CN204532133U - 一种活塞式智能转换接头 - Google Patents

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韩彬
李传君
黄婉婉
王志强
鲁金钟
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Abstract

本实用新型涉及一种活塞式智能转换接头,包括上半主体和下半主体,上半主体上设有工作通道、测试通道、横向液流通道、上采油通道、大活塞腔体、小活塞腔体;工作通道与测试通道连通,横向液流通道连通上采油通道与工作通道,大活塞腔体与横向液流通道相贯通,小活塞腔体与测试通道相贯通;下半主体包括下采油通道、过渡通道、支流通道,过渡通道连通大活塞腔体和小活塞腔体,支流通道连通大活塞腔体和下采油通道;大活塞杆部设有通液孔,大活塞安装在大活塞腔体内;通过液压作用,控制两个活塞往复运动,从而实现测试通道、采油通道在采油状态及测井状态下的转换,大大提高了采油作业效率,解决了大量钢丝作业所带来的低效率、繁琐性难题。

Description

一种活塞式智能转换接头
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种海上原油开采工具,特指一种用于原油开采电泵生产井的活塞式智能转换接头。
背景技术
[0002] 随着国民经济的快速发展,陆地石油资源的不断减少,海上稠油开采慢慢成为原油开采业的焦点,采油工具和采油技术也在不断发展。在原油开采过程中,由于几千米液柱会产生较高的油压,如何减少钢丝作业,以及如何实现采油状态与测试状态准确的切换是设计的关键点。电泵井用Y型测试管柱的产生解决了油田生产动态监控测试技术中的一些问题,如可以测取压力、产出剖面、吸水剖面及分层生产资料数据等各项油井动静态参数,但是仍然无法满足市场对原油高效开采的需求。已公示的作为提升电泵采油井产出效率重要环节的萨姆斯转换装置,需要利用钢丝频繁下放与上提阻塞器来实现采油状态与测井状态的转换。大量的钢丝作业,大大减少了油井正常作业的时间,降低了产油作业效率。因此,需要探索一种能够减少钢丝作业,可以智能实现采油与测井状态转换的新型工具,来解决电泵采油井中生产层位产出剖面资料的高效测取问题,提升油井采油作业工作效率和油田的产出经济效益。
实用新型内容
[0003] 为解决上述技术问题,本实用新型提供一种工作原理科学、操作安全方便、稳定性高、自动化较强的活塞式智能转换接头。本实用新型通过液压及压簧的综合作用,控制两个垂直布置的活塞往复运动,从而实现测试通道、采油通道在采油状态及测井状态下的转换。在工作状态转换过程中,压簧仅仅起辅助导向作用,因而避免了因弹簧失效致使智能转换功能无法实现的弊端。
[0004] 一种活塞式智能转换接头,包括上半主体、下半主体、大活塞、小活塞;所述上半主体上设有工作通道、测试通道、横向液流通道、上采油通道、大活塞腔体、小活塞腔体;所述工作通道与测试通道连通,所述横向液流通道连通所述上采油通道与所述工作通道,所述大活塞腔体与所述横向液流通道相贯通,所述小活塞腔体与所述测试通道相贯通;所述横向液流通道的一端通过堵头密封;所述下半主体包括下采油通道、过渡通道、支流通道;所述下采油通道与所述上采油通道连通,所述过渡通道连通所述大活塞腔体和小活塞腔体,所述支流通道连通所述大活塞腔体和所述下采油通道;所述大活塞杆部设有通液孔,所述大活塞安装在所述大活塞腔体内,所述小活塞安装在所述小活塞腔体内。
[0005] 上述方案中,所述横向液流通道与大活塞腔体顶部之间开设有泄压通道。
[0006] 上述方案中,所述大活塞腔体包括第一安装面,所述大活塞包括上端面,所述第一安装面与所述上端面之间安装有大压簧。
[0007] 上述方案中,所述小活塞腔体包括第二安装面,所述小活塞包括左端面,所述第二安装面与所述左端面之间安装有小压簧。
