CN106761464B - 油管缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油管缓冲装置，其包括：中空的上接头，其上部、下部的内侧设置有丝扣，上接头的内部形成有第一限位部；呈管状的下接头，其外侧设置有丝扣；呈中空回转体型的活塞，其穿设过下接头，上端位于上接头内，其下端位于下接头外，且下端的外侧设置有丝扣，活塞靠近上端的位置形成有第二限位部；设置在上接头内的捕捉管，捕捉管的下端卡设在第二限位部内，其上端距离第一限位部具有预定距离；捕捉管的侧壁上设置有开口；捕捉管与上接头以及活塞的上端之间形成有第一腔体，第一腔体内设置有磁环和碟簧。本发明提供的油管缓冲装置，能够有效吸收抽油管柱使用过程中产生的冲击力，降低大修井概率和难度同时还能够达到有效较低有卡泵现象。

Description

油管缓冲装置

技术领域

本发明涉及采油工程技术领域，特别涉及一种油管缓冲装置。

背景技术

目前，在采油现场，油井内的抽油杆柱以3冲次/分钟至12冲次/分钟的频率在油管内孔中上下往复运动。其中，一方面由于油田开发生产中，包括稠油、稀油、高凝油等的井液高含水、高矿化度等物理化学特性可能造成油井杆柱偏磨、腐蚀、结垢严重；另一方面由于井身结构的不合理亦可造成油井杆柱偏磨，上述油井内的油井杆柱容易导致抽油泵发生卡泵、碰泵现象。进一步的，当发生卡泵或碰泵现象时会对凡儿总成产生冲击。另外，还可能是其它原因也会导致的碰泵现象的发生。整体上，当发生碰泵时，对凡儿总成产生冲击容易造成固定凡儿总成故障，导致大修井作业，最终致使油井产量降低甚至无法开采并易引发安全及环保事故。

因此，有必要提出一种能够有效吸收抽油管柱使用过程中产生的冲击力，降低修井概率的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种油管缓冲装置，能够有效吸收抽油管柱使用过程中产生的冲击力，降低大修井概率和难度同时还能够达到有效较低有卡泵现象。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种油管缓冲装置，包括

中空的上接头，其上部的内侧设置有用于连接油管的丝扣，其下部的内侧设置有丝扣，所述上接头的内部形成有第一限位部；

呈管状的下接头，其外侧设置有用于连接所述上接头的丝扣；

呈中空回转体型的活塞，其穿设过所述下接头，上端位于所述上接头内，所述活塞的下端位于所述下接头外，且下端的外侧设置有丝扣，所述活塞靠近上端的位置形成有第二限位部；

设置在所述上接头内的捕捉管，所述捕捉管的下端卡设在所述第二限位部内，其上端距离所述第一限位部具有预定距离；所述捕捉管的侧壁上设置有开口；所述捕捉管与所述上接头以及所述活塞的上端之间形成有第一腔体，所述第一腔体内设置有磁环和碟簧。

