CN115126423B - 一种三段直注式可旋扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扶正器技术领域，且公开了一种三段直注式可旋扶正器，包括扶正套、内置尼龙套和两个尼龙挡环，两个所述尼龙挡环之间通过尼龙衬套连接，使其形成一个整体；使用时所述尼龙挡环套设在抽油杆的外侧，所述内置尼龙套安装在所述尼龙挡环套的外侧，所述扶正套安装在尼龙挡环套的外侧。该三段直注式可旋扶正器，在受力方面，通过尼龙衬套将两个尼龙挡环连接成为一体，每组扶正器只有两个应力集中点，由于挡环整体较长，应力集中的图变角会减小三倍以上，减小三倍以上的应力集中。

Description

一种三段直注式可旋扶正器

技术领域

本发明涉及扶正器技术领域，具体为一种三段直注式可旋扶正器。

背景技术

目前，抽油杆扶正器在使用的过程中容易出现扶正器挡环位置处引起断杆现象；断杆原因分析：断杆处发生在自锁扶正器锁紧区间，经分析，原因是井中含水率过高导致发生了电腐蚀，由于扶正器的位置发生形状突变，液体不会黏附在光滑的杆体之上，但是在扶正器或者挡环的附近，尤其是上部，液体很容易在扶正器或者挡环上发生聚集。

如图1所示，假如图中扶正器在杆体上的相对位置可以发生改变，积存液体难度为3＞1＞2＞4＞5＞6；

由于液体的长期电化学腐蚀，再加上尼龙自锁后的上下揉搓，久而久之，杆体极易发生腐蚀。

当杆体保持完整状态时，杆体所受力如图2所示；

当杆体被腐蚀后，杆体上将会出现一个横向的缺陷，此时，受力状态如图3所示；

横向缺陷会使杆体在上下冲程活塞运动过程中受力发生偏转合聚集(即“应力集中”)，这些偏转的力，本质上其实是一种横向的剪切力，如图4所示；

杆体在上冲程时，受提拉作用的影响，这种剪切力尚未能造成明显的破坏，但在下冲程时，杆体的下行会造成一定程度的杆弯，这个时候横向剪切力的破坏将会极为明显。

与此同时，杆头凸缘处向杆体的过渡区为应力集中点，当过渡区表面呈光滑状态时，应力尚可均匀分布，减小对抽油杆的影响，但是该过渡区一旦发生腐蚀，将会产生更加明显，影响更恶劣的应力集中。

常规斜井抽油杆的缺陷：

受力方面：常规斜井抽油杆每个扶正体有6个应力集中点，由于挡环较短，所以应力集中点的突变角特别大，应力集中程度相对很大。

耐磨方面：常规的扶正器挡环中间为裸露的杆体，在扶正器发生磨损的时候，杆体会受到横向的剪切力，从而加强应力集中造成的负面效果。

化学方面：目前油田的油井含水量相对较大，井下发生偏磨时，扶正器的内壁会对杆体形成一个揉搓的效果，而含水率高会直接引发电化学腐蚀，揉搓的过程中也会产生电荷，这个电荷会加剧电化学腐蚀的速率。

且常规的扶正器是楔形结构，在井下运行时，由于井况复杂，容易发生分离脱落导致卡泵。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种三段直注式可旋扶正器，具备应力集中程度减小，耐磨性强，电化学腐蚀小，不易发生分离脱落等优点。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三段直注式可旋扶正器，包括扶正套、内置尼龙套和两个尼龙挡环，两个所述尼龙挡环之间通过尼龙衬套连接，使其形成一个整体；使用时所述尼龙挡环套设在抽油杆的外侧，所述内置尼龙套安装在所述尼龙挡环套的外侧，所述扶正套安装在尼龙挡环套的外侧。

进一步地，所述尼龙衬套为耐磨性能的高分子材料制成，尼龙有着极高的耐酸碱能力。

进一步地，所述内置尼龙套由两个半圆管状套体相互插接而成，且内置尼龙套安装在两个所述尼龙挡环中间。

进一步地，所述半圆管状套体的一端面上设有连接凸条，且半圆管状套体的另一端面上设有与所述连接凸条匹配的连接凹槽，使用时，一个所述半圆管状套体上的连接凸条插接在另一个所述半圆管状套体的连接凹槽内，且另一个所述半圆管状套体上的连接凸条插接在一个所述半圆管状套体的连接凹槽内。

