CN2660091Y - 高可靠性双向液压油管锚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双向液压油管锚，包括坐卡机构由活塞(14)、活塞座(15)、窗筐(6)、剪钉(16)组成；锚定机构由卡瓦(7)、上锥体(5)、下锥体(10)组成；解卡结构由中心管(1)、剪切环(2)、剪钉(13)组成；防卡机构由防卡弹簧(8)及上、下锥体(5、10)组成；在中心管(1)上套装一转套(21)，在转套(21)的一端均布分瓣丝扣(12)分瓣丝扣(12)前端的中心管(1)周面上固装有转环(9)，在转环(9)的周面上有弧形缺口(24)，下锥体(10)的周面上开有夹角是90°的两个键槽，其中一个键槽内放有导向键(11)，另一个键槽内放有带弹簧的限位键(18)。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种石油开采过程中井下工具配件，尤其是一种高可靠性双向液压油管锚。
背景技术
随着石油工业的发展，一些埋藏深，低渗透的油田不断投入开发。有杆泵采油的举升高度不断加大，油管柱和抽油杆愈来愈长，受力状况愈趋复杂。用油管锚将油管下端固定，则可以消除油管变形，减少油管断脱事故及冲程损失。国内外采油工作者公认泵深超过1800m油管必须张力式锚定，以消除由于内压引起的油管螺旋弯曲，从而消除因此而产生的冲程损失。在有杆泵抽油过程中，未锚定油管所承受的不变载荷，不仅承受自重载荷，还承受液柱压力作用在油管内径面积与柱塞面积的差额面积上的液体不变载荷。油管本身在每个冲程中所承受的交变载荷类似于抽油杆柱上的交变载荷，在上行程中游动阀关闭，液柱载荷转换到抽油杆柱上，油管柱卸载收缩；下行程游动阀打开，液柱载荷通过泵底固定阀作用到油管上，使油管伸长。频繁的交变载荷，造成抽油杆与油管之间磨擦力增大，增加了抽油杆载荷和能量消耗，同时加剧了油管和抽油杆，泵筒和柱塞之间的磨损。目前矿场使用过的油管锚基本分为两大类：一机械式油管锚；(1)张力油管锚靠J型轨道槽来实现坐锚和解锚，其特点是：结构简单，通过张力短节油管可处于张力状态，但现场操作麻烦。其缺点是单向卡瓦，一但油管断脱即造成下部油管和油管锚落井。(2)旋转式油管锚具有双向锚定的特点，即能提高预拉力，又防止油管断脱时油管落入井内。其特点是井口旋转坐锚不易操作，左旋解锚造成油管脱扣，上提解锚时，拉断销钉剪切力太小，锚定力不够；销钉剪切力太大时特别害怕抽油杆断脱不能泄油液时，剪切力加上油管及油管内液体重量造成解锚困难。二液力式油管锚；(1)压差式油管锚 其特点是抽油泵开抽后随着油管内液面上升而自动锚定，缺点受举升高度影响压差值过小而锚定不住时每一次冲程都会刮削一次套管，套管会很快损坏。(2)憋压式油管锚 其特点是打压后锚爪锚定并且锁定，不受压差影响是一种较理想的油管锚。解锚时上提剪断剪切环(或销钉)存在的问题同旋转式油管锚一样。
现在油田深抽井宁愿损失泵效也不愿用油管锚，原因主要是解锚困难，特别在油管和抽油杆断脱情况下解锚更难，如果一旦解卡失败，将造成大修，浪费人力物力。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种锚定后，能承受交变的液柱载荷和随机性向上或向下的各种载荷而不滑动，且具高可靠的解锚方式的双向液压油管锚。
本实用新型的技术方案是：一种高可靠性双向液压油管锚，包括坐卡机构由活塞、活塞座、窗筐、剪钉组成；锚定机构由卡瓦、上锥体、下锥体组成；解卡结构由中心管、剪切环、剪钉组成；防卡机构由防卡弹簧及上、下锥体组成；在中心管上套装一转套，在转套的一端均布分瓣丝扣并通过一对剪钉与中心管联在一起，分瓣丝扣前端的中心管周面上固装有转环，在转环的周面上由弧形缺口，下锥体的周面上开有夹角是90°的两个键槽，其中一个键槽内放有导向键，另一个键槽内放有带弹簧的限位键，下锥体下部的周面上铣有分瓣锁套，分瓣锁套锁定时与分瓣丝扣扣接。
分瓣锁套的瓣共有三个，均布在下锥体的圆周面上；分瓣丝扣的瓣共有三个，均布在转套的圆周面上。
在上锥体与中心管之间装有推力轴承。
本实用新型的优点：
1、能承受交变的液柱载荷和随机性向上或向下的各种载荷而不滑动，有即使油管柱受各种效应影响，油管始终保持张力状态而不弯曲，螺纹不磨损。
2、改善油管柱受力状况，提高冲程利用率来提高泵效。
3、高可靠的解锚方式，为大量使用油管锚成为可能。
4、上锥体推力轴承结构保证该油管锚在上锥体坐卡时产生的向上的压紧力通过平面推力轴承的承接，以使中心管右旋解卡扭拒为最小。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图
图2为分瓣丝扣与分瓣锁套锁定状态时的结构示意图
图3为转环与下锥体锁定状态时的结构示意图
图4为分瓣丝扣与分瓣锁套解卡状态时的结构示意图
图5为转环与下锥体解卡状态时的结构示意图
图6为转套结构示意图
具体实施方式
