CN111594064B - 一种抽油杆导向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油天然气和煤层气开采领域,特别是涉及一种抽油杆导向装置,包括外连接头Ⅰ、外套、内转动套、外连接头Ⅱ、连接轴、连接轴安装套、传动轴、弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ和扶正器,所述的内转动套转动连接在外套内的中部,所述的扶正器固定连接在外套外的中部,所述的内转动套的两端均滑动连接有传动轴,所述的连接轴安装套设有两个,两个连接轴安装套分别滑动连接在外套内的两端,两个连接轴安装套内均转动连接在有连接轴,两个连接轴的外端分别固定连接有外连接头Ⅰ和外连接头Ⅱ,两个连接轴分别与两个传动轴间隙啮合传动连接,本发明能够减小导向器的旋转阻力、减少功率消耗、减少对井内油管磨损、增加油管的使用寿命。

Description

一种抽油杆导向装置
技术领域
本发明涉及石油天然气和煤层气开采领域,特别是涉及一种抽油杆导向装置。
背景技术
煤层气开采时,在使用螺杆泵的井中,为减少投入而采用抽油杆传递扭矩。钻井过程中根据钻井施工设计要求,实现定向井的顺利中靶,就需要在造斜点至稳斜点之间的过度井段通过不断的纠偏来满足设计要求,因此该井段的全角变化率既:狗腿度呈现出较大幅度的波动。抽油杆在造斜井段旋转除了承受扭矩外,还要承受很大的弯矩,在该位置抽油杆每转一圈就要扭曲翻转一次,承受很大的交变载荷,本身也承受很大拉力和扭矩,这时就需要用导向器连接,现有导向器旋转阻力较大,增加了功率消耗,并对井内油管产生较大磨损,缩短了油管的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种抽油杆导向装置,能够减小导向器的旋转阻力、减少功率消耗、减少对井内油管磨损、增加油管的使用寿命。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种抽油杆导向装置,包括外连接头Ⅰ、外套、内转动套、外连接头Ⅱ、连接轴、连接轴安装套、传动轴、弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ和扶正器,所述的内转动套转动连接在外套内的中部,所述的扶正器固定连接在外套外的中部,所述的内转动套的两端均滑动连接有传动轴,所述的弹簧Ⅱ设有两个,两个弹簧Ⅱ分别设置在内转动套内的两端,两个弹簧Ⅱ的外端均顶紧传动轴,所述的连接轴安装套设有两个,两个连接轴安装套分别滑动连接在外套内的两端,所述的弹簧Ⅰ设有两个,两个弹簧Ⅰ分别设置在外套内的两端,两个弹簧Ⅰ的内端分别顶紧内转动套的两端,两个弹簧Ⅰ的外端分别顶紧两个连接轴安装套,两个连接轴安装套内均转动连接有一个连接轴,两个连接轴的外端分别固定连接有外连接头Ⅰ和外连接头Ⅱ,两个连接轴分别与两个传动轴间隙啮合传动连接;
1.所述的外套包括外连接套、外套挡环和固定套,固定套固定连接在外连接套内的中部,外套挡环设有两个,两个外套挡环分别固定连接在外连接套的两端,所述的扶正器固定连接在外连接套外的中部;
所述的内转动套包括旋转内套、键槽、中间隔板和侧挡环,旋转内套转动连接在固定套内,旋转内套的内壁上均匀设有多个键槽,旋转内套的中部固定连接有中间隔板,侧挡环设有两个,两个侧挡环分别固定连接在旋转内套的两端,两个侧挡环的外端均与外连接套的内壁转动连接,两个所述的弹簧Ⅰ分别设置在外连接套内的两端,两个弹簧Ⅰ的内端分别顶紧两个侧挡环,两个弹簧Ⅱ分别设置在旋转内套内的两端,两个弹簧Ⅱ的内端分别顶紧中间隔板的两端面;
所述的连接轴包括转动球头、凹槽、连接轴杆和限位环,转动球头的一端设有凹槽,转动球头的另一端设有连接轴杆,连接轴杆上固定连接有限位环;
