一种抽油光杆封堵器 |
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| 申请号 | CN201710458882.X | 申请日 | 2017-06-16 | 公开(公告)号 | CN107201885A | 公开(公告)日 | 2017-09-26 |
| 申请人 | 盐城市东荣石油机械有限公司; | 发明人 | 王玉刚; | ||||
| 摘要 | 一种抽油光杆 封堵器 ，包括光杆连接头和抽油杆连接器，抽油杆辅抽扶正器，光杆连接头和抽油杆连接器均设置有轴向中心通孔，光杆连接头和抽油杆连接器之间 螺纹 连接，光杆连接头的外端设置有用于连接光杆的 内螺纹 ，所述抽油杆连接器的外端设置有用于连接抽油杆的内螺纹，所述抽油杆连接器的外周依次固定设置有一个或多个锥形密封 橡胶 碗；所述光杆连接头的轴向中心通孔内设置有捅杆式单向 阀 ，通过设置第一 弹簧 和第二弹簧，当第二弹簧的弹性系数发生变化后第一弹簧开始发挥作用，延长了井口油管封堵装置的使用寿命，当光杆螺纹旋入井口油管封堵器的光杆连接头后捅杆式 单向阀 的阀杆和 阀座 能有效打开。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种抽油光杆封堵器，其特征在于：包括光杆连接头和抽油杆连接器，抽油杆辅抽扶正器，光杆连接头和抽油杆连接器均设置有轴向中心通孔，光杆连接头和抽油杆连接器之间螺纹连接，光杆连接头的外端设置有用于连接光杆的内螺纹，所述抽油杆连接器的外端设置有用于连接抽油杆的内螺纹，所述抽油杆连接器的外周依次固定设置有一个或多个锥形密封橡胶碗；所述光杆连接头的轴向中心通孔内设置有捅杆式单向阀，所述捅杆式单向阀包括弹簧座、第一阀芯、第一阀杆和阀座，弹簧座安装在光杆连接头的轴向中心通孔内，弹簧座设置有轴向中心孔，所述第一阀芯安装在第一阀杆上，第一阀杆的一端可滑动地穿置于弹簧座的轴向中心孔内，弹簧座与第一阀芯之间的第一阀杆上穿置有弹簧，所述弹簧座外侧的光杆连接头的轴向中心通孔内设置有与阀芯配合的阀座，捅杆式单向阀通过在光杆连接头连接光杆的一端连接或卸下光杆来带动第一阀杆的位移变化来控制捅杆式单向阀的开关；抽油杆连接器上设置有与捅杆式单向阀的输入端相连通的第一径向通孔，所述光杆连接头上设置有与捅杆式单向阀的输出端相连通的第二径向通孔；所述弹簧包括第一弹簧和第二弹簧；第一弹簧的长度小于第二弹簧的长度，第一弹簧和第二弹簧都穿置于弹簧座与阀芯之间的阀杆上；阀杆靠近光杆连接头端口的一端设置圆柱形压缩块；第二径向通孔处设置流量传感器；还包括控制器、报警单元；流量传感器与控制器电连接，报警单元与控制器电连接； |
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| 说明书全文 | 一种抽油光杆封堵器技术领域[0001] 本发明涉及石油开采领域中应用的井下工具，具体是一种抽油光杆封堵器。 背景技术[0002] 众所周知，抽油杆是抽油机井的细长杆件，它上接光杆，下接抽油泵起传递动力的作用。一般常用的抽油杆单根长度为7.6或8米,材质一般是高碳钢表面镀硬铬,在油管内用内螺纹箍一根根连接起来一直延伸到地下油层处的活塞上,通过往复运动来泵油。目前的 油井长度一般在两千米左右,以胜利油田为例,最深的以达三千余米。 [0003] 油气比高的油井在检泵作业前，由于油管柱内有溶解气，造成放压拆卸井口后，在未动管柱解封油管锚定泄压时，井口不断向外溢油气，无法进行正常油井检泵作业。发明创造名称为 ：抽油杆管封堵装置，专利号为 ：2014200925879 的专利提出的装置解决了以上问题，现有技术如图 1 所示。 [0004] 安装封堵器时，由于井下油管内有溶解气，井口不断向外溢油气。因此，先用带压换光杆密封器装置，将目前井口光杆密封盘根盒更换为大通道光杆密封器，这样就可以封闭油管内带压油气，然后用卸载工具将抽油杆重量转移到光杆密封器上，把光杆和抽油杆 的连接卸开，即可把井口油管封堵器连接安装在抽油杆和光杆之间，再把抽油杆和井口油 管封堵器下入到井筒油管内。