CN110761999B - 潜油螺杆泵机械式防干抽工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种潜油螺杆泵机械式防干抽工具，属于石油天然气钻采装备技术领域，包括外管和中心管。该外管包括第一管腔和第二管腔；中心管套于外管内且包括第一管段和第二管段，其第一管段外绕设有第一弹簧；第二管腔下端连接有下接头，下接头内形成台阶状第三管腔和第四管腔；中心管下端通过螺纹连接有中心圆柱椎体，其下端呈圆锥面，能与第三管腔台阶面形成金属密封。当油井井液不足时，由于第一弹簧弹力作用，原油无法将中心圆柱椎体完全顶开，导致外管导流孔不能完全闭合，第二弹簧部分压缩，锥形球体上移，泵与外管外部环空联通，潜油螺杆泵不会发生干抽。该工具可实现潜油螺杆泵系统长时间稳定运行，避免干抽烧泵故障，提升系统使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻采装备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种潜油螺杆泵机械式防干抽工具。
背景技术
潜油螺杆泵采油系统是一种新型机械采油系统。该系统既发挥了地面驱动螺杆泵用于稠油井、含砂井和低产油井及中后期水驱、聚驱、三元驱油井的优点，又吸取了电潜泵不使用抽油杆防止杆管偏磨的长处，采用潜油电机在井下直接驱动螺杆泵本体。目前，潜油螺杆泵主要通过井下电子传感器检测井下参数，由于电子元器件长时间在井下易出现失效、测试不准等问题，不能智能调整运转参数，使得油井动液面低。动液面低时会引起螺杆泵定转子干磨现象，发生烧胶，导致泵失效。因此提供一种潜油螺杆泵防干抽工具成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种机械式防干抽工具，以解决现有潜油螺杆泵采油系统出现泵干抽导致泵失效的问题。
本发明采用的技术方案是一种潜油螺杆泵机械式防干抽工具，包括：外管，其包括形成台阶状的第一管腔和第二管腔，第一管腔直径小于第二管腔直径；中心管，其套于外管内且包括第一管段和第二管段，第一管段与第一管腔相匹配，第二管段与第二管腔相匹配，所述第一管段外绕设有第一弹簧，第一弹簧两端分别抵接在第二管腔台阶面和第二管段肩台上，以使中心管向第一管腔移动后再复位；其中，第二管腔下端连接有下接头，下接头内包括形成台阶状的第三管腔和第四管腔，第三管腔靠近第二管腔且直径大于第四管腔直径，所述中心管下端通过螺纹连接有中心圆柱椎体，其下端呈圆锥面，当中心管复位时，中心圆柱椎体下端抵接在第三管腔台阶面上，以形成金属密封；中心圆柱椎体内部中空，上端中心设置有圆孔，周面上开设有对称的原油通道，以使中心管向第一管腔移动后，原油从中心圆柱椎体进入中心管内。
优选的是，机械式防干抽工具包括：中心轴，其上端镶嵌在中心管的第二管段里，其下端直径小于中心圆柱椎体上端的圆孔直径并穿过该圆孔，与中心圆柱椎体下端通过螺纹连接；锥形球体，其套在中心轴上，下端圆锥面与中心圆柱椎体上端抵接，以形成密封；中心轴上端底部沿轴开有与锥形球体上部匹配的锥形凹槽，使得锥形球体能沿中心轴向上移动；第二弹簧，其设置在中心轴上部外围和锥形球体内表面之间，第二弹簧两端分别抵接在中心轴台阶面和锥形球体内表面台阶面上，以使锥形球体沿中心轴向上移动后复位；锥形球体和中心管第二管段内腔之间留有空间，以使锥形球体沿中心轴向上移动后，原油从中心圆柱锥体进入中心管内；导流孔，其斜向下开设在外管第一管腔的上部，可将原油导流到泵外油井中。
优选的是，外管第一管腔内导流孔的上方同轴安装有密封组件。
优选的是，中心管顶部同轴安装有硬质金属环并通过锥螺纹连接。