在优选的实施方式中，所述上接头的内侧壁还形成有第三限位部，相应的，所述油管缓冲装置还包括设置在所述第三限位部上的隔环。

在优选的实施方式中，所述碟簧包括第一碟簧、第二碟簧和第三碟簧，所述第一碟簧、磁环、第二碟簧、隔环及第三碟簧在所述第一腔体内自上而下依次分布。

在优选的实施方式中，所述第一碟簧、第二碟簧和第三碟簧分别包括多个子碟簧，所述子碟簧的弹性位移为0.1毫米至0.4毫米。

在优选的实施方式中，所述开口的个数为多个，沿着所述捕捉管的周向均匀布置，所述开口的位置与所述磁环的位置相对。

在优选的实施方式中，所述活塞、所述上接头和所述下接头上端面之间还形成有第二腔体，所述第二腔体内还设置有第四碟簧。

在优选的实施方式中，所述第四碟簧包括多个子碟簧，所述子碟簧的弹性位移为0.1毫米至0.4毫米。

在优选的实施方式中，所述子碟簧的材料为65锰钢，且经过淬火及350摄氏度至500摄氏度回火处理以及倒圆角处理。

在优选的实施方式中，所述磁环的材料为钕铁硼永磁体。

在优选的实施方式中，所述预定距离为1毫米至2毫米。

在优选的实施方式中，所述上接头靠近下端的内侧与所述下接头外侧配合的位置设置有第一密封圈；

所述活塞靠近上端的外侧与所述上接头内侧配合的位置设置有第二密封圈；

所述活塞的外侧与所述下接头内侧配合的位置设置有第三密封圈；其中，所述第三密封圈的个数大于所述第一密封圈或所述第二密封圈的个数。

本发明的特点和优点是：通过设置与上部抽油管柱丝扣连接的上接头，和所述上接头丝扣连接的下接头，以及穿设在所述上接头、下接头内且能相对轴向移动的捕捉管和活塞，其中所述活塞的下端设置有与下部抽油管柱连接的丝扣，所述捕捉管与所述上接头以及所述活塞的上端之间形成有第一腔体，所述第一腔体内设置有磁环和碟簧。使用时，油管缓冲装置中的碟簧作用可吸收峰值负荷并自身产生弹性位移，从而避免峰值负荷直接作用于油管丝扣连接处，实现了对油管丝扣缓慢加载，极大延长油管寿命并减少油管柱断脱几率；此外，所述捕捉管的侧壁上设置有与所述上接头内部相连通的开口，以便于所述上接头内的油液中因油杆、油管偏磨产生的铁屑或杆管各种腐蚀的产物通过该开口吸附在所述第一腔体内的磁环上，从而达到防止卡泵的目的。整体而言，本申请所提供的油管缓冲装置具有捕捉、缓冲等多种功能的连接抽油管柱的装置。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种油管缓冲装置的结构示意图；

图2是本申请实施方式中一种油管缓冲装置碟簧的主视图；

图3是本申请实施方式中一种油管缓冲装置碟簧的剖视图。

附图标记说明：

磁环-1；隔环-2；子碟簧-3；圆角-30；第一碟簧-31；第二碟簧-32-第三碟簧-33；第四碟簧-34；密封圈-4；第一密封圈-41；第二密封圈-42；第三密封圈-43；上接头-5；第一限位部-51；第三限位部-52；下接头-6；工艺孔-61；活塞-7；第二限位部-71；捕捉管-8；开口-80；第一腔体-91；第二腔体-92。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种具有捕捉和缓冲功能的多功能油管缓冲装置，能够有效吸收抽油管柱使用过程中产生的冲击力，降低大修井概率和难度同时还能够达到有效较低有卡泵现象。

请参阅图1，本申请实施方式中提供一种油管缓冲装置，其包括：中空的上接头5，其上部的内侧设置有用于连接油管的丝扣，其下部的内侧设置有丝扣，所述上接头5的内部形成有第一限位部51；呈管状的下接头6，其外侧设置有用于连接所述上接头5的丝扣；呈中空回转体型的活塞7，其穿设过所述下接头6，上端位于所述上接头5内，其下端位于所述下接头6外，且下端的外侧设置有丝扣，所述活塞7靠近上端的位置形成有第二限位部71；设置在所述上接头5内的捕捉管8，所述捕捉管8的下端卡设在所述第二限位部71内，其上端距离所述第一限位部51具有预定距离；所述捕捉管8的侧壁上设置有开口80；所述捕捉管8与所述上接头5以及所述活塞7的上端之间形成有第一腔体91，所述第一腔体91内设置有磁环1和碟簧。

在本实施方式中，所述上接头5可整体呈中空的回转体，所述中空部分为贯通孔，其具有相对的上部和下部，其上部的内侧设置有丝扣用于和油管连接，其下部的内侧设置有丝扣用于和下接头6连接。在所述上接头5的内部形成有第一限位部51，所述第一限位部51具体可以为在所述上接头5的内部形成的台阶，通过设置所述第一限位部51，可以为碟簧提供抵靠位置。

在本实施方式中，所述下接头6可以呈中空的管状，所述中空部分为贯通孔，所述下接头6的外侧设置有丝扣，用于和所述上接头5下部内衬的丝扣相匹配。进一步的，在所述上接头5和下接头6丝扣配合的下部，还可以设置有第一密封圈41，以保证所述下接头6与所述上接头5配合位置的密封性，防止油管内液体的泄漏。具体的，所述第一密封圈41可以为O型密封圈，其个数可以为多个，例如可以为2个、3个、4个等等，本申请在此并不作具体的限定。当所述第一密封圈41的个数为多个时，能够较好地保证所述上接头5与下接头6配合位置的密封性。

此外，在所述上接头5与所述下接头6之间还可以设置有销钉，以防止所述上接头5与下接头6之间的丝扣在使用过程中发生松脱。在所述下接头6靠近下端的外壁上还可以设置有安装用的工艺孔61，以便于安装工具***该工艺孔61内，旋转下接头6，使其与上接头5连接。

