CN109736738A - 稠油热采井液压驱动单控防井涌装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，应用于稠油热采井的井涌控制，减少井口失控时间。该单控防井涌装置包括防涌壳体、防涌卡紧器、单控活塞体和单控筒体，单控活塞体置入单控筒体并组合成单控液驱器，防涌壳体的卡紧通道内分别配置左防涌卡紧器和右防涌卡紧器且其卡紧通道的两侧端分别配置相同型号的单控液驱器，单控筒体依据液压油的切换为单控活塞体提供推进动力，并结合活塞本体和活塞衬套的精密配合而传递动力，同时通过单控传动杆直接推动防涌卡紧器沿防涌壳体的卡紧通道实施推程和回程的远程精确单控滑移作业，由此自动密封和松开抽油杆柱，而且依据防涌密封芯实现左防涌卡紧器和右防涌卡紧器与防涌壳体间的静密封。

Description

稠油热采井液压驱动单控防井涌装置

技术领域

本发明涉及一种石油工程领域稠油热采井用的防井涌装置，特别是涉及一种稠油热采井液压驱动远程精确单控防涌卡紧器自动密封和松开抽油杆柱的防井涌装置。

背景技术

稠油热采井注采一体化技术及配套工艺可实现一次管柱注汽——抽油——注汽循环生产，目前采用注采一体化的稠油热采井在注汽焖井后进行放喷等工序，放喷放至油套环空压力落零或者压力较低不出油液时，采用正洗或者反洗井的压井作业，作业中卸下注汽井口装置大四通以上的装置，而后通过吊车悬挂管柱内的抽油杆柱并完成注采一体泵的抓取对接，从而最终实现采油——注汽——采油不动管柱的连续生产。

根据中石化胜利油田的相关统计数据，注采一体泵脱接挂抽过程中，因管网压力平衡等情况会导致洗井后井口溢流，存在井口失控而无法打开注汽井口的情况，致使采油生产衔接过程延长至十余天，与稠油热采井注采一体提高生产效率和稠油开发趁热快采的初衷相背离，并且减少了热采周期内有效生产时间，同时也因反复洗井，极易污染地层。

对稠油热采井注采一体化技术及配套工艺进行分析，结果表明如何做好注采一体泵挂抽过程中的井涌控制和井口失控工作，是缩短注采一体泵挂抽时间的有效手段。在注采一体泵挂抽过程中，上提下放抽油杆柱、活塞抓取这些工序施工，因没有有效的井口控制工具，全程处于非可控状态，一旦发生井涌，将无法控制。由此，通过研制稠油热采井口控制井涌装置，可缩短发生井涌油井的挂抽周期，减少井口失控时间。

发明内容

为了有效解决稠油热采井注采一体泵挂抽过程中的井涌控制问题，本发明的目的是提供一种适合稠油热采井用的液压驱动单控防井涌装置。该单控防井涌装置采用防涌密封芯组成静密封和三角形密封环组成动密封，并结合单控活塞体和单控筒体构成的单控液驱器，有效解决稠油热采井用泵挂抽作业期间的井涌控制问题，同时减少井口失控时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，主要由防涌壳体、防涌卡紧器、单控活塞体和单控筒体几部分组成。该单控防井涌装置经防涌壳体的上接箍体与盘根盒相连并由防涌壳体的下接箍体与井口三通连为一体，防涌壳体采用单体构造，防涌卡紧器、单控活塞体和单控筒体均采用双体构造，单控活塞体置入单控筒体并组合成单控液驱器，防涌卡紧器与单控液驱器沿抽油杆柱径向由内而外对称布置于防涌壳体的左右两侧端。

控制抽油杆柱井涌作业中，单控液驱器提供动力，并经由单控活塞体推动防涌卡紧器沿防涌壳体的卡紧通道进行远程精确单控滑移而自动密封和松开井口处的抽油杆柱，从而控制泵挂抽作业期间的井涌。

防涌卡紧器的防涌密封芯和单控活塞体的双套○形密封环均采用双体构造，而单控筒体的三角形密封环、杆○形密封环和筒○形密封环则采用单体构造，且防涌密封芯、双套○形密封环、三角形密封环、杆○形密封环和筒○形密封环的材质均选用丁腈耐油橡胶。三角形密封环沿其轴向的端面设有三角形环沟，三角形环沟的横截面呈等腰三角形，且三角形环沟沿单控传动杆轴向朝外放置，由此使得三角形密封环具有良好的径向补偿能力。双套○形密封环、三角形密封环、杆○形密封环和筒○形密封环均采用○形密封环，并分别实现单控筒体与单控活塞体以及单控筒体各部件之间的非金属密封，○形密封环的横截面呈○形。

防涌壳体的卡紧通道内分别配置左防涌卡紧器和右防涌卡紧器，且防涌壳体卡紧通道的两侧端分别配置相同型号的单控液驱器，防涌壳体包括防涌本体、上接箍体和下接箍体。

上接箍体和下接箍体采用相同规格和结构并分别位于防涌本体的上下两端，上接箍体和下接箍体均设有盘形卡箍头和筒形接头，且上接箍体和下接箍体的盘形卡箍头采用法兰盘而其筒形接头采用厚壁筒体，上接箍体和下接箍体的盘形卡箍头端面处铣有环形凹沟且其环形凹沟内配置密封环，上接箍体和下接箍体通过其筒形接头与防涌本体的筒形接头焊成一体，上接箍体通过其盘形卡箍头与盘根盒相连且同轴心布置，同时下接箍体通过其盘形卡箍头与井口三通相连且同轴心布置。

