CN114856475A - 油井井口自动对中调偏密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明的油井井口自动对中调偏密封装置属于油井井口设备，是由内螺纹连接头、对中调偏装置和防喷盒依次连接构成，所述的对中调偏装置自下而上由万向连接头、主盘根筒和副盘根筒依次连接构成，万向连接头与主盘根筒的下口螺纹连接，所述的主盘根筒的上口与副盘根筒的下口螺纹连接，所述的副盘根筒的上口与防喷盒的下口螺纹连接；主盘根筒和盘根筒上均设有水平的密封孔，密封孔从内到外依次插装有密封块和滑块，推力转盘卡于滑块外并与其旋转配合。本装置，可实现自动对中调偏功能，可以自动平移对中14mm，自动调偏2度，主盘根筒和副盘根筒中的密封块对光杆在盘根筒内进行强制定中，解决了盘根和盘根盒的偏磨问题，同时，调偏和固中相结合，增大了调偏角度。

Description

油井井口自动对中调偏密封装置

技术领域

本发明属于油井井口设备，特别是涉及到一种油井井口自动对中调偏密封装置。

背景技术

抽油机井偏磨问题日益突出，盘根盒作为有杆抽油机的井口密封装置，是整机最薄弱的环节，其密封性能饱受偏磨影响。由于抽油机安装不可能达到绝对的精准对中，井口与光杆不对中造成光杆严重偏磨，导致盘根盒使用寿命缩短和耗电量增大。同时据统计，有杆抽油井80%都存在3-10mm的轴线偏移现象，导致光杆盘根偏磨严重，从而降低了盘根的使用寿命，甚至造成盘根盒与光杆摩擦造成光杆刮毛，更严重者密封件磨损后油井内的压力就会携带井中的油气从密封盒处冒出来污染井口或井场。同时，现有的密封装置需停井更换盘根，导致停产时间长。

专利号为2021200755327的公开文献，在一定程度上解决了上述问题，但其是 “由同轴筒状的防喷头、密封筒、封井器和调偏节自上而下依次连接构成”，由于在其结构上设有封井器，导致安装麻烦，费用高，同时光杆无法固中，无法克服盘根盒偏磨问题，而且其调偏效果有限，只能调0.5度。另外，其对对含水高井、稠油井也无能为力，其盘根密封不住，无法制止漏油现象。

发明内容

本发明对于上述现有技术的不足，提供了油井井口自动对中调偏密封装置。

本发明的油井井口自动对中调偏密封装置，是由内螺纹连接头、对中调偏装置和防喷盒依次连接构成，光杆穿过通孔并置于其中，所述的防喷盒上面设有防喷盒盖，防喷盒上部腔体内设有防喷球，对中调偏装置包括万向连接头，所述的万向连接头是由下部的万向头和上部的万向杆构成；在内螺纹连接头的上端面座有环形垫片骨架，万向连接头的万向头座于垫片骨架上，万向头边沿向上翘起，调中压盖压紧万向头边沿并与垫片骨架相配合，大压盖压紧调中压盖并与内螺纹连接头螺纹配合。所述的对中调偏装置自下而上由万向连接头、主盘根筒和副盘根筒依次连接构成，万向连接头与主盘根筒的下口螺纹连接，所述的主盘根筒的上口与副盘根筒的下口螺纹连接、并在其中设有O形圈Ⅴ，所述的副盘根筒的上口与防喷盒的下口螺纹连接、并在其中设有油池垫；所述的主盘根筒为外径从上到下依次增大的上连接段Ⅰ、中密封段Ⅰ和下连接段Ⅰ，下连接段Ⅰ的下口与万向杆螺纹连接、并在其中设有连接垫，中密封段Ⅰ上设有水平贯穿中密封段Ⅰ的密封孔Ⅰ，通孔两侧的密封孔Ⅰ从内到外依次插装有密封块Ⅰ和滑块Ⅰ，推力转盘Ⅰ上口套于中密封段Ⅰ、下口卡于滑块Ⅰ外并与其旋转配合，固定丝套Ⅰ的下端面压在推力转盘Ⅰ的上端面上并与主盘根筒外部螺纹连接；所述的副盘根筒的下口与主盘根筒的上连接段Ⅰ螺纹连接，在副盘根筒的筒体上设有扩径的限位盘，限位盘下部的筒体上设有水平贯穿筒体的密封孔Ⅱ，通孔两侧的密封孔Ⅱ从内到外依次插装有密封块Ⅱ和滑块Ⅱ，推力转盘Ⅱ上口套于筒体上、卡紧滑块Ⅱ、下口置于限位盘上，并从下到上依次套装了固定丝套Ⅱ、加力盘、注料盘将推力转盘Ⅱ压紧。