所述的连接轴安装套包括滑动套、半球面Ⅰ、配合套和半球面Ⅱ,配合套固定连接在滑动套,滑动套的内部设有半球面Ⅰ,配合套的内部一侧设有半球面Ⅱ,半球面Ⅰ与半球面Ⅱ组合为完整内球面,连接轴安装套设有两个,两个滑动套分别滑动连接在外连接套内的两端,两个滑动套的内端分别与两个弹簧Ⅰ顶紧连接,两个滑动套的外端分别与两个外套挡环接触,所述的连接轴设有两个,两个转动球头分别转动连接在两个半球面Ⅰ与半球面Ⅱ组合成的内球面内;
所述的配合套内与半球面Ⅱ的相反侧设有锥面;
所述的传动轴包括传动板、滑键、传动轴杆和连接凸轴,传动板的轴向均匀设有多个滑键,传动轴杆的一端固定连接在传动板上,连接凸轴固定连接在传动轴杆的另一端,传动轴设有两个,两个传动板分别滑动连接在旋转内套内的两端,多个滑键分别滑动连接在多个键槽内,两个传动板的内端面分别与两个弹簧Ⅱ的外端顶紧连接,两个传动板的外端面分别与两个侧挡环接触,两个连接凸轴分别间隙啮合传动连接在两个凹槽内;
所述的凹槽与连接凸轴的横截面均为正多边形;
所述的连接凸轴端头的侧表面与轴线的夹角为2°-4°。
本发明的有益效果:本发明提供一种抽油杆导向装置,在造斜段位置时,使扶正器与井筒油管内壁接触,而不是本装置的其他零件与油管内壁接触,巧妙的避免了能量损失和油管内壁的磨损;通过两个转动球头分别转动连接在两个半球面Ⅰ与半球面Ⅱ组合成的内球面内,以及两个连接凸轴与两个凹槽的间隙,实现装置的自由弯曲,便于过度井段的纠偏;同时通过连接凸轴与凹槽的啮合连接,以及传动轴与内转动套键传动连接,使装置可以传动较大的扭矩;通过两个连接轴安装套分别滑动连接在外套内的两端,以及两个传动轴分别滑动连接在内转动套的两端,可以使装置进行整体长度缩短且不影响传动扭矩,并通过两个弹簧Ⅰ和两个弹簧Ⅱ的弹力自动进行复原,使装置适应性更强,便于使用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是本发明的整体剖视示意图;
图3是本发明的局部放大示意图;
图4是本发明的外套结构示意图;
图5是本发明的内转动套剖视示意图;
图6是本发明的内转动套局部结构示意图;
图7是本发明的连接轴结构示意图;
图8是本发明的连接轴安装套剖视示意图;
图9是本发明的传动轴结构示意图。
图中:外连接头Ⅰ1;外套2;外连接套2-1;外套挡环2-2;固定套2-3;内转动套3;旋转内套3-1;键槽3-2;中间隔板3-3;侧挡环3-4;外连接头Ⅱ4;连接轴5;转动球头5-1;凹槽5-2;连接轴杆5-3;限位环5-4;连接轴安装套6;滑动套6-1;半球面Ⅰ6-2;配合套6-3;半球面Ⅱ6-4;传动轴7;传动板7-1;滑键7-2;传动轴杆7-3;连接凸轴7-4;弹簧Ⅰ8;弹簧Ⅱ9;扶正器10。
具体实施方式
下面结合附图1-9对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一:
如图1-9所示,一种抽油杆导向装置,包括外连接头Ⅰ1、外套2、内转动套3、外连接头Ⅱ4、连接轴5、连接轴安装套6、传动轴7、弹簧Ⅰ8、弹簧Ⅱ9和扶正器10,所述的内转动套3转动连接在外套2内的中部,所述的扶正器10固定连接在外套2外的中部,所述的内转动套3的两端均滑动连接有传动轴7,所述的弹簧Ⅱ9设有两个,两个弹簧Ⅱ9分别设置在内转动套3内的两端,两个弹簧Ⅱ9的外端均顶紧传动轴7,所述的连接轴安装套6设有两个,两个连接轴安装套6分别滑动连接在外套2内的两端,所述的弹簧Ⅰ8设有两个,两个弹簧Ⅰ8分别设置在外套2内的两端,两个弹簧Ⅰ8的内端分别顶紧内转动套3的两端,两个弹簧Ⅰ8的外端分别顶紧两个连接轴安装套6,两个连接轴安装套6内均转动连接有一个连接轴5,两个连接轴5的外端分别固定连接有外连接头Ⅰ1和外连接头Ⅱ4,两个连接轴5分别与两个传动轴7间隙啮合传动连接;