防涌本体采用交叉通孔壳体且其上下两端分别设有筒形接头，防涌本体沿抽油杆柱轴向采用筒形壳体，且筒形壳体的中央部位钻有柱形通道，防涌本体的柱形通道与抽油杆柱构成环形空间，且防涌本体柱形通道的孔径大于抽油杆柱连接处接箍的最大外径。同时，防涌本体沿抽油杆柱径向采用方形壳体，且方形壳体的中央部位铣有卡紧通道，防涌本体的卡紧通道横截面呈矩形并分别与左防涌卡紧器和右防涌卡紧器相配合，由此为防涌卡紧器提供远程精确单控滑移的通道。此外，防涌本体的卡紧通道两侧端面车制沿周向均布的螺钉孔，且通过单控筒体和螺钉将防涌壳体与单控液驱器连为一体。

防涌卡紧器包括相同规格和结构的左防涌卡紧器和右防涌卡紧器，防涌卡紧器沿防涌壳体的卡紧通道实施远程精确单控滑移作业并由此自动密封和松开井口处的抽油杆柱，同时依据防涌密封芯分别实现左防涌卡紧器与防涌壳体以及右防涌卡紧器与防涌壳体之间的静密封，左防涌卡紧器和右防涌卡紧器均由杆柱卡紧体、防涌密封芯和定位销体组成。

杆柱卡紧体采用方形钢块，杆柱卡紧体的上下端面和前后端面共四个端面同时与防涌本体的卡紧通道壁面之间精密配合而构成四平面移动副，并结合单控液驱器而实现杆柱卡紧体的远程精确单控滑移，同时左防涌卡紧器和右防涌卡紧器的杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的长度之和小于防涌壳体卡紧通道的长度。

杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的内侧端面自上而下依次设有上楔形坡口、半柱形卡孔、梯形卡槽和下楔形坡口，杆柱卡紧体的半柱形卡孔所在柱面的直径大于抽油杆柱的杆径且小于杆柱卡紧体前后两端面的间距，杆柱卡紧体的上楔形坡口和下楔形坡口对称布置于其半柱形卡孔的上下两端，且单控液驱器达到最大推程时，杆柱卡紧体的上楔形坡口和下楔形坡口整体位于防涌本体的柱形通道内，以确保防涌密封芯与防涌本体接触部位的密封带大小。左防涌卡紧器和右防涌卡紧器的杆柱卡紧体梯形卡槽内分别配置各自的防涌密封芯，杆柱卡紧体梯形卡槽的上下卡槽壁面采用相互平行的平面并同时与抽油杆柱的轴线垂直相交，杆柱卡紧体梯形卡槽的卡槽底横截面呈等腰梯形且各卡槽底壁面均与抽油杆柱的轴线保持平行，同时梯形卡槽的卡槽底前后两壁面上钻有对称布置的锥形销孔。

杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的外侧端面由内而外设有分层排列的拱形卡槽，杆柱卡紧体的拱形卡槽由半圆柱面和两个平面组合而成，杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的内层拱形卡槽与单控传动杆的内轴头相配合，且杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的外层拱形卡槽与单控传动杆的杆颈相配合，同时杆柱卡紧体外层的拱形卡槽半圆柱面所在柱面的直径大于单控传动杆的杆颈外径而小于单控传动杆的杆体杆径。

杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的外侧端面与单控传动杆的杆颈和杆体的结合面之间紧密贴合，同时杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的内层拱形卡槽的卡槽底壁面与单控传动杆的内轴头端面之间紧密贴合，由此实现防涌卡紧器与单控液驱器之间的精密传动。

杆柱卡紧体的下端面沿抽油杆柱径向铣有条形调压槽，杆柱卡紧体的条形调压槽横截面呈矩形，且杆柱卡紧体的条形调压槽保持防涌壳体的柱形通道与其卡紧通道之间的贯通，由此使得防涌壳体柱形通道和卡紧通道内的油液始终维持同等压力。

防涌密封芯采用方形橡胶体，防涌密封芯沿抽油杆柱径向的内侧端面设有与杆柱卡紧体的半柱形卡孔所在柱面同轴心布置的半柱形密封孔，且防涌密封芯的半柱形密封孔所在柱面的直径等于抽油杆柱的杆径，防涌密封芯沿抽油杆柱径向的外侧端面设有梯形卡齿，防涌密封芯的梯形卡齿与杆柱卡紧体梯形卡槽的卡槽底相配合，同时防涌密封芯的长度和宽度均大于杆柱卡紧体梯形卡槽的规格尺寸。

防涌密封芯的梯形卡齿前后两侧设有对称布置的柱形销孔，定位销体同时与杆柱卡紧体的锥形销孔和防涌密封芯的柱形销孔相配合，由此实现防涌密封芯在杆柱卡紧体梯形卡槽内的固定。

单控活塞体依据其活塞本体和活塞衬套的精密配合而传递动力，并驱动单控传动杆直接推动防涌卡紧器进行推程和回程的远程精确单控滑移，它包括活塞本体、耐磨塞环、活塞衬套、单控传动杆和双套○形密封环。

单控传动杆与活塞本体和活塞衬套之间同轴心布置，且单控传动杆、活塞本体和活塞衬套的轴线同时与防涌本体的卡紧通道中心线相重合，单控传动杆采用变径杆且沿其轴向由内而外依次设置内轴头、杆颈、杆体和外轴头，单控传动杆的内轴头采用柱体，且其外轴头车制螺纹并与活塞本体连为一体，内轴头的外径大于杆体的杆径同时小于杆柱卡紧体的内层拱形卡槽半圆柱面所在柱面的直径，内轴头的外环面铣有两个相互平行的平面，作为单控传动杆与活塞本体连接时的扳手方径；单控传动杆的杆颈外径等于外轴头螺纹的公称直径，且杆颈与杆体间的结合面实现活塞本体的轴向固定。

