有机械清防蜡、热力清防蜡、表面能防蜡(内衬和涂料油管)化学剂清防蜡、强磁清防蜡和微生物清防蜡等。
1机械清蜡技术：将清蜡工具下入井内，刮除油管壁上的蜡，并靠液流将蜡带至地面。在自喷井中采用的清蜡工具主要由刮蜡片和清蜡钻头等。一般情况下采用刮蜡片，如果蜡严重，则用清蜡钻头；
2热力清防蜡技术：热力清防蜡技术是利用热能提高井筒流体温度达到清防蜡的一种方法。对于蜡原油,当原油温度超过析蜡温度时，则起油井防蜡作用；当温度超过蜡的熔点时，则起到油井清蜡作用。对于高凝油及稠油，则利用其流动性对温度敏感的特性，通过井筒加热达到降粘降阻的目的。热力清防蜡技术根据其加热介质不同分为热载体循环和电加热两大类；
3化学药剂清防蜡技术：用化学剂对油井进行清防蜡是目前油田应用较为广泛的一种技术，这是因为通常将药剂从油套管环形空间注入，不影响油井正常生产和其它作业，除可以收到清防蜡效果外，使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解堵的效果；
4油管内衬和涂层防蜡：油管内衬和涂层防蜡可提高管壁的光滑度，改善表面润湿性(达到亲水憎使蜡不易沉积，从而达到防蜡的目的；
5微生物清防蜡：微生物主动向食物如石蜡、碳氢化合物方向游动，将原油中饱和碳氢化合物、胶质沥青质降解，降低原油中的含蜡量，从而抑制石蜡的沉积；
6强磁清防蜡：原油是成份复杂的各种烃的混合物，也是抗磁性物质。当原油通过达到足够大磁场强度及梯度的磁场时，由于洛仑兹力的作用，使得在结晶温度附近处于无序热运动中的蜡分子们，获得了能量，调整了彼此的磁撞方位，提供了普遍的结晶生核条件，从而生成了大量直径很小，呈球状的微晶（为常见蜡晶直径的1/10000）悬浮在原油中，这样就大大削弱了在管避及抽油杆上析结出片状硬蜡，以及在原油中形成片状石蜡的网状络合物的可能性，也就同时降低了原油的流动阻力。
本发明主要探讨的是热力清防蜡技术，也就是通过对结蜡点附近进行加热来完成防蜡工作，目前也有提到这方面的技术，但是原理和效果与本发明均有较大的差异。比如中国专利文献号为CN104929581A，专利名称为《一种防蜡降粘装置》，其包括内管，内管外部安装有防蜡降粘组件，其包括直接套接在内管外周的电磁线圈，电磁线圈包括第一线圈、第二线圈和第三线圈，任意两个线圈之间绕有一圈环流水管，电磁线圈外周使用防水绝缘层密封，防水绝缘层外周为外壳，外壳上设有接线盒，接线盒通过电缆连接电控箱，电控箱引出两根线缆，其一用于连接电源，另一个连接蓄电池，所述的蓄电池由太阳能电池板充电。其电力供应是通过井口的电源或蓄电池，然后通过电缆连接到井下，这对于生产操作来说，其操作步骤繁琐，增大了作业成本；而对于日常维护来说，由于通过电缆下入强电到井下，也存在一定的安全风险，如果是地层能量较大的高压井，万一引燃油井，将会是灾难性的井喷及燃烧，带来非常大的安全隐患；另外，如果在井口处的电缆漏电，也会对地面人员造成伤害或造成其他安全事故。
中国专利文献号CN104033127B，专利名称为《强磁旋流自发电真空超导四效防蜡降粘装置》，该装置包括单级或多级自下而上用丝扣串联在一起的高频脉冲水力振荡防蜡降粘器、强磁旋流自发电装置以及装置上部与抽油泵连接的上变扣接头和装置下部与尾管连接的下变扣接头，上述各装置连接位置可以随机组合和互换，装配级数可根据制热要求调节，各级之间设置利于形成螺旋旋流的斜向射流孔互相连通。该装置与现有防蜡降粘装置比较具有高频脉冲水力振荡防蜡降粘、强磁磁化防蜡降粘、强磁旋流自发电防蜡降粘、真空超导高效传热防蜡降粘多重功效。