在使用时,装置适用于造斜段位置,使扶正器与井筒油管内壁接触,而不是本装置的其他零件与油管内壁接触,巧妙的避免了能量损失和油管内壁的磨损;通过外连接头Ⅰ1和外连接头Ⅱ4与外部结构连接,通过两个转动球头5-1分别转动连接在两个半球面Ⅰ6-2与半球面Ⅱ6-4组合成的内球面内,以及两个连接凸轴7-4与两个凹槽5-2的间隙,实现装置的自由弯曲,便于过度井段的纠偏;同时通过连接凸轴7-4与凹槽5-2的啮合连接,以及传动轴7与内转动套3键传动连接,使装置可以传动较大的扭矩;通过两个连接轴安装套6分别滑动连接在外套2内的两端,以及两个传动轴7分别滑动连接在内转动套3的两端,可以使装置进行整体长度缩短且不影响传动扭矩,并通过两个弹簧Ⅰ8和两个弹簧Ⅱ9的弹力自动进行复原,使装置适应性更强,便于使用。
具体实施方式二:
如图1-9所示,所述的外套2包括外连接套2-1、外套挡环2-2和固定套2-3,固定套2-3固定连接在外连接套2-1内的中部,外套挡环2-2设有两个,两个外套挡环2-2分别固定连接在外连接套2-1的两端,所述的扶正器10固定连接在外连接套2-1外的中部;
固定套2-3用于内转动套3的转动安装,外套挡环2-2通过螺纹连接在外连接套2-1的两端用于对连接轴安装套6进行格挡。
具体实施方式三:
如图1-9所示,所述的内转动套3包括旋转内套3-1、键槽3-2、中间隔板3-3和侧挡环3-4,旋转内套3-1转动连接在固定套2-3内,旋转内套3-1的内壁上均匀设有多个键槽3-2,旋转内套3-1的中部固定连接有中间隔板3-3,侧挡环3-4设有两个,两个侧挡环3-4分别固定连接在旋转内套3-1的两端,两个侧挡环3-4的外端均与外连接套2-1的内壁转动连接,两个所述的弹簧Ⅰ8分别设置在外连接套2-1内的两端,两个弹簧Ⅰ8的内端分别顶紧两个侧挡环3-4,两个弹簧Ⅱ9分别设置在旋转内套3-1内的两端,两个弹簧Ⅱ9的内端分别顶紧中间隔板3-3的两端面;
旋转内套3-1上的键槽3-2用于配合两个传动轴7之间传递扭矩,中间隔板3-3用于对两个弹簧Ⅱ9进行限位,使弹簧Ⅱ9的弹力可以作用在传动轴7上,侧挡环3-4通过螺纹连接在旋转内套3-1的两端用于格挡传动轴7,防止传动轴7由于弹力作用而滑出旋转内套3-1,同时配合固定套2-3用于限制旋转内套3-1,防止旋转内套3-1轴向滑动。
具体实施方式四:
如图1-9所示,所述的连接轴5包括转动球头5-1、凹槽5-2、连接轴杆5-3和限位环5-4,转动球头5-1的一端设有凹槽5-2,转动球头5-1的另一端设有连接轴杆5-3,连接轴杆5-3上固定连接有限位环5-4;
具体实施方式五:
如图1-9所示,所述的连接轴安装套6包括滑动套6-1、半球面Ⅰ6-2、配合套6-3和半球面Ⅱ6-4,配合套6-3固定连接在滑动套6-1,滑动套6-1的内部设有半球面Ⅰ6-2,配合套6-3的内部一侧设有半球面Ⅱ6-4,半球面Ⅰ6-2与半球面Ⅱ6-4组合为完整内球面,连接轴安装套6设有两个,两个滑动套6-1分别滑动连接在外连接套2-1内的两端,两个滑动套6-1的内端分别与两个弹簧Ⅰ8顶紧连接,两个滑动套6-1的外端分别与两个外套挡环2-2接触,所述的连接轴5设有两个,两个转动球头5-1分别转动连接在两个半球面Ⅰ6-2与半球面Ⅱ6-4组合成的内球面内;
滑动套6-1用于在外连接套2-1内滑动,并受弹簧Ⅰ8弹力顶紧外套挡环2-2,配合套6-3通过螺纹固定连接在滑动套6-1内,从而将转动球头5-1限位在半球面Ⅰ6-2与半球面Ⅱ6-4组合为完整内球面内,但不影响转动球头5-1万向转动,从而使装置具有一定的自由弯曲性能。
具体实施方式六:
如图1-9所示,所述的配合套6-3内与半球面Ⅱ6-4的相反侧设有锥面;
