CN104832132A - 抽油杆助抽装置及其挡砂出油滑套 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抽油杆助抽装置及其挡砂出油滑套，所述抽油杆助抽装置包括：芯杆，其上端连接有上接箍，其下端连接有下接箍，其中部可滑动地套设有挡砂出油滑套；所述挡砂出油滑套为中空的阶梯轴，所述中空部分为阶梯型通孔，所述阶梯轴自上而下至少形成有外径依次增大的第一轴段、第二轴段，所述第一轴段与第二轴段之间形成有过渡面，在包含所述过渡面的位置轴向向下设置有侧向开口，其与所述阶梯型通孔相连通形成过油通道，所述挡砂出油滑套的最大内径小于所述下接箍的外径。本发明所述抽油杆助抽装置及其挡砂出油滑套，其能够同时实现助抽、挡砂、扶正功能，且结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油井下工具，特别涉及一种抽油杆助抽装置及其挡砂出油滑套。
背景技术
目前，在用有杆抽油泵进行采油时，由于泵长期在井下工作，其泵芯与泵筒由于长时间的摩擦损坏造成两者之间的间隙过大，致使泵的抽吸力下降产生漏吸的情况，进而大大降低了泵效。为了提高泵的效率，通常在抽油泵的抽油杆上设置助抽装置。
同时，由于井斜的缘故，抽油泵工作时，其抽油杆并非出于垂直状态，其在工作过程中不可避免的会与油管内壁发生摩擦，形成偏磨。当磨损达到一定程度，抽油杆将会断开，造成修井作业，影响生产。
此外，当油田开发进入中后期时，很多油井产液量不高。特别是在含砂井中，当油井产液量较低，抽油管柱中产出液上行速度低于砂粒下行速度使，砂粒将会在抽油管柱中下沉，落到抽油泵上，部分还会进入柱塞与泵筒之间的间隙，从而造成卡泵，有些出砂严重井甚至还会出现砂埋泵柱塞的现象，由此导致抽油杆断脱，抽油机损坏等事故。
为了克服上述问题，有必要在抽油杆上设置一具有挡砂、扶正功能的助抽装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种抽油杆助抽装置及其挡砂出油滑套，其能够同时实现助抽、挡砂、扶正功能，且结构简单。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种抽油杆助抽装置，其包括：芯杆，其上端连接有上接箍，其下端连接有下接箍，其中部可滑动地套设有挡砂出油滑套；所述挡砂出油滑套为中空的阶梯轴，所述中空部分为阶梯型通孔，所述阶梯轴自上而下至少形成有外径依次增大的第一轴段、第二轴段，所述第一轴段与第二轴段之间形成有过渡面，在包含所述过渡面的位置轴向向下设置有侧向开口，其与所述阶梯型通孔相连通形成过油通道，所述挡砂出油滑套的最大内径小于所述下接箍的外径，当所述抽油杆处于上行程时，所述挡砂出油滑套的下端面与所述下接箍相接触密封所述过油通道，当所述抽油杆处于下行程时，所述挡砂出油滑套的下端面与所述下接箍相分离，所述过油通道打开，井下油液能够通过所述过油通道向上流动。
在优选的实施方式中，所述挡砂出油滑套的最大内径小于所述下接箍的外径3毫米至4毫米。
在优选的实施方式中，所述挡砂出油滑套的最大外径小于抽油泵所在油管的内径的1毫米以内。
在优选的实施方式中，所述第一轴段、第二轴段之间还形成有第三轴段，所述第三轴段的外径大于所述第一轴段而小于所述第二轴段，所述第三轴段与所述第一轴段之间形成有第一斜面，所述第三轴段与所述第二轴段之间形成有第二斜面，所述第一斜面上延伸至所述第二斜面的位置设置所述侧向开口。
在优选的实施方式中，所述侧向开口的个数为多个，沿着周向均匀分布。
在优选的实施方式中，所述挡砂出油滑套的材质为塑料。
在优选的实施方式中，所述阶梯型通孔的最小内径大于所述芯杆外径1毫米以内。
在优选的实施方式中，所述抽油杆助抽装置通过所述上接箍、下接箍分别和抽油杆连接，并沿着抽油管柱延伸的方向分布多个。