活塞本体采用扁柱体，活塞本体和单控传动杆的材质相同且均选用耐磨合金钢，活塞本体沿其轴向的内外两侧设有对称布置的柱形凸台，且活塞本体内侧的柱形凸台中央部位车制螺纹，活塞本体的外环面铣有等间距分层排列的环形沟槽，活塞本体的各层环形沟槽内填充润滑脂并分别配置耐磨塞环，活塞本体的环形沟槽横截面呈矩形。

活塞本体的外环面与活塞衬套的环腔内壁之间精密配合而避免活塞本体的外环面与单控液压筒的环腔内壁直接接触，同时单控传动杆的外环面与单控筒体中封隔体的柱形滑杆通道壁面之间精密配合并构成双柱面移动副，由此防涌卡紧器通过单控活塞体的精密传动而实施远程精确单控滑移作业。

耐磨塞环采用分体式合金环并分别嵌入活塞本体的环形沟槽内，各耐磨塞环采用分段构造，耐磨塞环沿其轴向的两端面与活塞本体的环形沟槽槽壁之间采用过盈配合，从而实现耐磨塞环的固定，同时耐磨塞环的外环面直径大于活塞本体的外径，由此最大程度地减小活塞本体与活塞衬套之间的磨损。

活塞衬套采用薄壁筒体，活塞衬套和耐磨塞环的材质相同且均选用铅青铜合金钢，活塞衬套环腔内壁的轴向长度大于活塞本体的厚度与单控液驱器的最大推程之和。活塞衬套的外环面沿其轴向由内而外依次设有环形卡箍、柱形定位环和柱形输油环，活塞衬套的环形卡箍和柱形定位环的外环面分别铣有环形沟槽，且环形卡箍和柱形定位环的环形沟槽内配置双套○形密封环，由此分别实现封隔体与单控液压筒以及活塞衬套与单控液压筒之间的静密封。活塞衬套的柱形定位环外环面与单控液压筒的环腔内壁之间采用过渡配合，并结合环形卡箍和柱形定位环的结合面实现活塞衬套的轴向定位。

活塞衬套的柱形输油环外环面直径小于单控液压筒的内径，由此活塞衬套的柱形输油环与单控液压筒的环腔内壁之间形成输油环形空间，且活塞衬套和单控液压筒的输油环形空间实现活塞本体外侧的活塞衬套环腔与单控液压筒以及输油管汇之间的贯通。

单控筒体依据输油管汇以及封隔体和单控液压筒的输油孔道实现液压油的切换，并为单控活塞体提供推程和回程的推进动力，它包括封隔体、单控液压筒、单控端盖、输油管汇、排气塞、三角形密封环、杆○形密封环和筒○形密封环。

封隔体采用中空圆盘体，用于封隔防涌壳体内的油液和单控筒体中的液压油，封隔体的中央部位钻有柱形滑杆通道，柱形滑杆通道壁依次设有环形沟槽和环形凹沟，封隔体的环形沟槽一侧槽壁设置柱形卡环面且其环形沟槽内配置三角形密封环，同时封隔体的环形凹沟横截面呈矩形且其环形凹沟内配置杆○形密封环，由此实现单控筒体与单控传动杆之间的动密封。封隔体沿其轴向的内侧端设有矩形卡环，封隔体的矩形卡环与防涌本体的卡紧通道相配合，同时结合封隔体的内侧端面而实现单控液驱器的轴向定位。封隔体的下部盘壁上设有输油孔道，封隔体的输油孔道采用等径变向圆孔并由水平孔道和垂向孔道组成，封隔体垂向孔道的轴线与封隔体的轴线垂直相交且其垂向孔道的端部车制螺纹，由此封隔体的输油孔道与输油管汇相连，封隔体水平孔道的轴线与封隔体的轴线保持平行，且封隔体的输油孔道实现活塞本体内侧的活塞衬套环腔与输油管汇之间的贯通。

封隔体的外缘钻有沿周向均布的螺钉孔，封隔体沿其轴向的外侧端铣有柱形凹沟，且封隔体柱形凹沟的沟壁所在柱面的直径大于单控液压筒的环腔内壁直径，由此单控液压筒沿其轴向的内侧端面与封隔体的柱形凹沟之间形成柱形卡槽，单控液压筒和封隔体间的柱形卡槽内配置活塞衬套的环形卡箍，并实现活塞衬套的轴向固定。

单控液压筒采用厚壁筒体且其两端均设有法兰盘，单控液压筒通过其内侧的法兰盘和封隔体的螺钉孔将单控筒体与防涌壳体连为一体，同时单控液压筒通过其外侧的法兰盘与单控端盖相连。单控液压筒沿其轴向的外侧端设有柱形卡齿，且柱形卡齿的卡齿顶面铣有环形沟槽，同时柱形卡齿的环形沟槽内配置筒○形密封环，由此实现单控液压筒与单控端盖之间的静密封。单控液压筒的筒壁中部设有沿其径向对称布置的柱形圆台，单控液压筒下部的柱形圆台设有输油孔道并车制螺纹，单控液压筒的输油孔道与输油管汇相连，单控液压筒上部的柱形圆台设有排气孔道且车制螺纹，同时单控液压筒的排气孔道底部设置锥形密封面。

