CN110295873A - 井下电控堵水增产开关器 - Google Patents

Abstract

一种井下电控堵水增产开关器，涉及油田井下工具技术领域，包括上接头、外筒、下接头、中心管、电源模块、电机和阀门机构，所述下接头上与外筒连接的一端设置有齿轮槽，齿轮槽的槽底设置有组合轴孔，齿轮槽内安装有齿轮，齿轮的中心线垂直于外筒的中心线，齿轮的一侧的中心凸出设置有轴端，轴端插装在所述的组合轴孔内，齿轮的另一侧的中心设置有供六棱扳手插入的扳手孔，所述外筒的下端加工有与所述齿轮啮合的齿盘；所述的组合轴孔上至少包含两个供所述轴端插入的轴孔，各轴孔沿直线等间距排列，相邻两个轴孔之间重叠。本发明使得电动堵水工具可直接在井场进行维修，而不用运回车间，大幅提高了施工效率。

Description

井下电控堵水增产开关器

技术领域

本发明属于油田井下工具技术领域，尤其涉及一种井下电控堵水增产开关器。

背景技术

油田进入高含水期开采阶段以后，常常需要对高含水层采取堵水措施，开采低含水层，封堵高含水层，以达到稳油控水、增产降耗的目的。传统堵水工艺中采用的是机械堵水方式，这种堵水方式工艺复杂，施工周期长，堵水调节不灵活，也无法实现自动控制，因此经济效益较差。为了弥补传统的机械堵水工艺的不足，科研人员研发出了电动堵水工具，如专利号为CN201510303071.3的发明专利中公开的一种井下无线测压系统及其测压电动开关器和数据采集收发器，专利号为CN201120096826.4的实用新型专利中公开的一种井下可控电动调节器，专利号为CN200710144461.6的发明专利公开的一种石油开采井用的分层堵水装置，专利号为CN200720003208.4的实用新型专利中公开的一种用于油层找、堵水的井下压电控制开关等等。

电动堵水工具内设置有电机和阀门结构，电机通过电池或供电电缆进行供电，通过电机输出的扭矩驱动阀门结构中的阀芯运动，实现阀门结构的开关，从而达到堵水目的。在电动堵水工具使用过程中，其内部的电路元件由于长时间处于井下的高温高压环境中比较容易损坏，因此常常需要将电动堵水工具从井内取出维修。然而，由于电动堵水工具的体积大、直径大、重量大且螺纹连接处拆卸费力，拆装时需要大型台钳和管钳，而井场通常不具备电动堵水工具的拆卸维修条件，需要运回车间维修，对作业进度造成了较大的不利影响。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种井下电控堵水增产开关器。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种井下电控堵水增产开关器，包括上接头、外筒、下接头、中心管、电源模块、电机和阀门机构，上接头和下接头分别通过螺纹连接在外筒的上下两端且连接处通过密封圈密封，中心管的上下两端分别插在上接头和下接头上且插接处通过密封圈密封，阀门机构安装在下接头上，电源模块和电机安装在外筒和中心管之间的环形密闭空间内，阀门机构包括丝杠和阀杆，丝杠和阀杆之间通过螺纹副配合连接，所述的电源模块为电机供电，丝杠在电机的驱动下旋转并通过所述的螺纹副将旋转运动转换为阀杆的直线运动，从而实现阀门机构的开关，所述的中心管偏心设置，所述下接头上与外筒连接的一端设置有齿轮槽，齿轮槽的槽底设置有组合轴孔，齿轮槽内安装有齿轮，齿轮的中心线垂直于外筒的中心线，齿轮的一侧的中心凸出设置有轴端，轴端插装在所述的组合轴孔内，齿轮的另一侧的中心设置有供六棱扳手插入的扳手孔，所述外筒的下端加工有与所述齿轮啮合的齿盘；

所述的组合轴孔上至少包含两个供所述轴端插入的轴孔，各轴孔沿直线等间距排列，相邻两个轴孔之间重叠，相邻两个轴孔的中心之间的距离小于所述齿轮的齿顶与所述齿盘的齿顶之间的最小距离。

所述电机的输出轴与丝杠之间的连轴结构包括支撑环、隔离罩、内磁转子和外磁转子，支撑环套装在中心管上，并通过加工在中心管上的台阶和安装在中心管上的卡簧进行轴向限位，支撑环的结构包括A环和B环，A环和B环通过螺栓连接在一起并将所述的隔离罩夹在中间，所述的内磁转子和外磁转子分别固定连接在电机输出轴的轴端和丝杠的端部。所述的隔离罩主要由橡胶材料制成，橡胶材料的内部夹有碳纤维布。