[0008] 上述方案中,所述小压簧的弹性系数大于所述大压簧的弹性系数。
[0009] 上述方案中,所述大活塞还包括腰部,所述腰部安装有H型密封环,所述H型密封环的材料为橡胶。
[0010] 上述方案中,所述大活塞底部与腰部之间开设有传压孔通道。
[0011 ] 上述方案中,所述大活塞上还设有凸台,所述大活塞腔体内设有导向槽,所述凸台放置在所述导向槽内。
[0012] 上述方案中,所述上半主体与所述下半主体之间通过金属密封圈密封,并用螺栓固定连接。
[0013] 上述方案中,所述测试通道上开设有密封槽,所述密封槽的上端开设有缺口,所述密封槽下端与所述小活塞的杆部形成线密封。
[0014] 本实用新型有益效果:一是通过液压及压簧的综合作用,控制两个活塞往复运动,从而实现测试通道、采油通道在采油状态及测井状态下的转换,大大提高了采油作业效率,解决了公知的撒姆斯接头由于大量的钢丝作业所带来的低效率、繁琐性难题;二是在工作状态转换过程中,压簧仅仅起辅助导向作用,因而避免了因弹簧失效致使智能转换功能无法实现的弊端;三是大活塞圆周面上设置两个对称的小凸台与导向槽相配合,可以防止大活塞按照自身轴线方向发生周向转,保证通油孔的轴线与横向液流通道轴线重合,保证最大通液量;四是小压簧的弹性系数大于大压簧的弹性系数,可以保证小活塞先归位,有效保证采油状态与测井状态的切换;该装置结构简单、方便加工与安装、操作与运行安全可靠,具有较长的使用寿命。
附图说明
[0015] 图1是活塞式智能转换接头内部结构示意图;
[0016] 图2是活塞式智能转换接头采油状态结构示意图;
[0017] 图3是活塞式智能转换接头测试状态结构示意图;
[0018] 图4是活塞式智能转换接头整体结构示意图;
[0019] 图5是活塞式智能转换接头大活塞的结构图;
[0020] 图6是活塞式智能转换接头上半主体结构示意图;
[0021] 图7是活塞式智能转换接头下半主体结构示意图。
[0022] 图中:1、上半主体 2、工作通道 3、泄压通道 4、横向液流通道 5、测试通道6、大压簧7、大活塞8、H型密封环 9、传压孔通道10、小活塞腔体11、小活塞12、小压簧13、盘根14、补偿压簧15、堵头16、通液孔17、导向槽18、上采油通道19、密封槽20、支流通道 21、过渡通道 22、下半主体 23、下采油通道 24、大活塞腔体25、金属密封圈26、腰部27、第一安装面28、第二安装面29、上端面30、左端面 31、凸台 32、缺口。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明,但本实用新型的保护范围并不限于此。
[0024] 如图1所示,一种活塞式智能转换接头,包括上半主体1、下半主体22、大活塞7、小活塞11 ;所述上半主体I上设有工作通道2、测试通道5、横向液流通道4、上采油通道18、大活塞腔体24、小活塞腔体10 ;所述工作通道2与测试通道5连通,所述横向液流通道4连通所述上采油通道18与所述工作通道2,所述大活塞腔体24与所述横向液流通道4相贯通,所述小活塞腔体10与所述测试通道5相贯通;所述横向液流通道4的一端通过堵头15密封,堵头15与上半主体I之间设有盘根13和补偿弹簧14 ;所述下半主体22包括下采油通道23、过渡通道21、支流通道20 ;所述下采油通道23与所述上采油通道18连通,所述过渡通道21连通所述大活塞腔体24和小活塞腔体10,所述支流通道20连通所述大活塞腔体24和所述下采油通道23。
[0025] 如图1和图5所示,所述大活塞7安装在所述大活塞腔体24内,活塞7杆部沿其径向开有一个与横向液流通道4直径相同的通液孔16,大活塞7周面上设置了两个小凸台31,与所述大活塞腔体的导向槽17相配合。可防止大活塞7以其自身轴线做轴向旋转,保证在采油状态下通液孔16与横向液流通道4的轴线保持重合,保证最大通液量。