单控端盖采用盲端圆盘体，并结合封隔体将单控液压筒封隔成密闭环腔室，用于存储液压油，单控端盖沿其轴向的内侧端设有法兰盘，且单控端盖的内侧端面上铣有环形深沟，单控端盖的环形深沟横截面呈长条形且其环形深沟内配置单控液压筒的柱形卡齿，由此实现单控液压筒与单控端盖对接时的快速定位和捕捉。

排气塞通过螺纹与单控液压筒的排气孔道相连，且排气塞的端部设有锥状顶头，排气塞的锥状顶头与单控液压筒的锥形密封面之间精密配合而构成环锥状密封带，由此实现单控液压筒排气孔道的密封。

本发明所能达到的技术效果是，该单控防井涌装置采用防涌密封芯组成静密封和三角形密封环组成动密封，并结合单控活塞体和单控筒体构成的单控液驱器，有效解决稠油热采井用泵挂抽作业期间的井涌控制问题，同时减少井口失控时间；防涌壳体的卡紧通道内分别配置左防涌卡紧器和右防涌卡紧器，且其卡紧通道的两侧端分别配置相同型号的单控液驱器，防涌卡紧器沿防涌壳体的卡紧通道实施远程精确单控滑移作业并由此自动密封和松开井口处的抽油杆柱，同时依据防涌密封芯实现左防涌卡紧器和右防涌卡紧器与防涌壳体间的静密封，单控活塞体依据其活塞本体和活塞衬套的精密配合而传递动力，并驱动单控传动杆直接推动防涌卡紧器进行推程和回程的远程精确单控滑移，单控筒体依据输油管汇以及封隔体和单控液压筒的输油孔道实现液压油的切换，并为单控活塞体提供推程和回程的推进动力。

附图说明

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。

图1是根据本发明所提出的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置的典型结构简图。

图2是稠油热采井液压驱动单控防井涌装置中的防涌壳体的结构简图。

图3是图2的俯视图。

图4是稠油热采井液压驱动单控防井涌装置中的防涌卡紧器的结构简图。

图5是图4的俯视图。

图6是稠油热采井液压驱动单控防井涌装置中的单控活塞体的结构简图。

图7是稠油热采井液压驱动单控防井涌装置中的单控筒体的结构简图。

图8是稠油热采井液压驱动单控防井涌装置的单控液驱器推程和回程作业流程简图。

图9是稠油热采井液压驱动单控防井涌装置的泵挂抽期间控制井涌作业流程简图。

图10是稠油热采井液压驱动单控防井涌装置的泵挂抽期间松开抽油杆柱作业流程简图。

图中1－单控活塞体，2－单控筒体，3－防涌壳体，4－抽油杆柱，5－防涌卡紧器，6－上接箍体，7－防涌本体，8－下接箍体，9－左防涌卡紧器，10－右防涌卡紧器，11－定位销体，12－防涌密封芯，13－杆柱卡紧体，14－活塞本体，15－耐磨塞环，16－活塞衬套，17－双套○形密封环，18－单控传动杆，19－三角形密封环，20－杆○形密封环，21－封隔体，22－单控液压筒，23－排气塞，24－单控端盖，25－筒○形密封环，26－输油管汇，27－单控液驱器。

具体实施方式

在图1中，稠油热采井液压驱动单控防井涌装置由单控活塞体1、单控筒体2、防涌壳体3和防涌卡紧器5组成，该单控防井涌装置采用防涌卡紧器5的防涌密封芯组成静密封和单控筒体2的三角形密封环组成动密封，并结合单控活塞体1和单控筒体2构成的单控液驱器，有效解决稠油热采井用泵挂抽作业期间的井涌控制问题，同时减少井口失控时间。

在图1中，稠油热采井液压驱动单控防井涌装置经防涌壳体3的上接箍体与井口处的盘根盒相连并由防涌壳体3的下接箍体与井口三通连为一体，防涌壳体3采用单体构造，而单控活塞体1、单控筒体2和防涌卡紧器5则均采用双体构造，单控活塞体1置入单控筒体2内并组合成单控液驱器，防涌卡紧器5与单控液驱器沿抽油杆柱4径向由内而外对称布置于防涌壳体3的两侧端。

在图1中，稠油热采井液压驱动单控防井涌装置的控制抽油杆柱4井涌作业中，单控活塞体1和单控筒体2构成的单控液驱器提供动力，并经由单控活塞体1推动防涌卡紧器5沿防涌壳体3的卡紧通道进行远程精确单控滑移而自动密封和松开井口处的抽油杆柱4，从而控制泵挂抽作业期间的井涌。

在图1中，稠油热采井液压驱动单控防井涌装置进行组装之前，单控筒体2和防涌壳体3的外表面分别进行喷漆防腐处理，单控活塞体1的活塞本体置入其活塞衬套同时单控活塞体1的单控传动杆贯穿单控筒体2的封隔体并往复移动，应轻快灵活且无阻滞，防涌卡紧器5的左防涌卡紧器和右防涌卡紧器分别置入防涌壳体3的卡紧通道内往复移动，应轻快灵活且无阻滞。保持单控筒体2的单控液压筒环腔内壁以及防涌壳体3的防涌本体壳壁的清洁，同时检查防涌卡紧器5的防涌密封芯、单控活塞体1的耐磨塞环和双套○形密封环以及单控筒体2的三角形密封环、杆○形密封环和筒○形密封环有无损伤，检查各螺纹联接处是否牢固且有无锈蚀。

