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双齿式井下 泵随动对中防偏磨装置

阅读：1发布：2023-08-27

专利汇可以提供双齿式井下泵随动对中防偏磨装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，应用于井下泵防偏磨工况。该防偏磨装置由对中支撑器、对中本体、锥翅锁紧器、锥齿式对中器、叶轮齿式对中器和定位器组成，对中本体依据定位器进行对中定位并通过对中支撑器实现支撑，井下泵的液体依据对中本体的导流孔和上喷射孔喷射至杆管环空，锥齿式对中器和叶轮齿式对中器一起组成双齿式双重防偏磨并依据上限位板和限位挡板完成上下双向限位，且锥齿式对中器依据双层动压液膜实现柱塞和泵筒的随动对中，并通过搅拌作用避免固体颗粒在柱塞上方发生沉积，锥翅锁紧器依据锥翅体完成锥翅式井下快速定位并将对中本体锁紧于对中支撑器内，由此避免井下泵发生偏磨。，下面是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其对中本体、定位器和对中支撑器由内而外依次同轴心布置，且定位器与锥翅锁紧器同径向位置同轴心布置，对中本体置入对中支撑器并经由锥翅锁紧器和支撑卡环实现轴向定位，锥齿式对中器和叶轮齿式对中器置入对中本体，其特征在于：
一对中支撑器；所述对中支撑器采用长筒体，其支撑接箍的环腔内壁中部由上而下依次设置锥状捕捉面和柱状卡环面，支撑筒的环腔内壁由上而下依次设置柱状卡箍和锥状卡环，支撑卡环采用厚壁筒体，且支撑卡环的环腔内壁上部设有锥状卡箍；
一对中本体；所述对中本体依据导流孔和上喷射孔将井下泵中的液体喷射至杆管环空，其对中盒采用盒体，对中盒的环腔内壁自下而上依次设置柱状卡箍、导流孔、上喷射孔和柱形孔眼，对中盒的上喷射孔采用沿周向均布的柱孔和锥孔相组合的流道，对中卡环采用短管体，上限位板采用盘状钢板，且对中筒采用长筒体，对中卡环的外环面下部由上而下依次设置锥状卡环和柱状滑移面，上限位板的中央部位钻有限位孔且其边缘沿周向均布有柱状流道；
一锥齿式对中器；所述锥齿式对中器依据双层动压液膜实现井下泵柱塞和泵筒配合部位的随动对中，其锥齿基体由上而下依次设有限位箍、齿背锥、齿顶锥和引流体，由此锥齿基体整体呈V形，并在对中筒内沿轴向形成楔形环空，继而对中筒内的液体在锥齿基体的外环面上产生动压液膜，锥齿基体的引流体采用半椭圆球体，锥齿基体的半椭圆球体的横截面呈圆环形且其横截面积沿抽油杆轴向自上而下逐渐减小，由此锥齿基体的引流体呈类子弹头式的外形；锥齿套由上锥齿和下锥齿组成，其下锥齿包含有前齿面和背齿面，且锥齿套的前齿面采用凹面而其背齿面则采用凸面，同时锥齿套的下锥齿在沿其齿线方向的齿高由零开始逐渐增大，使得沿周向均布的下锥齿形成V形锥套，锥齿基体动压液膜外的液体在V形锥套所在的锥面上再次产生动压液膜，锥齿基体的动压液膜与锥齿套的动压液膜由内而外叠加在一起而形成双层动压液膜；
一叶轮齿式对中器；所述叶轮齿式对中器与锥齿式对中器一起组成双齿式双重防偏磨，叶轮齿式对中器的轮齿基体由上而下依次设有轮背锥、导流体和轮顶锥，叶轮齿的切割面沿周向均匀布置且其各切割面的中心线与轮齿基体的轴线保持平行，叶轮齿的切割面由四分之一圆柱面和两个平面组合而成，由此叶轮齿的轮齿隙之间形成液体流通孔道，叶轮齿的液体流通孔道中部布置外凸的四分之一圆柱面且其液体流通孔道沿径向位置的两侧各设置一个平面，叶轮齿液体流通孔道两侧的平面垂直相交放置并同时与四分之一圆柱面保持相切，使得叶轮齿的液体流通孔道沿抽油杆轴向呈现出类拱形；
一锥翅锁紧器；所述锥翅锁紧器依据锥翅体实现锥翅式井下快速定位，其锥翅体由锥筒和柱筒组合而成，锥翅体锥筒的内外环面均采用倒圆锥面，锥翅体的锥筒沿周向切割而形成弹簧片式锥翅，端螺母采用短筒体，其外环面车制沿周向均布的盲端螺孔；
一定位器；所述定位器通过限位挡板完成锥齿式对中器和叶轮齿式对中器的下限位，其定位环采用长筒体，而定位衬套则采用短筒体，定位环的外环面由上而下依次设置环形凹沟、柱状卡槽和柱状卡环，定位环沿轴向下层的环形凹沟内配置○型密封圈，定位环的柱状卡槽与上L型密封圈相配合，定位衬套的外环面下部依次设置柱状卡槽和柱状卡环，定位衬套的柱状卡槽与下L型密封圈相配合，同时定位衬套的环腔内壁上部设有柱状卡箍；限位挡板采用盒体，其外环面依次设置环形凹沟和锥状捕捉头，限位挡板的环形凹沟内配置○型密封圈，限位挡板的环腔内壁上部设有柱状卡箍，限位挡板的底板中央部位设有柱形孔眼且其柱形孔眼上部设有锥状卡箍，限位挡板的底板边缘设有下喷射孔，○型密封圈的截面呈圆形，上L型密封圈和下L型密封圈的截面呈L形。
2.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述对中支撑器实现对中本体的支撑，支撑接箍的锥状捕捉面采用倒圆锥面，且支撑接箍的锥状捕捉面所在倒圆锥面的小端圆面直径等于其柱状卡环面所在圆柱面的直径，支撑接箍的柱状卡环面所在圆柱面的直径大于对中卡环的外径；
所述对中支撑器的支撑筒的柱状卡箍与支撑卡环相配合，并实现支撑卡环的轴向固定，支撑筒的锥状卡环采用倒圆锥面，且支撑筒的锥状卡环和支撑接箍的锥状捕捉面同时与定位器的限位挡板相配合，并实现对中本体和定位器与对中支撑器间的井下快速捕捉；
