CN105386729A - 阻尼值可调的抽油杆减震器 - Google Patents

Abstract

本发明阻尼值可调的抽油杆减震器，属于石油机械技术领域，结构中包括活塞杆、缸筒在内的缓冲组件，活塞杆与缸筒端部分别设置的上、下接头与抽油杆连接，关键在于：上述缓冲组件包括限位缸筒与阻尼缸筒组成的串联复合式缸筒、限位活塞杆与阻尼活塞杆组成的串联复合式活塞杆；借助于设置在串联复合式缸筒前中后部的密封圈实现串联复合式活塞杆与限位缸筒及阻尼缸筒的滑动配合、并实现限位缸筒和阻尼缸筒的分段隔离密封；定位在限位活塞杆上的活塞环两侧的减震橡胶圈形成限位减震结构；设置在阻尼活塞杆上的阻尼结构与阻尼缸筒内的阻尼油结合形成缓冲阻尼结构。缓冲效果好，且可调，有效减小了抽油杆的受力冲击，提高了抽油杆的使用寿命。

Description

阻尼值可调的抽油杆减震器

技术领域

本发明属于石油机械技术领域，涉及钻井用抽油杆的减震，具体涉及缓冲效果可调的复合式抽油杆减震器。

背景技术

横梁式抽油机在采油过程中，驴头带动抽油杆上下移动并将作用力传到井下抽油泵的过程中，在上、下行程点转换的瞬间，抽油杆承受较大的冲击力，常常造成抽油杆断裂或掉落，造成采油事故。为了解决这种状况的发生，延长抽油杆的使用寿命，设计了抽油杆减震器。

目前采用的抽油杆减震器多为橡胶减震式或机械减震式，单纯的橡胶减震式受限于承载能力和温变性能，而机械弹簧式没有阻尼作用，且吸震性能较差。专利号为96206556.0的中国专利公开了一种内腔式抽油杆减震器，由芯筒和缸套组成，抽油杆穿过芯筒，芯筒和缸套配合形成内油腔，缸套上设置有外油腔，内、外油腔通过油孔连通，工作时，芯筒与缸套间产生相对位移，内油腔体积发生变化，油液在内、外油腔间流动，依靠油液压缩性，对该位移产生一定的阻尼，但是此减震器只是内油腔体积发生变化，内油腔体积增大和减小过程中对抽油杆的阻尼作用差别很大，内油腔体积增大时的阻尼作用几乎没有，这就导致抽油杆在上、下行程点的阻尼效果差别较大，另外此减震器是安装在整个抽油杆的上端，而非整个抽油杆的薄弱点，且阻尼效果无法调节。

发明内容

本发明为了减小抽油杆在上、下行程点转换瞬间的受力冲击，设计了一种阻尼值可调的抽油杆减震器，借助活塞油压式阻尼结构实现一次缓冲、利用限位缸筒和减震橡胶圈限制缓冲行程并进行二次缓冲、且缓冲效果可调，有效减小了抽油杆的受力冲击，提高了抽油杆的使用寿命。

本发明的技术方案是：阻尼值可调的抽油杆减震器，结构中包括活塞杆、缸筒在内的缓冲组件，活塞杆与缸筒端部分别设置的上、下接头与抽油杆连接，关键在于：上述缓冲组件包括限位缸筒与阻尼缸筒组成的串联复合式缸筒、限位活塞杆与阻尼活塞杆组成的串联复合式活塞杆；借助于设置在串联复合式缸筒前中后部的密封圈实现串联复合式活塞杆与限位缸筒及阻尼缸筒的滑动配合、并实现限位缸筒和阻尼缸筒的分段隔离密封；定位在限位活塞杆上的活塞环两侧的减震橡胶圈形成限位减震结构；设置在阻尼活塞杆上的阻尼结构与阻尼缸筒内的阻尼油结合形成缓冲阻尼结构。