在图1中，稠油热采井液压驱动单控防井涌装置进行组装作业时，单控活塞体1的单控传动杆贯穿单控筒体2的封隔体并通过螺纹与单控活塞体1的活塞本体相连，单控活塞体1的耐磨塞环分别嵌入其活塞本体的环形沟槽并置入单控活塞体1的活塞衬套内，而后防涌卡紧器5的防涌密封芯通过定位销体分别固定于左防涌卡紧器和右防涌卡紧器的杆柱卡紧体梯形卡槽内，且防涌卡紧器5与单控活塞体1依据杆柱卡紧体的分层拱形卡槽与单控传动杆的内轴头和杆颈的相互配合而实现精密传动，接着将防涌卡紧器5的左防涌卡紧器和右防涌卡紧器分别置入防涌壳体3的卡紧通道内，同时通过单控筒体2的单控液压筒法兰盘和封隔体以及螺钉将两套单控液驱器的单控活塞体1和单控筒体2与防涌壳体3连为一体，最后通过螺栓将单控筒体2的单控端盖接于其单控液压筒，并通过螺纹连接将输油管汇分别与单控液压筒和封隔体连为一体。

在图2和图3中，防涌壳体3的上接箍体6和下接箍体8采用相同规格和结构，且上接箍体6和下接箍体8的盘形卡箍头规格均与井口处的盘根盒和井口三通的规格保持一致，防涌本体7的壳体厚度依据稠油热采井油液的最大井涌压力进行设计，而且上接箍体6和下接箍体8所配置的密封环依据稠油热采井油液的最大井涌压力进行选型，防涌本体7的柱形通道孔径依据抽油杆柱4连接处接箍的最大外径进行设计，防涌本体7的卡紧通道规格尺寸与防涌卡紧器5的左防涌卡紧器和右防涌卡紧器规格相一致。

在图2和图3中，防涌壳体3的卡紧通道内分别配置防涌卡紧器5的左防涌卡紧器和右防涌卡紧器，且防涌壳体3的卡紧通道两侧端通过单控筒体2和螺钉分别配置相同型号的单控液驱器，上接箍体6通过其盘形卡箍头与盘根盒同轴心布置，同时下接箍体8通过其盘形卡箍头与井口三通同轴心布置。

在图4和图5中，防涌卡紧器5的左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10采用相同规格和结构，左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10中的杆柱卡紧体13的半柱形卡孔孔径依据抽油杆柱4的杆径进行设计，左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10中的防涌密封芯12的半柱形密封孔孔径与抽油杆柱4的杆径保持一致，且防涌密封芯12规格的选取需考虑稠油热采井油液的最大井涌压力等因素，同时杆柱卡紧体13沿抽油杆柱4径向的内外层拱形卡槽规格分别与单控活塞体1单控传动杆的内轴头和杆颈的规格相一致，且杆柱卡紧体13的梯形卡槽规格与防涌密封芯12保持一致。

在图4和图5中，防涌卡紧器5包含左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10，防涌卡紧器5沿防涌壳体3的卡紧通道实施远程精确单控滑移作业，并由此自动密封和松开井口处的抽油杆柱4，定位销体11同时与防涌密封芯12的柱形销孔和杆柱卡紧体13的锥形销孔相配合，由此实现防涌密封芯12在杆柱卡紧体13梯形卡槽内的固定，杆柱卡紧体13的上下端面和前后端面共四个端面同时与防涌本体7的卡紧通道壁面之间精密配合而构成四平面移动副，由此结合单控液驱器实现杆柱卡紧体13的远程精确单控滑移，杆柱卡紧体13沿抽油杆柱4径向的外侧端面与单控活塞体1单控传动杆的杆颈和杆体的结合面之间紧密贴合，同时杆柱卡紧体13沿抽油杆柱4径向的内层拱形卡槽的卡槽底壁面与单控传动杆的内轴头端面之间紧密贴合，由此实现防涌卡紧器5与单控液驱器之间的精密传动。

在图6中，单控活塞体1的规格与左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10的规格保持一致，活塞本体14和耐磨塞环15的规格与活塞衬套16的内径相一致，同时耐磨塞环15的规格需要依据耐磨塞环15与单控筒体2的单控液压筒之间的摩擦力最大值进行设计，活塞本体14随单控传动杆18的推程和回程大小需要考虑左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10远程精确单控滑移的最大位移，活塞衬套16的轴向长度依据活塞本体14的厚度与单控液驱器的最大推程之和进行设计，双套○形密封环17的规格依据单控筒体2的单控液压筒内液压油的最大油压以及活塞衬套16的筒径等因素进行选型。

在图6中，单控活塞体1依据其活塞本体14和活塞衬套16的精密配合而传递动力，并驱动单控传动杆18直接推动左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10进行推程和回程的远程精确单控滑移，活塞本体14与活塞衬套16之间精密配合同时单控传动杆18与单控筒体2的封隔体之间精密配合而构成双柱面移动副，由此左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10通过单控活塞体1的精密传动而实施远程精确单控滑移作业，耐磨塞环15嵌入活塞本体14的环形沟槽内并减小活塞本体14与活塞衬套16之间的磨损，活塞衬套16环形卡箍和柱形定位环的环形沟槽内配置双套○形密封环17，由此分别实现单控筒体2的封隔体与单控液压筒之间的静密封以及活塞衬套16与单控液压筒之间的静密封。

在图7中，单控筒体2中的封隔体21规格与防涌本体7的卡紧通道规格尺寸保持一致，单控液压筒22和单控端盖24与活塞衬套16的规格相一致，排气塞23的规格依据单控液压筒22内液压油的最大油压进行选型，杆○形密封环20规格的选取需考虑稠油热采井油液的最大井涌压力以及单控传动杆18的杆径等因素，三角形密封环19需要依据单控液压筒22内液压油的最大油压以及单控传动杆18的杆径等因素进行选型，筒○形密封环25规格的选取需要考虑单控液压筒22内液压油的最大油压以及单控液压筒22的筒径等因素。