当光杆螺纹旋入井口油管封堵器光杆连接头后，光杆下压捅 杆式单向阀的阀杆，使捅杆式单向阀的阀杆和阀座打开，捅杆式单向阀的输入端与输出端 之间连通，使油管内的井口油管封堵器上下部压力平衡，使得光杆、井口油管封堵器和抽油杆顺利下行。当抽油杆下部相连接的柱塞与深井泵工作筒相接触后，抽油杆重量和载荷全 部转移到油管上，就可卸下光杆。光杆卸下后，捅杆式单向阀在弹簧力作用下，阀杆和阀座关闭密封，此时捅杆式单向阀的输入端与输出端之间密封。井口油管封堵器将油管通道全 部封堵住 ；施工人员施工时拆卸井口装置后上提井下油管柱解封油管锚定装置泄压，就能进行检泵施工。 [0006] 除此之外，在油田井下作业施工中，作好油井防喷是施工安全的关键。在起下油管中使用井口防喷器能够控制井喷，并且在起下油井杆的过程中如果遇到井涌、井喷，采用光杆、胶皮闸门和防喷闸门等通过变扣接头进行封井，从而来抑制井涌、井喷。采用这种抑制井涌、井喷的方法，存在下面节点不足之处：（1）操作过长中，工序比较繁琐，麻烦，封井的数独较慢，效果不佳，浪费了大量的人力和物力；（2）由于胶皮闸门的盘根盒承受压力的能力是有限制的，不能承受比较高的压力，如果应时间较长的话，会存在一定的危险；（3）常规的防喷器单边闸门伸出过量能够导致密封失效；（4）使用不同过个的抽油杆时常规的防喷器需要更换胶芯和闸板总成，操作比较复杂；（5）不能够有效的实现压井，安全隐患大。 [0007] 另外目前，油杆抽油泵采油仍然是油田应用子广泛的采油形式之一。而抽油杆的偏磨始终是有杆抽油泵采油设备故障发生的主要原因之一。深井抽油泵柱塞的磨损会使泵 效降低检泵周期的长短很大程度上取决于抽油泵柱塞的磨损情况。实验表明，影响抽油泵 效的大小主要因素是泵的漏失量，而漏失量的大小主要取决于抽油泵柱塞与泵之间的间隙 和抽油泵赛上下的压差的大小；抽油泵柱塞的磨损也与压差成正比，可见设法降低抽油泵 柱塞上下的压差不但可以提高泵的效率，而且能延长泵的耐磨寿命。 [0008] 所以针对现有技术中存在的种种不足之处有必要提供一种具有新颖性和创造性的装置。 发明内容[0009] 本发明的目的针对现有技术中存在的缺点，提供一种抽油光杆封堵器，主要解决以下技术问题 ：井口油管封堵装置长期使用会导致阀杆上的弹簧的弹性发生形变，导致当光杆螺纹旋入井口油管封堵器光杆连接头后可能阀杆移动的位置有限，而并没有将捅杆式 单向阀的阀杆和阀座有效打开，除此之外，一种抽油光杆封堵器能够在修井的过程中抑制 油井井喷、井涌，承受压力高，能够在抑制油井井涌、井喷的过程中循环压井液，进行有效雅井。客服现有技术汇总封井速速较慢、不能承受高压、安全隐患大的不足之处。 [0010] 本发明通过以下技术方案来实现：一种抽油光杆封堵器，包括光杆连接头和抽油杆连接器，抽油杆辅抽扶正器，光杆连接头和抽油杆连接器均设置有轴向中心通孔，光杆连接头和抽油杆连接器之间螺纹连接，光杆连接头的外端设置有用于连接光杆的内螺纹，所 述抽油杆连接器的外端设置有用于连接抽油杆的内螺纹，所述抽油杆连接器的外周依次固 定设置有一个或多个锥形密封橡胶碗；所述光杆连接头的轴向中心通孔内设置有捅杆式单 向阀，所述捅杆式单向阀包括弹簧座、第一阀芯、第一阀杆和阀座，弹簧座安装在光杆连接头的轴向中心通孔内，弹簧座设置有轴向中心孔，所述第一阀芯安装在第一阀杆上，第一阀杆的一端可滑动地穿置于弹簧座的轴向中心孔内，弹簧座与第一阀芯之间的第一阀杆上穿 置有弹簧，所述弹簧座外侧的光杆连接头的轴向中心通孔内设置有与阀芯配合的阀座，捅 杆式单向阀通过在光杆连接头连接光杆的一端连接或卸下光杆来带动阀杆的位移变化来 控制捅杆式单向阀的开关；抽油杆连接器上设置有与捅杆式单向阀的输入端相连通的第一 径向通孔，所述光杆连接头上设置有与捅杆式单向阀的输出端相连通的第二径向通孔；其 