CN117905395A - 一种测试用多级可调补偿伸缩接头及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试用多级可调补偿伸缩接头及其使用方法，包括心轴、密封短节、外筒、锁紧机构，所述外筒上端与密封短节下端连接，所述外筒下端与锁紧机构上端连接，所述心轴穿过密封短节、插入锁紧机构，并与锁紧机构连接，所述心轴与外筒之间设置有轴向力补偿机构。本发明在管柱中像常规伸缩接头一样提供伸长缩短补偿量，并可根据需要调节所需消除台阶力，避免台阶力造成管柱失效。

Description

一种测试用多级可调补偿伸缩接头及其使用方法

技术领域

本发明涉及井下工具技术领域，具体地说是一种测试用多级可调补偿伸缩接头及其使用方法。

背景技术

目前在超深井试油气测试过程中，根据抗拉、抗压和排量需求，不加伸缩接头的情况下管柱最小三轴应力安全系数难以达到标准要求。而现有伸缩接头具有较大台阶力，可能对管柱带来应力集中导致管柱失效。

公开(公告)号：CN215860026U，公开了一种可旋转伸缩短节，包括纵向延伸的芯轴、密封式套接在所述芯轴外侧的本体，以及将芯轴和本体彼此相连的连接机构。连接机构包括与本体固定连接的连接体，以及与连接体固定连接的扭矩传递件。扭矩传递件构造成：在初始状态下，通过剪切销钉和沿纵向布置的键槽组件与芯轴连接；在剪切销钉被可旋转伸缩短节承受的应力剪断后的第一状态下，能够沿所述纵向运动；以及在需要旋转的第二状态下，能够通过键槽组件将来自本体的旋转扭矩传递给芯轴。该可旋转伸缩短节可用于补偿完井管柱收缩，同时可实现旋转传递扭矩的功能，满足处理现场异常情况的需求。

该现有技术中当芯轴运动到底，会使管柱伸缩力完全施加在键槽底部，若产生应力集中使键被破坏，会导致管柱失效。

公开(公告)号：CN210134811U，公开了一种井下液压伸缩管，包括从外向内依次套设的外管、内管和活塞，该井下液压伸缩管还包括锁块，内管的侧壁内设有锁块安装通孔，锁块插接于该锁块安装通孔内，锁块的外侧部分位于外管内，活塞为筒形结构，当活塞沿内管的轴向移动时，锁块能够沿内管的径向移动并脱离外管，外管能够沿内管的轴向移动。该井下液压伸缩管可以补偿井下管柱受压力或温度影响而伸长或缩短的影响，从而使井下工具处在较理想的工作状态，正常发挥井下工具的效能，提高油井产能。

该现有技术中当外管运动到底，会使管柱伸缩力完全施加在锁块上，若产生应力集中使锁块被破坏，会导致管柱失效。

公开(公告)号：CN214997500U，公开了一种伸缩管。该实用新型通过防转结构提高伸缩管抗扭矩强度，可实现传递大扭矩；包括上接头；所述上接头与连接套一端螺纹连接；所述连接套外部套有启动活塞，连接套另一端与一开瓣套螺纹连接；开瓣套内孔环槽与内芯管的第一端外环槽互相咬合适配，外管套于内芯管外，外缸套套于活塞外，外缸套下端与外管螺纹连接，外缸套上端与上接头螺纹连接；外管底部套有下背帽，下背帽与外管相连，防转键安装于下背帽内腔，内芯管的第二端与下接头螺纹相连。

该现有技术中当芯管运动到底，会使管柱伸缩力完全施加在防转键上，若产生应力集中使防转键被破坏，会导致管柱失效。

总之，以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种测试用多级可调补偿伸缩接头及其使用方法，避免应力集中。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种测试用多级可调补偿伸缩接头，包括心轴、密封短节、外筒、锁紧机构，所述外筒上端与密封短节下端连接，所述外筒下端与锁紧机构上端连接，所述心轴穿过密封短节、插入锁紧机构，并与锁紧机构连接，所述心轴与外筒之间设置有轴向力补偿机构。