其中，提到了强磁旋流自发电装置是采用多翼风车鼠笼组合体闭合导体切割磁力线发电式结构，该种结构包括中心管以及中心管外壁或凹槽内设置的强磁体环、强磁体环包覆的隔磁护套和中心管内部设置的多翼风车鼠笼组合体，其中多翼风车鼠笼组合体设置转轴，其转轴一端用轴承或钝形锥尖固定于下部射流孔阀体中心孔内，转轴另一端设置环形内齿轮，其环形内齿轮与上部多翼螺旋一端设置的环形外齿轮啮合。所述的强磁体环为横向或竖向置于中心管外壁或凹槽内的单级或双级或多级环形独立闭合磁体或按N、S极性交互分散排列或密集排列的偶数强磁体环，强磁体环外壁设置隔磁护套。该发明的结构复杂，制作成本较高，难以得到现场应用和推广。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种柱塞式油井自发电防蜡装置及方法，利用抽油设备的动力，在井下连接自发电的装置，通过对井下结蜡点附近进行加热，可以避免结蜡点附近的结蜡，而且安全可靠。
本发明提到的一种柱塞式油井自发电防蜡装置，其技术方案是：包括外部的感应线圈部分和内部的磁场运动部分，所述磁场运动部分包括磁棒（12）、磁棒载体（19），通过磁棒载体（19）与抽油杆连接，磁棒载体（19）将磁棒（12）装在磁棒载体（19）的空腔内，且磁棒两端安装橡胶垫（18），使磁场集中在磁棒载体（19）的两端，在抽油杆的上下运动的带动下，感应线圈部分的磁通量产生变化，进而产生感生电动势；
所述感应线圈部分包括：上挡环（16）、下挡环（7）、防蜡器中心管（6）和防蜡器外护套（17）组成感应线圈的容纳空腔，在容纳空腔内安装上、下两部分线路和氧化镁填充剂（11）；通过防蜡器中心管（6）连接油管，且防蜡器中心管（6）的内腔是井下采出液体的通道；上部分线路包括上感应线圈（15）、上连接导线（14）和上生热电阻丝（13），上感应线圈（15）的电感系数大于上生热电阻丝（13）的电感系数，从而使上感应线圈（15）产生的电动势大于上生热电阻丝（13）产生的电动势，形成较大的电势差，且上感应线圈（15）的电阻系数小于上生热电阻丝（13）的电阻系数，再通过上连接导线（14）连接，使上感应线圈（15）、上连接导线（14）和上生热电阻丝（13）形成闭合电路，形成电流，且上生热电阻丝主要起发热作用；
下部分线路包括下感应线圈（8）、下连接导线（9）和下生热电阻丝（10），其中，下感应线圈（8）的电感系数大于的下生热电阻丝（10）的电感系数，从而使下感应线圈（8）产生的电动势大于下生热电阻丝（10）产生的电动势，形成较大的电势差，下感应线圈（8）的电阻系数小于下生热电阻丝（10）的电阻系数，再通过下连接导线（9）连接，使下感应线圈（8）、下连接导线（9）和下生热电阻丝（10）形成闭合电路，形成电流，且下生热电阻丝（10）主要起发热作用；通过上生热电阻丝（13）和下生热电阻丝（10）对结蜡点处进行加热，从而实现油管防蜡。
优选的，上述感应线圈部分的上部分线路和下部分线路之间为断开的结构，中间通过氧化镁填充剂（11）起到填充隔离和绝缘保护作用。
优选的，上述防蜡器中心管（6）为圆筒形结构，两端通过油管接箍（3）与油管连接。
优选的，上述磁棒载体（19）的两端分别通过螺纹连接到抽油杆（4），且磁棒载体（19）内腔的磁棒（12）的两端分别安装有橡胶垫（18），所述磁棒（12）采用永磁体。
优选的，上述防蜡器中心管（6）的内腔为粗糙表面。
本发明提到的一种柱塞式油井自发电防蜡装置的使用方法，其技术方案是包括以下步骤：