优选的是，中心管向第一管腔移动使得硬质金属环抵住导流孔上部密封组件形成密封，在油井井液充足时可防止原油从导流孔流出。
优选的是，机械式防干抽工具包括上接头，其上端与油管通过螺纹连接，下端与外管第一管腔上部通过螺纹连接。
优选的是，下接头的下端与潜油螺杆泵的定子通过螺纹连接。
本发明的有益效果是：
1，本发明提供了一种潜油螺杆泵机械式防干抽工具，包括外管和中心管；在中心管的第二管段外绕设有第一弹簧，在其下部安装中心圆柱椎体，中心圆柱椎体下端圆锥面与第三管腔金属面形成金属密封，当油井井液不足时，由于第一弹簧弹力作用，原油无法将中心圆柱椎体顶开，泵内一直有原油存在，不会发生干抽，实现潜油螺杆泵系统长时间稳定运行，提升系统使用寿命。
2，本发明在中心管第二管段内腔设置有锥形球体和第二弹簧，外管上开有导流孔，当油井中原油能顶开中心圆柱椎体却无法完全顶开时，由于第二弹簧弹力小，原油将锥形球体顶开，流入中心管，然后经导流孔流入泵外的油井中，可以维持动液面基本稳定，从而避免泵出现干抽现象。
3，本发明在潜油螺杆泵停机后，能将从油管倒流的原油由外管的导流孔导流至泵外井液中，从而避免原油倒流导致潜油螺杆泵反转烧毁电机。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的基本结构示意图。
图中：1、上接头；2、密封组件；3、外管；4、下接头；5、硬质合金环；6、中心管；7、第一弹簧；8、中心轴；9、锥形球体；10、第二弹簧；11、中心圆柱椎体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明公开一种潜油螺杆泵机械式防干抽工具，包括外管3和中心管6。外管3，其包括形成台阶状的第一管腔和第二管腔，第一管腔直径小于第二管腔直径。中心管6，其套于外管3内且包括第一管段和第二管段，第一管段与第一管腔相匹配，第二管段与第二管腔相匹配。所述第一管段外绕设有第一弹簧7，第一弹簧7两端分别抵接在第二管腔台阶面和第二管段肩台上，以使中心管6向第一管腔移动后再复位。其中，第二管腔下端连接有下接头4，下接头4内包括形成台阶状的第三管腔和第四管腔，第三管腔靠近第二管腔且直径大于第四管腔直径。所述中心管6下端通过螺纹连接有中心圆柱椎体11，其下端呈圆锥面，当中心管6复位时，中心圆柱椎体11下端抵接在第三管腔台阶面上，以形成金属密封。中心圆柱椎体11内部中空，上端中心设置有圆孔，周面上开设有对称的原油通道，以使中心管6向第一管腔移动后，原油从中心圆柱椎体11进入中心管6内。在油井井液不足时，由于第一弹簧7的弹力作用，原油无法将中心圆柱椎体11顶开，泵内一直有原油存在，不会发生干抽，实现潜油螺杆泵系统长时间稳定运行，提升系统使用寿命。
在另一种技术方案中，中心管6第二管段里安装有T形中心轴8，其上端镶嵌在中心管6的第二管段里，下端直径小于中心圆柱椎体11上端的圆孔直径并穿过该圆孔，与中心圆柱椎体11下端通过螺纹连接，将中心轴8固定。中心轴8上套有锥形球体9，其下端圆锥面与中心圆柱椎体11上端抵接，以形成密封。中心轴8上端底部沿轴开有与锥形球体9上部匹配的锥形凹槽，使得锥形球体9能沿中心轴8向上移动。在中心轴8上部外围和锥形球体9内表面之间设置有第二弹簧10，其两端分别抵接在中心轴8台阶面和锥形球体9内表面台阶面上，以使锥形球体9沿中心轴8向上移动后复位。锥形球体9和中心管6第二管段内腔之间留有空间，以使锥形球体9沿中心轴8向上移动后，原油从中心圆柱锥体进入中心管6内。在外管3的第一管腔的上部开有斜向下的导流孔。当油井中原油能顶开中心圆柱椎体11却无法完全顶开时，由于第二弹簧10弹力小，原油将锥形球体9顶开，流入中心管6，然后经导流孔流入泵外的油井中，可以维持动液面基本稳定，从而避免泵出现干抽现象。