在本实施方式中，所述活塞7整体呈中空的回转体型，其整体穿设过所述下接头6，上端位于所述上接头5内，下端位于所述下接头6外。所述活塞7下端的外侧设置有丝扣，用于和油管相连接。在所述活塞7靠近上端的位置形成有第二限位部71，该第二限位部71用于设置捕捉管8。具体的，所述第二限位部71可以为在所述活塞7上端形成的限位台阶，所述捕捉管8可以卡设在该限位台阶内。

在本实施方式中，所述活塞7靠近上端的外侧与所述上接头5内侧配合的位置还设置有第二密封圈42，以保证所述活塞7与上接头5配合位置的密封性，防止油管内液体的泄漏。具体的，所述第二密封圈42可以为O型密封圈，其个数可以为多个，例如可以为2个、3个、4个等等，本申请在此并不作具体的限定。当所述第二密封圈42的个数为多个时，能够较好地保证所述上接头5与活塞7配合位置的密封性。

在本实施方式中，所述活塞7的外侧与所述下接头6内侧配合的位置还设置有第三密封圈43，以保证所述活塞7与所述下接头6配合位置的密封性，防止油管内液体的泄漏。具体的，所述第二密封圈42可以为O型密封圈，其个数可以为多个，例如可以为2个、3个、4个，5个、6个等等，本申请在此并不作具体的限定。由于所述活塞7与所述下接头6之间为活动配合，因此，所述第三密封圈43的个数可以相对设置地更多一些，例如为5个以上，当所述第三密封圈43的个数设置较多时，能够较好地保证所述下接头6与活塞7活动配合位置的密封性，防止油液从该位置泄漏出。

在本实施方式中，所述捕捉管8整体为中空的管体，其设置在所述上接头5内。所述捕捉管8具有相对的上端和下端，其下端通过所述第二限位部71进行定位，其上端距离所述第一限位部51具有预定距离。所述预定距离用于保证当所述活塞7相对所述下接头6移动，压缩碟簧时，所述活塞7具有移动余量。具体的，所述预定距离可以为1毫米至2毫米，当然所述预定距离的具体数值可以根据实际的抽油管柱的需求而作适应性调整，本申请在此并不作具体的限定。

在所述捕捉管8的侧壁上设置有至少一个开口80，所述开口80与所述上接头5的贯通孔相连通。所述捕捉管8与所述上接头5以及所述活塞7的上端面之间形成有第一腔体91，所述第一腔体91内设置有磁环1和碟簧。

其中，所述第一腔体91具体可以呈圆环状，其可以由所述捕捉管8的外侧壁与所述上接头5内部形成的台阶面及以下的内侧壁，以及所述活塞7的上端面配合形成。

其中，所述碟簧可用于有效吸收碰泵对凡儿总成产生的冲击力，降低大修井概率。

具体的，该碟簧可以包括多个子碟簧，例如可以为20个至40个等。具体的，该子碟簧的个数可以根据实际油管管柱所需缓冲力的大小进行相应的设定，本申请在此并不作具体的限定。

请结合参阅图2至图3，每个子碟簧3整体可以呈圆环状，在面与面交界的位置，以及边界倒角的位置等设置有圆角30，从而可以大大减少交界面产生的尖角及倒角处热处理时所产生的裂纹倾向；另外圆角30也可降低使用过程中的应力集中现象。此外，所述子碟簧3的材料可以为65Mn(锰钢)，经过淬火及350摄氏度至500摄氏度中温回火等热处理。整体上可以保证该子碟簧3的疲劳寿命可达300万次，极限负荷为40吨至60吨，弹性位移为0.1毫米至0.4毫米，相对于现有的普通碟簧而言，具有高效地使用性能和较长的使用寿命，可完全适应油井各种复杂工况。

一般的，抽油杆连同柱塞上冲程时，油管内液柱重量由抽油杆及柱塞负担，油管柱仅承受自身负荷。抽油杆连同柱塞下冲程时，油管内液柱重量由油管柱及泵筒负担。在上下冲程转换瞬间，液柱重量瞬间作用于油管柱上所产生的峰值负荷可超出转换后正常负荷30％-50％。油管柱丝扣连接处一般为强度薄弱环节，一定的疲劳寿命后，在峰值负荷作用下容易发生断脱，酿成大修井事故。而该油管缓冲装置中的碟簧作用可吸收峰值负荷并自身产生弹性位移，从而避免峰值负荷直接作用于油管丝扣连接处，实现了对油管丝扣缓慢加载，极大延长油管寿命并减少油管柱断脱几率。