进一步的，设置在阻尼活塞杆上的阻尼活塞环将阻尼缸筒分割成两个油腔，阻尼油借助设置在阻尼活塞杆上的阻尼孔道在两个油腔间流通形成阻尼减震结构。

进一步的，所述阻尼活塞杆端头设置有与阻尼孔道相通的螺纹孔，匹配设置于螺纹孔内的调节螺柱借助其锥形端头调节阻尼孔道的开孔大小形成阻尼值调整结构。

进一步的，所述阻尼缸筒的两个油腔内、阻尼活塞环与缸筒端面之间设置有减震弹簧。

进一步的，所述阻尼活塞杆上设置有外螺纹，匹配设置在阻尼活塞杆上的内螺纹旋转阻尼盘上开有多个螺旋孔，借助流经螺旋孔的阻尼油的冲击，旋转阻尼盘沿阻尼活塞杆旋移形成阻尼减震结构。

进一步的，借助对旋转阻尼盘上螺旋孔开闭数量的调节形成阻尼值调整结构。

进一步的，所述阻尼活塞杆上设置有外螺纹，匹配设置在阻尼活塞杆上的内螺纹旋转阻尼盘上设置有多个叶片，借助阻尼油对叶片的冲击，旋转阻尼盘沿阻尼活塞杆旋移形成阻尼减震结构。

本发明的有益效果：1、借助活塞油压式阻尼结构实现一次缓冲、利用限位缸筒和减震橡胶圈限制缓冲行程并进行二次缓冲、并可根据需要调节缓冲效果，减小抽油杆的受力冲击，使抽油杆上、下行转换时平缓过渡，减少抽油杆螺纹连接的破坏失效，提高抽油杆使用寿命、减少采油井的井口事故。2、不改变抽油杆管柱的结构，寻找整个抽油杆柱的最薄弱点加装减震器，回避抽油杆最大工作应力点，加装减震器方便可行，可有效避免抽油杆被拉断。3、阻尼缸筒内装满粘稠度很大的阻尼油，抽油杆上、下行转换时，阻尼活塞环挤压阻尼油使油液通过阻尼活塞杆上的阻尼孔道在上、下油腔间循环或流经旋转阻尼盘上的螺旋孔或叶片冲击旋转阻尼盘使阻尼盘沿阻尼活塞旋移以达到阻尼、缓冲目的，有效降低了对抽油杆的冲击，使得抽油杆在运动转换过程中平稳过渡。4、根据各油井井压和对缓冲时间的需要，可以调整调节螺柱与阻尼孔道的间隙或旋转阻尼盘上螺旋孔的开闭数量，以达到最佳缓冲效果。5、阻尼活塞环两端安装弹簧，可以进一步增强缓冲效果也可以在没有载荷的情况下用来使阻尼活塞杆自动找正居中。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明第二种实施方式的结构示意图；

附图中，1、2代表上下接头，3-1代表限位活塞杆，3-1-1代表活塞环，3-2代表阻尼活塞杆，3-2-1代表阻尼活塞环，3-3代表旋转阻尼盘，3-4代表阻尼孔道，4-1代表限位缸筒，4-1-1代表透气孔，4-2代表阻尼缸筒，4-2-1代表注油孔，5代表减震橡胶圈，6代表减震弹簧，7代表调节螺柱。

具体实施方式

阻尼值可调的抽油杆减震器，结构中包括活塞杆、缸筒在内的缓冲组件，活塞杆与缸筒端部分别设置的上、下接头1、2与抽油杆连接，关键在于：上述缓冲组件包括限位缸筒4-1与阻尼缸筒4-2组成的串联复合式缸筒、限位活塞杆3-1与阻尼活塞杆3-2组成的串联复合式活塞杆；借助于设置在串联复合式缸筒前中后部的密封圈实现串联复合式活塞杆与限位缸筒4-1及阻尼缸筒4-2的滑动配合、并实现限位缸筒4-1和阻尼缸筒4-2的分段隔离密封；定位在限位活塞杆3-1上的活塞环3-1-1两侧的减震橡胶圈5形成限位减震结构；设置在阻尼活塞杆3-2上的阻尼结构与阻尼缸筒4-2内的阻尼油结合形成缓冲阻尼结构。

阻尼缸筒4-2上设置有注油孔4-2-1，内部充满阻尼油。限位缸筒4-1上设置有透气孔4-1-1。限位缸筒4-1及其活塞环3-1-1之间设置有密封圈。

实施方式一，参见图1，设置在阻尼活塞杆3-2上的阻尼活塞环3-2-1将阻尼缸筒4-2分割成两个油腔，阻尼油借助设置在阻尼活塞杆3-2上的阻尼孔道3-4在两个油腔间流通形成阻尼减震结构。阻尼活塞环3-2-1与阻尼缸筒4-2之间设置有密封圈。阻尼活塞杆3-2端头设置有与阻尼孔道3-4相通的螺纹孔，匹配设置于螺纹孔内的调节螺柱7借助其锥形端头调节阻尼孔道3-4的开孔大小形成阻尼值调整结构。阻尼缸筒4-2的两个油腔内、阻尼活塞环3-2-1与缸筒端面之间设置有减震弹簧6，可以进一步增强缓冲效果。