支撑卡环的锥状卡箍与对中卡环的锥状卡环相配合，并实现对中本体的轴向定位。
3.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述对中本体通过上限位板实现锥齿式对中器和叶轮齿式对中器的上限位，对中盒的柱状卡箍实现对中卡环的轴向固定，对中盒的导流孔采用沿周向均布的流线型孔道，对中盒的上喷射孔的流道内粗外细，对中盒的柱形孔眼位于对中盒的中央部位并与抽油杆的外环面之间采用间隙配合；对中卡环的环腔内壁与对中筒的外环面之间精密配合而构成柱面移动副，对中卡环的锥状卡环所在锥面的锥度等于支撑卡环的锥状卡箍所在锥面的锥度，对中卡环的柱状滑移面与支撑卡环的环腔内壁之间精密配合而构成柱面移动副；
所述上限位板的限位孔由圆形孔眼和锥形孔眼组合而成，对中筒内的液体经由上限位板的柱状流道进入对中盒，对中筒的上部设置轴肩并实现对中卡环的轴向固定。
4.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述锥齿式对中器通过搅拌作用避免固体颗粒在柱塞上方发生沉积，锥齿基体的限位箍与上限位板的限位孔相配合，锥齿基体的齿背锥采用圆锥面，其上布置锥齿套的上锥齿，锥齿基体的齿顶锥采用倒圆锥面，其上布置锥齿套的下锥齿，从而将形成动压液膜后的液体顺利导流至锥齿套，锥齿基体的引流体用来将对中筒内的液体顺利引流至锥齿基体的齿顶锥。
5.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述锥齿式对中器的锥齿套的下锥齿齿线为沿锥齿基体的齿顶锥所在倒圆锥面展开的螺旋线，井下泵的下冲程中，锥齿套相对于抽油杆作朝上滑移和旋转的复合运动，而且作复合运动的锥齿套不断搅拌对中筒内的液体，从而阻止液体中所携带的煤粒和砂粒等固体颗粒产生沉降。
6.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述叶轮齿式对中器的轮齿基体环腔内壁和锥齿式对中器的锥齿基体环腔内壁同时与抽油杆的外环面之间精密配合而构成柱面移动副，轮齿基体的轮背锥采用圆锥面，轮齿基体的导流体用来将经由叶轮齿的液体顺利导流至轮齿基体的轮背锥，轮齿基体的轮顶锥采用倒圆锥面，且轮齿基体的轮顶锥所在倒圆锥面的锥度小于其轮背锥所在圆锥面的锥度；
所述叶轮齿式对中器的叶轮齿由轮齿基体切制而成，叶轮齿的齿顶面处于同一圆柱面上，且叶轮齿的齿顶面所在圆柱面与对中筒的环腔内壁之间采用间隙配合，保证井下泵柱塞和泵筒的初步对中。
7.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述锥翅锁紧器将对中本体锁紧于对中支撑器内，锥翅体的柱筒车制管螺纹并与对中筒相连，锥翅体锥筒的内环面所在倒圆锥面的小端圆面直径大于对中筒的外径，锥翅体锥筒的外环面所在倒圆锥面的大端圆面直径小于支撑筒的内径且其小端圆面直径小于支撑卡环的内径；锥翅体的弹簧片式锥翅沿支撑卡环的环腔内壁滑移，而后支撑卡环的锥状卡箍与对中卡环的锥状卡环相配合，同时锥翅体的上端面与支撑卡环的下端面相结合，由此实现对中本体的轴向锁紧；端螺母的环腔内壁车制管螺纹并与对中筒相连，防止锥翅体产生松动。
8.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述定位器实现对中本体在对中支撑器内的对中定位，定位环和定位衬套的环腔内壁同时与对中筒的外环面之间精密配合而构成双柱面移动副，且定位环、定位衬套和限位挡板的外环面同时与支撑筒的环腔内壁精密配合而构成三个柱面移动副，定位环与定位衬套之间配置上L型密封圈，定位衬套与限位挡板之间配置下L型密封圈；
所述定位环的环形凹沟等间距分层排列，且沿轴向上层的环形凹沟内填充满润滑脂，定位环的柱状卡环与定位衬套的柱状卡箍相配合，且定位衬套的柱状卡环与限位挡板的柱状卡箍相配合。
9.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述限位挡板的锥状捕捉头采用倒圆锥面，且限位挡板的锥状捕捉头所在倒圆锥面的锥度等于支撑筒的锥状卡环所在倒圆锥面的锥度和支撑接箍的锥状捕捉面所在倒圆锥面的锥度，同时限位挡板的锥状捕捉头所在倒圆锥面的大端圆面直径、支撑筒的锥状卡环所在倒圆锥面的大端圆面直径以及支撑接箍的锥状捕捉面所在倒圆锥面的大端圆面直径依次增大，限位挡板的柱状卡箍实现定位衬套的轴向定位。
10.根据权利要求1所述的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，其特征在于：所述限位挡板的柱形孔眼与抽油杆的外环面之间采用间隙配合，且限位挡板的锥状卡箍与轮齿基体的轮顶锥相配合，而实现叶轮齿式对中器的下限位，井下泵内的液体经由限位挡板的下喷射孔提速后喷射至对中本体；
所述○型密封圈分别在定位环的环形凹沟与支撑筒的环腔内壁以及限位挡板的环形凹沟与支撑筒的环腔内壁间形成密封面，上L型密封圈在定位环的柱状卡槽与支撑筒的环腔内壁间形成密封面，下L型密封圈在定位衬套的柱状卡槽与支撑筒的环腔内壁间形成密封面。