此外，油管柱使用若干年后老化现象严重，断脱后落于井底瞬间产生强大的冲击可使油管柱断成几节或弯曲，增加了大修难度。而该油管缓冲装置的碟簧可有效吸收冲击，通过自身位移变形降低管柱断裂或弯曲的几率，从而降低油水井大修难度。

在本实施方式中，所述磁环1设置在与上述上接头5相连通的所述第一腔体91内用于捕捉油液中的铁屑，防止铁屑进入抽油泵中，可以有效较低卡泵几率，使得所述油管缓冲装置具有捕捉功能。

具体的，所述磁环1可以整体呈圆环状，其尺寸可以与所述第一腔体91的尺寸相匹配，具体的本申请在此并不作具体的限定。所述磁环1的材料为钕铁硼永磁体。该磁环1通过磁场强度达50高斯的耐高温型钕铁硼永磁体材料制成，其可牢牢捕捉和吸附抽油杆、油管偏磨产生的铁屑或杆管各种腐蚀的产物，达到防止卡泵目的。

在本实施方式中，所述捕捉管8的侧壁上设置有与所述上接头5的贯通孔相连通的开口80，以便于所述上接头5内的油液中因油杆、油管偏磨产生的铁屑或杆管各种腐蚀的产物通过该开口80吸附在所述第一腔体91内的磁环1上，从而达到防止卡泵的目的。具体的，所述开口80的个数可以为多个，所述多个开口80可以沿着所述捕捉管8的周向均匀布置，从而便于油液中的铁屑能够尽可能多地被所述磁环1吸附，防止卡泵。另外，所述开口80的位置与所述磁环1的位置可以相对，具体的，所述开口80所在的高度范围可以包覆所述磁环1的位置，以便于缩短油液中的铁屑与所述磁环1的距离，保证铁屑能够可靠地被所述磁环1吸附。

本申请所提供的油管缓冲装置，通过设置与上部抽油管柱丝扣连接的上接头5，和所述上接头5丝扣连接的下接头6，以及穿设在所述上接头5、下接头6内且能相对轴向移动的捕捉管8和活塞7，其中所述活塞7的下端设置有与下部抽油管柱连接的丝扣，所述捕捉管8与所述上接头5以及所述活塞7的上端之间形成有第一腔体91，所述第一腔体91内设置有磁环1和碟簧。使用时，油管缓冲装置中的碟簧作用可吸收峰值负荷并自身产生弹性位移，从而避免峰值负荷直接作用于油管丝扣连接处，实现了对油管丝扣缓慢加载，极大延长油管寿命并减少油管柱断脱几率；此外，所述捕捉管8的侧壁上设置有与所述上接头5内部相连通的开口80，以便于所述上接头5内的油液中因油杆、油管偏磨产生的铁屑或杆管各种腐蚀的产物通过该开口80吸附在所述第一腔体91内的磁环1上，从而达到防止卡泵的目的。整体而言，本申请所提供的油管缓冲装置具有捕捉、缓冲等多种功能的连接抽油管柱的装置。

如图1所示，在一个实施方式中所述上接头5的内侧壁还形成有第三限位部52，相应的，所述油管缓冲装置还包括设置在所述第三限位部52上的隔环2。相应的，所述碟簧可以包括第一碟簧31、第二碟簧32和第三碟簧33，所述第一碟簧31、磁环1、第二碟簧32、隔环2、第三碟簧33在所述第一腔体91内自上而下依次分布。

具体的，所述第三限位部52可以为在所述上接头5内侧壁上形成的限位台阶。该限位台阶用于抵靠所述隔环2，限制其向上的轴向移动。所述隔环2用于对相邻的子碟簧3进行定位，保证多个子碟簧3组合而成的碟簧组具有较好的轴向减震效果。

在本实施方式中，所述第一碟簧31、第二碟簧32和第三碟簧33分别包括多个子碟簧3。

具体的，所述第一碟簧31、第二碟簧32、第三碟簧33所包含的子碟簧3个数可以为6个。当然，所述第一碟簧31、第二碟簧32、第三碟簧33各自包含的子碟簧3个数还可以大于6个或者小于6个，其可以根据实际的油管柱受力进行相应的调整，本申请在此并不作具体的限定。