[0026] 如图5所示,大活塞7腰部26上嵌有橡胶材料的H型密封环8,所述大活塞7底部与腰部26之间开设有两个传压孔通道9,大活塞7上的H型密封环8在传压孔通道9的油流作用下膨胀,在大活塞7运动过程中紧贴大活塞腔体24,实现可靠的密封性能。
[0027] 如图2所示,大活塞腔体24包括第一安装面27,所述大活塞7包括上端面29,所述第一安装面27与所述上端面29之间安装有大压簧6,大活塞7从大活塞腔体24最下部运动至上部极限位置时,大压簧6均处于压缩状态。
[0028] 所述小活塞11安装在所述小活塞腔体10内,所述小活塞腔体10包括第二安装面28,所述小活塞11包括左端面30,所述第二安装面28与所述左端面30之间安装有小压簧12,小活塞11从小活塞腔体10最右端运动至左部极限位置的整个运动过程中,小压簧12均处于压缩状态。
[0029] 如图1所示,横向液流通道4中部开有泄压通道3,泄压通道3另一端与大活塞腔体24顶部相通。泄压通道3的存在可以保证装置在测试状态下大活塞7可以顺利归位,使得大压簧6起到辅助导向作用,即使大压簧6失效,装置仍然可以顺利完成采油状态至测试状态的切换。
[0030] 测道通道5、工作通道2的管径与横向液流通道4直径相等,但均大于上下采油通道的直径,以保证采油状态下支流通道20有较高的油压。
[0031] 如图2所示,当装置处于采油状态时,小活塞11运动至最左端,小活塞11杆部顶面与所述测试通道5上的密封槽19下端形成线密封,密封槽19上端留有缺口 32,大活塞7运动至大活塞腔体24顶部,大活塞杆上的通液孔16轴线与横向液流通道4重合,保证油流可以顺利由上采油通道18经由横向液流通道4流向工作通道2,工作通道2内的部分油液通过缺口 32流入小活塞11杆部顶面与密封槽19之间的缝隙内。
[0032] 如图3所示,当装置进油口处的潜油泵停止泵送油液时,即装置处于测试状态时,在小活塞11杆部顶面与密封槽19之间油压的作用下,以及小压簧12的回弹力作用下,小活塞11先向右运动,将小活塞腔体10内部的油液经由过渡通道21排至大活塞腔体24内部。在此过程中,大活塞7在经由横向液流通道4流入泄压通道3油流的压强作用,以及大压簧6回弹力的综合作用下,向下运动,在小活塞11完全归位至最右端时,大活塞7随即归位至大活塞腔体24最底部。
[0033] 如图1所示,所述上半主体I与所述下半主体22之间通过金属密封圈密封,并用螺栓固定连接。
[0034] 本实用新型的工作原理是:
[0035] 如图1和图2所示,在采油状态下潜油泵开启,原油通过下采油通道23被泵送进入上采油通道18,同时,流到支流通道20的原油顺着此通道进入大活塞腔体24,此时大活塞腔体24内压强基于帕斯卡定律传递到大活塞7底部受压部位,大活塞7在液体压强的推动作用下克服大压簧6的初始预紧力及大活塞7自身重力向上运动,与此同时,原油基于连通器原理经由过渡通道21将压强传递至小活塞腔体10内,小活塞11在液流压强作用下克服小压簧12的初始应力向左运动。随着压强的不断增大,并且由于小压簧12的刚度系数小于所述大压簧6的刚度系数,小活塞11先运动至最左端,其活塞杆紧紧顶在测试通道5壁面的密封槽19上,实现测试通道5的可靠密封。与此同时,液流推动大活塞7继续向上运动,直至大活塞7杆部上的通液孔16的中心线与横向液流通道4中心线重合,实现横向液流通道4的完全畅通,此时,原油顺着上采油通道18向上运动,经由横向液流通道4及工作通道2流向地面。