（a）、组装柱塞式油井自发电防蜡装置：首先组装感应线圈部分，在防蜡器中心管（6）的外壁固定防蜡器外护套（17），然后，将上部分线路分别连接好装入防蜡器外护套（17）内腔上侧，将下部分线路分别连接好装入防蜡器外护套（17）内腔下侧，然后，将氧化镁填充剂（11）填入内腔，使上部分线路和下部分线路之间断开，且间隔一段距离，再装入上下挡环；然后组装磁场运动部分，将磁棒（12）安装在磁棒载体（19）的内腔，在磁棒（12）的两端分别安装有橡胶垫（18），然后将磁棒载体（19）的两端连接到抽油杆上；
（b）、根据现场测井或井史资料确定油管内的结蜡点位置，通过作业将油管管柱的位置调整，并将柱塞式油井自发电防蜡装置的感应线圈部分通过油管接箍（3）连接到油管中，然后，下入油井中的结蜡点位置；再将柱塞式油井自发电防蜡装置的磁场运动部分通过抽油杆接箍（5）连接固定，并通过抽油杆（4）下入井中的柱塞式油井自发电防蜡装置的感应线圈部分的中心位置，安装完成；
（c）、生产时，通过柱塞式抽油机的抽油杆上下往复运动进行采油，同时带动柱塞式油井自发电防蜡装置的磁场运动部分上下往复运动，使感应线圈内的磁通量发生变化，进而产生感生电动势，进而产生电流，由于电流生热，避免油管的结蜡点位置结蜡；
（d）、修井时，首先停井，停井后，感应线圈内的磁通量不再发生变化，结蜡点位置会慢慢结蜡；在将抽油杆向上提出时，防蜡器的磁场运动部分向上移动，经过感应线圈部分时，仍然产生感生电动势，进而产生电流生热，再次将结蜡点部分的结蜡融化，使油管内的液体流动粘度降低，便于上提抽油杆，避免出现抽油杆断脱的风险；抽油杆上提完毕后，再上提油管完成修井。
优选的，步骤（c）中，
所述上部分线路包括上感应线圈（15）、上连接导线（14）和上生热电阻丝（13），上感应线圈（15）的电感系数大于上生热电阻丝（13）的电感系数，从而使上感应线圈（15）产生的电动势大于上生热电阻丝（13）产生的电动势，形成较大的电势差，且上感应线圈（15）的电阻系数小于上生热电阻丝（13）的电阻系数，再通过上连接导线（14）连接，使上感应线圈（15）、上连接导线（14）和上生热电阻丝（13）形成闭合电路，形成电流，且上生热电阻丝主要起发热作用。
优选的，步骤（c）中，
所述下部分线路包括下感应线圈（8）、下连接导线（9）和下生热电阻丝（10），其中，下感应线圈（8）的电感系数大于的下生热电阻丝（10）的电感系数，从而使下感应线圈（8）产生的电动势大于下生热电阻丝（10）产生的电动势，形成较大的电势差，下感应线圈（8）的电阻系数小于下生热电阻丝（10）的电阻系数，再通过下连接导线（9）连接，使下感应线圈（8）、下连接导线（9）和下生热电阻丝（10）形成闭合电路，形成电流，且下生热电阻丝（10）主要起发热作用；
通过上生热电阻丝（13）和下生热电阻丝（10）对结蜡点处进行加热，从而实现油管防蜡。
优选的，上述的磁棒（12）采用永磁体，且N级朝上，S级朝下。
本发明的有益效果是：一是本发明采用的防蜡器中心管与油管串联，其内径相同，且磁棒载体的外径也与抽油杆接箍的外径相同，因此，与原来的抽油杆相比，通径相同，所以出液量不影响；二是由于利用柱塞式抽油机的上下往复运动，感应线圈部分的磁通量产生变化，进而产生感生电动势，而且设计的结构是感应线圈部分的两端是感应发电部分，中间为电阻丝发热部分，这样的结构带来的好处是：中部温度高于两端的温度，防止两端的感应线圈部分的温度过高，延长感应线圈的使用寿命；三是不需要从井口下入电缆，减少了施工作业的难度，也提高了安全性，本发明的自发电的线圈都被氧化镁填充剂隔离，与油管内外都绝缘隔离，从而避免了漏电造成的安全事故；四是安装方便，该工具设计简单，使用可靠，使用时，通过油管接箍和抽油杆接箍来调整位置，抽油杆上下运动采油时就同时做到了防蜡，虽然能耗会稍高一些，但是解决了油井的结蜡问题，也不需要专门的人员进行启停和维护，使用方便，安全可靠；五是与现有技术的发电装置相比，结构新颖、简单，易于制作，制作成本较低，容易大面积推广。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