特征在于，所述弹簧包括第一弹簧和第二弹簧；第一弹簧的长度小于第二弹簧的长度，第一弹簧和第二弹簧都穿置于弹簧座与阀芯之间的阀杆上；阀杆靠近光杆连接头端口的一端设 置圆柱形压缩块；第二径向通孔处设置流量传感器；还包括控制器、报警单元；流量传感器与控制器电连接，报警单元与控制器电连接； 所述抽油杆连接器的另一端连接有抽油杆短节，抽油杆短节另一端连接有抽油杆辅抽 扶正器；所述抽油杆辅抽扶正器包括中心杆、扶正体、阀芯体和阀芯体限位装置，扶正体固定在所述中心杆上，所述扶正体呈圆柱形且u所述中心杆同心，所述扶正体上沿所述中心杆轴向设置有流量通道；阀芯体滑动安装在所述中心杆上且位于所述扶正体上方，所述阀芯 体上设置有用于关闭所述扶正体上的所述流量通道的阀芯；所述阀芯体限位装置，限制所 述阀芯体的上下滑动范围； 所述抽油杆短节的另一端还可以连接防喷器，所述防喷器包括三通、闸门、封堵管和封 堵悬挂器；在三通的两个直通管端和垂直管端部设置有螺纹；在直通管端部螺纹连接有闸 门，在垂直管端部螺纹连接有封堵管，在封堵管内设置有堵塞悬挂器，堵塞悬挂器坐在垂直管端部，堵塞悬挂器为圆柱形体，在堵塞悬挂器的下端设置有抽油杆连接螺纹。 [0011] 优选的，所述的报警单元采用蜂鸣器报警模块。 [0012] 在更为优选的实施例中，所述的第一弹簧和第二弹簧的弹性系数相同。 [0013] 在更为优选的实施例中，所述流量通道设置在所述扶正体的外表面，且沿扶正体的周向均不设置；所述阀芯体的阀芯关闭所述油流通道时，所述扶正体和所述阀芯体组成 一圆柱体。 [0014] 在更为优选的实施例中， 所述阀芯体的阀芯的内表面与所述中心杆外表面贴合。 [0015] 在更为优选的实施例中，所述阀芯体限位装置包括装在所述中心杆的限位套，所述限位套和所述中心杆之间设置有锁紧螺钉。 [0017] 在更为优选的实施例中，所述封堵管的上有螺孔，螺孔内固定设置有顶丝。 [0018] 在更为优选的实施例中，所述顶丝外端固定有销轴，在销轴的两端连接有扳手，扳手的端部固定有两块平行板，两块平行板上有孔，销轴连接在两块平行板上的孔中。 [0019] 在更为优选的实施例中，封堵管的上部为喇叭口状。 [0020] 本发明设置有抽油杆扶正器，一方面扶正体起到扶正抽油杆的作用，使抽油杆免与油井筒壁接触，减小杆管之间的磨损，达到防偏磨的目的；另一方面阀芯体封关闭正体的油流通道时，扶正体就成为设置在抽油杆上的柱塞，起到辅助抽油的作用，分摊作用在抽油泵柱塞上的压差，使抽油泵柱塞上的压差减少，从而提高抽油泵的泵，减轻磨损，提高寿命。 [0021] 与现有技术方案相比，本发明的有益效果 ：井口油管封堵装置长期使用会导致阀杆上的弹簧的弹性系数发生变化，导致当光杆螺 纹旋入井口油管封堵器的光杆连接头后可能阀杆移动的位置有限，而并没有将捅杆式单向 阀的阀杆和阀座有效打开，本发明通过设置第一弹簧和第二弹簧，当第二弹簧的弹性系数 发生变化后第一弹簧开始发挥作用，这样大大延长了井口油管封堵装置的使用寿命，当光 杆螺纹旋入井口油管封堵器的光杆连接头后捅杆式单向阀的阀杆和阀座能有效打开。 [0022] 且，由于阀杆靠近光杆连接头端口的一端设置圆柱形压缩块相当于缩减了光杆向下移动的距离。如果不设置圆柱形压缩块，由于第二弹簧的形变可能会导致光杆旋入完成 时，捅杆式单向阀的阀杆和阀座仍未能有效打开。 [0023] 且，第二径向通孔处设置流量传感器用于检测阀杆和阀座是否打开，控制器一旦检测到阀杆和阀座打开，立马控制蜂蜜器报警模块报警，这时候光杆立刻停止再向下移动，如果没有设置流量传感器的话，光杆继续向下旋入极有可能导致第一弹簧和第二弹簧变 形，也可能损坏捅杆式单向阀。 [0024] 且，抽油杆顶端的防喷器，采用堵塞悬挂器与三通直通管端部的锥面做封，能在修井过程中抑制油井井喷、井涌，承受压力高，在抑制油井井喷、井涌的过程中循环压井液，进行有效压井。