作为本发明的进一步改进，中密封段Ⅰ上的不同高度上分别设有两条水平贯穿中密封段Ⅰ的密封孔Ⅰ，该两条密封孔Ⅰ呈十字交叉结构。

作为本发明的进一步改进，在副盘根筒的筒体的不同高度上分别设有两条水平贯穿筒体的密封孔Ⅱ，该两条密封孔Ⅱ呈十字交叉结构。

作为本发明的进一步改进，所述的推力转盘Ⅰ和推力转盘Ⅱ均内棘轮结构，密封块Ⅰ和密封块Ⅱ其前部为弧形密封部、其尾端为燕尾榫，滑块Ⅰ和滑块Ⅱ的前部为燕尾槽与燕尾榫相匹配，其尾部端面为弧形的推杆与相应的推力转盘相旋转配合。

作为本发明的进一步改进，所述的防喷盒是由上部的腔体段和下部的连接段Ⅲ构成，连接段Ⅲ与副盘根筒的上口螺纹连接，在连接段Ⅲ上设有水平贯穿筒体的密封孔Ⅲ，通孔两侧的密封孔Ⅲ从内到外依次插装有密封块Ⅲ和滑块Ⅲ，推力转盘Ⅲ卡套在滑块Ⅲ上并与腔体段相配合，固定丝套Ⅲ与防喷盒外部螺纹连接将推力转盘Ⅲ紧固。

作为本发明的进一步改进，所述的推力转盘Ⅲ为内棘轮，密封块Ⅲ为弧形块，滑块Ⅲ前端的嵌入部与弧形块相匹配嵌入、其尾部端面为弧形的推杆Ⅲ与推力转盘Ⅲ相配合。

作为本发明的进一步改进，环形垫片骨架的截面为L型，在L型的环形垫片骨架上座有环形调偏垫，环形调偏垫的厚度高于环形垫片骨架，环形调偏垫顶端的形状与万向头的底部相吻合，且万向头的底部外缘坐在环形调偏垫上。

作为本发明的进一步改进，垫片骨架的下底环周开有环形凹槽，在环形凹槽嵌有调中盘垫，调中盘垫与内螺纹连接头的上端面滑动配合。

本发明的油井井口自动对中调偏密封装置，结构设计合理，实现了不停机注入盘根粒料，增加了单井原油产量，提高了抽油生产时率，平均单井节能20-35%；可实现自动对中调偏功能，可以自动平移对中14mm，自动调偏2度，主盘根筒和副盘根筒中的密封块对光杆在盘根筒内进行强制定中，解决了盘根和盘根盒的偏磨问题，同时，调偏和固中相结合，增大了调偏角度，可广泛适用于正常井、偏斜井、高含水井、稠油井等。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明推力转盘Ⅰ和推力转盘Ⅱ的剖面结构示意图；

图3为本发明推力转盘Ⅲ的剖面结构示意图；

图4为本发明主盘根筒的剖面结构示意图；

图5为本发明图4中A向剖面结构示意图；

图6为本发明副盘根筒的剖面结构示意图；

图7为本发明图6中A向剖面结构示意图；

图8为本发明防喷盒的剖面结构示意图；

图9为本发明图8中A向剖面结构示意图；

图10为本发明密封块Ⅰ和密封块Ⅱ的剖面结构示意图；

图11为本发明滑块Ⅰ和滑块Ⅱ的剖面结构示意图；

图12为本发明密封块Ⅲ的剖面结构示意图；

图13为本发明滑块Ⅲ的剖面结构示意图；

图14为本发明加力盘的剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明的油井井口自动对中调偏密封装置，是由内螺纹连接头1、对中调偏装置和防喷盒3依次连接构成，光杆依穿过内螺纹连接头1、对中调偏装置和防喷盒3的通孔并置于其中。