锥面可以使转动球头5-1上的连接轴杆5-3更大范围的转动。
具体实施方式七:
如图1-9所示,所述的传动轴7包括传动板7-1、滑键7-2、传动轴杆7-3和连接凸轴7-4,传动板7-1的轴向均匀设有多个滑键7-2,传动轴杆7-3的一端固定连接在传动板7-1上,连接凸轴7-4固定连接在传动轴杆7-3的另一端,传动轴7设有两个,两个传动板7-1分别滑动连接在旋转内套3-1内的两端,多个滑键7-2分别滑动连接在多个键槽3-2内,两个传动板7-1的内端面分别与两个弹簧Ⅱ9的外端顶紧连接,两个传动板7-1的外端面分别与两个侧挡环3-4接触,两个连接凸轴7-4分别间隙啮合传动连接在两个凹槽5-2内;
滑键7-2用于配合键槽3-2传递扭矩,连接凸轴7-4用于啮合传动凹槽5-2,当外连接件传递扭矩给外连接头Ⅰ1或外连接头Ⅱ4时,外连接头Ⅰ1和外连接头Ⅱ4传动连接轴5,连接轴5通过凹槽5-2传递到连接凸轴7-4,连接凸轴7-4通过滑键7-2传递到另一侧的传动轴7,另一侧的传动轴7再通过连接凸轴7-4传递凹槽5-2,由此传递到另一侧的外连接头Ⅱ4或外连接头Ⅰ1,使装置可以传递扭矩,而且凸轴7-4和凹槽5-2之间的间隙可以使连接轴5与传动轴7之间具有夹角,形成装置的弯曲,弯曲时不影响装置传递扭矩,当外连接件轴向挤压外连接头Ⅰ1或外连接头Ⅱ4时,外连接头Ⅰ1或外连接头Ⅱ4时挤压连接轴5,连接轴5带动连接轴安装套6挤压弹簧Ⅰ8向外套2内滑动,同时连接轴5通过凹槽5-2推动传动轴7挤压弹簧Ⅱ9向内转动套3内移动,实现装置整体尺寸的缩减,当外力消失时,弹簧Ⅰ8和弹簧Ⅱ9的弹力将连接轴安装套6和传动轴7推出,使装置尺寸恢复,从而使装置具有更强的适应性。
具体实施方式八:
如图1-9所示,所述的凹槽5-2与连接凸轴7-4的横截面均为正多边形;
以便于凹槽5-2与连接凸轴7-4之间传递扭矩。
具体实施方式九:
如图1-9所示,所述的连接凸轴7-4端头的侧表面与轴线的夹角为2°-4°。
可以增大连接轴5转动角度且不影响扭矩传递。
本发明一种抽油杆导向装置,其使用原理为:在使用时,装置适用于造斜段位置,使扶正器与井筒油管内壁接触,而不是本装置的其他零件与油管内壁接触,巧妙的避免了能量损失和油管内壁的磨损;通过外连接头Ⅰ1和外连接头Ⅱ4与外部结构连接,通过两个转动球头5-1分别转动连接在两个半球面Ⅰ6-2与半球面Ⅱ6-4组合成的内球面内,以及两个连接凸轴7-4与两个凹槽5-2的间隙,实现装置的自由弯曲,便于过度井段的纠偏;同时通过连接凸轴7-4与凹槽5-2的啮合连接,以及传动轴7与内转动套3键传动连接,使装置可以传动较大的扭矩;通过两个连接轴安装套6分别滑动连接在外套2内的两端,以及两个传动轴7分别滑动连接在内转动套3的两端,可以使装置进行整体长度缩短且不影响传动扭矩,并通过两个弹簧Ⅰ8和两个弹簧Ⅱ9的弹力自动进行复原,使装置适应性更强,便于使用。
当然,上述说明并非对本发明的限制,本发明也不仅限于上述举例,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抽油杆导向装置,包括外连接头Ⅰ(1)、外套(2)、内转动套(3)、外连接头Ⅱ(4)、连接轴(5)、连接轴安装套(6)、传动轴(7)、弹簧Ⅰ(8)、弹簧Ⅱ(9)和扶正器(10),其特征在于:所述的内转动套(3)转动连接在外套(2)内的中部,所述的扶正器(10)固定连接在外套(2)外的中部,所述的内转动套(3)的两端均滑动连接有传动轴(7),所述的弹簧Ⅱ(9)设有两个,两个弹簧Ⅱ(9)分别设置在内转动套(3)内的两端,两个弹簧Ⅱ(9)的外端均顶紧传动轴(7),所述的连接轴安装套(6)设有两个,两个连接轴安装套(6)分别滑动连接在外套(2)内的两端,所述的弹簧Ⅰ(8)设有两个,两个弹簧Ⅰ(8)分别设置在外套(2)内的两端,两个弹簧Ⅰ(8)的内端分别顶紧内转动套(3)的两端,两个弹簧Ⅰ(8)的外端分别顶紧两个连接轴安装套(6),两个连接轴安装套(6)内均转动连接有一个连接轴(5),两个连接轴(5)的外端分别固定连接有外连接头Ⅰ(1)和外连接头Ⅱ(4),两个连接轴(5)分别与两个传动轴(7)间隙啮合传动连接;