上行缓冲：当抽油杆管柱由下行换向为上行时，阻尼活塞杆3-2带动阻尼活塞环3-2-1由阻尼缸筒4-2下端向上移动，此时上油腔里面的阻尼油通过阻尼孔道3-4流入下油腔，由于调节螺柱7和阻尼孔道3-4的间隙狭小、且阻尼油粘度较大，阻尼油的流动速度受到有效控制，实现了一次缓冲；同时，限位活塞杆3-1及设置在其上的活塞环3-1-1同步运动，当活塞环3-1-1到达上部时，活塞环3-1-1和减震橡胶圈5一同到达限位缸筒4-1上部并压缩减震橡胶圈5，实现二次缓冲；然后阻尼活塞杆3-2带动整个缸筒及下段抽油杆上行。

下行缓冲：当抽油杆管柱由上行换向为下行时，阻尼活塞杆3-2带动阻尼活塞环3-2-1由阻尼缸筒4-2上端向下移动，此时下油腔里面的阻尼油通过阻尼孔道3-4流入上油腔，实现一次缓冲；同时，限位活塞杆3-1及设置在其上的活塞环3-1-1同步运动，当活塞环3-1-1到达下部时，活塞环3-1-1和减震橡胶圈5一同到达限位缸筒4-1下部并压缩减震橡胶圈5，实现二次缓冲；然后阻尼活塞杆3-2带动整个缸筒及下段抽油杆下行。

上、下行缓冲过程中，阻尼油受压流动产生的热能，可以通过油管内的井液进行冷却。

根据各油井井压和对缓冲时间的需要，可以调整调节螺柱7与阻尼孔道3-4的间隙。通过旋拧调节螺柱7，顺时针间隙变小，缓冲效果明显；逆时针旋拧，间隙变大，缓冲效果减弱，以达到最佳缓冲效果。

实施方式二，参见图2，沿用实施方式一的限位结构，阻尼结构发生了变化。阻尼活塞杆3-2′上设置有外螺纹，匹配设置在阻尼活塞杆3-2′上的内螺纹旋转阻尼盘3-3上开有多个螺旋孔3-3-1，借助流经螺旋孔3-3-1的阻尼油的冲击，旋转阻尼盘3-3沿阻尼活塞杆3-2′旋移形成阻尼减震结构。借助对旋转阻尼盘3-3上螺旋孔3-3-1开闭数量的调节形成阻尼值调整结构。

上行缓冲：当抽油杆管柱由下行换向为上行时，阻尼活塞杆3-2′带动旋转阻尼盘3-3由阻尼缸筒4-2′下端向上移动，此时上油腔里面的阻尼油通过螺旋孔3-3-1流入下油腔、冲击旋转阻尼盘3-3、使旋转阻尼盘3-3克服阻力沿阻尼活塞杆3-2′旋转向下移动的同时随阻尼活塞杆3-2′上行，实现了一次缓冲；同时，限位活塞杆3-1及设置在其上的活塞环3-1-1同步运动，当活塞环3-1-1到达上部时，活塞环3-1-1和减震橡胶圈5一同到达限位缸筒4-1上部并压缩减震橡胶圈5，实现二次缓冲；然后阻尼活塞杆3-2′带动整个缸筒及下段抽油杆上行。

下行缓冲：当抽油杆管柱由上行换向为下行时，阻尼活塞杆3-2′带动旋转阻尼盘3-3由阻尼缸筒4-2′上端向下移动，此时下油腔里面的阻尼油通过螺旋孔3-3-1流入上油腔、冲击旋转阻尼盘3-3、使旋转阻尼盘3-3沿阻尼活塞杆3-2′旋转向上移动的同时随阻尼活塞杆3-2′下行，实现了一次缓冲；同时，限位活塞杆3-1及设置在其上的活塞环3-1-1同步运动，当活塞环3-1-1到达下部时，活塞环3-1-1和减震橡胶圈5一同到达限位缸筒4-1下部并压缩减震橡胶圈5，实现二次缓冲；然后阻尼活塞杆3-2′带动整个缸筒及下段抽油杆下行。