说明书全文

双齿式井下泵随动对中防偏磨装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种油气井和非常规气井井下泵防偏磨用的装置，特别是涉及一种采用双齿式防偏磨技术和锥翅式定位技术的井下泵随动对中防偏磨装置。

背景技术

[0002] 油气井和非常规气井井下泵在抽吸运行过程中会发生柱塞与泵筒之间偏磨的问题，目前防止偏磨的主要措施为采用油管或套管扶正器，而针对井下泵柱塞与泵筒之间偏磨专用的防偏磨设备的研究则较少，常用的油管或套管扶正器可分为弹性扶正器和刚性扶正器两类。

[0003] 弹性扶正器是依据弹簧原理设计而成，主要包括：1)焊接的弓形弹性扶正器，其弹簧片焊接于环箍上，焊接处容易开裂导致扶正器的整体破坏而失去原有的扶正性能。2)螺旋弹性扶正器，其螺旋型弹簧条焊接于环箍上，该扶正器的整体强度要比直条型弹性扶正器的整体强度低一些。3)无焊接的弓形弹簧扶正器，其基本构件可以拆分，便于运输且现场组装也方便，然而其缺点是下井的摩擦阻力较大且不利于井下管柱旋转。4)双弓形弹性扶正器，其单个扶正条上设有两个弓形结构，且双弓形弹簧片的中间点与管壁的距离越小弹性变形就越小，同时伴随着刚性变形就越大。

[0004] 刚性扶正器在大位移定向井和水平井中应用广泛，主要包括：1)半刚性扶正器，其弹簧片比较平整且刚性较大，中间环箍起到定位作用且允许扶正器在井下管柱上移动一段距离。2)螺旋刚性扶正器，其扶正条通常为六根且均匀焊接于环箍上，该扶正器与管壁间的接触面积较大，容易刮擦管壁。3)无焊接刚性扶正器，它采用刚性扶正条，该扶正器的长度较大，容易在井下管柱的弯曲段发生硬卡现象。4)滚柱式刚性扶正器，它的每个扶正条上安装有两至三个滚柱，且在大位移斜井中得到推广，然而该扶正器扶正棱上的滚柱越多，其设计和加工就越复杂，相应费用就越多。

发明内容

[0005] 为了有效解决油气井和非常规气井井下泵的偏磨问题并克服现有防偏磨设备和技术存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种井下泵防偏磨用的双齿式随动对中防偏磨装置。该防偏磨装置依据锥齿式对中器和叶轮齿式对中器组成的双齿式双重防偏磨，并结合锥翅锁紧器的锥翅式井下快速定位，实现井下泵柱塞和泵筒配合部位的随动对中，并避免井下泵发生偏磨以及固体颗粒在柱塞上方发生沉积。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，该防偏磨装置主要由对中支撑器、对中本体、锥翅锁紧器、锥齿式对中器、叶轮齿式对中器和定位器组成。该防偏磨装置整体采用轴称式管体构造，它通过对中支撑器的支撑接箍接于抽油管柱的底部，并经由对中支撑器的支撑筒接于井下泵泵筒的顶部，且抽油杆依次贯穿对中本体、锥齿式对中器和叶轮齿式对中器而与井下泵的柱塞连为一体，对中本体、定位器和对中支撑器由内而外依次同轴心布置，且定位器与锥翅锁紧器同径向位置同轴心布置，对中本体置入对中支撑器并经由锥翅锁紧器和支撑卡环实现轴向定位，锥齿式对中器和叶轮齿式对中器置入对中本体并经由上限位板和限位挡板实现双向限位。

