CN201695966U

CN201695966U - 一种油井补贴施工用的单向锁定机构及膨胀管总成

Info

Publication number: CN201695966U
Application number: CN2010291660319U
Authority: CN
Inventors: 谭延君
Original assignee: HOLDING ENERGY PETROLEUM ENGINEERING (BEIJING) Co Ltd
Current assignee: HOLDING ENERGY PETROLEUM ENGINEERING (BEIJING) Co Ltd
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2020-02-03

Abstract

本实用新型公开一种单向锁定机构及膨胀管总成。公开的单向锁定机构用于在预定方向锁定中心杆和膨胀锥，该单向锁定机构包括卡瓦体、至少两个卡瓦牙片和弹性部件；所述卡瓦体上端与膨胀锥固定，所述卡瓦牙片为下端尺寸大于其上端尺寸的楔形块，且其外斜面与所述卡瓦体的内斜面相配合，内壁面具有向下倾斜伸出并与所述中心杆相接触的棘齿，所述弹性部件位于卡瓦体与卡瓦牙片之间，对卡瓦牙片施加向上的作用力；在中心杆的预定部分具有外棘齿时，还可以使卡瓦牙片的内壁面为光面。利用该技术方案提供的单向锁定机构，膨胀管总成可以通过多次的往复运动，使膨胀管预定部分的进行径向扩张；这样能够减小动力缸的长度，提高补贴施工作业的可靠性。

Description

一种油井补贴施工用的单向锁定机构及膨胀管总成

技术领域

本实用新型涉及一种油井补贴技术，特别涉及一种油井补贴施工用的单向锁定机构。

背景技术

请考图1，该图是一种油井补贴施工用膨胀管总成的结构示意图。以下对该膨胀管总成的结构进行详细描述，为了描述的方便，图中还示出了基础套管100。

上述提供的膨胀管总成包括膨胀管410，膨胀锥420和中心杆430；膨胀锥420安装在中心杆430上，能够随中心杆430在上下方向上移动。另外，膨胀管总成还包括动力缸440，动力缸440包括活塞441和缸筒442，其中，活塞441的活塞杆贯通缸筒442，且与缸筒442的上端部和下端部分别可滑动配合，从而使缸筒442与活塞杆之间形成预定的空间；活塞441的活塞体安装在活塞杆上，与缸筒442的内壁面相配合，将缸筒442与活塞杆之间的预定空间分为两部分，在缸筒442内形成第一压力腔443和第二压力腔444，第一压力腔443位于第二压力腔444下方。

投送管柱500与该膨胀管总成中的缸筒442相连，因此需要活塞441的活塞杆贯通缸筒442，且与缸筒442的上端部和下端部分别可滑动配合，并在缸筒442内形成第一压力腔443和第二压力腔444。在投送管柱500与活塞441的活塞杆相连时，也可以使第二压力腔444为开口结构，活塞441活塞杆仅与缸筒下部分滑动配合，同样可以形成压力差，驱动活塞441向上移动。

活塞441还设置有连通第一压力腔443、且开口位于活塞441的活塞杆的上端面的加压通道。加压通道可以有多种具体结构，本例中，加压通道由活塞杆的中心孔4411和连通中心孔4411和第一压力腔443的加压孔4412形成。同时，缸筒442还设置有卸压孔4421，卸压孔4421连通第二压力腔444与缸筒442的外部空间。这样，通过该加压通道可以对第一压力腔443加压，同时第二压力腔444可以通过卸压孔4421卸压；在第一压力腔443中形成预定的压力时，活塞441在第一压力腔443和第二压力腔444之间的压力差作用下向上移动。为了保持动力缸440的密封性能，还可以在活塞体与缸筒442内壁，活塞杆与缸筒442两端部的配合处分别设置适当的密封环。