[0036] 如图1和图3所示,在测井状态下,潜油泵关闭,原油停止流动,但工作通道2中的原油在重力作用下形成回流,原油经密封槽19上端的缺口 32流进小活塞11杆部顶面与密封槽19之间的缝隙内,原油由工作通道2经由横向液流通道4 一部分流向泄压通道3,另一部分通过通液孔16流向上采油通道18,此时,大活塞7在大压簧6及泄压通道3油流压强的综合作用下,开始向下运动,使得通液孔16下移,横向液流通道4渐渐被封堵。在大活塞7下降过程中,在小活塞11杆部顶面与密封槽19之间油压的作用下,以及小压簧12的回弹力作用下,小活塞11先归位至小活塞腔体10最右端,将测试通道5打开,工作通道2中的油流开始迅速泄压。随后,大活塞7在大压簧6与上部油流的作用下归位至底部,使得横向液流通道4被完全封堵。工作通道2原油泄压结束后,即可从测试通道5放入测试仪器进行油池动态参数的测取,将采油状态切换至测井状态。
[0037] 所述实施例为本实用新型优选的实施方式,但本实用新型并不限于上述实施方式,在不背离本实用新型的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种活塞式智能转换接头,其特征在于,包括上半主体(I)、下半主体(22)、大活塞(7)、小活塞(11); 所述上半主体(I)上设有工作通道(2)、测试通道(5)、横向液流通道(4)、上采油通道(18)、大活塞腔体(24)、小活塞腔体(10); 所述工作通道(2)与测试通道(5)连通,所述上采油通道(18)与所述工作通道(2)通过所述横向液流通道(4)连通,所述大活塞腔体(24)与所述横向液流通道(4)相贯通,所述小活塞腔体(10)与所述测试通道(5)相贯通; 所述下半主体(22)包括下采油通道(23)、过渡通道(21)、支流通道(20); 所述下采油通道(23)与所述上采油通道(18)连通,所述大活塞腔体(24)和小活塞腔体(10 )通过所述过渡通道(21)连通,所述大活塞腔体(24 )和所述下采油通道(23 )通过所述支流通道(20)连通; 所述大活塞(7)杆部设有通液孔(16),所述大活塞(7)安装在所述大活塞腔体(24)内; 所述小活塞(11)安装在所述小活塞腔体(10)内,所述测试通道(5)上开设有密封槽(19),所述密封槽(19)的上端开设有缺口( 32),所述密封槽(19)下端与所述小活塞(11)的杆部形成线密封。
2.根据权利要求1所述的一种活塞式智能转换接头,其特征在于,所述横向液流通道(4)与大活塞腔体(24)顶部之间开设有泄压通道(3)。
3.根据权利要求1所述的一种活塞式智能转换接头,其特征在于,所述大活塞腔体(24 )包括第一安装面(27 ),所述大活塞(7 )包括上端面(29 ),所述第一安装面(27 )与所述上端面(29)之间安装有大压簧(6)。
4.根据权利要求1所述的一种活塞式智能转换接头,其特征在于,所述小活塞腔体(10)包括第二安装面(28),所述小活塞(11)包括左端面(30),所述第二安装面(28)与所述左端面(30)之间安装有小压簧(12)。
5.根据权利要求1所述的一种活塞式智能转换接头,其特征在于,所述大活塞(7)还包括腰部(26 ),所述腰部(26 )安装有H型密封环(8 ),所述H型密封环(8 )的材料为橡胶。
6.根据权利要求1所述的一种活塞式智能转换接头,其特征在于,所述大活塞(7)底部与腰部(26)之间开设有传压孔通道(9)。
7.根据权利要求1所述的一种活塞式智能转换接头,其特征在于,所述大活塞(7)上还设有凸台(31),所述大活塞腔体内设有导向槽(17),所述凸台(31)放置在所述导向槽(17)内。
8.根据权利要求1所述的一种活塞式智能转换接头,其特征在于,所述横向液流通道(4)的端部安装有堵头(15),并通过盘根(13)密封。
9.根据权利要求1所述的一种活塞式智能转换接头,其特征在于,所述上半主体(I)与所述下半主体(22)之间通过金属密封圈密封,并用螺栓固定连接。
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