CN116624109B - 一种多次投球可变径液压扶正器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多次投球可变径液压扶正器，包括：上接头、滑动球座、外筒、限位筒、换位筒、锁销组件、芯轴、弹簧片以及下接头；滑动球座滑动连接于上接头底端的内部；滑动球座底端设置有张紧结构；外筒套设于上接头的外部；限位筒套设于滑动球座和外筒之间；限位筒的内侧壁设有多级限位台阶；换位筒的外侧壁设有换位槽；锁销组件的一端与外筒连接，另一端延伸置于换位槽内；芯轴的顶端置于换位筒的内侧，底部连接有连接筒；弹簧片的顶部位于换位筒的下方；弹簧片的底部与连接筒的顶部连接；外筒与弹簧片对应的位置设有避让槽；下接头与连接筒的底部连接。本发明中的扶正器满足不用规格井筒内径的扶正要求，提高作业效率。

Description

一种多次投球可变径液压扶正器

技术领域

本发明涉及井下作业工具技术领域，更具体的说是涉及一种多次投球可变径液压扶正器。

背景技术

在油田常规修井作业中，进行连续管打捞、切割、打孔等时需要扶正器参与，扶正器的作用是在工作中保持整个工具串与井筒中心轴线重合，只有轴线重合才能保证各种修井作业顺利进行。由于井筒的内径是随井深发生变化的，当内径发生变化时，扶正器的工作外径就必须发生变化。传统的作业方法是起出连续油管工具串，更换匹配规格的扶正器进行作业，该方法需要准备多套不同规格的扶正器，且一次起下作业减少了2次连续管寿命次数，增加了作业时间和人力损耗，造成大量损失和浪费。

因此，研究出一种满足不用规格井筒内径的扶正要求，提高作业效率的多次投球可变径液压扶正器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种满足不用规格井筒内径的扶正要求，提高作业效率的多次投球可变径液压扶正器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多次投球可变径液压扶正器，包括：

上接头，

滑动球座，所述滑动球座滑动连接于上接头底端的内部；所述滑动球座顶部与上接头相抵接，底端设置有张紧结构；

外筒，所述外筒套设于上接头的外部；

限位筒，所述限位筒套设于滑动球座和外筒之间；所述限位筒的内侧壁设有多级限位台阶；

换位筒，所述换位筒的顶端与滑动球座的底部相抵接，且位于限位筒的内侧；所述换位筒的外侧壁设有换位槽；

锁销组件，所述锁销组件的一端与所述外筒连接，另一端延伸置于换位槽内；

芯轴，所述芯轴的顶端置于换位筒的内侧，底部连接有连接筒；

弹簧片，所述弹簧片的顶部位于换位筒的下方，且沿芯轴的外侧壁滑动；所述弹簧片的底部与连接筒的顶部连接；所述外筒与弹簧片对应的位置设有避让槽；

下接头，所述下接头与连接筒的底部连接。

采用上述技术方案的有益效果是，本发明中通过球从上接头处投入，在滑动球座处产生憋压，带动滑动球座、换位筒、滑套下移，并压缩弹簧片，直到张紧结构移动到限位筒的限位台阶处，张紧结构扩张，球落下，此时锁销组件置于换位槽内，对换位筒的位置进行限定，被压缩的弹簧片会调整扶正器的直径，使得扶正器可以适应不同直径的井筒。

优选的，所述张紧结构包括多个张紧片，相邻张紧片之间留有张紧间隙，所述张紧片的底部与换位筒的顶部相抵接。张紧间隙的存在使得在球的作用下张紧片可以张紧，使球能够顺利通过。

优选的，多个所述张紧片的底部均设有张紧座，所述张紧座靠近滑动球座中轴线的一侧设有向中轴线下方倾斜的倾斜面。张紧座的倾斜面方便在球的作用下使张紧片张开，使球落下。

优选的，所述锁销组件包括：锁销、弹簧以及压板；所述锁销靠近压板的一端设有盲孔和豁口；所述压板置于豁口内，所述弹簧的一端置于盲孔内与锁销连接，另一端与压板连接；所述外筒的侧壁设有沉孔，所述锁销和压板均置于沉孔内，且所述压板与外筒连接。锁销在弹簧的作用下可以在沉孔内移动。

优选的，所述换位槽呈平行四边形且沿换位筒的侧壁设有多个；所述换位槽靠近换位筒外侧壁的直线槽内设有多个插接槽，所述插接槽的顶端设有斜面且呈向斜上方倾斜状。在对换位筒进行限位时，锁销插入到插接槽内部，限定换位筒的位置。

