CN210460557U - 井下卡定器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及天然气和石油开采技术领域，提供一种井下卡定器，包括：操作柱；操作头，所述操作头与所述操作柱的一端连接；涡流产生器，所述涡流产生器设置于所述操作柱外周面，且围绕所述操作柱螺旋延伸；活动环，所述活动环可沿所述操作柱活动的套设于所述操作柱；以及至少两个卡定臂，所述卡定臂包括相对的固定端和自由端，所述固定端与所述活动环连接，所述操作头位于各个所述卡定臂之间。本申请实施例提供的井下卡定器在使用时被固定在井下管柱的下部。在柱塞上行的过程中，井下管柱内的气体和液体向上运动。井下管柱内的气体和液体向上运动的过程中，会经过井下卡定器上设置的涡流产生器，涡流产生器使经过其的气体和液体旋转或/和混合，进而使得气体和液体在较好的混合状态下旋转前行，从而使由气体和液体混合形成的泡状流体维持在井下管柱内更高的位置，为柱塞的往复举升提供更高的动态液面。通过本申请实施例提供的井下卡定器，能够帮助柱塞举升出更多的液体，实现了更高效率的举升生产，进而提高石油或天然气的产量。

Description

井下卡定器

技术领域

本申请涉及天然气和石油开采技术领域，尤其涉及一种井下卡定器。

背景技术

柱塞是一种能够在油气井中上行自由运动的活塞。其能够在自重的作用下下落至井底，并在井底压力的作用下上行至井口。在柱塞上行过程中，柱塞举升位于其上方的液体，使这些液体通过井口的生产管道排出至井外。通过柱塞举升，能够排出油气井井底的积液，进而提高油气井的产量。

在油气井中需要设置井下卡定器，井下卡定器用于承接柱塞，以限定柱塞最大下行深度。

实用新型内容

本申请的实施例提供一种井下卡定器，其能够帮助柱塞举升出更多的液体，实现了更高效率的举升生产，进而提高石油或天然气的产量。

为了达到上述的目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

井下卡定器，包括：

操作柱；

操作头，操作头与操作柱的一端连接；

涡流产生器，涡流产生器设置于操作柱外周面，且围绕操作柱螺旋延伸；

活动环，活动环可沿操作柱活动的套设于操作柱；以及

至少两个卡定臂，卡定臂包括相对的固定端和自由端，固定端与活动环连接，操作头位于各个卡定臂之间；

其中，操作头被构造为在远离活动环的卡定位置和靠近活动环的待机位置之间往复运动；操作头被构造为位于卡定位置时使自由端相互远离；自由端被构造为在操作头位于待机位置时能够相互靠近。

进一步的，涡流产生器为双螺旋结构。

进一步的，操作柱上开设有沿其轴线方向延伸的防转槽；活动环上设置有径向向内凸出的防转凸起，防转凸起可活动的插入防转槽内。

进一步的，井下卡定器还包括缓冲杆和缓冲弹簧；缓冲杆与操作柱可轴向运动的配合；缓冲弹簧套设在缓冲杆上，缓冲弹簧的一端与缓冲杆抵靠，缓冲弹簧的另一端与操作柱抵靠。

进一步的，活动环上开设有外定位销通孔，操作柱上开设有内定位销孔；当操作头位于待机位置时，外定位销通孔与内定位销孔正对；井下卡定器还包括限位销；当操作头位于待机位置时，限位销插入外定位销通孔和内定位销孔内；操作头被构造为在限位销断裂后从待机位置运动至卡定位置。

进一步的，井下卡定器包括两个卡定臂，井下卡定器还包括两个锁定机构，两个锁定机构分别设置于两个卡定臂的自由端；锁定机构被构造为在两个自由端相互靠近时能够相互配合，以将两个自由端维持在相互靠近的位置；锁定机构被构造为在相互配合时能够在外力的作用下相互分离。

进一步的，锁定机构包括固定轴和锁定体；固定轴固定设置于自由端，锁定体与固定轴可转动的配合；锁定体上设置有锁定凹槽；一个锁定机构的固定轴能够嵌入另一个锁定机构的锁定体上的锁定凹槽，以将两个自由端维持在相互靠近的位置；一个锁定机构的锁定体能够在外力的作用下脱离另一个锁定机构的固定轴，以使自由端能够相互远离。