[0007] 对中支撑器采用长筒体，实现对中本体的支撑以及抽油管柱与井下泵之间的连接，它包括支撑接箍、支撑筒和支撑卡环。

[0008] 支撑接箍通过圆锥形密封管螺纹上连抽油管柱且下接支撑筒，支撑接箍的环腔内壁中部由上而下依次设置锥状捕捉面和柱状卡环面，支撑接箍的锥状捕捉面采用倒圆锥面，且支撑接箍的锥状捕捉面所在倒圆锥面的小端圆面直径等于其柱状卡环面所在圆柱面的直径；支撑接箍的柱状卡环面实现支撑卡环的轴向定位，且支撑接箍的柱状卡环面所在圆柱面的直径大于对中卡环的外径。

[0009] 支撑筒的下端通过圆锥形密封管螺纹与井下泵相连接，支撑筒的环腔内壁由上而下依次设置柱状卡箍和锥状卡环，支撑筒的柱状卡箍与支撑卡环相配合，并实现支撑卡环的轴向固定，支撑筒的锥状卡环采用倒圆锥面，且支撑筒的锥状卡环和支撑接箍的锥状捕捉面同时与定位器的限位挡板相配合，并实现对中本体和定位器与对中支撑器间的井下快速捕捉。

[0010] 支撑卡环采用厚壁筒体，其内径大于对中筒轴肩部位的外径，且支撑卡环的环腔内壁上部设有锥状卡箍，支撑卡环的锥状卡箍与对中卡环的锥状卡环相配合，并实现对中本体的轴向定位。

[0011] 对中本体通过上限位板实现锥齿式对中器和叶轮齿式对中器的上限位，并依据导流孔和上喷射孔将井下泵中的液体喷射至杆管环空，避免固体颗粒在柱塞上方发生沉积，它包括对中盒、上限位板、对中卡环和对中筒。

[0012] 对中盒采用盒体，其环腔内壁自下而上依次设置柱状卡箍、导流孔、上喷射孔和柱形孔眼，对中盒的柱状卡箍实现对中卡环的轴向固定，对中盒的导流孔采用沿周向均布的流线型孔道，对中盒的上喷射孔采用沿周向均布的柱孔和锥孔相组合的流道，且上喷射孔的流道内粗外细，由此对中盒内的液体经由导流孔和上喷射孔提速后喷射至杆管环空，对中盒的柱形孔眼位于对中盒的中央部位并与抽油杆的外环面之间采用间隙配合。

[0013] 对中卡环采用短管体，其环腔内壁与对中筒的外环面之间精密配合而构成柱面移动副，对中卡环的外环面下部由上而下依次设置锥状卡环和柱状滑移面，对中卡环的锥状卡环所在锥面的锥度等于支撑卡环的锥状卡箍所在锥面的锥度，对中卡环的柱状滑移面与支撑卡环的环腔内壁之间精密配合而构成柱面移动副。

[0014] 上限位板采用盘状钢板，其中央部位钻有限位孔，上限位板的限位孔由圆形孔眼和锥形孔眼组合而成，上限位板的边缘沿周向均布有柱状流道，对中筒内的液体经由上限位板的柱状流道进入对中盒。

[0015] 对中筒采用长筒体，其上端通过管螺纹与对中盒相连，且对中筒的上部设置轴肩并实现对中卡环的轴向固定；对中筒的中下部通过管螺纹实现锥翅锁紧器的轴向固定，同时对中筒的下端通过管螺纹与限位挡板相连，实现定位器的轴向固定。

[0016] 锥齿式对中器依据双层动压液膜实现井下泵柱塞和泵筒配合部位的随动对中，并通过搅拌作用避免固体颗粒在柱塞上方发生沉积，它包括锥齿套和锥齿基体。

[0017] 锥齿基体由上而下依次设有限位箍、齿背锥、齿顶锥和引流体，由此锥齿基体整体呈V形，并在对中筒内沿轴向形成楔形环空，继而对中筒内的液体在锥齿基体的外环面上产生动压液膜，使柱塞和泵筒间的配合部位脱离接触；锥齿基体的限位箍与上限位板的限位孔相配合，而实现锥齿式对中器的上限位；锥齿基体的齿背锥采用圆锥面，其上布置锥齿套的上锥齿，而避免对中筒内的液体经由锥齿套后形成涡流；锥齿基体的齿顶锥采用倒圆锥面，其上布置锥齿套的下锥齿，从而将形成动压液膜后的液体顺利导流至锥齿套；锥齿基体的引流体采用半椭圆球体，锥齿基体的半椭圆球体的横截面呈圆环形且其横截面积沿抽油杆轴向自上而下逐渐减小，由此锥齿基体的引流体呈类子弹头式的外形，用来将对中筒内的液体顺利引流至锥齿基体的齿顶锥。