本发明还提出了一种挡砂出油滑套，所述挡砂出油滑套为中空的阶梯轴，用于套设在芯杆上，所述芯杆的上端固定连接有上接箍，下端固定连接有下接箍，所述中空部分为阶梯型通孔，所述阶梯轴自上而下至少形成有外径依次增大的第一轴段、第二轴段，所述第一轴段与第二轴段之间形成有过渡面，在包含所述过渡面的位置轴向向下设置有侧向开口，其与所述阶梯型通孔相连通形成过油通道，所述挡砂出油滑套的最大内径小于所述下接箍的外径，当所述抽油杆处于上行程时，所述挡砂出油滑套的下端面与所述下接箍相接触密封所述过油通道，当所述抽油杆处于下行程时，所述挡砂出油滑套的下端面与所述下接箍相分离，所述过油通道打开，井下油液能够依次通过所述过油通道向上流动。
在优选的实施方式中，所述第一轴段、第二轴段之间还形成有第三轴段，所述第三轴段的外径大于所述第一轴段而小于所述第二轴段，所述第三轴段与所述第一轴段之间形成有第一斜面，所述第三轴段与所述第二轴段之间形成有第二斜面，所述第一斜面上延伸至所述第二斜面的位置设置所述侧向开口。
本发明的特点和优点是：本发明所述抽油杆助抽装置由于其挡砂出油滑套的最大外径略小于油管的内径、其最大内径小于下接箍外径3毫米至4毫米，在上行程时，通过挡砂出油滑套与下接箍端面密封以及挡砂出油滑套与油管形成间隙密封，使抽油杆助抽装置具有抽油泵柱塞的抽吸作用，这样可以提高每冲次的产液量，达到助抽的目的。特别是，本发明所述挡砂出油滑套与油管间隙密封的第二轴段为圆柱型，其与油管在径向上的配合面积大，使其在实现助抽的基本功能时，可以达到漏失小，助抽力大的较佳助抽效果。
当所述抽油泵停抽时，所述挡砂出油滑套落在下接箍上，将管柱中的液柱分若干段，砂粒下落将被若干个抽油杆助抽装置分段挡住，减少了砂粒的下沉量，从而减轻或避免了砂卡泵、砂埋泵柱塞事故的发生，实现了挡砂功能，同时相应地也延长了含砂井的检泵周期，降低了采油成本。而且本发明所述挡砂出油滑套与油管间隙密封的第二轴段为圆柱型，其与油管在径向上的配合面积大，更利于其实现挡砂功能，减少砂粒下沉量。
此外，所述挡砂出油滑套的外径略小于油管内径，在抽油过程中，有效的扶正了抽油杆柱，特别是对于斜井，可以防止或减轻抽油杆柱与油管的磨损，延长了抽油杆的寿命。
综上所述，本发明所述抽油杆助抽装置具有较佳的助抽、扶正、挡砂功能，且其结构简单，有利于实现零件的通用化，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例中一种抽油杆助抽装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种抽油杆助抽装置下接箍的结构示意图；
图3是本发明实施例中一种抽油杆助抽装置挡砂出油滑套的结构示意图；
图4是当抽油杆处于上行程时，本发明实施例中一种抽油杆助抽装置状态示意图；
图5是当抽油杆处于下行程时，本发明实施例中一种抽油杆助抽装置状态示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
本文中所述的上或下位置是针对抽油杆助抽装置在进入井下后的使用状态而言的，确切地说，所述抽油杆助抽装置的上接箍所在的位置相对为上，其下接箍所在的位置相对为下。
本发明提供一种抽油杆助抽装置及其挡砂出油滑套，其能够同时实现助抽、挡砂、扶正功能，且结构简单。
请参阅图1，为本发明实施例中一种抽油杆助抽装置的结构示意图。所述抽油杆助抽装置包括：芯杆1，其上端连接有上接箍2，其下端连接有下接箍3，其中部可滑动地套设有挡砂出油滑套4。
所述芯杆1整体上为纵向延伸的杆段，其上端、下端分别设置有螺纹，用于和所述上接箍2、下接箍3固定连接。所述芯杆1除去与所述上接箍2、下接箍3连接的螺纹段外，其长度大于所述挡砂出油滑套4的长度。所述芯杆1的中部杆段通过间隙密封的方式套设有所述挡砂出油滑套4。
所述上接箍2与所述下接箍3整体上外形和尺寸可相同。以下接箍3为例，请参阅图2，为本发明实施例中一种抽油杆助抽装置下接箍的结构示意图。所述下接箍3整体上可呈柱状轴段，其上端面轴向向内设置有第一螺纹孔31，所述第一螺纹孔31用于和所述芯杆1的下端配合；其下端面轴向向内设置有第二螺纹孔32，所述第二螺纹孔32用于和抽油杆固定连接。同样的，所述上接箍2上下端面轴向向内设置有螺纹孔，其分别用于和抽油杆、芯杆1的一端固定连接。在所述下接箍3的中部外壁的两侧形成有平面槽33，所述平面槽33能够在装配时为安装工具提供固定位置。