在图7中，单控筒体2依据输油管汇26以及封隔体21和单控液压筒22的输油孔道实现液压油的切换，并为单控活塞体1提供推程和回程的推进动力，排气塞23通过螺纹与单控液压筒22的排气孔道相连，封隔体21通过其输油孔道与输油管汇26相连，且单控液压筒22经由其输油孔道与输油管汇26相连，活塞衬套16和单控液压筒22的输油环形空间实现活塞本体14外侧的活塞衬套16环腔与单控液压筒22以及输油管汇26之间的贯通，同时封隔体21的输油孔道实现活塞本体14内侧的活塞衬套16环腔与输油管汇26之间的贯通，单控液压筒22的环形沟槽内配置筒○形密封环25并实现单控液压筒22与单控端盖24之间的静密封，封隔体21的环形沟槽内配置三角形密封环19且封隔体21的环形凹沟内配置杆○形密封环20，由此实现单控筒体2与单控传动杆18之间的动密封。

在图8中，单控液驱器27的推程作业流程中，单控筒体2通过输油管汇26供给液压油，而后液压油依次流经单控液压筒22的输油孔道以及活塞衬套16和单控液压筒22的输油环形空间进入活塞本体14外侧的活塞衬套16环腔，与此同时，活塞本体14内侧的活塞衬套16环腔内的液压油经由封隔体21的输油孔道流回输油管汇26，由此单控活塞体1中的活塞本体14受到沿抽油杆柱4径向朝内的推进动力，且依据活塞本体14和活塞衬套16的精密配合而传递动力，并通过单控传动杆18直接推动左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10进行推程的远程精确单控滑移。

在图8中，单控液驱器27的回程作业流程中，单控筒体2通过输油管汇26供给液压油，而后液压油经封隔体21的输油孔道进入活塞本体14内侧的活塞衬套16环腔，与此同时，活塞本体14外侧的活塞衬套16环腔内的液压油经活塞衬套16和单控液压筒22的输油环形空间并由单控液压筒22的输油孔道流回输油管汇26，由此单控活塞体1中的活塞本体14受到沿抽油杆柱4径向朝外的推进动力，且依据活塞本体14和活塞衬套16的精密配合而传递动力，并通过单控传动杆18直接推动左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10进行回程的远程精确单控滑移。

在图9中，稠油热采井液压驱动单控防井涌装置的泵挂抽期间控制井涌作业流程为，单控液驱器27依据活塞本体14和活塞衬套16的精密配合而传递动力，并通过单控传动杆18直接推动左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10沿防涌本体7的卡紧通道进行推程的远程精确单控滑移，由此左防涌卡紧器9的杆柱卡紧体13和右防涌卡紧器10的杆柱卡紧体13依次夹紧井口处的抽油杆柱4和防涌密封芯12，左防涌卡紧器9的防涌密封芯12和右防涌卡紧器10的防涌密封芯12同时产生变形，由此防涌密封芯12的半柱形密封孔与抽油杆柱4之间紧密贴合，且防涌密封芯12沿抽油杆柱4径向的内侧端面之间紧密贴合，而实现防涌卡紧器5与抽油杆柱4之间的密封，同时防涌密封芯12的前后两端面分别与防涌本体7的卡紧通道壁面之间紧密贴合，而实现左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10与防涌壳体3之间的静密封，最终达到控制井涌的目的。

在图10中，稠油热采井液压驱动单控防井涌装置的泵挂抽期间松开抽油杆柱4作业流程为，单控筒体2依次经输油管汇26和封隔体21的输油孔道供给液压油同时分别由单控液压筒22的输油孔道和输油管汇26回流液压油，由此单控筒体2为单控活塞体1提供推进动力，同时单控液驱器27依据活塞本体14和活塞衬套16的精密配合而传递动力，并通过单控传动杆18直接推动左防涌卡紧器9和右防涌卡紧器10沿防涌本体7的卡紧通道进行回程的远程精确单控滑移，由此左防涌卡紧器9的杆柱卡紧体13和右防涌卡紧器10的杆柱卡紧体13依次松开井口处的抽油杆柱4，同时左防涌卡紧器9的防涌密封芯12和右防涌卡紧器10的防涌密封芯12分别恢复初始变形。

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。

Claims (10)

1.一种稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，它经防涌壳体的上接箍体与盘根盒相连并由防涌壳体的下接箍体与井口三通连为一体，单控活塞体置入单控筒体并组合成单控液驱器，防涌卡紧器与单控液驱器沿抽油杆柱径向由内而外对称布置于防涌壳体的左右两侧端；控制抽油杆柱井涌作业中，单控液驱器提供动力，并经由单控活塞体推动防涌卡紧器沿防涌壳体的卡紧通道进行远程精确单控滑移而自动密封和松开井口处的抽油杆柱，其特征在于：

一防涌壳体；所述防涌壳体的上接箍体和下接箍体均设有盘形卡箍头和筒形接头，防涌壳体的防涌本体采用交叉通孔壳体且其上下两端分别设有筒形接头，防涌本体沿抽油杆柱轴向采用筒形壳体且筒形壳体的中央部位钻有柱形通道，同时防涌本体沿抽油杆柱径向采用方形壳体且方形壳体的中央部位铣有卡紧通道，防涌本体的卡紧通道横截面呈矩形并分别与左防涌卡紧器和右防涌卡紧器相配合，由此为防涌卡紧器提供远程精确单控滑移的通道；