[0018] 锥齿套由上锥齿和下锥齿组成，锥齿套的下锥齿齿线为沿锥齿基体的齿顶锥所在倒圆锥面展开的螺旋线，锥齿套的下锥齿包含有前齿面和背齿面，且锥齿套的前齿面采用凹面而其背齿面则采用凸面，同时锥齿套的下锥齿在沿其齿线方向的齿高由零开始逐渐增大，由此使得沿周向均布的下锥齿形成V形锥套。井下泵的下冲程中，锥齿套相对于抽油杆作朝上滑移和旋转的复合运动，锥齿基体动压液膜外的液体在V形锥套所在的锥面上再次产生动压液膜，锥齿基体的动压液膜与锥齿套的动压液膜由内而外叠加在一起而形成双层动压液膜，实现柱塞和泵筒配合部位的随动对中。此外，作滑移和旋转复合运动的锥齿套不断搅拌对中筒内的液体，从而阻止液体中所携带的煤粒和砂粒等固体颗粒产生沉降，避免固体颗粒在对中筒内和柱塞上方发生沉积。

[0019] 叶轮齿式对中器与锥齿式对中器一起组成双齿式双重防偏磨，它包括叶轮齿和轮齿基体。轮齿基体由上而下依次设有轮背锥、导流体和轮顶锥，叶轮齿式对中器的轮齿基体环腔内壁和锥齿式对中器的锥齿基体环腔内壁同时与抽油杆的外环面之间精密配合而构成柱面移动副；轮齿基体的轮背锥采用圆锥面，避免对中筒内的液体经由叶轮齿后形成涡流，轮齿基体的导流体用来将经由叶轮齿的液体顺利导流至轮齿基体的轮背锥，轮齿基体的轮顶锥采用倒圆锥面，用来将对中筒内的液体顺利引流至叶轮齿，且轮齿基体的轮顶锥所在倒圆锥面的锥度小于其轮背锥所在圆锥面的锥度。

[0020] 叶轮齿由轮齿基体切制而成，叶轮齿的切割面沿周向均匀布置且其各切割面的中心线与轮齿基体的轴线保持平行，叶轮齿的切割面由四分之一圆柱面和两个平面组合而成，由此叶轮齿的轮齿隙之间形成液体流通孔道，叶轮齿的液体流通孔道中部布置外凸的四分之一圆柱面且其液体流通孔道沿径向位置的两侧各设置一个平面，叶轮齿液体流通孔道两侧的平面垂直相交放置并同时与四分之一圆柱面保持相切，使得叶轮齿的液体流通孔道沿抽油杆轴向呈现出类拱形，叶轮齿的齿顶面处于同一圆柱面上，且叶轮齿的齿顶面所在圆柱面与对中筒的环腔内壁之间采用间隙配合，由此保证井下泵柱塞和泵筒的初步对中。

[0021] 锥翅锁紧器依据锥翅体实现锥翅式井下快速定位并将对中本体锁紧于对中支撑器内，它包括锥翅体和端螺母。

[0022] 锥翅体由锥筒和柱筒组合而成，锥翅体的柱筒车制管螺纹并与对中筒相连，锥翅体锥筒的内外环面均采用倒圆锥面，同时锥翅体锥筒的内环面所在倒圆锥面的小端圆面直径大于对中筒的外径，锥翅体锥筒的外环面所在倒圆锥面的大端圆面直径小于支撑筒的内径且其小端圆面直径小于支撑卡环的内径。锥翅体的锥筒沿周向切割而形成弹簧片式锥翅，锥翅体的弹簧片式锥翅沿支撑卡环的环腔内壁滑移，而后支撑卡环的锥状卡箍与对中卡环的锥状卡环相配合，同时锥翅体的上端面与支撑卡环的下端面相结合，由此实现对中本体的轴向锁紧。

[0023] 端螺母采用短筒体，其环腔内壁车制管螺纹并与对中筒相连，由此防止锥翅体产生松动，端螺母的外环面直径等于锥翅体的柱筒外径，且端螺母的外环面车制沿周向均布的盲端螺孔，用于拧紧端螺母。

[0024] 定位器实现对中本体在对中支撑器内的对中定位，并通过限位挡板完成锥齿式对中器和叶轮齿式对中器的下限位，它包括定位环、定位衬套、限位挡板、○型密封圈、上L型密封圈和下L型密封圈。

[0025] 定位环采用长筒体，而定位衬套则采用短筒体，定位环和定位衬套的环腔内壁同时与对中筒的外环面之间精密配合而构成双柱面移动副，且定位环、定位衬套和限位挡板的外环面同时与支撑筒的环腔内壁精密配合而构成三个柱面移动副，定位环与定位衬套之间配置上L型密封圈，定位衬套与限位挡板之间配置下L型密封圈。