请参阅图3，为本发明实施例中一种抽油杆助抽装置挡砂出油滑套的结构示意图。所述挡砂出油滑套4为中空的阶梯轴，所述中空部分为阶梯型通孔40，所述阶梯轴自上而下至少形成有外径依次增大的第一轴段41、第二轴段42，所述第一轴段41与第二轴段42之间形成有过渡面，在包含所述过渡面的位置轴向向下设置有侧向开口45，其与所述阶梯型通孔40相连通形成过油通道46，所述挡砂出油滑套4的最大内径小于所述下接箍3的外径，当所述抽油杆处于上行程时，所述挡砂出油滑套4的下端面与所述下接箍3相接触密封所述过油通道46，当所述抽油杆处于下行程时，所述挡砂出油滑套4的下端面与所述下接箍3相分离，所述过油通道46打开，井下油液能够通过所述过油通道46向上流动。
在优选的实施方式中，所述挡砂出油滑套4的最大内径小于所述下接箍3的外径3毫米至4毫米，以保证当所述抽油杆处于上行程时，所述挡砂出油滑套4的下端面与所述下接箍3相接触，能密封所述过油通道46。
所述挡砂出油滑套4与抽油泵所在油管的配合为间隙密封配合。所述挡砂出油滑套4的最大外径小于抽油泵所在油管的内径的1毫米以内。
在优选的实施方式中，所述第一轴段41、第二轴段42之间还形成有第三轴段47，所述第三轴段47的外径大于所述第一轴段41而小于所述第二轴段42，所述第三轴段47与所述第一轴段41之间形成有第一斜面48，所述第三轴段47与所述第二轴段42之间形成有第二斜面49，所述第一斜面48上延伸至所述第二斜面49的位置设置所述侧向开口45。所述挡砂出油滑套4的最大外径位于所述第二轴段42上，其与抽油泵所在油管之间的配合为间隙密封配合，当所述侧向开口45设置在所述第一斜面48上延伸至所述第二斜面49的位置上时，有利于井内油液顺利从所述过油通道46流出。在优选的实施方式中，所述侧向开口45的个数为多个，沿着周向均匀分布。所述多个侧向开口45有利于增加抽油杆助抽装置的过油流量，增强助抽效果。
所述挡砂出油滑套4的材质为塑料。例如可以为塑料中的尼龙。当所述挡砂出油滑套4的材质为塑料时，其具有一定的弹性，当与抽油泵所在的刚性的油管接触时，能够保护抽油泵的抽油杆不易被磨损。
所述挡砂出油滑套4第一轴段41所在的位置与所述芯杆1之间为间隙密封配合。所述挡砂出油滑套4阶梯型通孔40的最小内径大于所述芯杆1外径1毫米以内，以保证所述挡砂出油滑套4与所述芯杆1配合处的密封性。
实际使用时，所述抽油杆助抽装置通过所述上接箍2、下接箍3分别和抽油杆连接，并沿着抽油管柱延伸的方向分布多个。例如，本发明所述抽油杆助抽装置在实际使用时，可根据油井出砂和抽油杆与油管的磨损情况，将抽油杆助抽装置按着一定数量均匀连接在抽油杆柱中。
请参阅图4，为当抽油杆处于上行程时，本发明实施例中一种抽油杆助抽装置状态示意图。
当所述抽油杆5处于上行程时，所述抽油杆助抽装置A的挡砂出油滑套4的下端面与所述下接箍3相接触密封所述过油通道46，所述抽油杆5带动柱塞6向上运动，此时柱塞6与油管9之间的腔室体积增大，压力减小，压差作用下导致固定阀球8打开，游动阀球9关闭，液体进入到腔室，井下液体完成进泵的过程。
由于所述挡砂出油滑套4的最大外径略小于油管9的内径、其最大内径小于下接箍3外径3毫米至4毫米，在上行程时，通过挡砂出油滑套4与下接箍3端面密封以及挡砂出油滑套4与油管9形成间隙密封，使抽油杆助抽装置A具有抽油泵柱塞的抽吸作用，这样可以提高每冲次的产液量，达到助抽的目的。特别是，本发明所述挡砂出油滑套4与油管9间隙密封的第二轴段42为圆柱型，其与油管9在径向上的配合面积大，使其在实现助抽的基本功能时，可以达到漏失小，助抽力大的较佳助抽效果。
请参阅图5，为当抽油杆处于下行程时，本发明实施例中一种抽油杆助抽装置状态示意图。
当所述抽油杆5处于下行程时，所述抽油杆5带动柱塞6向下运动，柱塞6压缩腔室内的液体，腔室内压力增大，导致固定阀球8关闭，游动阀7球开启，液体又从抽油泵腔室进入到柱塞6，通过柱塞6上端的出油孔进入到油管9中，此时，所述抽油杆助抽装置A的挡砂出油滑套4的下端面与所述下接箍3相分离，所述过油通道46打开，井下油液能够通过所述过油通道46向上流动，被抽到地面。
