CN101775964B - 一种具有动压润滑效应的自旋转扶正器 - Google Patents
一种具有动压润滑效应的自旋转扶正器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种具有动压润滑效应的自旋转扶正器，包括扶正器轴、扶正套、接箍，弹簧垫圈和定位块，扶正器轴和接箍的外端分别设有内螺纹与抽油杆相连接，其特征在于：扶正套的外表面为一定曲率鼓形轮廓，扶正套与扶正器轴之间通过不自锁的螺纹连接，扶正套外轮廓表面设有均匀分布的圆形凹坑。该扶正器具有以下优点：外轮廓为鼓形且具有微小凹坑的扶正套与油管内壁接触时，将杆管间的干摩擦、边界摩擦变为边界摩擦、液体摩擦，大大降低了杆管间的摩擦力以及磨粒、沙粒划削，减轻了扶正套自身和油管壁的磨损，此外，抽油杆上下运动的过程中，扶正套除了轴向运动外还具有旋转运动，使得杆管间磨损均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田有杆抽油设备中的抽油杆扶正装置，特别是指一种具有动压润滑效应的自旋转扶正器。
技术背景
抽油机采油是我国石油工业传统而占主导地位的人工举升采油方式，随着油田进一步开采，许多油田已进入特高含水开发期。随着油井含水的上升和提液强度的加大以及斜井、定向井、水平井比例的大幅度提高。由于油井倾斜以及抽油杆在下冲程中发生失稳，有杆泵抽油井中油管与抽油杆之间的磨损日益严重。导致油管磨穿以及抽油杆磨断的现象经常发生，影响油区的正常生产。为了避免这种现象的发生，通常在杆管磨损严重的部位安装扶正器，确保杆管不接触，使杆管磨损转变为装置自身磨损，从而避免对抽油杆和油管的偏磨。
目前，常用的扶正器主要有滑动式、滚轮式和外滚轮式。滑动式扶正器杆管之间的摩擦力较大，若扶正器采用较高表面强度的材料制成，则油管磨损严重；若扶正器采用较低表面强度的材料制成，则扶正器磨损严重，需要经常更换扶正器。滚轮式和外滚轮式将扶正器与油管之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，但扶正器寿命较短。此外，抽油杆、扶正器和油管摩擦产生的磨粒和井液中沙粒的存在也加剧了扶正器、抽油杆与油管之间的磨损。因此，为了实现抽油杆管偏磨的综合治理，有必要开发新型的扶正器，提高抽油杆管的工作寿命，延长油井的免修周期。
发明内容
本发明的目的在于针对现有扶正器工作寿命不足的问题，提供一种具有动压润滑效应的自旋转扶正器，该扶正器将扶正器与油管之间的干摩擦、边界摩擦变为边界摩擦、液体摩擦，将扶正器的单边磨损变为均匀磨损，将扶正器的光滑表面变为非光滑表面，综合提高杆管系统的工作寿命。
本发明任务解决其技术问题所采用的技术方案是：扶正器主要由扶正器轴、扶正套、接箍，弹簧垫圈和定位块组成。将扶正套外轮廓设计成小曲率鼓状曲面，便于在抽油杆上下运动的过程中形成动压液体膜，扶正器和油管被液体膜隔开而不直接接触，扶正器与油管之间的摩擦力显著下降，从而降低扶正器与油管之间的摩擦和磨损。扶正器轴中部设有矩形外螺纹，扶正套内部设有矩形内螺纹，扶正器轴和扶正套通过矩形螺纹相配合，对螺纹升角进行优化，既要保证扶正套的轴向移动范围，又要使其不能自锁，螺纹升角约为18～23°。在抽油杆上下运动的过程中，扶正套除了轴向运动外，扶正套还在井液流体压力的作用下旋转，使得扶正套与油管之间的磨损均匀，并降低磨粒和沙粒对扶正套与油管的划伤。在扶正套外表面加工有凹坑，在完全液体或混合润滑情况下，可起到微动压轴承的作用；在边界摩擦情况下可起到贮存润滑剂的作用，同时，对于液体润滑和干摩擦情况，均能起到收集磨粒和沙粒的作用，从而进一步降低磨粒和沙粒对油管和扶正器的滑削。
本发明的有益效果是：扶正器与油管之间的摩擦力大大降低；扶正器磨损均匀；扶正器表面的凹坑收集了磨粒和沙粒，避免了磨粒和沙粒对抽油杆与油管的滑削，大大减轻了油管壁和扶正器自身的磨损；扶正器结构简单，可靠性高。
附图说明
图1为具有动压润滑效应的自旋转扶正器结构示意图。
1接箍，2弹簧垫圈，3定位块，4扶正器轴，5扶正套，a扶正套上端面，b凹坑，c扶正套外表面，d扶正套下端面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式加以说明。具有动压润滑效应的自旋转扶正器主要由扶正器轴(4)、扶正套(5)、接箍(1)，弹簧垫圈(2)和定位块(3)组成，如图1所示。外轮廓为鼓形的扶正套(5)首先安装在扶正器轴(4)的中段，然后再安装定位块(3)和弹簧垫圈(2)，最后将接箍(1)通过螺纹连接在扶正器轴(4)的上端，并通过弹簧垫圈(2)避免接箍(1)出现松脱现象。扶正器轴(4)和接箍(1)的外端分别设有内螺纹，以便与抽油杆相连接。
抽油杆在上下运动过程中，扶正套(5)的鼓形外表面(c)与油管内壁接触时，高压液体膜将扶正套(5)与油管隔离开，使得扶正套(5)与油管之间的摩擦力显著下降，大大减轻了扶正套(5)自身和油管壁的磨损。抽油杆向上运动时，井液流动压力作用于扶正套上端面(a)，推动扶正套(5)相对于抽油杆向下运动和旋转运动；抽油杆向下运动时，井液流动压力作用于扶正套下端面(d)，推动扶正套(5)相对于抽油杆向上运动和旋转运动，使得扶正套(5)磨损均匀，并降低磨粒和沙粒对扶正套(5)与油管的划伤。在扶正套(5)的外表面加工有圆形凹坑(b)，在不同的流体状态下，圆形凹坑(b)可起到微动压轴承或贮存润滑剂的作用，并且能够收集磨粒以及沙粒，进一步降低扶正套(5)和油管的磨损。
Claims (2)
1.一种具有动压润滑效应的自旋转扶正器，包括扶正器轴(4)、扶正套(5)、接箍(1)、弹簧垫圈(2)和定位块(3)，其特征在于扶正套(5)的上下端面为平面，扶正套(5)的外表面为小曲率鼓形轮廓，以形成动压液体膜避免扶正器和油管直接接触；扶正器轴(4)中部设外螺纹，扶正套(5)内部设螺纹，扶正器轴(4)和扶正套(5)通过不自锁的矩形螺纹相配合，以实现扶正套(5)在井液流体压力作用下的旋转运动。
2.根据权利要求1所述的一种具有动压润滑效应的自旋转扶正器，其特征在于：扶正套(5)外轮廓表面设有均匀分布的圆形凹坑(b)。
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