进一步地，所述轴向力补偿机构包括自上而下的第一台阶单元、至少一个第二台阶单元；

具体地，所述第一台阶单元自上而下依次为第一内传压孔、第一活塞、第一外传压孔、第一轴台阶；所述第一内传压孔设置在心轴上，所述第一活塞设置在心轴与外筒之间，所述第一外传压孔设置在外筒上，所述第一轴台阶设置在心轴外壁；

具体地，所述第二台阶单元包括自上而下的筒台阶、第二内传压孔、第二活塞、第二外传压孔、第二轴台阶、第二平衡孔；所述筒台阶设置在外筒内壁，所述第二内传压孔设置在心轴上，所述第二活塞设置在心轴与外筒之间，所述第二外传压孔设置在外筒上；所述第二轴台阶设置在心轴外壁，所述第二平衡孔设置在外筒上；

具体地，所述外筒在第一轴台阶与最上方筒台阶之间设置有第一平衡孔。

进一步地，所述锁紧机构包括锁紧短节、锁紧帽、紧钉、下接头；

具体地，所述锁紧短节上端外壁与外筒下端内壁螺纹连接，所述锁紧短节上端在第二台阶单元下方，所述锁紧帽上端内壁与锁紧短节下端内壁螺纹连接，所述锁紧帽下端内壁与下接头上端外壁螺纹连接，所述锁紧帽与锁紧短节之间通过紧钉锁紧固定，所述心轴下端外壁与下接头上端内壁螺纹连接。

进一步地，所述心轴与密封短节、第一活塞、第二活塞、筒台阶、锁紧短节、下接头之间均设置有密封圈；

具体地，所述外筒与所有轴台阶之间、所有活塞与外筒之间均设置有密封圈。

进一步地，所述外筒上端内壁与密封短节下端外壁螺纹连接，所述外筒下端内壁与锁紧机构上端外壁螺纹连接。

进一步地，所述密封短节上端连接有上接头，所述上接头内壁设置有直槽，所述心轴上端通过键与的直槽连接。

进一步地，所述上接头与密封短节之间、密封短节与外筒之间、外筒与锁紧短节之间均通过螺纹旋合密封。

在本发明的一个实施例中，所述轴向力补偿机构设置两个活塞分为第一活塞、第二活塞；

具体地，所述心轴在第一活塞的上方设置有第一内传压孔、在第二活塞的上方设置有第二内传压孔，所述外筒在第一活塞的下方设置有第一外传压孔、在第二活塞的下方设置有第二外传压孔；

具体地，所述心轴在第一外传压孔与第二内传压孔之间设置有第一轴台阶，所述外筒在第一轴台阶与第一外传压孔之间设置有筒台阶，所述心轴在第二外传压孔下方设置有第二轴台阶；

具体地，所述外筒在筒台阶与第一轴台阶之间设置有第一平衡孔，所述外筒在第二轴台阶下方设置有第二平衡孔。

二方面，本发明提供了一种测试用多级可调补偿伸缩接头的使用方法，包括以下步骤：

S1、将一种测试用多级可调补偿伸缩接头组装好，解除锁定机构使心轴获得上下移动的能力；

S2、将装置安装到管柱中，随管柱下入井中，由于管柱拉伸或缩短作用，伸缩接头给予补偿；

S3、当心轴内压力大于外部压力时，管柱缩短，伸缩接头处于拉伸状态，键与键槽底面接触产生台阶力；此时轴向力补偿机构中的所有活塞向下移动，使拉伸力被分摊，减小台阶力的影响；

S4、当心轴内压力小于外部压力时，管柱伸长，伸缩接头处于压缩状态，下接头上端面与锁紧短节下端面接触产生台阶力；此时轴向力补偿机构中的所有活塞向上移动，使压缩力被分摊，减小了台阶力的影响。