如图1所示，由于所述第一腔体91用于设置所述隔环2以下的位置的尺寸较隔环2以上的位置相对较大，所述第一碟簧31、第二碟簧32中的子碟簧3的尺寸可以相同，所述第三碟簧33的子碟簧3的尺寸可以大于所述第一碟簧31、第二碟簧32的子碟簧3的尺寸，以配合所述第一腔体91的尺寸。当然，所述第一碟簧31、第二碟簧32和第三碟簧33对应的子碟簧3的尺寸可以根据第一腔体91的尺寸的不同而作适应性调整，本申请在此并不作具体的限定。

在一个实施方式中所述活塞7、上接头5和所述下接头6上端面之间还形成有第二腔体92，所述第二腔体92内还设置有第四碟簧34。所述第四碟簧34可以包括多个子碟簧3。

在本实施方式中，所述第二腔体92的整体形状可以呈圆环状，其可以由活塞7的外侧壁、上接头5的内侧壁以及所述下接头6的上端面形成。所述第二腔体92内设置有第四碟簧34，用于和所述第一碟簧31、第二碟簧32和第三碟簧33相配合实现对油管柱的缓冲功能。具体的，所述第四碟簧34可以包括多个子碟簧3，所述子碟簧3的个数可以根据实际油管柱的受力情况进行相应的设定，本申请在此并不作具体的限定。如图3所示，所述第四碟簧34可以包括3个子碟簧，所述第四碟簧34的尺寸可以与所述第三碟簧33的尺寸相同。

当抽油泵处于上冲程时，活塞7相对向上移动，压缩所述第一碟簧31、第二碟簧32和第三碟簧33；当所述抽油泵处于下冲程时，活塞7在重力作用下向下移动，所述第一碟簧31、第二碟簧32和第三碟簧33复位，同时所述第四碟簧34被压缩，从而对所述活塞7以其连接的管柱起到缓冲作用。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所述技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种油管缓冲装置，其特征在于，包括

中空的上接头，其上部的内侧设置有用于连接油管的丝扣，其下部的内侧设置有丝扣，所述上接头的内部形成有第一限位部；

呈管状的下接头，其外侧设置有用于连接所述上接头的丝扣；

呈中空回转体型的活塞，其穿设过所述下接头，上端位于所述上接头内，所述活塞的下端位于所述下接头外，且下端的外侧设置有丝扣，所述活塞靠近上端的位置形成有第二限位部；

设置在所述上接头内的捕捉管，所述捕捉管的下端卡设在所述第二限位部内，其上端距离所述第一限位部具有预定距离；所述捕捉管的侧壁上设置有开口；所述捕捉管与所述上接头以及所述活塞的上端之间形成有第一腔体，所述第一腔体内设置有磁环和碟簧。

2.如权利要求1所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述上接头的内侧壁还形成有第三限位部，相应的，所述油管缓冲装置还包括设置在所述第三限位部上的隔环。

3.如权利要求2所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述碟簧包括第一碟簧、第二碟簧和第三碟簧，所述第一碟簧、磁环、第二碟簧、隔环及第三碟簧在所述第一腔体内自上而下依次分布。

4.如权利要求3所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述第一碟簧、第二碟簧和第三碟簧分别包括多个子碟簧，所述子碟簧的弹性位移为0.1毫米至0.4毫米。

5.如权利要求3所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述开口的个数为多个，沿着所述捕捉管的周向均匀布置，所述开口的位置与所述磁环的位置相对。

6.如权利要求1所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述活塞、所述上接头和所述下接头上端面之间还形成有第二腔体，所述第二腔体内还设置有第四碟簧。

7.如权利要求6所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述第四碟簧包括多个子碟簧，所述子碟簧的弹性位移为0.1毫米至0.4毫米。

8.如权利要求4或7所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述子碟簧的材料为65锰钢，且经过淬火及350摄氏度至500摄氏度回火处理以及倒圆角处理。

9.如权利要求1所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述磁环的材料为钕铁硼永磁体。

10.如权利要求1所述的油管缓冲装置，其特征在于，所述预定距离为1毫米至2毫米。

11.如权利要求1所述的油管缓冲装置，其特征在于，

所述上接头靠近下端的内侧与所述下接头外侧配合的位置设置有第一密封圈；

所述活塞靠近上端的外侧与所述上接头内侧配合的位置设置有第二密封圈；

所述活塞的外侧与所述下接头内侧配合的位置设置有第三密封圈；其中，所述第三密封圈的个数大于所述第一密封圈或所述第二密封圈的个数。