优选的，所述换位筒的底端设置有推力轴承，所述推力轴承套设于芯轴的外部。

优选的，所述推力轴承的底端设置有滑套，所述滑套套设于芯轴的外部，所述弹簧片的顶部与滑套的底部连接。在换位筒的移动作用下会带动推力轴承和滑套移动压缩弹簧片。

优选的，所述弹簧片的底端连接有固定套，所述固定套固定于所述芯轴的外部。固定套位置不动，可以限定弹簧片底端的位置，使得弹簧片在压缩时会向外扩张改变扶正器的直径。

优选的，所述连接筒的内部设有球存储器，所述球存储器的顶部设有球口，侧壁开设有沿侧壁呈螺旋状的球通道和液体通道，所述球通道和液体通道交错分布；所述球口与球通道相连通；所述液体通道与芯轴的内腔相连通；所述球存储器的底部设有过流孔。落下的球会存储在球通道的末端，不会对液体的流动产生影响。

优选的，所述上接头与滑动球座接触位置、上接头与外筒的连接处、换位筒与芯轴的接触位置、滑套与芯轴的接触位置、外筒与连接筒的连接处均设有密封圈。密封圈的设置可以使各结构之间的密封效果更佳。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种多次投球可变径液压扶正器，其有益效果为：

（1）本发明中通过投球来实现不同扶正直径的切换，不需要准备更多规格的扶正器，也不需要起下钻作业，单次下井作业就能变换扶正直径保证不同管径内的多项作业，有效降低了作业成本，提高了作业效率；

（2）本发明中球通道和液体通道交错分布互不影响，投球不会堵住过流孔，影响流体循环，且可以进行多次投球操作，最多可以投球十次，不影响其他作业；

（3）通过锁销组件在换位筒中循环换位的原理，根据不同大小的球与不同的扶正直径相对应，投入相应的球后可以有效、精准地实现目标扶正直径。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1中（a）为本发明提供的扶正器的顶部段的内部结构示意图；

图1中（b）为本发明提供的扶正器的中部段的内部结构示意图；

图1中（c）为本发明提供的扶正器的底部段的内部结构示意图；

图2为本发明提供的外筒A方向的局部结构示意图；

图3为本发明提供的锁销组件的爆炸图；

图4为本发明提供的图1中D处的局部放大图；

图5为本发明提供的图1中B处的局部放大图；

图6为本发明提供的球存储器的结构示意图；

图7为本发明提供的球存储器的仰视图；

图8为本发明提供的换位筒的结构示意图；

图9为本发明提供的换位筒外侧壁的展开示意图。

其中，图中，

1-上接头；

2-滑动球座；

21-张紧片；22-张紧间隙；23-张紧座；24-倾斜面；

3-外筒；

31-避让槽；32-沉孔；

4-限位筒；

41-限位台阶；

5-换位筒；

51-换位槽；52-插接槽；

6-锁销组件；

61-锁销；62-弹簧；63-压板；64-盲孔；65-豁口；

7-芯轴；8-连接筒；9-弹簧片；10-下接头；11-推力轴承；12-滑套；13-固定套；

14-球存储器；

141-球口；142-球通道；143-液体通道；144-过流孔；

15-密封圈。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种多次投球可变径液压扶正器，包括：

上接头1，

滑动球座2，滑动球座2滑动连接于上接头1底端的内部；滑动球座2顶部与上接头1相抵接，底端设置有张紧结构；

外筒3，外筒3套设于上接头1的外部；

限位筒4，限位筒4套设于滑动球座2和外筒3之间；限位筒4的内侧壁设有多级限位台阶41；

换位筒5，换位筒5的顶端与滑动球座2的底部相抵接，且位于限位筒4的内侧；换位筒5的外侧壁设有换位槽51；

锁销组件6，锁销组件6的一端与外筒3连接，另一端延伸置于换位槽51内；

芯轴7，芯轴7的顶端置于换位筒5的内侧，底部连接有连接筒8；

弹簧片9，弹簧片9的顶部位于换位筒5的下方，且沿芯轴7的外侧壁滑动；弹簧片9的底部与连接筒8的顶部连接；外筒3与弹簧片9对应的位置设有避让槽31；

下接头10，下接头10与连接筒8的底部连接。上接头1与外筒3螺纹连接，限位筒4与下接头10螺纹连接。

为了进一步地优化上述技术方案，图1中（a）、（b）、（c）将扶正器分割为三段，由图1中（a）、（b）、（c）中的结构依次由上到下拼接便可得到完整的扶正器。

为了进一步地优化上述技术方案，如图1（a）、图5所示，张紧结构包括多个张紧片21，相邻张紧片21之间留有张紧间隙22，张紧片21的底部与换位筒5的顶部相抵接。

为了进一步地优化上述技术方案，多个张紧片21的底部均设有张紧座23，张紧座23靠近滑动球座2中轴线的一侧设有向中轴线下方倾斜的倾斜面24。球在张紧座23处产生憋压，带动滑动球座2下移，直到张紧座23运动到合适尺寸的限位台阶41处，在球的作用下张紧座23张开，球下落。