进一步地，所述连接凸条上的还设有多个圆柱凸，所述连接凹槽的内部设有多个与所述圆柱凸匹配的圆柱槽，使用时所述圆柱凸插接在圆柱槽内，增加两个半圆管状套体连接在牢固性。

进一步地，所述扶正套的外表面设有导油槽，所述导油槽呈螺旋状。

进一步地，该一种三段直注式可旋扶正器的加工方法，包括如下步骤：

首先在杆体上注尼龙挡环；

随后将内置尼龙套安装在挡环中间；

然后将直注式可旋扶正器注塑到内置尼龙套上。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种三段直注式可旋扶正器，具备以下有益效果：

1、该三段直注式可旋扶正器，在受力方面，通过尼龙衬套将两个尼龙挡环连接成为一体，每组扶正器只有两个应力集中点，由于挡环整体较长，应力集中的图变角会减小三倍以上，减小三倍以上的应力集中。

2、该三段直注式可旋扶正器，在耐磨方面，由于挡环衬套为尼龙的耐磨材质，当扶正器发生磨损的时候，第一时间磨损尼龙衬套，而不是杆体，预期会明显加强杆的使用寿命。

3、该三段直注式可旋扶正器，化学方面，由于杆体中间区域被尼龙覆盖，该区域的电化学腐蚀可以忽略不计。

4、该三段直注式可旋扶正器，采用一体式注塑加工，在井下运行时，不存在分离脱落的问题。

附图说明

图1为扶正器在杆体上的结构示意图；

图2为杆体保持完整状态时，杆体所受力图；

图3为杆体被腐蚀后，杆体上将会出现一个横向的缺陷图；

图4为横向缺陷会使杆体在上下冲程活塞运动过程中受力发生偏转合聚集图；

图5为本发明中扶正套的结构示意图；

图6为本发明中扶正套的剖视图；

图7为本发明中尼龙挡环的结构示意图；

图8为本发明中尼龙挡环的正视图；

图9为本发明中内置尼龙套的结构示意图；

图10为本发明中内置尼龙套的剖视图。

图中：1、扶正套；2、尼龙挡环；3、内置尼龙套；101、导油槽；201、尼龙衬套；301、连接凸条；302、圆柱凸；303、连接凹槽；304、圆柱槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：

请参阅图5-10，一种三段直注式可旋扶正器，包括扶正套1、内置尼龙套3和两个尼龙挡环2，两个尼龙挡环2之间通过尼龙衬套201连接，使其形成一个整体；使用时尼龙挡环2套设在抽油杆的外侧，内置尼龙套3安装在尼龙挡环2套的外侧，扶正套1安装在尼龙挡环2套的外侧。

尼龙衬套201为耐磨性能的高分子材料制成，尼龙有着极高的耐酸碱能力。

内置尼龙套3由两个半圆管状套体相互插接而成，且内置尼龙套3安装在两个尼龙挡环2中间。

半圆管状套体的一端面上设有连接凸条301，且半圆管状套体的另一端面上设有与连接凸条301匹配的连接凹槽303；

使用时，一个半圆管状套体上的连接凸条301插接在另一个半圆管状套体的连接凹槽303内，且另一个半圆管状套体上的连接凸条301插接在一个半圆管状套体的连接凹槽303内。

连接凸条301上的还设有多个圆柱凸302，连接凹槽303的内部设有多个与圆柱凸302匹配的圆柱槽304，使用时圆柱凸302插接在圆柱槽304内，增加两个半圆管状套体连接在牢固性。

扶正套1的外表面设有导油槽101，导油槽101呈螺旋状。

本实施例中，在受力方面，通过尼龙衬套将两个尼龙挡环连接成为一体，每组扶正器只有两个应力集中点，由于挡环整体较长，应力集中的图变角会减小三倍以上，减小三倍以上的应力集中。