[0026] 定位环的外环面由上而下依次设置环形凹沟、柱状卡槽和柱状卡环，定位环的环形凹沟等间距分层排列，且沿轴向上层的环形凹沟内填充满润滑脂，而沿轴向下层的环形凹沟内配置○型密封圈，定位环的柱状卡槽与上L型密封圈相配合，而定位环的柱状卡环则与定位衬套的柱状卡箍相配合。定位衬套的外环面下部依次设置柱状卡槽和柱状卡环，定位衬套的柱状卡槽与下L型密封圈相配合，而定位衬套的柱状卡环则与限位挡板的柱状卡箍相配合，同时定位衬套的环腔内壁上部设有柱状卡箍，实现定位环的轴向定位。

[0027] 限位挡板采用盒体，其外环面依次设置环形凹沟和锥状捕捉头，限位挡板的环形凹沟内配置○型密封圈，限位挡板的锥状捕捉头采用倒圆锥面，实现井下定位作业中的快速捕捉，且限位挡板的锥状捕捉头所在倒圆锥面的锥度等于支撑筒的锥状卡环所在倒圆锥面的锥度和支撑接箍的锥状捕捉面所在倒圆锥面的锥度，同时限位挡板的锥状捕捉头所在倒圆锥面的大端圆面直径、支撑筒的锥状卡环所在倒圆锥面的大端圆面直径以及支撑接箍的锥状捕捉面所在倒圆锥面的大端圆面直径依次增大。限位挡板的环腔内壁上部设有柱状卡箍，实现定位衬套的轴向定位，且限位挡板的环腔内壁下部车制管螺纹而实现定位器的轴向固定。

[0028] 限位挡板的底板中央部位设有柱形孔眼，且限位挡板的柱形孔眼与抽油杆的外环面之间采用间隙配合，同时限位挡板的柱形孔眼上部设有锥状卡箍，限位挡板的锥状卡箍与轮齿基体的轮顶锥相配合，而实现叶轮齿式对中器的下限位。限位挡板的底板边缘设有下喷射孔，限位挡板的下喷射孔与对中盒的上喷射孔采用相同规格和形状，由此井下泵内的液体经由限位挡板的下喷射孔提速后喷射至对中本体。

[0029] ○型密封圈的截面呈圆形，采用耐油耐酸碱的非金属材质，○型密封圈分别在定位环的环形凹沟与支撑筒的环腔内壁以及限位挡板的环形凹沟与支撑筒的环腔内壁之间形成密封面。上L型密封圈和下L型密封圈的截面呈L形，其内部设有均布的金属丝，上L型密封圈在定位环的柱状卡槽与支撑筒的环腔内壁之间形成密封面，而下L型密封圈则在定位衬套的柱状卡槽与支撑筒的环腔内壁之间形成密封面。

[0030] 本发明所能达到的技术效果是，该防偏磨装置的对中支撑器实现对中本体的支撑以及抽油管柱与井下泵之间的连接，对中本体依据导流孔和上喷射孔将井下泵中的液体喷射至杆管环空，锥齿式对中器和叶轮齿式对中器依据上限位板和限位挡板完成上下双向限位，且锥齿式对中器依据双层动压液膜实现井下泵柱塞和泵筒配合部位的随动对中，并通过搅拌作用避免固体颗粒在柱塞上方发生沉积，叶轮齿式对中器与锥齿式对中器一起组成双齿式双重防偏磨，锥翅锁紧器依据锥翅体完成锥翅式井下快速定位并将对中本体锁紧于对中支撑器内，定位器实现对中本体在对中支撑器内的对中定位。附图说明

[0031] 下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于以下实施例。

[0032] 图1是根据本发明所提出的双齿式井下泵随动对中防偏磨装置的典型结构简图。

[0033] 图2是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置中对中支撑器的结构简图。

[0034] 图3是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置中对中本体的结构简图。

[0035] 图4是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置中锥齿式对中器的结构简图。

[0036] 图5是图4的仰视图。

[0037] 图6是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置中叶轮齿式对中器的结构简图。

[0038] 图7是图6的A—A剖视图。

[0039] 图8是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置中锥翅锁紧器的结构简图。

[0040] 图9是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置中定位器的结构简图。

[0041] 图10是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置的井下定位作业流程简图。

[0042] 图11是双齿式井下泵随动对中防偏磨装置的井下随动对中作业流程简图。

[0043] 图中1－抽油杆，2－对中本体，3－对中支撑器，4－锥齿式对中器，5－锥翅锁紧器，6－叶轮齿式对中器，7－定位器，8－支撑接箍，9－支撑卡环，10－支撑筒，11－对中盒，12－上限位板，13－对中卡环，14－对中筒，15－锥齿基体，16－锥齿套，17－叶轮齿，18－轮齿基体，19－锥翅体，20－端螺母，21－定位环，22－○型密封圈，23－上L型密封圈，24－定位衬套，25－下L型密封圈，26－限位挡板。