进一步的，沿径向，自由端的外侧设置有卡定凸起。

进一步的，沿径向，自由端的外侧设置有凸出的防转齿。

进一步的，沿径向，卡定臂的内侧设置有限位凸起，限位凸起位于卡定位置和待机位置之间。

本申请的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本申请实施例提供的井下卡定器在使用时被固定在井下管柱的下部。在柱塞上行的过程中，井下管柱内的气体和液体向上运动。井下管柱内的气体和液体向上运动的过程中，会经过井下卡定器上设置的涡流产生器，涡流产生器使经过其的气体和液体旋转或/和混合，进而使得气体和液体在较好的混合状态下旋转前行，从而使由气体和液体混合形成的泡状流体维持在井下管柱内更高的位置，为柱塞的往复举升提供更高的动态液面。通过本申请实施例提供的井下卡定器，能够帮助柱塞举升出更多的液体，实现了更高效率的举升生产，进而提高石油或天然气的产量。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施方式，不应被看作是对本申请范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1为本实施例提供的井下卡定器的外部结构示意图，其中操作头位于待机位置；

图2为本实施例提供的井下卡定器的外部结构示意图，其中操作头位于卡定位置；

图3为本实施例提供的井下卡定器的剖面结构示意图，操作头位于待机位置；

图4为本实施例提供的井下卡定器的剖面结构示意图，操作头位于卡定位置；

图5为图2的A处放大图；

图6为图4的B处放大图。

图中：010-井下卡定器；100-操作柱；101-容纳孔；102-内定位销孔；110-防转槽；200-操作头；300-涡流产生器；400-活动环；410-防转凸起；420-外定位销通孔；500-卡定臂；510-固定端；520-自由端；521-卡定凸起；522-防转齿；530-限位凸起；610-缓冲杆；611-台阶面；620-缓冲弹簧；700-限位销；800-锁定机构；810-固定轴；820-锁定体；821-锁定凹槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的部分实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请的描述中，“油气井”可以指石油井，也可以指天然气井。当“油气井”为天然气井时，其可以是用于采集常规天然气的天然气井，也可以是用于采集非常规天然气(页岩气、煤层气等)的天然气井。

实施例1：

图1为本实施例提供的井下卡定器010的外部结构示意图，其中操作头200位于待机位置。图2为本实施例提供的井下卡定器010的外部结构示意图，其中操作头200位于卡定位置。请结合参照图1和图2，本实施例提供的井下卡定器010包括操作柱100、操作头200、涡流产生器300、活动环400以及两个卡定臂500。

操作柱100为圆柱状。操作头200也为柱状，其连接在操作柱100的一端，并与操作柱100同轴。操作头200的直径略大于操作柱100的直径。活动环400可沿操作柱100活动的套设于操作柱100。卡定臂500包括相对的固定端510和自由端520。卡定臂500的固定端510与活动环400连接。操作头200位于两个卡定臂500之间。涡流产生器300为设置于操作柱100外周面的凸起。涡流产生器300围绕操作柱100螺旋延伸。

由于活动环400是能够沿操作柱100的轴向运动的，因此，操作头200能够在远离活动环400的卡定位置和靠近活动环400的待机位置之间往复运动。当操作头200位于待机位置时，操作头200远离卡定臂500的自由端520，两个卡定臂500的自由端520在受径向向内的外力(即使两个自由端520相互靠近的外力)时，卡定臂500能够发生形变，进而使得两个卡定臂500的自由端520能够相互靠近。两个卡定臂500的自由端520相互靠近后，井下卡定器010的最大径向尺寸减小，使得井下卡定器010能够在井下管柱内运动。当操作头200位于卡定位置时，操作头200靠近卡定臂500的自由端520，操作头200能够阻止两个卡定臂500的自由端520相互靠近。此时井下卡定器010的最大径向尺寸较大，卡定臂500与井下管柱抵靠，从而使得井下卡定器010被固定在井下管柱内。

井下卡定器010通过施放机构下放至井下管柱内预定位置，然后通过振击或其他外力带动操作柱100运动，使操作头200从待机位置运动至卡定位置，从而将井下卡定器010预定在井下管柱内。当需要取出井下卡定器010时，通过打捞装置拉动井下卡定器010，使得操作头200从卡定位置运动至待机位置。然后继续拉动井下卡定器010，即可将井下卡定器010从井下管柱内取出。

本实施例提供的井下卡定器010在使用时被固定在井下管柱的下部。在柱塞上行的过程中，井下管柱内的气体和液体向上运动。井下管柱内的气体和液体向上运动的过程中，会经过井下卡定器010上设置的涡流产生器300，涡流产生器300使经过其的气体和液体旋转或/和混合，进而使得气体和液体在较好的混合状态下旋转前行，从而使由气体和液体混合形成的泡状流体维持在井下管柱内更高的位置，为柱塞的往复举升提供更高的动态液面。通过本实施例提供的井下卡定器010，能够帮助柱塞举升出更多的液体，实现了更高效率的举升生产，进而提高石油或天然气的产量。

涡流产生器300可以采用单螺旋结构，即涡流产生器300只包括一条围绕操作柱100螺旋延伸的凸起。在本实施例中，涡流产生器300为双螺旋结构，即涡流产生器300包括两条并排的围绕操作柱100螺旋延伸的凸起，如此有助于提升气体和液体旋转或/和混合的效率。在其他实施方式中，涡流产生器300也可以采用多螺旋结构。