为了定位活塞441移动的下极限位置，在活塞杆上端部设置有朝下的定位面，在缸筒442上端部设置有朝上的定位面，朝下的定位面与朝上的定位面相抵触能够阻止活塞441相对于缸筒442向下滑动，使活塞441能够保持在预定的下极限位置。

中心杆430上端与活塞441的活塞杆下端固定。膨胀管410套在中心杆430外，且位于缸筒442的下端面和膨胀锥420的外锥面之间，即膨胀管410的上端面与下端面分别与缸筒442的下端面和膨胀锥420的外锥面相对，优选的，使膨胀管410的上端面与下端面分别与缸筒442的下端面和膨胀锥420的外锥面相抵触，从而保持膨胀管410与膨胀锥420相对固定。为了便于调节缸筒442下端面与膨胀锥420外锥面之间适当的距离，以容纳膨胀管410，可以使中心杆430上端与活塞441的活塞杆的下端之间通过螺纹相连；通过旋转中心杆430，就可以改变缸筒442与膨胀锥420之间的距离；本例中，还设置有螺母421，通过螺母421将膨胀锥420固定在中心杆430上，调节螺母420，也可以改变改变缸筒442与膨胀锥420之间的距离；另外，还可以使膨胀锥420与中心杆430之间直接通过螺纹相连，也可以实现调整缸筒442与膨胀锥420之间距离的目的。

请参考图2，该图是图1中所示膨胀管总成的工作原理示意图。在第一压力腔443和第二压力腔444之间压力差作用下，活塞441通过中心杆430可以拉动膨胀锥420相对于膨胀管410向上移动，在膨胀锥420外锥面的作用下，膨胀管410从下端开始径向扩张，外壁面与基础套管100的内壁面之间产生挤压，使膨胀管410与基础套管100固定在一起。

利用上述膨胀管总成进行油井补贴施工的过程包括以下步骤：

第一，将膨胀管总成下放入基础套管100的预定的位置。

第二，通过适当的液压管路使第一压力腔产生预定压力，活塞441带动中心杆430和膨胀锥420相对于膨胀管410向上移动，使膨胀管410的预定部分径向扩张。

第三，利用磨铣工具铣去膨胀管410未径向扩张部分。

在利用上述膨胀管总成进行补贴施工时，要使预定长度的膨胀管410进行径向扩张，就要使动力缸440的活塞441向上移动预定距离，进而需要增加动力缸440的长度，使膨胀管总成具有较大的总体长度；对于补贴施工来讲，膨胀管总成的总体长度直接影响补贴施工作业的方便性和效率，因此，上述膨胀管总成存在操作难度大，工作效率低的不足。

实用新型内容

针对上述膨胀管总成存在的不足，本实用新型的第一个目的在于，提供一种单向锁定机构，以减小动力缸的长度，进而为膨胀管总成的操作提供方便，提高补贴施工的工作效率。

本实用新型的第二个目的在于，提供一种膨胀管总成。

为了实现上述第一个目的，本实用新型提供了第一种用于在预定方向锁定中心杆和膨胀锥的单向锁定机构，该单向锁定机构包括卡瓦体、至少两个卡瓦牙片和弹性部件；所述卡瓦体上端与膨胀锥固定，所述卡瓦牙片为下端尺寸大于其上端尺寸的楔形块，该楔形块其外斜面与所述卡瓦体的内斜面相配合，内壁面具有向下倾斜伸出并与所述中心杆相接触的棘齿，所述弹性部件位于卡瓦体与卡瓦牙片之间，对卡瓦牙片施加向上的作用力。