本发明的有益效果为：

1、本发明在外筒和下接头的连接处设置了齿轮齿盘传动副，拆装电动堵水工具时，通过扳手旋转齿轮后，外筒2在齿轮的驱动下与下接头相对旋转，达到用较小的力拆装电动堵水工具的目的，由于这种拆卸方式无需使用台钳和管钳，使得电动堵水工具可直接在井场进行维修，而不用运回车间，大幅提高了施工效率。另外，由于拆装时不用装夹，因此可避免台钳和管钳的钳口对电动堵水工具造成破坏性损伤。

2、本发明设计了结构独特的组合轴孔，拆装时，先将齿轮上的轴端插在一个轴孔内，然后随着螺纹副的运动逐渐变换轴孔，可保证齿轮始终与外筒上的齿盘啮合，从而保证外筒和下接头之间的螺纹连接处可以顺利拆装。

3、本发明在电机输出轴和丝杠之间设置了结构独特的连轴结构，该连轴结构的优点是：将电机、电源模块等电气元件所在的腔室与下接头上方空间隔离开，当阀门机构与下接头之间的密封失效时，隔离罩会将泄漏的液体阻隔，防止这部分液体对电气元件造成损害，从而大幅提高了电动堵水工具的可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是组合轴孔的结构示意图；

图3是组合轴孔中各轴孔的结构示意图，图中虚线所示为各轴孔的位置；

图4是图1中电机与丝杠的连接结构以及阀门机构的结构示意图。

图中：1-上接头，2-外筒，3-电源模块，4-A环，5-B环，6-下接头，7-阀杆，8-齿轮，9-组合轴孔，10-丝杠，11-内磁转子，12-隔离罩，13-外磁转子，14-电机，15-轴端，16-中心管，17-轴孔，18-卡簧。

图中，两个零件的配合面处的黑色填充区域为密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

本实施例包括上接头1、外筒2、下接头6、中心管16、电源模块3、电机14和阀门机构，上接头1和下接头6分别通过螺纹连接在外筒2的上下两端且连接处通过密封圈密封，中心管16的上下两端分别插在上接头1和下接头6上且插接处通过密封圈密封，阀门机构安装在下接头6上，电源模块3和电机14安装在外筒2和中心管16之间的环形密闭空间内，阀门机构包括丝杠10和阀杆7，丝杠10和阀杆7之间通过螺纹副配合连接，所述的电源模块3为电机14供电，丝杠10在电机14的驱动下旋转并通过所述的螺纹副将旋转运动转换为阀杆7的直线运动，从而实现阀门机构的开关，所述的中心管16偏心设置。以上为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。

所述下接头6上与外筒2连接的一端设置有齿轮槽，齿轮槽的槽底设置有组合轴孔9，齿轮槽内安装有齿轮8，齿轮8的中心线垂直于外筒2的中心线，齿轮8的一侧的中心凸出设置有轴端15，轴端15插装在所述的组合轴孔9内，齿轮8的另一侧的中心设置有供六棱扳手插入的扳手孔，所述外筒2的下端加工有与所述齿轮8啮合的齿盘。在电动堵水工具处于装配完成状态下时，齿轮8需拆下保存。

本发明在外筒2和下接头6的连接处设置了齿轮齿盘传动副，拆装电动堵水工具时，通过扳手旋转齿轮8后，外筒2在齿轮8的驱动下与下接头6相对旋转，达到用较小的力拆装电动堵水工具的目的，由于这种拆卸方式无需使用台钳和管钳，使得电动堵水工具可直接在井场进行维修，而不用运回车间，大幅提高了施工效率。另外，由于拆装时不用装夹，因此可避免台钳和管钳的钳口对电动堵水工具造成破坏性损伤。在电动堵水工具处于装配完成状态下时，齿轮8可拆下保存。

所述的组合轴孔9上至少包含两个供所述轴端15插入的轴孔17，各轴孔17沿直线等间距排列，排列方向与外筒2的轴线方向一致，相邻两个轴孔17之间重叠，相邻两个轴孔17的中心之间的距离小于所述齿轮8的齿顶与所述齿盘的齿顶之间的最小距离。本发明设计了结构独特的组合轴孔9，拆装时，先将齿轮8上的轴端15插在一个轴孔17内，然后随着螺纹副的运动逐渐变换轴孔17，可保证齿轮8始终与外筒2上的齿盘啮合，从而保证外筒2和下接头6之间的螺纹连接处可以顺利拆装。