一防涌卡紧器；所述防涌卡紧器包括相同规格和结构的左防涌卡紧器和右防涌卡紧器，且左防涌卡紧器和右防涌卡紧器均由杆柱卡紧体、防涌密封芯和定位销体组成，杆柱卡紧体采用方形钢块，杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的内侧端面自上而下依次设有上楔形坡口、半柱形卡孔、梯形卡槽和下楔形坡口，且杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的外侧端面由内而外设有分层排列的拱形卡槽，杆柱卡紧体的下端面沿抽油杆柱径向铣有条形调压槽，左防涌卡紧器和右防涌卡紧器的杆柱卡紧体梯形卡槽内分别配置各自的防涌密封芯，防涌密封芯采用方形橡胶体，防涌密封芯沿抽油杆柱径向的内外两侧端面分别设有半柱形密封孔和梯形卡齿，防涌卡紧器的定位销体同时与杆柱卡紧体的锥形销孔和防涌密封芯的柱形销孔相配合；

一单控活塞体；所述单控活塞体依据其活塞本体和活塞衬套的精密配合而传递动力，并驱动单控传动杆直接推动防涌卡紧器进行推程和回程的远程精确单控滑移；单控传动杆与活塞本体和活塞衬套之间同轴心布置，单控传动杆采用变径杆且沿其轴向由内而外依次设置内轴头、杆颈、杆体和外轴头，活塞本体采用扁柱体且其外环面铣有等间距分层排列的环形沟槽，活塞本体沿其轴向的内外两侧设有对称布置的柱形凸台；耐磨塞环采用分体式合金环，各耐磨塞环采用分段构造，活塞衬套采用薄壁筒体，活塞衬套的外环面沿其轴向由内而外依次设有环形卡箍、柱形定位环和柱形输油环，环形卡箍和柱形定位环的环形沟槽内配置双套○形密封环，活塞衬套的柱形输油环与单控液压筒的环腔内壁之间形成输油环形空间；

一单控筒体；所述单控筒体依据输油管汇以及封隔体和单控液压筒的输油孔道实现液压油的切换，封隔体采用中空圆盘体且其中央部位钻有柱形滑杆通道，封隔体的环形沟槽一侧槽壁设置柱形卡环面且其环形沟槽内配置三角形密封环，同时封隔体的环形凹沟内配置杆○形密封环，封隔体的输油孔道采用等径变向圆孔并由水平孔道和垂向孔道组成，封隔体的输油孔道实现活塞本体内侧的活塞衬套环腔与输油管汇之间的贯通，封隔体沿其轴向的内外两侧端分别设有矩形卡环和柱形凹沟，单控液压筒沿其轴向的内侧端面与封隔体的柱形凹沟之间形成柱形卡槽；单控液压筒采用厚壁筒体且其两端均设有法兰盘，单控液压筒沿其轴向的外侧端设有柱形卡齿，且柱形卡齿的环形沟槽内配置筒○形密封环，单控液压筒下部的柱形圆台设有输油孔道且其上部的柱形圆台设有排气孔道；单控端盖采用盲端圆盘体，并结合封隔体将单控液压筒封隔成密闭环腔室，单控端盖沿其轴向的内侧端面上铣有环形深沟，排气塞的锥状顶头与单控液压筒的锥形密封面之间精密配合而构成环锥状密封带。

2.根据权利要求1所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述稠油热采井液压驱动单控防井涌装置中的防涌壳体采用单体构造，防涌卡紧器、单控活塞体和单控筒体均采用双体构造；

所述防涌卡紧器的防涌密封芯和单控活塞体的双套○形密封环均采用双体构造，单控筒体的三角形密封环、杆○形密封环和筒○形密封环则采用单体构造，三角形密封环沿其轴向的端面设有三角形环沟，且三角形环沟沿单控传动杆轴向朝外放置，双套○形密封环、三角形密封环、杆○形密封环和筒○形密封环均采用○形密封环，○形密封环的横截面呈○形。

3.根据权利要求1所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述防涌壳体的卡紧通道内分别配置左防涌卡紧器和右防涌卡紧器，且防涌壳体卡紧通道的两侧端分别配置相同型号的单控液驱器；

所述上接箍体和下接箍体采用相同规格和结构并分别位于防涌本体的上下两端，上接箍体和下接箍体的盘形卡箍头采用法兰盘且其筒形接头采用厚壁筒体，上接箍体通过其盘形卡箍头与盘根盒同轴心布置，同时下接箍体通过其盘形卡箍头与井口三通同轴心布置；

所述防涌本体的柱形通道与抽油杆柱构成环形空间，同时防涌本体的卡紧通道两侧端面车制沿周向均布的螺钉孔，且通过单控筒体和螺钉将防涌壳体与单控液驱器连为一体。

4.根据权利要求1所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述防涌卡紧器依据防涌密封芯分别实现左防涌卡紧器与防涌壳体以及右防涌卡紧器与防涌壳体之间的静密封，杆柱卡紧体的上下端面和前后端面共四个端面同时与防涌本体的卡紧通道壁面之间精密配合而构成四平面移动副，并结合单控液驱器而实现杆柱卡紧体的远程精确单控滑移；

所述左防涌卡紧器和右防涌卡紧器的杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的长度之和小于防涌壳体卡紧通道的长度，杆柱卡紧体的半柱形卡孔所在柱面的直径大于抽油杆柱的杆径且小于杆柱卡紧体前后两端面的间距，杆柱卡紧体的上楔形坡口和下楔形坡口对称布置于其半柱形卡孔的上下两端，且单控液驱器达到最大推程时，杆柱卡紧体的上楔形坡口和下楔形坡口整体位于防涌本体的柱形通道内；杆柱卡紧体梯形卡槽的上下卡槽壁面采用相互平行的平面并同时与抽油杆柱的轴线垂直相交，梯形卡槽的卡槽底横截面呈等腰梯形且各卡槽底壁面均与抽油杆柱的轴线保持平行，同时梯形卡槽的卡槽底前后两壁面上钻有对称布置的锥形销孔。