当气体和液体经过涡流产生器300时，有可能会带动操作柱100转动，从而降低了气体和液体旋转或/和混合的效率。图3为本实施例提供的井下卡定器010的剖面结构示意图，操作头200位于待机位置。图4为本实施例提供的井下卡定器010的剖面结构示意图，操作头200位于卡定位置。请结合参照图3和图4，为了避免操作柱100相对于活动环400发生转动，在本实施例中，操作柱100上开设有沿其轴线方向延伸的防转槽110；活动环400上设置有径向向内凸出的防转凸起410，防转凸起410可活动的插入防转槽110内。在本实施例中，防转凸起410为沿径向贯穿活动环400且固定在活动环400上的销钉。通过防转槽110和防转凸起410的配合，能够避免操作柱100转动，从而确保气体和液体能够高效的旋转或/和混合。

进一步的，本实施例提供的井下卡定器010还包括缓冲杆610和缓冲弹簧620；缓冲杆610与操作柱100可轴向运动的配合；缓冲弹簧620套设在缓冲杆610上，缓冲弹簧620的一端与缓冲杆610抵靠，缓冲弹簧620的另一端与操作柱100抵靠。具体的，操作柱100上沿轴向开设有容纳孔101。缓冲杆610可活动的插入容纳孔101内。缓冲杆610位于操作柱100外的一端设置有径向向外凸出的台阶面611。缓冲弹簧620一端与操作柱100的端面抵靠，缓冲弹簧620的另一端与台阶面611抵靠。当井下卡定器010固定在井下管柱内后，下行的柱塞与缓冲杆610发生撞击，缓冲弹簧620被压缩，起到缓冲作用，有助于提高柱塞和井下卡定器010的寿命。

图5为图2的A处放大图。进一步的，在本实施例中，活动环400上开设有外定位销通孔420，操作柱100上开设有内定位销孔102；当操作头200位于待机位置时，外定位销通孔420与内定位销孔102正对。井下卡定器010还包括限位销700；当操作头200位于待机位置时，限位销700插入外定位销通孔420和内定位销孔102内。通过限位销700的限位作用，能够避免井下卡定器010下放过程中操作头200意外运动至卡定位置，提高了井下卡定器010的工作可靠性。当井下卡定器010被下放至预定深度后，通过振击或其他方式的外力使限位销700断裂，进而带动操作头200运动至卡定位置，将井下卡定器010固定在井下管柱内。

图6为图4的B处放大图。进一步的，在本实施例中，两个锁定机构800分别设置于两个卡定臂500的自由端520。两个锁定机构800被构造为在两个卡定臂500的自由端520相互靠近时能够相互配合，以将两个卡定臂500的自由端520维持在相互靠近的位置。锁定机构800被构造为在相互配合时能够在外力的作用下相互分离。在井下卡定器010进入井下管柱前，操作头200位于待机位置，此时对两个卡定臂500的自由端520施加外力，使两个卡定臂500的自由端520相互靠近，然后两个锁定机构800相互配合，将两个卡定臂500的自由端520限定在相互靠近的位置，如此使得井下卡定器010能够顺利下方至井下管柱下部。当需要将井下卡定器010固定在井下管柱内时，对锁定机构800施加作用力，使得两个锁定机构800相互分离，在卡定臂500自身回复力的作用下两个自由端520相互远离，并与井下管柱的内壁抵顶。最后使操作头200由待机位置运动至卡定位置，如此即可完成井下卡定器010的固定。

具体的，在本实施例中，锁定机构800包括固定轴810和锁定体820；固定轴810固定设置于自由端520。锁定体820由金属条弯折形成。锁定体820的一端弯折成圆形，从而可转动的套设在固定轴810上。锁定体820的中部弯折形成锁定凹槽821。锁定凹槽821能够容纳固定轴810。在井下卡定器010进入井下管柱前，对两个卡定臂500的自由端520施加外力，使两个卡定臂500的自由端520相互靠近，然后转动锁定体820，使一个锁定机构800的锁定体820从下方靠近另一个锁定机构800的固定轴810，并使固定轴810嵌入锁定凹槽821内。如此即完成了两个锁定机构800的相互配合，将两个自由端520维持在相互靠近的位置。当井下卡定器010在井下管柱内下行的过程中，锁定体820远离固定轴810的一端始终与井下管柱的内壁接触，使得锁定体820受到向上的力，如此可以避免一个锁定机构800的锁定体820脱离另一个锁定机构800的固定轴810，确保将自由端520维持在相互靠近的位置。当井下卡定器010到达井下管柱内预定深度后，将井下卡定器010向上提一段距离，锁定体820受到向下的力，使得锁定机构800的锁定体820脱离另一个锁定机构800的固定轴810。如此一来，在卡定臂500自身回复力的作用下两个自由端520相互远离，并与井下管柱的内壁抵顶。最后使操作头200由待机位置运动至卡定位置，如此即可完成井下卡定器010的固定。