优选的，所述卡瓦体包括卡瓦套和卡瓦底座，所述卡瓦套与膨胀锥固定，且套在中心杆外；所述卡瓦底座与卡瓦套的下端相连，所述弹性部件支承在卡瓦底座与卡瓦牙片之间。

优选的，所述弹性部件为弹簧，所述弹簧两端分别支承在卡瓦底座与卡瓦牙片上。

优选的，所述卡瓦底座与卡瓦套之间通过螺纹相连。

优选的，所述卡瓦体通过螺纹与膨胀锥固定。

提供的另一种用于在预定方向锁定中心杆和膨胀锥的单向锁定机构中，所述中心杆具有向上倾斜伸出的外棘齿，单向锁定机构包括卡瓦体、至少两个卡瓦牙片和弹性部件；所述卡瓦体上端与膨胀锥固定，所述卡瓦牙片为下端尺寸大于其上端尺寸的楔形块，该楔形块外斜面与所述卡瓦体的内斜面相配合，内壁面与所述中心杆的外棘齿相接触，所述弹性部件位于卡瓦体与卡瓦牙片之间，对卡瓦牙片施加向上的作用力。

优选的，所述卡瓦底座与卡瓦套之间通过螺纹相连，所述卡瓦套通过螺纹与膨胀锥固定。

为了实现上述第二个目的，本实用新型提供的膨胀管总成包括膨胀管、膨胀锥、中心杆和动力缸，所述膨胀锥可滑动地套在中心杆上；所述动力缸包括缸筒和活塞，所述活塞的活塞杆与缸筒的下端部可滑动配合；所述活塞的活塞体安装在活塞杆上，并与所述缸筒的内壁面相配合，在缸筒内形成第一压力腔；所述中心杆上端与活塞杆的下端相连；所述膨胀管套在中心杆外，且位于所述缸筒的下端面和膨胀锥的外锥面之间；所述活塞具有连通第一压力腔、开口位于所述活塞杆的上端面的加压通道，还包括上述的任一种单向锁定机构。

本实用新型提供的单向锁定机构中，弹性部件位于卡瓦体与卡瓦牙片之间，对卡瓦牙片施加向上的作用力，这样能够使卡瓦牙片的棘齿保持与中心杆的接触；在所述中心杆相对于膨胀管向上移动时，本实用新型提供的单向锁定机构中的棘齿对中心杆施加作用力，卡瓦牙片将中心杆抱紧，使单向锁定机构的卡瓦体与中心杆保持相对固定；又由于卡瓦体与膨胀锥固定，从而该单向锁定机构能够锁定中心杆与膨胀锥，使中心杆与膨胀锥保持相对固定，此时，活塞通过中心杆拉动膨胀锥向上移动，使膨胀管的相应部分径向扩张；在所述中心杆相对于膨胀管向下移动时，卡瓦牙片在摩擦力作用下，沿卡瓦体的内斜面向下并向外移动，棘齿无法对中心杆施加作用力，该单向锁定机构能够解除膨胀锥与中心杆之间的锁定，中心杆随活塞向下移动时，膨胀锥保持不动，为再一次拉动膨胀锥向上移动提供前提。利用该技术方案提供的单向锁定机构，膨胀管总成可以通过多次的往复运动，使膨胀管预定部分的进行径向扩张；这样不仅能够减小动力缸的长度，还能够提高补贴施工作业的可靠性，提高补贴施工的工作效率。

在进一步的技术方案中，所述卡瓦底座与卡瓦套之间通过螺纹相连，这样能够方便地调整弹性部件或弹簧的预紧力。

本实用新型提供的另一种单向锁定机构，在中心杆外设置外棘齿；基于相同的工作原理，也能够产生相同的技术效果，实现本实用新型的目的。

附图说明

图1是一种油井补贴施工用膨胀管总成的结构示意图；

图2是图1中所示膨胀管总成的工作原理示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的单向锁定机构的结构示意图；

图4是图3中I-I部分放大的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的单向锁定机构的结构示意图；

图6是图5中II-II部分放大的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。应当说明的是，本文件中，所述锁定是指使中心杆与膨胀锥保持固定，以使中心杆带动膨胀锥向上移动；所述解除锁定，是使中心杆可以相对于膨胀锥向下移动；为了描述了方便，本文件中，所述上、下以膨胀管总成的工作状态为基础确定。