根据各油井井压和对缓冲时间的需要，可以调整旋转阻尼盘上螺旋孔的开闭数量，以达到最佳缓冲效果。

实施方式三，阻尼活塞杆3-2′上设置有外螺纹，匹配设置在阻尼活塞杆3-2′上的内螺纹旋转阻尼盘3-3上设置有多个叶片，借助阻尼油对叶片的冲击，旋转阻尼盘3-3沿阻尼活塞杆3-2′旋移形成阻尼减震结构。本结构与实施方式二中的阻尼原理基本相同，只是将旋转阻尼盘3-3改装为叶轮结构，利用阻尼油对叶片的冲击实现缓冲。通过调整可调式叶片的角度或更换叶轮实现对阻尼效果的调节。

Claims (10)

1.阻尼值可调的抽油杆减震器，结构中包括活塞杆、缸筒在内的缓冲组件，活塞杆与缸筒端部分别设置的上、下接头（1、2）与抽油杆连接，其特征在于：上述缓冲组件包括限位缸筒（4-1）与阻尼缸筒（4-2）组成的串联复合式缸筒、限位活塞杆（3-1）与阻尼活塞杆（3-2）组成的串联复合式活塞杆；借助于设置在串联复合式缸筒前中后部的密封圈实现串联复合式活塞杆与限位缸筒（4-1）及阻尼缸筒（4-2）的滑动配合、并实现限位缸筒（4-1）和阻尼缸筒（4-2）的分段隔离密封；定位在限位活塞杆（3-1）上的活塞环（3-1-1）两侧的减震橡胶圈（5）形成限位减震结构；设置在阻尼活塞杆（3-2）上的阻尼结构与阻尼缸筒（4-2）内的阻尼油结合形成缓冲阻尼结构。

2.根据权利要求1所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：设置在阻尼活塞杆（3-2）上的阻尼活塞环（3-2-1）将阻尼缸筒（4-2）分割成两个油腔，阻尼油借助设置在阻尼活塞杆（3-2）上的阻尼孔道（3-4）在两个油腔间流通形成阻尼减震结构。

3.根据权利要求2所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：所述阻尼活塞杆（3-2）端头设置有与阻尼孔道（3-4）相通的螺纹孔，匹配设置于螺纹孔内的调节螺柱（7）借助其锥形端头调节阻尼孔道（3-4）的开孔大小形成阻尼值调整结构。

4.根据权利要求2所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：所述阻尼缸筒（4-2）的两个油腔内、阻尼活塞环（3-2-1）与缸筒端面之间设置有减震弹簧（6）。

5.根据权利要求1所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：所述阻尼缸筒（4-2）上设置有注油孔（4-2-1）。

6.根据权利要求1所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：所述限位缸筒（4-1）上设置有透气孔（4-1-1）。

7.根据权利要求2所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：所述阻尼活塞环（3-2-1）与阻尼缸筒（4-2）之间、限位缸筒（4-1）及其活塞环（3-1-1）之间设置有密封圈。

8.根据权利要求1所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：所述阻尼活塞杆（3-2′）上设置有外螺纹，匹配设置在阻尼活塞杆（3-2′）上的内螺纹旋转阻尼盘（3-3）上开有多个螺旋孔（3-3-1），借助流经螺旋孔（3-3-1）的阻尼油的冲击，旋转阻尼盘（3-3）沿阻尼活塞杆（3-2′）旋移形成阻尼减震结构。

9.根据权利要求8所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：借助对旋转阻尼盘（3-3）上螺旋孔（3-3-1）开闭数量的调节形成阻尼值调整结构。

10.根据权利要求1所述的阻尼值可调的抽油杆减震器，其特征在于：所述阻尼活塞杆（3-2′）上设置有外螺纹，匹配设置在阻尼活塞杆（3-2′）上的内螺纹旋转阻尼盘（3-3）上设置有多个叶片，借助阻尼油对叶片的冲击，旋转阻尼盘（3-3）沿阻尼活塞杆（3-2′）旋移形成阻尼减震结构。