为了进一步达到省力效果，可设置两个齿轮8，通过双手操作可使外筒2更容易拧下。

所述电机14的输出轴与丝杠10之间的连轴结构包括支撑环、隔离罩12、内磁转子11和外磁转子13，支撑环套装在中心管16上，并通过加工在中心管16上的台阶和安装在中心管16上的卡簧18进行轴向限位，支撑环的结构包括A环4和B环5，A环4和B5环通过螺栓连接在一起并将所述的隔离罩12夹在中间，所述的内磁转子11和外磁转子13分别固定连接在电机14输出轴的轴端和丝杠10的端部，内磁转子11和外磁转子13均由磁钢制成一个磁转子旋转时，另一个磁转子在磁力作用下随动旋转。本发明在电机14输出轴和丝杠10之间设置了结构独特的连轴结构，电机14的输出轴和丝杠10通过磁力耦合实现里的传递，该连轴结构的优点是：将电机14、电源模块3等电气元件所在的腔室与下接头6上方空间隔离开，当阀门机构与下接头6之间的密封失效时，隔离罩12会将泄漏的液体阻隔，防止这部分液体对电气元件造成损害，从而大幅提高了电动堵水工具的可靠性。

所述的隔离罩12主要由橡胶材料制成，可有效保证隔离罩12的密封性，橡胶材料的内部夹有碳纤维布，利用碳纤维超强的抗拉强度，充分保证了隔离罩12的耐高压性能。

Claims (3)

1.一种井下电控堵水增产开关器，包括上接头(1)、外筒(2)、下接头(6)、中心管(16)、电源模块(3)、电机(14)和阀门机构，上接头(1)和下接头(6)分别通过螺纹连接在外筒(2)的上下两端且连接处通过密封圈密封，中心管(16)的上下两端分别插在上接头(1)和下接头(6)上且插接处通过密封圈密封，阀门机构安装在下接头(6)上，电源模块(3)和电机(14)安装在外筒(2)和中心管(16)之间的环形密闭空间内，阀门机构包括丝杠(10)和阀杆(7)，丝杠(10)和阀杆(7)之间通过螺纹副配合连接，所述的电源模块(3)为电机(14)供电，丝杠(10)在电机(14)的驱动下旋转并通过所述的螺纹副将旋转运动转换为阀杆(7)的直线运动，从而实现阀门机构的开关，所述的中心管(16)偏心设置，其特征在于：所述下接头(6)上与外筒(2)连接的一端设置有齿轮槽，齿轮槽的槽底设置有组合轴孔(9)，齿轮槽内安装有齿轮(8)，齿轮(8)的中心线垂直于外筒(2)的中心线，齿轮(8)的一侧的中心凸出设置有轴端(15)，轴端(15)插装在所述的组合轴孔(9)内，齿轮(8)的另一侧的中心设置有供六棱扳手插入的扳手孔，所述外筒(2)的下端加工有与所述齿轮(8)啮合的齿盘；

所述的组合轴孔(9)上至少包含两个供所述轴端(15)插入的轴孔(17)，各轴孔(17)沿直线等间距排列，相邻两个轴孔(17)之间重叠，相邻两个轴孔(17)的中心之间的距离小于所述齿轮(8)的齿顶与所述齿盘的齿顶之间的最小距离。

2.根据权利要求1所述的一种井下电控堵水增产开关器，其特征在于：所述电机(14)的输出轴与丝杠(10)之间的连轴结构包括支撑环、隔离罩(12)、内磁转子(11)和外磁转子(13)，支撑环套装在中心管(16)上，并通过加工在中心管(16)上的台阶和安装在中心管(16)上的卡簧(18)进行轴向限位，支撑环的结构包括A环(4)和B环(5)，A环(4)和B环(5)通过螺栓连接在一起并将所述的隔离罩(12)夹在中间，所述的内磁转子(11)和外磁转子(13)分别固定连接在电机(14)输出轴的轴端和丝杠(10)的端部。

3.根据权利要求2所述的一种井下电控堵水增产开关器，其特征在于：所述的隔离罩(12)主要由橡胶材料制成，橡胶材料的内部夹有碳纤维布。