请参考图3，该图是本实用新型实施例一提供的单向锁定机构的结构示意图，为了更清楚地描述单向锁定机构与中心杆与膨胀锥之间的关系，图中用双点划线示出了中心杆和膨胀锥的轮廓结构。

本例提供的单向锁定机构460包括卡瓦体、卡瓦牙片462和弹簧463；其中，卡瓦体由卡瓦外套461和卡瓦底座464组成，卡瓦外套461与膨胀锥420固定，且套在中心杆430外，内部具有一个内斜面，内斜面与中心杆430周面形成环状的空间；卡瓦牙片462为下端尺寸大于其上端尺寸的契形块；卡瓦牙片462的外斜面与卡瓦外套461的内斜面相配合，卡瓦牙片462的内壁面具有向下倾斜伸出的棘齿4621，如图4所示，该图是图3中I-I部分放大的结构示意图；根据实际作业的需要，可以使棘齿具有相应的尺寸，并选择合适的向下倾斜的角度；比如说，在中心杆提供的拉力较大时，可以将棘齿设置较大一些。卡瓦牙片462的数量可以根据实际需要确定，可以是两个或更多个，在周向上，多个卡瓦牙片462可以形成一个完整的环形体，也可以镶入卡瓦外套461中，以在周向方向上定位卡瓦牙片462；本例中，单向锁定机构包括6卡瓦牙片462，6个卡瓦牙片462均匀分布于内斜面与中心杆430周面形成环状的空间中；卡瓦底座464套在中心杆430外，并与卡瓦外套461下端固定，弹簧463两端分别支承在卡瓦牙片462下端面与卡瓦底座464的上端面，保持对卡瓦牙片462的支承；单向锁定机构可以包括多个弹簧463，也可以为一个整体弹簧，本例中，弹簧463为一个套在中心杆430外的圆柱弹簧。为了方便调节弹簧463的压缩量，卡瓦底座464通过螺纹与卡瓦外套461下端相连，这样，通过旋转卡瓦底座464就可以调整弹簧463的压缩量，进而调整其预紧力。当然，在横向方向上，单向锁定机构460的轮廓尺寸应当稍小于膨胀锥420的最大外径，以方便膨胀完成后，单向锁定机构460取出。

所述单向锁定机构460的工作原理是：弹簧463保持对卡瓦牙片462的支承，卡瓦牙片462在卡瓦外套461的内斜面作用下保持与中心杆430的接触；在中心杆430相对于膨胀管410向上移动时，卡瓦牙片462向下倾斜伸出的棘齿4621锁定并抱紧中心杆430，使膨胀锥420与中心杆430保持锁定并同步向上移动，膨胀锥420相对于膨胀管410向上移动，使膨胀管410的下端的一部分径向扩张，膨胀管410与基础套管100相挤压，膨胀管410与基础套管100固定，膨胀锥420与膨胀管410保持相对固定；在中心杆430向下移动时，膨胀管410与基础套管100保持固定，卡瓦牙片462与中心杆430保持滑动接触，解除中心杆430与膨胀锥420之间的锁定。然后，再使中心杆430相对于膨胀管410向上移动，卡瓦牙片462的棘齿4621再次抱紧中心杆430，膨胀锥420相对于膨胀管410向上移动，使膨胀管410的另一部分径向扩张；这样，通过多个循环，可以使膨胀管410的预定部分进行径向扩张，完成对基础套管100的修复。由于胀管过程通过多个循环完成，可以使活塞441每次上移的较小的距离，从而使动力缸440保持较小的长度，减小膨胀管总成的总体长度，方便在油井下进行补贴施工。