当所述抽油泵停抽时，所述挡砂出油滑套4落在下接箍3上，将管柱中的液柱分若干段，砂粒下落将被若干个抽油杆助抽装置A分段挡住，减少了砂粒的下沉量，从而减轻或避免了砂卡泵、砂埋泵柱塞事故的发生，实现了挡砂功能，同时相应地也延长了含砂井的检泵周期，降低了采油成本。而且本发明所述挡砂出油滑套4与油管9间隙密封的第二轴段42为圆柱型，其与油管9在径向上的配合面积大，更利于其实现挡砂功能，减少砂粒下沉量。
此外，所述挡砂出油滑套3的外径略小于油管9内径，在抽油过程中，有效的扶正了抽油杆柱，特别是对于斜井，可以防止或减轻抽油杆柱与油管9的磨损，延长了抽油杆5的寿命。
综上所述，本发明所述抽油杆助抽装置具有较佳的助抽、扶正、挡砂功能，且其结构简单，有利于实现零件的通用化，降低生产成本。
以上所述仅为本发明的几个实施例，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种抽油杆助抽装置，其特征在于，其包括：
芯杆，其上端连接有上接箍，其下端连接有下接箍，其中部可滑动地套设有挡砂出油滑套；
所述挡砂出油滑套为中空的阶梯轴，所述中空部分为阶梯型通孔，所述阶梯轴自上而下至少形成有外径依次增大的第一轴段、第二轴段，所述第一轴段与第二轴段之间形成有过渡面，在包含所述过渡面的位置轴向向下设置有侧向开口，其与所述阶梯型通孔相连通形成过油通道，所述挡砂出油滑套的最大内径小于所述下接箍的外径，当所述抽油杆处于上行程时，所述挡砂出油滑套的下端面与所述下接箍相接触密封所述过油通道，当所述抽油杆处于下行程时，所述挡砂出油滑套的下端面与所述下接箍相分离，所述过油通道打开，井下油液能够通过所述过油通道向上流动。
2.如权利要求1所述的抽油杆助抽装置，其特征在于：所述挡砂出油滑套的最大内径小于所述下接箍的外径3毫米至4毫米。
3.如权利要求1所述的抽油杆助抽装置，其特征在于：所述挡砂出油滑套的最大外径小于抽油泵所在油管的内径的1毫米以内。
4.如权利要求1所述的抽油杆助抽装置，其特征在于：所述第一轴段、第二轴段之间还形成有第三轴段，所述第三轴段的外径大于所述第一轴段而小于所述第二轴段，所述第三轴段与所述第一轴段之间形成有第一斜面，所述第三轴段与所述第二轴段之间形成有第二斜面，所述第一斜面上延伸至所述第二斜面的位置设置所述侧向开口。
5.如权利要求4所述的抽油杆助抽装置，其特征在于：所述侧向开口的个数为多个，沿着周向均匀分布。
6.如权利要求1所述的抽油杆助抽装置，其特征在于：所述挡砂出油滑套的材质为塑料。
7.如权利要求1所述的抽油杆助抽装置，其特征在于：所述阶梯型通孔的最小内径大于所述芯杆外径1毫米以内。
8.如权利要求1所述的抽油杆助抽装置，其特征在于：所述抽油杆助抽装置通过所述上接箍、下接箍分别和抽油杆连接，并沿着抽油管柱延伸的方向分布多个。
9.一种挡砂出油滑套，其特征在于：所述挡砂出油滑套为中空的阶梯轴，用于套设在芯杆上，所述芯杆的上端固定连接有上接箍，下端固定连接有下接箍，所述中空部分为阶梯型通孔，所述阶梯轴自上而下至少形成有外径依次增大的第一轴段、第二轴段，所述第一轴段与第二轴段之间形成有过渡面，在包含所述过渡面的位置轴向向下设置有侧向开口，其与所述阶梯型通孔相连通形成过油通道，所述挡砂出油滑套的最大内径小于所述下接箍的外径，当所述抽油杆处于上行程时，所述挡砂出油滑套的下端面与所述下接箍相接触密封所述过油通道，当所述抽油杆处于下行程时，所述挡砂出油滑套的下端面与所述下接箍相分离，所述过油通道打开，井下油液能够依次通过所述过油通道向上流动。
10.如权利要求9所述的挡砂出油滑套，其特征在于：所述第一轴段、第二轴段之间还形成有第三轴段，所述第三轴段的外径大于所述第一轴段而小于所述第二轴段，所述第三轴段与所述第一轴段之间形成有第一斜面，所述第三轴段与所述第二轴段之间形成有第二斜面，所述第一斜面上延伸至所述第二斜面的位置设置所述侧向开口。
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