具体实施方式

[0044] 在图1中，双齿式井下泵随动对中防偏磨装置主要由对中本体2、对中支撑器3、锥齿式对中器4、锥翅锁紧器5、叶轮齿式对中器6和定位器7组成，该防偏磨装置依据锥齿式对中器4和叶轮齿式对中器6组成的双齿式双重防偏磨，并结合锥翅锁紧器5的锥翅式井下快速定位，实现井下泵柱塞和泵筒配合部位的随动对中，避免井下泵发生偏磨以及固体颗粒在柱塞上方发生沉积。

[0045] 在图1中，双齿式井下泵随动对中防偏磨装置的规格与抽油杆1的杆径和抽油管柱的管径保持一致，该防偏磨装置通过对中支撑器3的支撑接箍接于抽油管柱的底部，并经由对中支撑器3的支撑筒接于井下泵泵筒的顶部，且抽油杆1依次贯穿对中本体2、锥齿式对中器4和叶轮齿式对中器6而与井下泵的柱塞连为一体，对中本体2、锥翅锁紧器5、定位器7和对中支撑器3由内而外依次同轴心布置，对中本体2置入对中支撑器3并经由锥翅锁紧器5和对中支撑器3的支撑卡环实现轴向定位，锥齿式对中器4和叶轮齿式对中器6置入对中本体2并经由上限位板和限位挡板实现双向限位。

[0046] 在图1中，双齿式井下泵随动对中防偏磨装置组装前，对中支撑器3主体部件的外表面分别进行喷漆防腐处理，抽油杆1依次置入锥齿式对中器4和叶轮齿式对中器6中应灵活转动且无阻滞，定位器7置入对中支撑器3中应灵活转动且无阻滞，并保持对中本体2和对中支撑器3内壁的清洁，最后依次检查锥齿式对中器4的锥齿套、锥翅锁紧器5的锥翅体和叶轮齿式对中器6的叶轮齿有无损伤，检查各螺纹联接处是否牢固且有无锈蚀。

[0047] 在图1中，双齿式井下泵随动对中防偏磨装置组装时，对中支撑器3通过圆锥形密封管螺纹连接成一体，对中本体2通过对中盒将其上限位板和对中卡环接于对中筒，锥翅锁紧器5通过端螺母将其锥翅体固定于对中本体2的对中筒，锥齿式对中器4和叶轮齿式对中器6依次贯穿抽油杆1并置入对中本体2的对中筒内，最后定位器7通过其限位挡板而固定于对中本体2对中筒的下端部。

[0048] 在图2中，对中支撑器3中的支撑接箍8的规格与抽油管柱的管径保持一致，支撑筒10的规格与井下泵泵筒的筒径保持一致。

[0049] 在图2中，对中支撑器3实现对中本体2的支撑，支撑筒10的柱状卡箍与支撑卡环9相配合，支撑筒10的锥状卡环和支撑接箍8的锥状捕捉面同时与定位器7的限位挡板相配合，并实现对中本体2和定位器7与对中支撑器3间的井下快速捕捉。

[0050] 在图3中，对中本体2中的对中盒11的规格与抽油杆1的杆径保持一致，对中卡环13的外径与支撑接箍8的柱状卡环面所在圆柱面的直径相对应，对中筒14的轴向长度与支撑筒10的轴向长度保持一致，对中筒14轴肩部位的外径与支撑卡环9的内径相对应。

[0051] 在图3中，对中本体2通过上限位板12实现锥齿式对中器4和叶轮齿式对中器6的上限位，对中筒14内的液体经上限位板12的柱状流道进入对中盒11内，而后液体由对中盒11的导流孔和上喷射孔提速后喷射至杆管环空，对中卡环13的锥状卡环与支撑卡环9的锥状卡箍相配合。

[0052] 在图4和图5中，锥齿式对中器4中的锥齿基体15环腔内壁直径与抽油杆1的杆径相对应，锥齿基体15的齿背锥和齿顶锥所在锥面的大端圆面直径加上两倍锥齿套16的上锥齿和下锥齿沿齿线的最大齿高与支撑筒10的内径保持一致，锥齿套16的上锥齿和下锥齿齿线与锥齿基体15轴线间的夹角随着对中筒14内液体粘度的增大而减小。

[0053] 在图4和图5中，锥齿式对中器4的锥齿基体15与对中筒14沿轴向形成楔形环空，对中筒14内的液体在锥齿基体15的外环面上产生动压液膜，锥齿套16中沿周向均布的下锥齿形成V形锥套，锥齿基体15动压液膜外的液体在V形锥套所在的锥面上再次产生动压液膜。

[0054] 在图6和图7中，叶轮齿式对中器6的轮齿基体18环腔内壁直径与抽油杆1的杆径相对应，叶轮齿17的齿顶面所在圆柱面直径与支撑筒10的内径保持一致，叶轮齿17的轮齿隙间类拱形的液体流通孔道的横截面积之和随着对中筒14内液体粘度的增大而增大。