进一步地，在S1中，通过将锁紧帽向锁紧短节端旋转直至下接头与锁紧帽脱扣，使下接头与心轴获得上下移动的能力；

进一步地，在S3中，所有活塞向下移动，封堵外筒上所有传压孔，在内压的作用下活塞顶在所有轴台阶上端面，在轴台阶对心轴产生向下推力，内压在筒台阶对外筒产生向上的推力，同时内压作用在密封短节下端面，产生向上推力，心轴多处受力，拉伸力被分摊，减小了台阶力的影响；

进一步地，在S4中，所有活塞向上移动，封堵心轴上所有传压孔，活塞在筒台阶对外筒产生向上的推力，在密封短节下端面对密封短节产生向上的推力，推力传导到锁紧短节上端，使锁紧短节收到的压缩力被分摊，减小了台阶力的影响。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明在管柱中像常规伸缩接头一样提供伸长缩短补偿量，还能通过产生与台阶力同向的推力来分摊台阶力，并可根据需要调节所需消除台阶力，避免台阶力造成管柱失效。

附图说明

图1是本发明一种测试用多级可调补偿伸缩接头的结构示意图；

图中：1、上接头；2、键；3、心轴；3a、第一内传压孔；3b、第一轴台阶；3c、第二内传压孔；3d、第二轴台阶；4、密封短节；5、第一活塞；6、外筒；6a、第一外传压孔；6b、筒台阶；6c、第二外传压孔；6d、第一平衡孔；6e、第二平衡孔7、第二活塞；8、锁紧短节；9、锁紧帽；10、紧钉；11、下接头。

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。

实施例1

请参阅图1，本发明提供的一种测试用多级可调补偿伸缩接头，包括心轴3、密封短节4、外筒6、锁紧机构；所述外筒6上端内壁与密封短节4下端外壁螺纹连接，所述外筒6下端内壁与锁紧机构上端外壁螺纹连接；所述心轴3穿过密封短节4、插入锁紧机构，并与锁紧机构连接，所述心轴3与外筒6之间设置有轴向力补偿机构。

所述轴向力补偿机构包括自上而下的第一台阶单元、至少一个第二台阶单元，所述第一台阶单元自上而下依次为第一内传压孔3a、第一活塞5、第一外传压孔6a、第一轴台阶3b；所述第一内传压孔3a设置在心轴3上，所述第一活塞5设置在心轴3与外筒之间，所述第一外传压孔6a设置在外筒6上，所述第一轴台阶3b设置在心轴3外壁；

所述第二台阶单元包括自上而下的筒台阶6b、第二内传压孔3c、第二活塞7、第二外传压孔6c、第二轴台阶3d、第二平衡孔6e；所述筒台阶6b设置在外筒6内壁，所述第二内传压孔3c设置在心轴3上，所述第二活塞7设置在心轴3与外筒之间，所述第二外传压孔6c设置在外筒6上；所述第二轴台阶3d设置在心轴3外壁，所述第二平衡孔6e设置在外筒6上；

所述外筒6在第一轴台阶3b与最上方筒台阶6b之间设置有第一平衡孔6d。

所述密封短节4上端连接有上接头1，所述上接头1内壁设置有直槽，所述心轴3上端通过键2与的直槽连接。

所述锁紧机构包括锁紧短节8、锁紧帽9、紧钉10、下接头11；所述锁紧短节8上端外壁与外筒6下端内壁螺纹连接，所述锁紧短节8上端在第二台阶单元下方，所述锁紧帽9上端内壁与锁紧短节8下端内壁螺纹连接，所述锁紧帽9下端内壁与下接头11上端外壁螺纹连接，所述锁紧帽9与锁紧短节8之间通过紧钉10锁紧固定，所述心轴3下端外壁与下接头11上端内壁螺纹连接。