为了进一步地优化上述技术方案，如图1（a）、图2、图3、图4所示，锁销组件6包括：锁销61、弹簧62以及压板63；锁销61靠近压板63的一端设有盲孔64和豁口65；压板63置于豁口65内，弹簧62的一端置于盲孔64内与锁销61连接，另一端与压板63连接；外筒3的侧壁设有沉孔32，锁销61和压板63均置于沉孔32内，且压板63与外筒3连接。需要限制换位筒5的位置时，锁销61插入到相应的插接槽52内，当换位筒5移动时，在换位筒5侧壁的作用下，锁销61被顶入到沉孔32内。换位槽51设有多个，且与锁销61的数量相对应。

为了进一步地优化上述技术方案，如图1（a）、图8、图9所示，换位槽51呈平行四边形且沿换位筒5的侧壁设有多个；换位槽51靠近换位筒5外侧壁的直线槽内设有多个插接槽52，插接槽52的顶端设有斜面且呈向斜上方倾斜状。插接槽52沿换位槽51最外侧的直线槽L1设有3个，当放入最小直径的球，则锁销61置于最下方S1位置的插接槽52内，当放入最大直径的球，锁销61滑移到换位槽51的最上方，由于换位槽51为平行四边形，换位筒5下移，锁销61会先沿直线槽L1向上运动，然后在沿平行四边形的斜线槽L2向斜上方移动，此时换位筒5会旋转一定的角度，当最大直径的球落下后，在弹簧片9的弹力作用下，换位筒5会上移，锁销61会沿直线槽L3下移，最后经过斜线槽L4回到最初位置S0，图9中S0、S1、S2、S3分别代表锁销61所在的四个位置，同时代表4个不同的扶正直径，箭头所指示的方向即为锁销61的移动方向。

为了进一步地优化上述技术方案，如图1（a）所示，换位筒5的底端设置有推力轴承11，推力轴承11套设于芯轴7的外部。

为了进一步地优化上述技术方案，如图1（b）所示，推力轴承11的底端设置有滑套12，滑套12套设于芯轴7的外部，弹簧片9的顶部与滑套12的底部连接。

为了进一步地优化上述技术方案，弹簧片9的底端连接有固定套13，固定套13固定于芯轴7的外部。弹簧片9沿芯轴7的外侧壁设有多个。

为了进一步地优化上述技术方案，如图1（c）、图6、图7所示，连接筒8的内部设有球存储器14，球存储器14的顶部设有球口141，侧壁开设有沿侧壁呈螺旋状的球通道142和液体通道143，球通道142和液体通道143交错分布；球口141与球通道142相连通；液体通道143与芯轴7的内腔相连通；球存储器14的底部设有过流孔144。过流孔144设有多个，过流截面大，流体压力损失小。

为了进一步地优化上述技术方案，上接头1与滑动球座2接触位置、上接头1与外筒3的连接处、换位筒5与芯轴7的接触位置、滑套12与芯轴7的接触位置、外筒3与连接筒8的连接处均设有密封圈15。

工作过程：

在作业过程中，如果需要对扶正直径进行切换，设此时锁销61位于S1时，扶正直径需要扩大，这时候需要将对应大小的球(如球P2)投入，球P2通过井眼进入工具后，掉落在滑动球座2上，此时产生憋压，滑动球座2在压力作用下在上接头1中进行滑动，并推动换位筒5移动，此时锁销61在换位筒5的换位槽51上运动，换位筒5推动推力轴承11，带动滑套12使弹簧片9压缩，扶正直径变大。滑动球座2产生憋压向下运动，滑动球座2向下运动到限位筒4中相应位置的限位台阶41处时，张紧座23和张紧片21张开产生通径恰好能使球P2通过，球P2通过并落下，此时憋压消失，锁销61刚好运动在相应的S2中，实现位置锁定，即使运动位置超差，由于弹簧片9复位也可回到目标位置并实现锁定。球P2沿着芯轴7的中心继续向下运动，最终进入球存储器14，通过球通道142，并沿螺旋滚入存放在球存储器14的最底部。