[0055] 在图6和图7中，叶轮齿式对中器6与锥齿式对中器4一起组成双齿式双重防偏磨，轮齿基体18和锥齿基体15的环腔内壁同时与抽油杆1的外环面之间精密配合而构成柱面移动副，叶轮齿17的轮齿隙之间形成类拱形的液体流通孔道。

[0056] 在图8中，锥翅锁紧器5中的锥翅体19锥筒外环面所在倒圆锥面的规格与支撑筒10和对中筒14之间所形成的环形空间大小相对应，端螺母20的外环面直径与支撑卡环9的内径保持一致。

[0057] 在图8中，锥翅锁紧器5依据锥翅体19实现锥翅式井下快速定位，锥翅体19的锥筒沿周向切割而形成弹簧片式锥翅，端螺母20通过管螺纹与对中筒14相连接，用于防止锥翅体19产生松动。

[0058] 在图9中，定位器7中的定位环21和定位衬套24的规格与支撑筒10和对中筒14之间所形成的环形空间大小相对应，限位挡板26的规格与抽油杆1的杆径保持一致，○型密封圈22的选型需要考虑井下泵所排出液体的流压、定位环21的环形凹沟尺寸以及限位挡板26的环形凹沟尺寸等因素，上L型密封圈23和下L型密封圈25的选型需要考虑井下泵所排出液体的流压、定位环21的柱状卡槽尺寸以及定位衬套24的柱状卡槽尺寸等因素。

[0059] 在图9中，定位器7实现对中本体2在对中支撑器3内的对中定位，○型密封圈22分别在定位环21的环形凹沟和限位挡板26的环形凹沟与支撑筒10的环腔内壁之间形成密封面，同时定位环21与定位衬套24之间配置上L型密封圈23，并在定位环21的柱状卡槽与支撑筒10的环腔内壁之间形成密封面，定位衬套24与限位挡板26之间配置下L型密封圈25，并在定位衬套24的柱状卡槽与支撑筒10的环腔内壁之间形成密封面，由此实现对中支撑器3与定位器7间的密封。

[0060] 在图10中，双齿式井下泵随动对中防偏磨装置的井下定位作业流程中，支撑接箍8通过管螺纹接于抽油管柱的底部，支撑筒10通过管螺纹接于井下泵泵筒的顶部，对中支撑器3和井下泵的泵筒伴随抽油管柱一起下井并座于井底；接着，对中本体2和锥翅锁紧器5通过螺纹相连接，抽油杆1依次贯穿对中本体2、锥齿式对中器4和叶轮齿式对中器6与井下泵的柱塞连接在一起，而后将定位器7罩于对中本体2的下部；再接着，对中本体2、锥齿式对中器4、锥翅锁紧器5、叶轮齿式对中器6和定位器7随抽油杆1一起沿着抽油管柱下井，限位挡板26的锥状捕捉头依次捕捉支撑接箍8的锥状捕捉面、支撑卡环9的锥状卡箍和支撑筒10的锥状卡环，而后对中本体2完成在对中支撑器3内的对中定位；最后，锥翅体19的弹簧片式锥翅沿着支撑卡环9的环腔内壁逐步收缩并朝下滑移，而后支撑卡环9的锥状卡箍与对中卡环13的锥状卡环相配合，同时锥翅体19的上端面与支撑卡环9的下端面相结合，由此完成对中本体2的轴向锁紧和锥翅锁紧器5的锥翅式井下快速定位。

[0061] 在图11中，双齿式井下泵随动对中防偏磨装置的井下随动对中作业流程中，抽油杆1与井下泵柱塞的连接部位在下行过程中发生屈曲，井下泵柱塞和泵筒之间发生偏心，其偏心距为e，叶轮齿17的齿顶面与对中筒14的环腔内壁接触而限制了偏心距e的继续增大，由此完成井下泵柱塞和泵筒的初步对中；然后，井下泵内的液体经由限位挡板26的下喷射孔提速后喷射至对中筒14的筒腔内，推动叶轮齿式对中器6朝上滑移且液体经由叶轮齿17轮齿隙之间类拱形的液体流通孔道继续朝上流动；接着，锥齿基体15与对中筒14沿轴向形成楔形环空，对中筒14内的液体在锥齿基体15的外环面上产生动压液膜，动压液膜各处的液膜压力不均等并使柱塞和泵筒的配合部位脱离接触，而后锥齿套16中沿周向均布的下锥齿形成V形锥套，锥齿基体15动压液膜外的液体在V形锥套所在的锥面上再次产生动压液膜，锥齿基体15的动压液膜与锥齿套16的动压液膜由内而外叠加在一起而形成双层动压液膜，双层动压液膜的液膜总反力实现泵筒和柱塞配合部位的随动对中，避免井下泵发生偏磨；最后，对中本体2通过上限位板12实现锥齿式对中器4和叶轮齿式对中器6的上限位，对中筒14内的液体经上限位板12的柱状流道进入对中盒11内，而后液体由对中盒11的导流孔和上喷射孔提速后喷射至杆管环空。

[0062] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

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双齿式井下泵随动对中防偏磨装置

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