抽油杆顶端的防喷器不受上卸丝扣状态的限制（不管是抽油管公扣还是接箍），针对丝扣状态悬挂器可实现双向使用；做封速速快，压井通道大，不受抽油杆直径的限制；整个装置不存在橡胶件密封，使用寿命长，能用于各种复杂情况的施工；加工简单、维护保养成本低，能够满足多种规格的抽油杆防喷；在正常起钻时修井液从侧面闸门处流出，避免污染环境；在起下抽油杆负荷较轻遇喷时，能通过顶丝控制防止抽油杆喷出井口；承压能力高，密封性能好。 [0025] 且，本发明设置有抽油杆的扶正器，一方面扶正体起到扶正抽油杆的目的；另一方面阀芯体关闭正题的油流通道时，扶正体就成为一种设置在抽油杆上的柱塞，起到辅助抽油的作用，分摊作用在抽油泵柱塞上的压差，使抽油泵朱赛季的压差减少，从而提高抽油泵的泵效，减轻磨损，提高寿命。 附图说明 [0026] 图1为现有技术中的结构示意图；图 2 是本发明的结构示意图； 图 3 为图2中“C”的放大图； 图 4为图2中A-A向的结构示意图； 图 5为图2中B-B向的结构示意图； 图 6 是本发明第一弹簧和第二弹簧设置的示意图； 图 7 是本发明阀杆与圆柱形压缩块设置的示意图； 图 8 是本发明电路部分原理示意图； 图9 是为抽油杆顶端防喷器。 具体实施例 [0027] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1、2、3、4，及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0028] 结合图1到图9，一种抽油光杆封堵器，包括光杆连接头1和抽油杆连接器2，光杆连接头1和抽油杆连接器2均设置有轴向中心通孔3，光杆连接头1和抽油杆连接器2之间螺纹连接，光杆连接头1的外端设置有用于连接光杆的内螺纹，所述抽油杆连接器2的外端设置 有用于连接抽油杆的内螺纹，所述抽油杆连接器2的外周依次固定设置有一个或多个锥形 密封橡胶碗6；所述光杆连接头1的轴向中心通孔3内设置有捅杆式单向阀，所述捅杆式单向阀包括弹簧座8、第一阀芯9、第一阀杆10和阀座11，弹簧座8安装在光杆连接头1的轴向中心通孔3内，弹簧座8设置有轴向中心孔，所述第一阀芯9安装在第一阀杆10上，第一阀杆10的一端可滑动地穿置于弹簧座8的轴向中心孔内，弹簧座8与阀芯331之间的阀杆17上穿置有 弹簧，所述弹簧座8外侧的光杆连接头1的轴向中心通孔3内设置有与第一阀芯9配合的阀座 11，捅杆式单向阀通过在光杆连接头1连接光杆的一端连接或卸下光杆来带动阀杆17的位 移变化来控制捅杆式单向阀的开关；抽油杆连接器2上设置有与捅杆式单向阀的输入端相 连通的径向通孔，所述光杆连接头1上设置有与捅杆式单向阀的输出端相连通的径向通孔； 所述弹簧包括第一弹簧15和第二弹簧16；第一弹簧15的长度小于第二弹簧16的长度，第一 弹簧15和第二弹簧16都穿置于弹簧座8与第一阀芯9之间的第一阀杆10上；第一阀杆10靠近 光杆连接头1端口的一端设置圆柱形压缩块18( 如果不设置圆柱形压缩块18，光杆已经到 达不能再向下旋入的位置时，第二弹簧16还没有被压缩，导致阀杆17和阀座11一直无法打 开) ；第二径向通孔14处设置流量传感器；还包括控制器、报警单元；流量传感器与控制器电连接，报警单元与控制器电连接。 [0029] 其中，所述的报警单元采用蜂鸣器报警模块。所述的第一弹簧15和第二弹簧16的弹性系数相同。控制器采用MSP430 单片机。圆柱形压缩块18就是采用橡胶材料制备。 [0030] 所述抽油杆连接器2的另一端连接有抽油杆短节31，抽油杆短节31另一端连接有抽油杆辅抽扶正器；所述抽油杆辅抽扶正器包括中心杆、扶正体32、阀芯331体33和阀芯331体33限位装置，扶正体32固定在所述中心杆上，所述扶正体32呈圆柱形且u所述中心杆同 心，所述扶正体32上沿所述中心杆轴向设置有流量通道；阀芯331体33滑动安装在所述中心杆上且位于所述扶正体32上方，所述阀芯331体33上设置有用于关闭所述扶正体32上的所 述流量通道的阀芯331；所述阀芯331体33限位装置，限制所述阀芯331体33的上下滑动范 围；作为一种优选的技术方案，所述流量通道设置在所述扶正体32的外表面，且沿扶正体32的周向均不设置；所述阀芯331体33的阀芯331关闭所述油流通道321时，所述扶正体32和所述阀芯331体33组成一圆柱体；所述阀芯331体33的阀芯331的内表面与所述中心杆外表面 贴合；所述阀芯331体33限位装置包括装在所述中心杆的限位套34，所述限位套34和所述中心杆之间设置有锁紧螺钉35。 [0031] 所述抽油杆短节31的另一端还可以连接防喷器，所述防喷器包括三通21、闸门22、封堵管23和封堵悬挂器24；在三通21的两个直通管端和垂直管端部设置有螺纹；在直通管端部螺纹连接有闸门22，在垂直管端部螺纹连接有封堵管23，在封堵管23内设置有堵塞悬 挂器，堵塞悬挂器坐在垂直管端部，堵塞悬挂器为圆柱形体，在堵塞悬挂器的下端设置有抽油杆连接螺纹。 [0032] 更为优选地，所述的封堵悬挂器24外壁上设置有锥形台阶，子直通管端部开口处设置有锥形斜面；所述的封堵悬挂器24的下端连接螺纹是外螺纹，所述所述的封堵悬挂器 24的上端连接的螺纹设置为内螺纹；所述封堵管23的上有螺孔，螺孔内固定设置有顶丝25； 所述顶丝25外端固定有销轴272，在销轴272的两端连接有扳手26，扳手26的端部固定有两 块平行板，两块平行板上有孔，销轴272连接在两块平行板上的孔中；封堵管23的上部为喇叭口状。 [0033] 本发明工作原理描述：假如只设置了第二弹簧16，当光杆螺纹旋入井口油管封堵器光杆连接头1后，光杆下压捅杆式单向阀的阀杆17，由于只设置了第二弹簧16并且长期使用第二弹簧16的弹性系数变小，这样就会使得下压时而捅杆式单向阀的阀杆17和阀座11并 没有打开。本发明采用了第一弹簧15和第二弹簧16并联，增加了弹性系数；光杆螺纹旋入井口油管封堵器光杆连接头1时，由于第一阀杆1710靠近光杆连接头1端口的一端设置圆柱形 压缩块18相当于缩减了光杆向下移动的距离。第二径向通孔14处设置流量传感器由于检测 第一阀杆1710和第一阀座11是否打开，控制器一旦检测到第一阀杆1710和第一阀座11打 开，立马控制蜂蜜器报警模块报警，操作人员听到报警后光杆立刻停止再向下移动，而如果不设置圆柱形压缩块18，即使光杆旋入完成可能仍然无法使得第一阀杆1710和第一阀座11 打开，增加了圆柱形压缩块18而如果不设置流量传感器的话，光杆继续向下旋入极有可能 导致第一弹簧15和第二弹簧16变形，也可能损坏捅杆式单向阀。因此流量传感器和圆柱形 压缩块18必须同时设置。 [0035] 当当抽油杆上冲程时，也是在摩擦力和水力冲击的作用下，阀芯331体3333处在下死点，阀芯331将扶正体32的油流通道321堵死，扶正体32和阀芯331体33组成一个柱塞，除了具有扶正作用外，还分担部分作用在抽油泵柱塞上下的工作压差，减少了抽油泵的漏失，达到提高泵效、减轻磨损、提高寿命的目的，具有显著的助抽作用。 [0036] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“前上方”、“端部”、“长度”、“宽度”、“内”、“上”、“另一端”、“两端”、“水平”、“同轴”、“底部”、“下方”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解 为对本发明的限制。 [0037] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“啮合”、“连接”、“嵌装”、“罩盖”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0038] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 |
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