所述的对中调偏装置包括调偏段和定中段，自下而上是由万向连接头6、主盘根筒7和副盘根筒8依次连接构成，如图1所示。

调偏段包括万向连接头6、垫片骨架11、环形调偏垫16、调中盘垫17、调中压盖12和大压盖13。

所述的万向连接头6是由下部的万向头9和上部的万向杆10构成；在内螺纹连接头1的上端面座有环形垫片骨架11，所述的环形垫片骨架11的截面为L型，在L型的环形垫片骨架11上座有环形调偏垫16，环形调偏垫16的厚度高于环形垫片骨架11，环形调偏垫16顶端的形状与万向头9的底部相吻合，且万向头9的底部外缘坐在环形调偏垫16上，万向头9边沿向上翘起，调中压盖12的上口压紧万向头9的边沿、下口罩在垫片骨架11的外缘并与其相配合，大压盖13压紧调中压盖12并与内螺纹连接头1的螺纹配合，同时大压盖13外壁环周设有一个以上的焊接耳块52。为增加本装置的调偏效果，在垫片骨架11的下底环周开有环形凹槽，在环形凹槽嵌有调中盘垫17，调中盘垫17与内螺纹连接头1的上端面滑动配合。

当光杆上面的悬点与井口不对中时，旋松大压盖，光杆上下运动时，带动万向头9、垫片骨架11、环形调偏垫16、调中盘垫17、调中压盖12在内螺纹连接头1上前后左右360度调整，完成对中调偏功能；当倾斜角度比较大，调偏段组合件移动的同时，万向头9同时在环形调偏垫16上移动调整，完成对中调偏后，再旋紧大压盖压紧调中压盖12使其固定。

所述的定中段包括主盘根筒7和副盘根筒8及配合安装在主盘根筒7和副盘根筒8的其它部件。

所述的主盘根筒7为外径从上到下依次增大的上连接段Ⅰ18、中密封段Ⅰ19和下连接段Ⅰ20，如图4、图5所示，下连接段Ⅰ20下口的内螺纹与万向杆10的外螺纹配合连接、并在其中设有连接垫21，中密封段Ⅰ19上设有水平贯穿中密封段Ⅰ19的密封孔Ⅰ22，通孔两侧的密封孔Ⅰ22从内到外分别依次插装有密封块Ⅰ23和滑块Ⅰ24，推力转盘Ⅰ25上口套于中密封段Ⅰ19、盘筒卡于滑块Ⅰ24外并与其旋转配合、下口的内凹槽卡在下连接段Ⅰ20上，下口卡接处设有转盘垫Ⅰ53，固定丝套Ⅰ26的下端面压在推力转盘Ⅰ25的上端面上并与主盘根筒7外部螺纹连接。推力转盘Ⅰ25上口自下而上依次设有O形圈Ⅰ27、O形圈Ⅱ28和垫圈Ⅰ29与中密封段Ⅰ19相密封。

所述的副盘根筒8的下口与主盘根筒7的上连接段Ⅰ18螺纹连接、并在其中设有O形圈Ⅴ14，如图6、图7所示，在副盘根筒8的筒体上设有扩径的限位盘30，限位盘30下部的筒体上设有水平贯穿筒体的密封孔Ⅱ31，通孔两侧的密封孔Ⅱ31从内到外依次插装有密封块Ⅱ32和滑块Ⅱ33，推力转盘Ⅱ34上口套于筒体上、盘筒卡紧滑块Ⅱ33、下口置于限位盘30上，并从下到上依次套装了固定丝套Ⅱ35、加力盘36、注料盘37将推力转盘Ⅱ34压紧。所述的副盘根筒8的筒体上设有注料孔60，注料孔60与注料盘37上的加料孔相配合，并由丝堵51封堵，可实现不停井注入粒料。所述的加力盘36的环周均匀设有4个透孔61、并与副盘根筒8的筒体上设有的半圆键相配合，如图14所示。所述的推力转盘Ⅱ34下口内凹槽设有转盘垫Ⅱ54，推力转盘Ⅱ34上口内侧从上到下依次设有O形圈Ⅲ56、O形圈Ⅳ57和垫圈Ⅱ58与筒体相密封。