在另一种技术方案中，外管3第一管腔内导流孔的上方同轴安装有密封组件2。在油井井液充足时，中心管6向第一管腔移动能使得硬质合金环5抵住导流孔上方密封组件2形成密封，可防止原油从导流孔流出。
在另一种技术方案中，下接头4的下端与潜油螺杆泵的定子通过螺纹连接，原油从泵内经下接头4流入中心管6。
在另一种技术方案中，在油井井液充足时，原油通过下接头4后顶开中心圆柱椎体11，压缩第一弹簧7，推动中心管6向上运动，使得硬质合金环5与密封组件2接触，形成密封，防止原油从外管3的导流孔中流出。原油流经中心圆柱椎体11后，推动锥形球向上运动，压缩第二弹簧10，原油流经锥形球体9后，依次向上流过中心管6、硬质合金环5、密封组件2和上接头1，最终通过油管流至地面。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种潜油螺杆泵机械式防干抽工具，其特征在于，包括：
外管，其包括形成台阶状的第一管腔和第二管腔，第一管腔直径小于第二管腔直径；
中心管，其套于外管内且包括第一管段和第二管段，第一管段与第一管腔相匹配，第二管段与第二管腔相匹配，所述第一管段外绕设有第一弹簧，第一弹簧两端分别抵接在第二管腔台阶面和第二管段肩台上，以使中心管向第一管腔移动后再复位；
其中，第二管腔下端连接有下接头，下接头内包括形成台阶状的第三管腔和第四管腔，第三管腔靠近第二管腔且直径大于第四管腔直径，所述中心管下端通过螺纹连接有中心圆柱椎体，其下端呈圆锥面，当中心管复位时，中心圆柱椎体下端抵接在第三管腔台阶面上，以形成金属密封；中心圆柱椎体内部中空，上端中心设置有圆孔，周面上开设有对称的原油通道，以使中心管向第一管腔移动后，原油从中心圆柱椎体进入中心管内。
2.根据权利要求1所述的防干抽工具，其特征在于，包括：
中心轴，其形状为T形，上端镶嵌在中心管的第二管段里，下端直径小于中心圆柱椎体上端的圆孔直径并穿过该圆孔，与中心圆柱椎体下端通过螺纹连接；
锥形球体，其套在中心轴上，下端圆锥面与中心圆柱椎体上端抵接，以形成密封；
中心轴上端底部沿轴开有与锥形球体上部匹配的锥形凹槽，使得锥形球体能沿中心轴向上移动；
第二弹簧，其设置在中心轴上部外围和锥形球体内表面之间，第二弹簧两端分别抵接在中心轴台阶面和锥形球体内表面台阶面上，以使锥形球体沿中心轴向上移动后复位；
锥形球体和中心管第二管段内腔之间留有空间，以使锥形球体沿中心轴向上移动后，原油从中心圆柱锥体进入中心管内；
导流孔，其斜向下开设在外管第一管腔的上部，可将原油导流到泵外油井中。
3.根据权利要求2所述的防干抽工具，其特征在于，外管第一管腔内导流孔的上方同轴安装有密封组件。
4.根据权利要求3所述的防干抽工具，其特征在于，中心管顶部同轴安装有硬质金属环并通过锥螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的防干抽工具，其特征在于，中心管向第一管腔移动使得硬质金属环抵住导流孔上部密封组件形成密封，在油井井液充足时可防止原油从导流孔流出。
6.根据权利要求1所述的防干抽工具，其特征在于，包括上接头，其上端与油管通过螺纹连接，下端与外管第一管腔上部通过螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的防干抽工具，其特征在于，下接头的下端与潜油螺杆泵的定子通过螺纹连接。
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