所述心轴3与密封短节4、第一活塞5、第二活塞7、筒台阶6b、锁紧短节8、下接头11之间均设置有密封圈；

所述外筒6与所有轴台阶之间、所有活塞与外筒6之间均设置有密封圈；

所述上接头1与密封短节4之间、密封短节4与外筒6之间、外筒6与锁紧短节之间均通过螺纹旋合密封。

在压力的作用下，轴向力补偿机构中的活塞可屏蔽管内或管外压力，在轴向上产生相应推力，用以补偿管柱伸缩带来的拉伸或挤压力，消减由此产生的台阶力。

并且轴向力补偿机构中的第二台阶单元数量可根据三轴应力计算结果调节，最终确定该结构级数。

实施例2

在实施例1基础上，本实施例中轴向力补偿机构设置两个活塞分为第一活塞5、第二活塞7，

所述心轴3在第一活塞5的上方设置有第一内传压孔3a、在第二活塞7的上方设置有第二内传压孔3c，所述外筒6在第一活塞5的下方设置有第一外传压孔6a、在第二活塞7的下方设置有第二外传压孔6c；

所述心轴3在第一外传压孔6a与第二内传压孔3c之间设置有第一轴台阶3b，所述外筒6在第一轴台阶3b与第一外传压孔6a之间设置有筒台阶6b，所述心轴3在第二外传压孔6c下方设置有第二轴台阶3d；

所述外筒6在筒台阶6b与第一轴台阶3b之间设置有第一平衡孔6d，所述外筒6在第二轴台阶3d下方设置有第二平衡孔。

实施例3

在实施例1基础上，本实施例提供本装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将一种测试用多级可调补偿伸缩接头组装好，通过将锁紧帽9向锁紧短节8端旋转直至下接头11与锁紧帽9脱扣，使下接头11与心轴3获得上下移动的能力；

S2、将装置安装到管柱中，随管柱下入井中，由于管柱拉伸或缩短作用，该伸缩接头可以像常规伸缩接头一样给予补偿；

S3、但对于内外压力反应，当心轴3内压力大于外部压力时，管柱一般缩短，伸缩接头处于拉伸状态，键2与键槽底面接触产生台阶力；

同时，所有活塞向下移动，封堵外筒上所有传压孔，在内压的作用下活塞顶在所有轴台阶上端面，即顶在第一轴台阶3b上端面、第二轴台阶3d上端面，在轴台阶，即在第一轴台阶3b和第二轴台阶3d对心轴3产生向下推力，内压在筒台阶6b对外筒6产生向上的推力，同时内压作用在密封短节4下端面，产生向上推力，心轴3多处受力，拉伸力被分摊，减小了台阶力的影响；

S4、当心轴3内压力小于外部压力时，管柱一般伸长，伸缩接头处于压缩状态，下接头11上端面与锁紧短节8下端面接触产生台阶力；

此时所有活塞向上移动，封堵心轴上6所有传压孔，活塞在筒台阶6b对外筒6产生向上的推力，在密封短节4下端面对密封短节4产生向上的推力，推力传导到锁紧短节8上端，使锁紧短节8收到的压缩力被分摊，减小了台阶力的影响。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术。直接应用即可，不再赘述。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测试用多级可调补偿伸缩接头，包括心轴、密封短节、外筒、锁紧机构，所述外筒上端与密封短节下端连接，所述外筒下端与锁紧机构上端连接，所述心轴穿过密封短节、插入锁紧机构，并与锁紧机构连接，其特征在于；

所述心轴与外筒之间设置有轴向力补偿机构。

2.根据权利要求1所述的一种测试用多级可调补偿伸缩接头，其特征在于，所述轴向力补偿机构包括自上而下的第一台阶单元、至少一个第二台阶单元；

所述第一台阶单元自上而下依次为第一内传压孔、第一活塞、第一外传压孔、第一轴台阶；所述第一内传压孔设置在心轴上，所述第一活塞设置在心轴与外筒之间，所述第一外传压孔设置在外筒上，所述第一轴台阶设置在心轴外壁；

所述第二台阶单元包括自上而下的筒台阶、第二内传压孔、第二活塞、第二外传压孔、第二轴台阶、第二平衡孔；所述筒台阶设置在外筒内壁，所述第二内传压孔设置在心轴上，所述第二活塞设置在心轴与外筒之间，所述第二外传压孔设置在外筒上；所述第二轴台阶设置在心轴外壁，所述第二平衡孔设置在外筒上；