所述的外套(2)包括外连接套(2-1)、外套挡环(2-2)和固定套(2-3),固定套(2-3)固定连接在外连接套(2-1)内的中部,外套挡环(2-2)设有两个,两个外套挡环(2-2)分别固定连接在外连接套(2-1)的两端,所述的扶正器(10)固定连接在外连接套(2-1)外的中部;
所述的内转动套(3)包括旋转内套(3-1)、键槽(3-2)、中间隔板(3-3)和侧挡环(3-4),旋转内套(3-1)转动连接在固定套(2-3)内,旋转内套(3-1)的内壁上均匀设有多个键槽(3-2),旋转内套(3-1)的中部固定连接有中间隔板(3-3),侧挡环(3-4)设有两个,两个侧挡环(3-4)分别固定连接在旋转内套(3-1)的两端,两个侧挡环(3-4)的外端均与外连接套(2-1)的内壁转动连接,两个所述的弹簧Ⅰ(8)分别设置在外连接套(2-1)内的两端,两个弹簧Ⅰ(8)的内端分别顶紧两个侧挡环(3-4),两个弹簧Ⅱ(9)分别设置在旋转内套(3-1)内的两端,两个弹簧Ⅱ(9)的内端分别顶紧中间隔板(3-3)的两端面;
所述的连接轴(5)包括转动球头(5-1)、凹槽(5-2)、连接轴杆(5-3)和限位环(5-4),转动球头(5-1)的一端设有凹槽(5-2),转动球头(5-1)的另一端设有连接轴杆(5-3),连接轴杆(5-3)上固定连接有限位环(5-4);
所述的连接轴安装套(6)包括滑动套(6-1)、半球面Ⅰ(6-2)、配合套(6-3)和半球面Ⅱ(6-4),配合套(6-3)固定连接在滑动套(6-1),滑动套(6-1)的内部设有半球面Ⅰ(6-2),配合套(6-3)的内部一侧设有半球面Ⅱ(6-4),半球面Ⅰ(6-2)与半球面Ⅱ(6-4)组合为完整内球面,连接轴安装套(6)设有两个,两个滑动套(6-1)分别滑动连接在外连接套(2-1)内的两端,两个滑动套(6-1)的内端分别与两个弹簧Ⅰ(8)顶紧连接,两个滑动套(6-1)的外端分别与两个外套挡环(2-2)接触,所述的连接轴(5)设有两个,两个转动球头(5-1)分别转动连接在两个半球面Ⅰ(6-2)与半球面Ⅱ(6-4)组合成的内球面内。
2.根据权利要求1所述的一种抽油杆导向装置,其特征在于:所述的配合套(6-3)内与半球面Ⅱ(6-4)的相反侧设有锥面。
3.根据权利要求2所述的一种抽油杆导向装置,其特征在于:所述的传动轴(7)包括传动板(7-1)、滑键(7-2)、传动轴杆(7-3)和连接凸轴(7-4),传动板(7-1)的轴向均匀设有多个滑键(7-2),传动轴杆(7-3)的一端固定连接在传动板(7-1)上,连接凸轴(7-4)固定连接在传动轴杆(7-3)的另一端,传动轴(7)设有两个,两个传动板(7-1)分别滑动连接在旋转内套(3-1)内的两端,多个滑键(7-2)分别滑动连接在多个键槽(3-2)内,两个传动板(7-1)的内端面分别与两个弹簧Ⅱ(9)的外端顶紧连接,两个传动板(7-1)的外端面分别与两个侧挡环(3-4)接触,两个连接凸轴(7-4)分别间隙啮合传动连接在两个凹槽(5-2)内。
4.根据权利要求3所述的一种抽油杆导向装置,其特征在于:所述的凹槽(5-2)与连接凸轴(7-4)的横截面均为正多边形。
5.根据权利要求4所述的一种抽油杆导向装置,其特征在于:所述的连接凸轴(7-4)端头的侧表面与轴线的夹角为2°-4°。
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