上述，主盘根筒7中的密封孔Ⅰ22与副盘根筒8中密封孔Ⅱ31成交叉走向、空间垂直，主盘根筒7下段中的密封块Ⅰ23和滑块Ⅰ24、副盘根筒8上段中的密封块Ⅱ32和滑块Ⅱ33，在推力转盘的作用下，将光杆抱紧密封的同时，实现了光杆在主盘根筒7和副盘根筒8中的强制定中，克服了光杆和盘根筒的偏磨问题。

为了增强定中密封效果，在中密封段Ⅰ19上的不同高度上分别设有两条水平贯穿中密封段Ⅰ19、十字交叉的密封孔Ⅰ22，如图4、图5所示，密封孔Ⅰ22内均插装有密封块Ⅰ23和滑块Ⅰ24；在副盘根筒8的筒体的不同高度上也分别设有两条水平贯穿筒体、十字交叉的密封孔Ⅱ31，如图6、图7所示，密封孔Ⅱ31内均插装有密封块Ⅱ32和滑块Ⅱ33。

防喷盒形成密封段，所述的防喷盒3是由上部的腔体段42和下部的连接段Ⅲ43构成，如图8、图9所示，在腔体段42上面设有防喷盒盖4、内设有防喷球5，连接段Ⅲ43与副盘根筒8的上口螺纹连接、并在其中设有油池垫15。在连接段Ⅲ43的不同高度上分别设有水平贯穿筒体的密封孔Ⅲ44，该两条密封孔Ⅲ44呈十字交叉结构，如图8、图9所示，通孔两侧的密封孔Ⅲ44从内到外依次插装有密封块Ⅲ45和滑块Ⅲ46，推力转盘Ⅲ47卡套在滑块Ⅲ46上并与腔体段42相配合，固定丝套Ⅲ48与防喷盒3外部螺纹连接将推力转盘Ⅲ47紧固，上、下十字交叉的密封块Ⅲ45与光杆形成无压密封，防止光杆上下运行时、将粒料带出。推力转盘Ⅲ47上口内侧设有转盘垫Ⅲ55，推力转盘Ⅲ47上口内侧设有O形圈Ⅵ59。

本申请中，主盘根筒7和副盘根筒8内的密封块Ⅰ23和密封块Ⅱ32的形状相同、如图10所示，滑块Ⅰ24和滑块Ⅱ33形状相同、如图11所示，密封块Ⅰ23和密封块Ⅱ32均是其前部为弧形密封部与光杆紧密贴合、其尾端为燕尾榫39，滑块Ⅰ24和滑块Ⅱ33的前部为燕尾槽40与燕尾榫39相匹配，其尾部端面为弧形的推杆41与相应的推力转盘的棘齿相旋转配合，且推杆41尾端弧形面的弧长a小于棘齿的弧长b。

如图12、图13所示，防喷盒3中的密封块Ⅲ45为弧形块，滑块Ⅲ46前端的嵌入部与弧形块相匹配嵌入、其尾部端面为弧形的推杆Ⅲ50与推力转盘Ⅲ47的棘齿相旋转配合，且推杆Ⅲ50尾端弧形面的弧长c小于棘齿的弧长b。