以背景技术部分描述为基础，使膨胀管410的预定部分径向扩张可以通过下述方式实现：

首先，使第一压力腔443产生预定压力，活塞441带动中心杆430和膨胀锥420相对于缸筒442和膨胀管410向上移动，使膨胀管410的一部分径向扩张。径向扩张的长度与活塞441在缸筒442内行程一致。然后，使第一压力腔443压力减小，中心杆430相对于膨胀锥420向下移动，再使第一压力腔443产生预定压力，活塞441带动中心杆430和膨胀锥420相对于缸筒442和膨胀管410向上移动。反复进行上述步骤，就可以使膨胀管410预定部分径向扩张，达到修复基础套管100的目的。

根据上述描述，可以理解，单向锁定机构460的不限于上述结构，比如，卡瓦体不限于由卡瓦外套461和卡瓦底座464两部分组成，也可以使卡瓦外套461和卡瓦底座464为一体结构；弹簧不限于支承在卡瓦牙片462下部，也可以将弹簧463设置在卡瓦牙片462上端与卡瓦体之间，并保持对卡瓦牙片462施加预定的拉力，还可以在卡瓦牙片462侧面设置相应的扭簧或拨簧，对卡瓦牙片462施加预定的拉力，使卡瓦牙片462具有向上运动的趋势；可以理解，只要在卡瓦体与卡瓦牙片462之间设置适当的弹性部件，对卡瓦牙片462施加向上的作用力，就可以实现本实用新型的目的。

为了方便单向锁定机构的安装，本例中，卡瓦外套461通过螺纹与膨胀锥420相连，这样能够方便单向锁定机构的安装；另外，使膨胀锥的下部具有预定规格的螺纹，就可以与预定单向锁定机构相连，形成膨胀管总成，这样可以有利于单向锁定机构的系列化和通用化，也有利于膨胀管总成的系列化制造。当然，卡瓦外套461与膨胀锥420也可以通过卡簧、销轴或其他方式相连。

请参考图5和图6，图5是本实用新型实施例二提供的单向锁定机构的结构示意图，图6是图5中II-II部分放大的结构示意图。本例中，与单向锁定机构相对应的中心杆430的预定部分设置有向上倾斜伸出的外棘齿4301，并使卡瓦牙片462内壁面与该预定部分相对。在弹簧463保持对卡瓦牙片462的支承时，卡瓦牙片462在卡瓦外套461的内斜面作用下保持与中心杆430的接触。在中心杆430相对于膨胀管410向上移动时，向上倾斜伸出的外棘齿4301会对卡瓦牙片462施加倾斜向外的作用力，使膨胀锥420与中心杆430保持锁定并同步向上移动，膨胀锥420相对于膨胀管410向上移动；在中心杆430向下移动时，膨胀管410与基础套管100保持固定，卡瓦牙片462下移并径向外移，与中心杆430保持滑动接触，解除中心杆430与膨胀锥420之间的锁定。然后，再使中心杆430相对于膨胀管410向上移动，膨胀锥420相对于膨胀管410向上移动，使膨胀管410的另一部分径向扩张；这样，通过多个循环，可以使膨胀管410的预定部分进行径向扩张，完成对基础套管100的修复，实现本实用新型的目的。另外，根据对实施例一提供的单向锁定机构的描述，也可以对实施例二提供的单向锁定机构进行改动，比如：也可以根据实际需要，在合适的位置设置弹簧部件，以保持对卡瓦牙片462施加向上的作用力。