包括坐卡机构由活塞14、活塞座15、窗筐6、剪钉16组成；锚定机构由卡瓦7、上锥体5、下锥体10组成；解卡结构由中心管1、剪切环2、剪钉13组成；防卡机构由防卡弹簧8及上、下锥体5、10组成；在中心管1上套装一转套21，在转套21的一端均布分瓣丝扣12并通过一对剪钉13与中心管1联在一起，分瓣丝扣12前端的中心管1周面上固装有转环9，在转环9的周面上有弧形缺口24，下锥体10的周面上开有夹角为90°的两个键槽，其中一个键槽内放有导向键11，另一个键槽内放有带弹簧的限位键18，下锥体10下部的周面上铣有分瓣锁套20，分瓣锁套20锁定时与分瓣丝扣12扣接。分瓣锁套的瓣共有三个，均布在下锥体10的圆周面上；分瓣丝扣的瓣共有三个，均布在转套21的圆周面上，在上锥体5与中心管1之间装有推力轴承3，在推力轴承3外有压紧套4。
工作原理：
该锚靠液压坐卡，当其随油管柱下到预定深度后，从井口打压至8-9Mpa时坐卡剪钉16被剪断，活塞带动下锥体10及导向键11，沿着分瓣丝扣(每个瓣上均布螺纹)12内的导向槽19上行，大约前行12mm导向键11进入转环9的弧形缺口24内，卡瓦7顺15°锥面推出卡于套管内表面，同时分瓣锁套20(和下锥体为同一零件)随下锥体10一起运动，锁定在分瓣丝扣12上，阻止锥体倒退，当压力升至15Mpa左右时，稳压10min完成坐卡。解卡方式有三种：(1)右旋油管锚60°(50°-90°都可以)分瓣锁套20进入分瓣丝扣12内的弧形凹面23后失去锁定，继续右旋转环9带动导向键11，使下锥体10和中心管1在解卡状态下成为一体并一起转动，这样就避免了分瓣丝扣12继续右旋再次进入分瓣锁套20的马牙扣内，形成永久解卡状态，然后上提油管完成解卡。同时下锥体10圆周面上的键槽中装的带弹簧的限位键18就会经转环9突出的C面进入中心管1上的转环9的凹面25内，将转环9和下锥体10联为一体，使锁定机构处于永远解卡状态。为了使中心管1右旋解卡时扭拒为最小，在上锥体5与中心管1之间装有推力轴承3。
(2)上提油管解卡时，上锥体5在拉力的作用下，中心管1上的分瓣丝扣(均布螺纹)12中的剪钉13被拉断，从而完成在油管断脱打捞情况下的解卡。
(3)下放油管靠油管自重及加压力量剪断剪切环2之后，中心管1带动下锥体10下行，从而完成解卡。
七.主要参数及性能指标：
总长 780mm
最大外径 113mm
最小通径 60mm
卡瓦外径 113mm
耐压 40MPa
坐卡压力 10Mpa-12MPa
旋转解卡扭力 50N
上提解卡拉力 120KN-130KN
下放解卡压力 200KN
上锚定力 120KN-130KN
下锚定力 200KN
两端连接丝扣 27/8TBG
适用条件 适用于套管内径118mm-130mm；泵挂
1800m-4000m机油井或水井。
性能特点：
(1)在打压坐卡过程中，液力作用在活塞的上推力被卡瓦锥面分解成垂直力，而活塞座及抽油泵凡尔的下压力保证了液力锚坐卡后油管处于张力状态。
(2)三种解卡方式，保证了油管及抽油杆在断脱情况下，仍能安全可靠解卡。
(3)采用窗筐锚爪结构，卡瓦牙弧度符合套管内径要求，且接触面大，锚定力强，卡瓦回收可靠。
坐卡、解卡灵活方便，卡瓦可自动回拉，安全、高可靠性。
Claims (3)
1、一种高可靠性双向液压油管锚，包括坐卡机构由活塞(14)、活塞座(15)、窗筐(6)、剪钉(16)组成；锚定机构由卡瓦(7)、上锥体(5)、下锥体(10)组成；解卡结构由中心管(1)、剪切环(2)、剪钉(13)组成；防卡机构由防卡弹簧(8)及上、下锥体(5、10)组成；其特征是：在中心管(1)上套装一转套(21)，在转套(21)的一端均布分瓣丝扣(12)并通过一对剪钉(13)与中心管(1)联在一起，分瓣丝扣(12)前端的中心管(1)周面上固装有转环(9)，在转环(9)的周面上由弧形缺口(24)，下锥体(10)的周面上开有夹角是90°的两个键槽，其中一个键槽内放有导向键(11)，另一个键槽内放有带弹簧的限位键(18)，下锥体(10)下部的周面上铣有分瓣锁套(20)，分瓣锁套(20)锁定时与分瓣丝扣(12)扣接。
2、根据权利要求1所述的高可靠性双向液压油管锚，其特征是：分瓣锁套的瓣共有三个，均布在下锥体(10)的圆周面上；分瓣丝扣的瓣共有三个，均布在转套(21)的圆周面上。
3、根据权利要求1所述的高可靠性双向液压油管锚，其特征是：在上锥体(5)与中心管(1)之间装有推力轴承(3)。
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Cited By (2)
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| CN110076726B (zh) * | 2019-05-06 | 2021-04-09 | 西南石油大学 | 一种管内安装拆卸管扣装置 |
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| CN115822513B (zh) * | 2023-02-06 | 2023-08-04 | 东营市海天石油科技有限责任公司 | 一种旋转锚定坐封式油层保护装置 |
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