进一步的，在本实施例中，沿径向，自由端520的外侧设置有卡定凸起521。卡定凸起521能够进入井下管柱接箍处的缝隙中，从而使井下卡定器010能够更加可靠的固定在井下管柱内。

当气体和液体经过涡流产生器300时，有可能会带动井下卡定器010整体转动，从而降低了气体和液体旋转或/和混合的效率，甚至到井下管柱被磨损破坏。为了避免这种情况，在本实施例中，沿径向，自由端520的外侧设置有凸出的防转齿522。通过设置防转齿522，井下卡定器010能够与井下管柱牢固的固定住，避免井下卡定器010发生转动。

进一步的，在本实施例中，沿径向，卡定臂500的内侧设置有限位凸起530，限位凸起530位于卡定位置和待机位置之间。当操作头200位于卡定位置时，限位凸起530能够避免操作头200在流体冲击下运动至待机位置，使得井下卡定器010能够可靠的固定在井下管柱内，避免了井下卡定器010在流体冲击下脱离预定位置的情况发生。

以上所述仅为本申请的部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.井下卡定器，其特征在于，包括：

操作柱；

操作头，所述操作头与所述操作柱的一端连接；

涡流产生器，所述涡流产生器设置于所述操作柱外周面，且围绕所述操作柱螺旋延伸；

活动环，所述活动环可沿所述操作柱活动的套设于所述操作柱；以及

至少两个卡定臂，所述卡定臂包括相对的固定端和自由端，所述固定端与所述活动环连接，所述操作头位于各个所述卡定臂之间；

其中，所述操作头被构造为在远离所述活动环的卡定位置和靠近所述活动环的待机位置之间往复运动；所述操作头被构造为位于所述卡定位置时使所述自由端相互远离；所述自由端被构造为在所述操作头位于所述待机位置时能够相互靠近。

2.根据权利要求1所述的井下卡定器，其特征在于：

所述涡流产生器为双螺旋结构。

3.根据权利要求1所述的井下卡定器，其特征在于：

所述操作柱上开设有沿其轴线方向延伸的防转槽；所述活动环上设置有径向向内凸出的防转凸起，所述防转凸起可活动的插入所述防转槽内。

4.根据权利要求1所述的井下卡定器，其特征在于：

所述井下卡定器还包括缓冲杆和缓冲弹簧；所述缓冲杆与所述操作柱可轴向运动的配合；所述缓冲弹簧套设在所述缓冲杆上，所述缓冲弹簧的一端与所述缓冲杆抵靠，所述缓冲弹簧的另一端与所述操作柱抵靠。

5.根据权利要求1所述的井下卡定器，其特征在于：

所述活动环上开设有外定位销通孔，所述操作柱上开设有内定位销孔；当所述操作头位于所述待机位置时，所述外定位销通孔与所述内定位销孔正对；

所述井下卡定器还包括限位销；当所述操作头位于所述待机位置时，所述限位销插入所述外定位销通孔和所述内定位销孔内；

所述操作头被构造为在所述限位销断裂后从所述待机位置运动至所述卡定位置。

6.根据权利要求1所述的井下卡定器，其特征在于：

所述井下卡定器包括两个所述卡定臂，所述井下卡定器还包括两个锁定机构，两个所述锁定机构分别设置于两个所述卡定臂的所述自由端；

所述锁定机构被构造为在两个所述自由端相互靠近时能够相互配合，以将两个所述自由端维持在相互靠近的位置；

所述锁定机构被构造为在相互配合时能够在外力的作用下相互分离。

7.根据权利要求6所述的井下卡定器，其特征在于：

所述锁定机构包括固定轴和锁定体；所述固定轴固定设置于所述自由端，所述锁定体与所述固定轴可转动的配合；所述锁定体上设置有锁定凹槽；一个所述锁定机构的所述固定轴能够嵌入另一个所述锁定机构的所述锁定体上的所述锁定凹槽，以将两个所述自由端维持在相互靠近的位置；一个所述锁定机构的所述锁定体能够在外力的作用下脱离另一个所述锁定机构的所述固定轴，以使所述自由端能够相互远离。

8.根据权利要求1所述的井下卡定器，其特征在于：

沿径向，所述自由端的外侧设置有卡定凸起。

9.根据权利要求1所述的井下卡定器，其特征在于：

沿径向，所述自由端的外侧设置有凸出的防转齿。

10.根据权利要求1所述的井下卡定器，其特征在于：

沿径向，所述卡定臂的内侧设置有限位凸起，所述限位凸起位于所述卡定位置和所述待机位置之间。

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