同理，投入球P3，锁销61卡在插接槽52的S3位置；投入最大直径球时，锁销61会沿L1、L2移动到换位槽51的最上端，受弹簧片9回张力作用锁销61会沿换位槽51的L3、L4再滑到最下端S0位置，此时扶正直径最小。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，包括：

上接头（1），

滑动球座（2），所述滑动球座（2）滑动连接于上接头（1）底端的内部；所述滑动球座（2）顶部与上接头（1）相抵接，底端设置有张紧结构；所述张紧结构包括多个张紧片（21），多个所述张紧片（21）的底部均设有张紧座（23）；

外筒（3），所述外筒（3）套设于上接头（1）的外部；

限位筒（4），所述限位筒（4）套设于滑动球座（2）和外筒（3）之间；所述限位筒（4）的内侧壁设有多级限位台阶（41）；滑动球座（2）向下运动到限位筒（4）中相应位置的限位台阶（41）处时，张紧座（23）和张紧片（21）张开产生通径能使球通过；

换位筒（5），所述换位筒（5）的顶端与滑动球座（2）的底部相抵接，且位于限位筒（4）的内侧；所述换位筒（5）的外侧壁设有换位槽（51）；所述换位槽（51）呈平行四边形且沿换位筒（5）的侧壁设有多个；所述换位槽（51）靠近换位筒（5）外侧壁的直线槽内设有多个插接槽（52），所述插接槽（52）的顶端设有斜面且呈向斜上方倾斜状；

锁销组件（6），所述锁销组件（6）的一端与所述外筒（3）连接，另一端延伸置于换位槽（51）内；

芯轴（7），所述芯轴（7）的顶端置于换位筒（5）的内侧，底部连接有连接筒（8）；

弹簧片（9），所述弹簧片（9）的顶部位于换位筒（5）的下方，且沿芯轴（7）的外侧壁滑动；所述弹簧片（9）的底部与连接筒（8）的顶部连接；所述外筒（3）与弹簧片（9）对应的位置设有避让槽（31）；

下接头（10），所述下接头（10）与连接筒（8）的底部连接。

2.根据权利要求1所述的一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，相邻张紧片（21）之间留有张紧间隙（22），所述张紧片（21）的底部与换位筒（5）的顶部相抵接。

3.根据权利要求2所述的一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，所述张紧座（23）靠近滑动球座（2）中轴线的一侧设有向中轴线下方倾斜的倾斜面（24）。

4.根据权利要求1所述的一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，所述锁销组件（6）包括：锁销（61）、弹簧（62）以及压板（63）；所述锁销（61）靠近压板（63）的一端设有盲孔（64）和豁口（65）；所述压板（63）置于豁口（65）内，所述弹簧（62）的一端置于盲孔（64）内与锁销（61）连接，另一端与压板（63）连接；所述外筒（3）的侧壁设有沉孔（32），所述锁销（61）和压板（63）均置于沉孔（32）内，且所述压板（63）与外筒（3）连接。

5.根据权利要求1所述的一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，所述换位筒（5）的底端设置有推力轴承（11），所述推力轴承（11）套设于芯轴（7）的外部。

6.根据权利要求5所述的一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，所述推力轴承（11）的底端设置有滑套（12），所述滑套（12）套设于芯轴（7）的外部，所述弹簧片（9）的顶部与滑套（12）的底部连接。

7.根据权利要求6所述的一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，所述弹簧片（9）的底端连接有固定套（13），所述固定套（13）固定于所述芯轴（7）的外部。

8.根据权利要求1所述的一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，所述连接筒（8）的内部设有球存储器（14），所述球存储器（14）的顶部设有球口（141），侧壁开设有沿侧壁呈螺旋状的球通道（142）和液体通道（143），所述球通道（142）和液体通道（143）交错分布；所述球口（141）与球通道（142）相连通；所述液体通道（143）与芯轴（7）的内腔相连通；所述球存储器（14）的底部设有过流孔（144）。

9.根据权利要求7所述的一种多次投球可变径液压扶正器，其特征在于，所述上接头（1）与滑动球座（2）接触位置、上接头（1）与外筒（3）的连接处、换位筒（5）与芯轴（7）的接触位置、滑套（12）与芯轴（7）的接触位置、外筒（3）与连接筒（8）的连接处均设有密封圈（15）。