上图中：套管1、油管2、油管接箍3、抽油杆4、抽油杆接箍5、防蜡器中心管6、下挡环7、下感应线圈8、下连接导线9、下生热电阻丝10、氧化镁填充剂11、磁棒12、上生热电阻丝13、上连接导线14、上感应线圈15、上挡环16、防蜡器外护套17、橡胶垫18、磁棒载体19。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提到的一种柱塞式油井自发电防蜡装置，其技术方案是：包括外部的感应线圈部分和内部的磁场运动部分，所述磁场运动部分包括磁棒12、磁棒载体19，通过磁棒载体19将其与抽油杆连接，磁棒载体19将磁棒12装在磁棒载体19的空腔内，且磁棒两端安装橡胶垫18，其作用是：一是减震的作用，二是防止磁场传导到抽油杆，使磁场集中在磁棒载体19的两端，在抽油杆的上下运动的带动下，感应线圈部分的磁通量产生变化，进而产生感生电动势；
所述感应线圈部分包括：上挡环16、下挡环7、防蜡器中心管6、防蜡器外护套17形成感应线圈容纳空腔，在空腔内安装上下两部分线路和氧化镁填充剂11，起到填充隔离和绝缘保护作用；通过防蜡器中心管6连接油管，也是液体的通道；上部分线路包括上感应线圈15、上连接导线14和上生热电阻丝13，上感应线圈15的电感系数大于上生热电阻丝13的电感系数，从而使上感应线圈15产生的电动势大于上生热电阻丝13产生的电动势，形成较大的电势差，且上感应线圈15的电阻系数小于上生热电阻丝13的电阻系数，再通过上连接导线14连接，使上感应线圈15、上连接导线14和上生热电阻丝13形成闭合电路，形成电流，且上生热电阻丝主要起发热作用；
下部分线路包括下感应线圈8、下连接导线9和下生热电阻丝10，其中，下感应线圈8的电感系数大于的下生热电阻丝10的电感系数，从而使下感应线圈8产生的电动势大于下生热电阻丝10产生的电动势，形成较大的电势差，下感应线圈8的电阻系数小于下生热电阻丝10的电阻系数，再通过下连接导线9连接，使下感应线圈8、下连接导线9和下生热电阻丝10形成闭合电路，形成电流，且下生热电阻丝10主要起发热作用。
优选的，上述感应线圈部分的上部分线路和下部分线路之间为断开的结构，中间通过氧化镁填充剂11起到填充隔离和绝缘保护作用。
优选的，上述防蜡器中心管6为圆筒形结构，两端通过油管接箍3与油管连接。
优选的，上述磁棒载体19的两端分别通过螺纹连接到抽油杆4，且磁棒载体19内腔的磁棒12的两端分别安装有橡胶垫18，所述磁棒12采用永磁体。
优选的，上述防蜡器中心管6的内腔为粗糙表面。
本发明提到的一种柱塞式油井自发电防蜡装置的使用方法，其技术方案是包括以下步骤：
a、组装柱塞式油井自发电防蜡装置：首先组装感应线圈部分，在防蜡器中心管6的外壁固定防蜡器外护套17，然后，将上部分线路分别连接好装入防蜡器外护套17内腔上侧，将下部分线路分别连接好装入防蜡器外护套17内腔下侧，然后，将氧化镁填充剂11填入内腔，使上部分线路和下部分线路之间断开，且间隔一段距离，再装入上下挡环；然后组装磁场运动部分，将磁棒12安装在磁棒载体19的内腔，在磁棒12的两端分别安装有橡胶垫18，然后将磁棒载体19的两端连接到抽油杆上；
b、根据现场测井或井史资料确定油管内的结蜡点位置，通过作业将油管管柱的位置调整，并将柱塞式油井自发电防蜡装置的感应线圈部分通过油管接箍3连接到油管中，然后，下入油井中的结蜡点位置；再将柱塞式油井自发电防蜡装置的磁场运动部分通过抽油杆接箍5连接固定，并通过抽油杆4下入井中的柱塞式油井自发电防蜡装置的感应线圈部分的中心位置，安装完成；