本申请中，所述的推力转盘Ⅰ25、推力转盘Ⅱ34和推力转盘Ⅲ47均为内棘轮结构，其设有4个棘齿，4个棘齿分别与每个密封段上的四个滑块配合安装，如图2、图3所示，图2中38为安装孔Ⅰ，图3中49为安装孔Ⅲ。所述的密封块Ⅰ23、密封块Ⅱ32和密封块Ⅲ45的前端均为半圆形凹槽、并与抽油光杆相配合；滑块Ⅰ24、滑块Ⅱ33和滑块Ⅲ46其末端的推杆的弧形面与棘齿的弧形立面相吻合。密封块Ⅰ23、密封块Ⅱ32和密封块Ⅲ45磨损，需向前推进进时，先旋松与其对应的固定丝套Ⅰ26、固定丝套Ⅱ35和固定丝套Ⅲ48，水平转动对应的推力转盘Ⅰ25、推力转盘Ⅱ34和推力转盘Ⅲ47，使所有的滑块均向内同时推动密封块与光杆密封，密封块与光杆完全贴合密封后，再将相对应的固定丝套Ⅰ26、固定丝套Ⅱ35和固定丝套Ⅲ48旋紧将对应的推力转盘固定。

本装置中，主盘根筒7、副盘根筒8和防喷盒3上分别设计两层密封结构，且两层密封均呈十字交叉结构，使用时，光杆穿过主盘根筒7、副盘根筒8和防喷盒3，主盘根筒7、副盘根筒8和防喷盒3内的密封块前端的半圆形凹槽均抱紧光杆，将其密封。主盘根筒7、副盘根筒8的密封块均匀受力将光杆强制定中置于盘根筒的中心位置，使其与盘根筒不发生偏磨，当使用一段时间后，密封块前端磨损，水平旋转其对应的推力转盘，推力转盘的四个棘齿分别与上层和下层的滑块旋转配合，旋转推力转盘带动对应的滑块向内推进，使滑块前端的密封块与光杆形成挤压密封对中。

本装置单井每年不停井注入密封盘根，减少了停产时间，提高了开井时率，增加了产液量和原油的产量，每年单井增加产液量约200-300吨左右（由于原油与水的比重不同，每口抽油机抽出的液中油水的比例和质量也不同，所以创造的经济效益也不同）。

本装置单井节电约20%-35%左右，并可以延长光杆使用寿命5倍以上；由于该装置无需更换盘根，每年单井节约盘根费用约几百元至几千元不等，同时还节约了材料费、人工费、清洁费和作业费等，单井每年综合年创经济效益约3-12万元左右。

Claims (8)

1.油井井口自动对中调偏密封装置，是由内螺纹连接头（1）、对中调偏装置和防喷盒（3）依次连接构成，光杆穿过通孔并置于其中，所述的防喷盒（3）上面设有防喷盒盖（4），防喷盒（3）上部腔体内设有防喷球（5），对中调偏装置包括万向连接头（6），所述的万向连接头（6）是由下部的万向头（9）和上部的万向杆（10）构成；在内螺纹连接头（1）的上端面座有环形垫片骨架（11），万向连接头（6）的万向头（9）座于垫片骨架（11）上，万向头（9）边沿向上翘起，调中压盖（12）压紧万向头（9）边沿并与垫片骨架（11）相配合，大压盖（13）压紧调中压盖（12）并与内螺纹连接头（1）螺纹配合，其特征在于所述的对中调偏装置自下而上由万向连接头（6）、主盘根筒（7）和副盘根筒（8）依次连接构成，万向连接头（6）与主盘根筒（7）的下口螺纹连接，所述的主盘根筒（7）的上口与副盘根筒（8）的下口螺纹连接、并在其中设有O形圈Ⅴ（14），所述的副盘根筒（8）的上口与防喷盒（3）的下口螺纹连接、并在其中设有油池垫（15）；所述的主盘根筒（7）为外径从上到下依次增大的上连接段Ⅰ（18）、中密封段Ⅰ（19）和下连接段Ⅰ（20），下连接段Ⅰ（20）的下口与万向杆（10）螺纹连接、并在其中设有连接垫（21），中密封段Ⅰ（19）上设有水平贯穿中密封段Ⅰ（19）的密封孔Ⅰ（22），通孔两侧的密封孔Ⅰ（22）从内到外依次插装有密封块Ⅰ（23）和滑块Ⅰ（24），推力转盘Ⅰ（25）上口套于中密封段Ⅰ（19）、下口卡于滑块Ⅰ（24）外并与其旋转配合，固定丝套Ⅰ（26）的下端面压在推力转盘Ⅰ（25）的上端面上并与主盘根筒（7）外部螺纹连接；所述的副盘根筒（8）的下口与主盘根筒的上连接段Ⅰ（18）螺纹连接，在副盘根筒（8）的筒体上设有扩径的限位盘（30），限位盘（30）下部的筒体上设有水平贯穿筒体的密封孔Ⅱ（31），通孔两侧的密封孔Ⅱ（31）从内到外依次插装有密封块Ⅱ（32）和滑块Ⅱ（33），推力转盘Ⅱ（34）上口套于筒体上、卡紧滑块Ⅱ（33）、下口置于限位盘（30）上，并从下到上依次套装了固定丝套Ⅱ（35）、加力盘（36）、注料盘（37）将推力转盘Ⅱ（34）压紧。