5.根据权利要求1所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述杆柱卡紧体的拱形卡槽由半圆柱面和两个平面组合而成，杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的内层拱形卡槽与单控传动杆的内轴头相配合，且杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的外层拱形卡槽与单控传动杆的杆颈相配合；杆柱卡紧体的条形调压槽横截面呈矩形，且杆柱卡紧体的条形调压槽保持防涌壳体的柱形通道与其卡紧通道之间的贯通；

所述杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的外侧端面与单控传动杆的杆颈和杆体的结合面之间紧密贴合，同时杆柱卡紧体沿抽油杆柱径向的内层拱形卡槽的卡槽底壁面与单控传动杆的内轴头端面之间紧密贴合，由此实现防涌卡紧器与单控液驱器之间的精密传动。

6.根据权利要求1所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述防涌密封芯的半柱形密封孔与杆柱卡紧体的半柱形卡孔所在柱面同轴心布置，且防涌密封芯的半柱形密封孔所在柱面的直径等于抽油杆柱的杆径，防涌密封芯的梯形卡齿与杆柱卡紧体梯形卡槽的卡槽底相配合，同时防涌密封芯的长度和宽度均大于杆柱卡紧体梯形卡槽的规格尺寸，防涌密封芯的梯形卡齿前后两侧设有对称布置的柱形销孔。

7.根据权利要求1所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述单控活塞体中的单控传动杆、活塞本体和活塞衬套的轴线同时与防涌本体的卡紧通道中心线相重合，单控传动杆的内轴头采用柱体且其外轴头车制螺纹，内轴头的外径大于杆体的杆径同时小于杆柱卡紧体的内层拱形卡槽半圆柱面所在柱面的直径，单控传动杆的杆颈外径等于外轴头螺纹的公称直径，且杆颈与杆体间的结合面实现活塞本体的轴向固定；

所述活塞本体的各层环形沟槽内分别配置耐磨塞环，活塞本体的外环面与活塞衬套的环腔内壁间精密配合而避免活塞本体的外环面与单控液压筒的环腔内壁直接接触，同时单控传动杆的外环面与单控筒体中封隔体的柱形滑杆通道壁面间精密配合并构成双柱面移动副。

8.根据权利要求1所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述单控活塞体中的耐磨塞环沿其轴向的两端面与活塞本体的环形沟槽槽壁之间采用过盈配合，从而实现耐磨塞环的固定，且耐磨塞环的外环面直径大于活塞本体的外径；

所述活塞衬套环腔内壁的轴向长度大于活塞本体的厚度与单控液驱器的最大推程之和，活塞衬套的环形卡箍和柱形定位环的外环面分别铣有环形沟槽，且环形卡箍和柱形定位环的环形沟槽内的双套○形密封环分别实现封隔体与单控液压筒以及活塞衬套与单控液压筒之间的静密封；活塞衬套的柱形定位环外环面与单控液压筒的环腔内壁之间采用过渡配合，并结合环形卡箍和柱形定位环的结合面实现活塞衬套的轴向定位；

所述活塞衬套的柱形输油环外环面直径小于单控液压筒的内径，活塞衬套和单控液压筒的输油环形空间实现活塞本体外侧的活塞衬套环腔与单控液压筒以及输油管汇间的贯通。

9.根据权利要求1所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述单控筒体中的封隔体用于封隔防涌壳体内的油液和单控筒体中的液压油，封隔体的柱形滑杆通道壁依次设有环形沟槽和环形凹沟，封隔体环形沟槽内的三角形密封环结合其环形凹沟内的杆○形密封环实现单控筒体与单控传动杆之间的动密封；

所述封隔体的矩形卡环与防涌本体的卡紧通道相配合，同时结合封隔体沿其轴向的内侧端面而实现单控液驱器的轴向定位，封隔体的下部盘壁上设有输油孔道，封隔体的输油孔道与输油管汇相连，封隔体垂向孔道的轴线与封隔体的轴线垂直相交，且封隔体水平孔道的轴线与封隔体的轴线保持平行；

所述封隔体的外缘钻有沿周向均布的螺钉孔，封隔体沿其轴向外侧端的柱形凹沟沟壁所在柱面的直径大于单控液压筒的环腔内壁直径，单控液压筒和封隔体间的柱形卡槽内配置活塞衬套的环形卡箍，并实现活塞衬套的轴向固定。

10.根据权利要求1或9所述的稠油热采井液压驱动单控防井涌装置，其特征在于：所述单控筒体中的单控液压筒通过沿其轴向内侧的法兰盘和封隔体的螺钉孔将单控筒体与防涌壳体连为一体，同时单控液压筒通过沿其轴向外侧的法兰盘与单控端盖相连，单控液压筒中的柱形卡齿的卡齿顶面铣有环形沟槽，且柱形卡齿环形沟槽内的筒○形密封环实现单控液压筒与单控端盖之间的静密封；单控液压筒的筒壁中部设有沿其径向对称布置的柱形圆台，单控液压筒的输油孔道与输油管汇相连，同时单控液压筒的排气孔道底部设置锥形密封面；

所述单控筒体中的单控端盖沿其轴向的内侧端设有法兰盘，单控端盖的环形深沟横截面呈长条形且其环形深沟内配置单控液压筒的柱形卡齿；

所述单控筒体中的排气塞通过螺纹与单控液压筒的排气孔道相连，且排气塞的端部设有锥状顶头。