c、生产时，通过柱塞式抽油机的抽油杆上下往复运动进行采油，同时带动柱塞式油井自发电防蜡装置的磁场运动部分上下往复运动，使感应线圈内的磁通量发生变化，进而产生感生电动势，进而产生电流，由于电流生热，避免油管的结蜡点位置结蜡；
d、修井时，首先停井，停井后，感应线圈内的磁通量不再发生变化，结蜡点位置会慢慢结蜡；在将抽油杆向上提出时，防蜡器的磁场运动部分向上移动，经过感应线圈部分时，仍然产生感生电动势，进而产生电流生热，再次将结蜡点部分的结蜡融化，使油管内的液体流动粘度降低，便于上提抽油杆，避免出现抽油杆断脱的风险；抽油杆上提完毕后，再上提油管完成修井。
优选的，步骤c中，上部分线路包括上感应线圈15、上连接导线14和上生热电阻丝13，上感应线圈15的电感系数大于上生热电阻丝13的电感系数，从而使上感应线圈15产生的电动势大于上生热电阻丝13产生的电动势，形成较大的电势差，且上感应线圈15的电阻系数小于上生热电阻丝13的电阻系数，再通过上连接导线14连接，使上感应线圈15、上连接导线14和上生热电阻丝13形成闭合电路，形成电流，且上生热电阻丝主要起发热作用。
下部分线路包括下感应线圈8、下连接导线9和下生热电阻丝10，其中，下感应线圈8的电感系数大于的下生热电阻丝10的电感系数，从而使下感应线圈8产生的电动势大于下生热电阻丝10产生的电动势，形成较大的电势差，下感应线圈8的电阻系数小于下生热电阻丝10的电阻系数，再通过下连接导线9连接，使下感应线圈8、下连接导线9和下生热电阻丝10形成闭合电路，形成电流，且下生热电阻丝10主要起发热作用；
通过上生热电阻丝13和下生热电阻丝10对结蜡点处进行加热，从而实现油管防蜡。
上述的磁棒12采用永磁体，且N级朝上，S级朝下，参照附图1，上感应线圈15为四圈，上生热电阻丝13为三圈，中间通过上连接导线14连接。
本发明的优点是：一是本发明采用的防蜡器中心管与油管串联，其内径相同，且磁棒载体的外径也与抽油杆接箍的外径相同，因此，与原来的抽油杆相比，通径相同，所以出液量不影响；二是由于利用柱塞式抽油机的上下往复运动，感应线圈部分的磁通量产生变化，进而产生感生电动势，而且设计的结构是感应线圈部分的两端是感应发电部分，中间为电阻丝发热部分，这样的结构带来的好处是：中部温度高于两端的温度，防止两端的感应线圈部分的温度过高，延长感应线圈的使用寿命；三是不需要从井口下入电缆，减少了施工作业的难度，也提高了安全性，本发明的自发电的线圈都被氧化镁填充剂隔离，与油管内外都绝缘隔离，从而避免了漏电造成的安全事故；四是安装方便，该工具设计简单，使用可靠，使用时，通过油管接箍和抽油杆接箍来调整位置，抽油杆上下运动采油时就同时做到了防蜡，虽然能耗会稍高一些，但是解决了油井的结蜡问题，也不需要专门的人员进行启停和维护，使用方便，安全可靠；五是与现有技术的发电装置相比，结构新颖、简单，易于制作，制作成本较低，容易大面积推广。
实施例2，本发明提到的一种柱塞式油井自发电防蜡装置，与实施例1不同之处是：所述感应线圈部分四组线路，包括第一上部分线路，第一下部分线路，第二上部分线路，第二下部分线路，从而适应较长的结蜡点的油管的应用，将防蜡器中心管6和防蜡器外护套17的长度加长为原来的两倍，安装四组线路，从而实现了更大面积的防蜡；当然，也可以根据现场的需要设计线路的数量。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