在耐磨方面，由于挡环衬套为尼龙的耐磨材质，当扶正器发生磨损的时候，第一时间磨损尼龙衬套，而不是杆体，预期会明显加强杆的使用寿命。

化学方面，由于杆体中间区域被尼龙覆盖，该区域的电化学腐蚀可以忽略不计。

本实施例中，扶正器的力学计算：

行业标准要求的6KN的锁紧力已经不能满足油田内部生产需要，我们另行使用数学模型对锁紧力的要求进行计算。

由于井下情况复杂，无法用数学模型进行量化，现实场景中我们采用重物对扶正器挡环进行击打的数学模型来对锁紧力的需求进行计算：

质量为M的重物在砸到挡环瞬间速度为V，挡环的质量为m,动量交换以后尼龙环具有的初始速度为v，由于下砸到接触尼龙环的时间极短，尼龙环被视作刚体，根据动量守恒，MV＝mv,此时尼龙环的速度v＝MV/m，尼龙环具有的动能E＝mv2/2＝M2V2/2m,这些动能全部被锁紧力f在距离为s的移动弹性形变范围内消耗掉，E＝fs，也就是f＝E/s＝M2V2/2ms。

实际生产中，重物一般为大锤，铁钎之类，质量M一般为10千克，下砸速度V约为1米/秒，尼龙环质量m为100克，弹性形变范围内距离s在15mm以内，所以在重物击打的模型中，锁紧力需要达到33333.4N，也就是说至少需要超过33.3KN的锁紧力，考虑到重物重量的变化、人的手劲的不同、弹性形变后引起的疲劳损耗等问题，按照10％的浮动值进行计算，锁紧力必须达到36.6KN以上。

实验对比：

将原分离式扶正器挡环与本实施例中连体衬套扶正器挡环进行锁紧力试验，试验数据以及对比如下：

实验证明，更改模具以后生产出的连体衬套扶正器挡环的锁紧力满足理论计算的要求。

实施例二：

一种三段直注式可旋扶正器的加工方法，包括如下步骤：

首先在杆体上注尼龙挡环2；

随后将内置尼龙套3安装在挡环中间；

然后将直注式可旋扶正器注塑到内置尼龙套3上。

本实施例中，该三段直注式可旋扶正器，采用一体式注塑加工，在井下运行时，不存在分离脱落的问题。

Claims (3)

1.一种三段直注式可旋扶正器，包括扶正套（1）、内置尼龙套（3）和两个尼龙挡环（2），其特征在于：两个所述尼龙挡环（2）之间通过尼龙衬套（201）连接，使其形成一个整体；使用时所述尼龙挡环（2）套设在抽油杆的外侧，所述内置尼龙套（3）安装在所述尼龙挡环（2）套的外侧，所述扶正套（1）安装在尼龙挡环（2）套的外侧；

所述内置尼龙套（3）由两个半圆管状套体相互插接而成，且内置尼龙套（3）安装在两个所述尼龙挡环（2）中间；

所述半圆管状套体的一端面上设有连接凸条（301），且半圆管状套体的另一端面上设有与所述连接凸条（301）匹配的连接凹槽（303），使用时，一个所述半圆管状套体上的连接凸条（301）插接在另一个所述半圆管状套体的连接凹槽（303）内，且另一个所述半圆管状套体上的连接凸条（301）插接在一个所述半圆管状套体的连接凹槽（303）内；

所述连接凸条（301）上的还设有多个圆柱凸（302），所述连接凹槽（303）的内部设有多个与所述圆柱凸（302）匹配的圆柱槽（304），使用时所述圆柱凸（302）插接在圆柱槽（304）内；

所述三段直注式可旋扶正器的加工方法，包括如下步骤：

首先在杆体上注尼龙挡环（2）；

随后将内置尼龙套（3）安装在挡环中间；

然后将直注式可旋扶正器注塑到内置尼龙套（3）上。

2.根据权利要求1所述的一种三段直注式可旋扶正器，其特征在于：所述尼龙衬套（201）为耐磨性能的高分子材料制成，尼龙有着极高的耐酸碱能力。

3.根据权利要求2所述的一种三段直注式可旋扶正器，其特征在于：所述扶正套（1）的外表面设有导油槽（101），所述导油槽（101）呈螺旋状。