基于上述单向锁定机构，本实用新型还提供了一种膨胀管总成，该膨胀管总成包括膨胀管、膨胀锥、中心杆和动力缸，所述膨胀锥可滑动地套在中心杆上；所述动力缸包括缸筒和活塞，所述活塞的活塞杆与缸筒的上端部和下端部分别可滑动配合；所述活塞的活塞体安装在活塞杆上，并与所述缸筒的内壁面相配合，在缸筒内形成第一压力腔和第二压力腔；所述中心杆上端与活塞杆的下端相连；所述膨胀管套在中心杆外，且位于所述缸筒的下端面和膨胀锥的外锥面之间；所述活塞具有连通第一压力腔、开口位于所述活塞杆的上端面的加压通道，所述缸筒具有连通第二压力腔与外部空间的卸压孔；上述结构可以与背景技术中描述的膨胀管总成的相应部件相同；另外，该膨胀管总成还包括上述任一种单向锁定机构，该单向锁定机构的卡瓦体与膨胀锥的下端相连。由于单向锁定机构具有上述技术效果，具有该单向锁定机构的膨胀管总成也具有相应的技术效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，例如，各部分的轮廓尺寸可以根据实际作用的需要进行选择，以顺利地进出基础套管，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种单向锁定机构，用于在预定方向锁定中心杆和膨胀锥，其特征在于，该单向锁定机构包括卡瓦体、至少两个卡瓦牙片和弹性部件；所述卡瓦体上端与膨胀锥固定，所述卡瓦牙片为下端尺寸大于其上端尺寸的楔形块，该楔形块其外斜面与所述卡瓦体的内斜面相配合，内壁面具有向下倾斜伸出并与所述中心杆相接触的棘齿，所述弹性部件位于卡瓦体与卡瓦牙片之间，对卡瓦牙片施加向上的作用力。

2.根据权利要求1所述的单向锁定机构，其特征在于，所述卡瓦体包括卡瓦套和卡瓦底座，所述卡瓦套与膨胀锥固定，且套在中心杆外；所述卡瓦底座与卡瓦套的下端相连，所述弹性部件支承在卡瓦底座与卡瓦牙片之间。

3.根据权利要求2所述的单向锁定机构，其特征在于，所述弹性部件为弹簧，所述弹簧两端分别支承在卡瓦底座与卡瓦牙片上。

4.根据权利要求2所述的单向锁定机构，其特征在于，所述卡瓦底座与卡瓦套之间通过螺纹相连。

5.根据权利要求1-4任一项所述的单向锁定机构，其特征在于，所述卡瓦体通过螺纹与膨胀锥固定。

6.一种单向锁定机构，用于在预定方向锁定中心杆和膨胀锥，所述中心杆具有向上倾斜伸出的外棘齿，其特征在于，该单向锁定机构包括卡瓦体、至少两个卡瓦牙片和弹性部件；所述卡瓦体上端与膨胀锥固定，所述卡瓦牙片为下端尺寸大于其上端尺寸的楔形块，该楔形块外斜面与所述卡瓦体的内斜面相配合，内壁面与所述中心杆的外棘齿相接触，所述弹性部件位于卡瓦体与卡瓦牙片之间，对卡瓦牙片施加向上的作用力。

7.根据权利要求6所述的单向锁定机构，其特征在于，所述卡瓦体包括卡瓦套和卡瓦底座，所述卡瓦套与膨胀锥固定，且套在中心杆外；所述卡瓦底座与卡瓦套的下端相连，所述弹性部件支承在卡瓦底座与卡瓦牙片之间。

8.根据权利要求7所述的单向锁定机构，其特征在于，所述弹性部件为弹簧，所述弹簧两端分别支承在卡瓦底座与卡瓦牙片上。

9.根据权利要求7所述的单向锁定机构，其特征在于，所述卡瓦底座与卡瓦套之间通过螺纹相连，所述卡瓦套通过螺纹与膨胀锥固定。

10.一种膨胀管总成，包括膨胀管、膨胀锥、中心杆和动力缸，所述膨胀锥可滑动地套在中心杆上；所述动力缸包括缸筒和活塞，所述活塞的活塞杆与缸筒的下端部可滑动配合；所述活塞的活塞体安装在活塞杆上，并与所述缸筒的内壁面相配合，在缸筒内形成第一压力腔；所述中心杆上端与活塞杆的下端相连；所述膨胀管套在中心杆外，且位于所述缸筒的下端面和膨胀锥的外锥面之间；所述活塞具有连通第一压力腔、开口位于所述活塞杆的上端面的加压通道，其特征在于，还包括权利要求6-9任一项所述的单向锁定机构。