所述外筒在第一轴台阶与最上方筒台阶之间设置有第一平衡孔。

3.根据权利要求2所述的一种测试用多级可调补偿伸缩接头，其特征在于，所述锁紧机构包括锁紧短节、锁紧帽、紧钉、下接头；

所述锁紧短节上端外壁与外筒下端内壁螺纹连接，所述锁紧短节上端在第二台阶单元下方，所述锁紧帽上端内壁与锁紧短节下端内壁螺纹连接，所述锁紧帽下端内壁与下接头上端外壁螺纹连接，所述锁紧帽与锁紧短节之间通过紧钉锁紧固定，所述心轴下端外壁与下接头上端内壁螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种测试用多级可调补偿伸缩接头，其特征在于，所述心轴与密封短节、第一活塞、第二活塞、筒台阶、锁紧短节、下接头之间均设置有密封圈；

所述外筒与所有轴台阶之间、所有活塞与外筒之间均设置有密封圈。

5.根据权利要求3所述的一种测试用多级可调补偿伸缩接头，其特征在于，所述外筒上端内壁与密封短节下端外壁螺纹连接，所述外筒下端内壁与锁紧机构上端外壁螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种测试用多级可调补偿伸缩接头，其特征在于，所述密封短节上端连接有上接头，所述上接头内壁设置有直槽，所述心轴上端通过键与的直槽连接。

7.根据权利要求6所述的一种测试用多级可调补偿伸缩接头，其特征在于，所述上接头与密封短节之间、密封短节与外筒之间、外筒与锁紧短节之间均通过螺纹旋合密封。

8.根据权利要求1所述的一种测试用多级可调补偿伸缩接头，其特征在于，所述轴向力补偿机构设置两个活塞分为第一活塞、第二活塞；

所述心轴在第一活塞的上方设置有第一内传压孔、在第二活塞的上方设置有第二内传压孔，所述外筒在第一活塞的下方设置有第一外传压孔、在第二活塞的下方设置有第二外传压孔；

所述心轴在第一外传压孔与第二内传压孔之间设置有第一轴台阶，所述外筒在第一轴台阶与第一外传压孔之间设置有筒台阶，所述心轴在第二外传压孔下方设置有第二轴台阶；

所述外筒在筒台阶与第一轴台阶之间设置有第一平衡孔，所述外筒在第二轴台阶下方设置有第二平衡孔。

9.一种测试用多级可调补偿伸缩接头的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将一种测试用多级可调补偿伸缩接头组装好，解除锁定机构使心轴获得上下移动的能力；

S2、将装置安装到管柱中，随管柱下入井中，由于管柱拉伸或缩短作用，伸缩接头给予补偿；

S3、当心轴内压力大于外部压力时，管柱缩短，伸缩接头处于拉伸状态，键与键槽底面接触产生台阶力；此时轴向力补偿机构中的所有活塞向下移动，使拉伸力被分摊，减小台阶力的影响；

S4、当心轴内压力小于外部压力时，管柱伸长，伸缩接头处于压缩状态，下接头上端面与锁紧短节下端面接触产生台阶力；此时轴向力补偿机构中的所有活塞向上移动，使压缩力被分摊，减小了台阶力的影响。

10.根据权利要求9所述的一种测试用多级可调补偿伸缩接头的使用方法，其特征在于，在S1中，通过将锁紧帽向锁紧短节端旋转直至下接头与锁紧帽脱扣，使下接头与心轴获得上下移动的能力；

在S3中，所有活塞向下移动，封堵外筒上所有传压孔，在内压的作用下活塞顶在所有轴台阶上端面，在轴台阶对心轴产生向下推力，内压在筒台阶对外筒产生向上的推力，同时内压作用在密封短节下端面，产生向上推力，心轴多处受力，拉伸力被分摊，减小了台阶力的影响；

在S4中，所有活塞向上移动，封堵心轴上所有传压孔，活塞在筒台阶对外筒产生向上的推力，在密封短节下端面对密封短节产生向上的推力，推力传导到锁紧短节上端，使锁紧短节收到的压缩力被分摊，减小了台阶力的影响。