2.根据权利要求1所述的油井井口自动对中调偏密封装置，其特征是中密封段Ⅰ（19）上的不同高度上分别设有两条水平贯穿中密封段Ⅰ（19）的密封孔Ⅰ（22），该两条密封孔Ⅰ（22）呈十字交叉结构。

3.根据权利要求1所述的油井井口自动对中调偏密封装置，其特征是在副盘根筒（8）的筒体的不同高度上分别设有两条水平贯穿筒体的密封孔Ⅱ（31），该两条密封孔Ⅱ（31）呈十字交叉结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的油井井口自动对中调偏密封装置，其特征在于所述的推力转盘Ⅰ（25）和推力转盘Ⅱ（34）均内棘轮结构，密封块Ⅰ（23）和密封块Ⅱ（32）其前部为弧形密封部、其尾端为燕尾榫（39），滑块Ⅰ（24）和滑块Ⅱ（33）的前部为燕尾槽（40）与燕尾榫（39）相匹配，其尾部端面为弧形的推杆（41）与相应的推力转盘相旋转配合。

5.根据权利要求1所述的油井井口自动对中调偏密封装置，其特征在于防喷盒（3）是由上部的腔体段（42）和下部的连接段Ⅲ（43）构成，连接段Ⅲ（43）与副盘根筒（8）的上口螺纹连接，在连接段Ⅲ（43）上设有水平贯穿筒体的密封孔Ⅲ（44），通孔两侧的密封孔Ⅲ（44）从内到外依次插装有密封块Ⅲ（45）和滑块Ⅲ（46），推力转盘Ⅲ（47）卡套在滑块Ⅲ（46）上并与腔体段（42）相配合，固定丝套Ⅲ（48）与防喷盒（3）外部螺纹连接将推力转盘Ⅲ（47）紧固。

6.根据权利要求5所述的油井井口自动对中调偏密封装置，其特征在于所述的推力转盘Ⅲ（47）为内棘轮，密封块Ⅲ（45）为弧形块，滑块Ⅲ（46）前端的嵌入部与弧形块相匹配嵌入、其尾部端面为弧形的推杆Ⅲ（50）与推力转盘Ⅲ（47）相配合。

7.根据权利要求1所述的油井井口自动对中调偏密封装置，其特征在于环形垫片骨架（11）的截面为L型，在L型的环形垫片骨架（11）上座有环形调偏垫（16），环形调偏垫（16）的厚度高于环形垫片骨架（11），环形调偏垫（16）顶端的形状与万向头（9）的底部相吻合，且万向头（9）的底部外缘坐在环形调偏垫（16）上。

8.根据权利要求1所述的油井井口自动对中调偏密封装置，其特征是在垫片骨架（11）的下底环周开有环形凹槽，在环形凹槽嵌有调中盘垫（17），调中盘垫（17）与内螺纹连接头（1）的上端面滑动配合。

Images