楔式鎖緊裝置的制造方法
【專利說明】楔式鎖緊裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及石油開采中使用的井下液壓封隔器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種楔式鎖緊裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在石油開采領(lǐng)域的完井、采油等作業(yè)中，經(jīng)常使用井下封隔器來分隔油層、密封油套環(huán)空、懸掛井下管柱等?！队蜌忾_采工程師手冊》第70頁“Y441型封隔器”(何生厚主編，北京:中國石化出版社，2006年4月第1版)，公開了一種Y441型液壓封隔器，這是一種常見的液壓封隔器，其坐封鎖緊機(jī)構(gòu)如附圖23所示，圖中，膠筒161、中心管162、端環(huán)163、壓帽164、鎖緊螺紋套165、鎖環(huán)166和活塞缸167。其工作原理是:鎖緊螺紋套165和鎖環(huán)166有相互嚙合的鋸齒形螺紋，且鎖環(huán)166只能沿鎖緊螺紋套165自左向右運(yùn)動(dòng)；液壓力推動(dòng)鎖緊螺紋套165和端環(huán)163左行壓縮膠筒161，同時(shí)活塞缸167、鎖環(huán)166和壓帽164右行；坐封結(jié)束時(shí)，鎖環(huán)166與鎖緊螺紋套165的相對位置被鎖定。這種鎖定結(jié)構(gòu)是井下液壓封隔器的通用結(jié)構(gòu)。鎖緊螺紋的螺距一般為2_?3_，當(dāng)坐封結(jié)束液壓力消失時(shí)，在膠筒的彈力推動(dòng)下，鎖緊螺紋套165和端環(huán)163會向右后退最大2mm?3mm，這嚴(yán)重地影響了膠筒的密封效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]
為解決上述技術(shù)問題，發(fā)明了楔式鎖緊裝置，用于井下液壓封隔器坐封機(jī)構(gòu)鎖緊。該裝置可以防止封隔器坐封結(jié)束液壓力消失時(shí)坐封加力機(jī)構(gòu)后退，提高了封隔器的密封效果。
[0005]本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
楔式鎖緊裝置，包括壓帽和鎖緊管，壓帽與楔面筒相連或不相連接，楔面筒有一圓錐面，其錐角為3°?25° ;在所述的圓錐面、鎖緊管和壓帽三者所形成的環(huán)形空間內(nèi)，設(shè)置一個(gè)以上的摩擦塊。
[0006]優(yōu)選實(shí)施例一，所述的楔面筒的圓錐面的錐角為8°?12°。
[0007]優(yōu)選實(shí)施例二，所述的摩擦塊是圓球或是楔塊。
[0008]優(yōu)選實(shí)施例三，在壓帽和摩擦塊之間還設(shè)有彈簧。
[0009]優(yōu)選實(shí)施例四，在所述的彈簧和摩擦塊之間還設(shè)有分瓣爪。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是，由于設(shè)計(jì)了摩擦自鎖緊機(jī)構(gòu)，防止了封隔器坐封結(jié)束液壓力消失時(shí)坐封加力機(jī)構(gòu)后退，使膠筒密封效果更理想。
【附圖說明】
[0011]前面簡單地描述了本發(fā)明，接下來參考描述本發(fā)明的以下具體實(shí)施例的圖紙進(jìn)一步、詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明。這些圖紙只描述了該發(fā)明的一些典型的實(shí)施例，因此不能認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。在這些圖紙中:
圖1是本發(fā)明楔式鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖的圓錐面為內(nèi)圓錐孔。
[0012]圖2是圖1中A-A剖面的剖視圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中摩擦塊為圓球。
[0014]圖4是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中摩擦塊為楔塊。
[0015]圖5是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中摩擦塊為帶齒的楔塊。
[0016]圖6是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中摩擦塊和壓帽之間設(shè)置了螺旋壓縮彈簧。
[0017]圖7是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中摩擦塊和壓帽之間設(shè)置了碟簧。
[0018]圖8是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中摩擦塊和壓帽之間設(shè)置了橡膠彈簧。
[0019]圖9是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中圓球和壓帽之間設(shè)置了螺旋壓縮彈簧。
[0020]圖10是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中楔塊和壓帽之間設(shè)置了碟簧。
[0021]圖11是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中帶齒的楔塊和壓帽之間設(shè)置了碟簧。
[0022]圖12是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中圓球和螺旋壓縮彈簧之間設(shè)置了分瓣爪。
[0023]圖13是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中楔塊和碟簧之間設(shè)置了分瓣爪。
[0024]圖14是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中帶齒的楔塊和碟簧之間設(shè)置了分瓣爪。
[0025]圖15是分瓣爪的半剖主視圖。
[0026]圖16是分瓣爪的俯視圖。
[0027]圖17是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在封隔器設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用實(shí)施例。
[0028]圖18是本發(fā)明楔式鎖緊裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的圓錐面為外圓錐。
[0029]圖19是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖18中的摩擦塊在本實(shí)施例中為楔塊。
[0030]圖20是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖18中的摩擦塊在本實(shí)施例中為帶齒的楔塊。
[0031]圖21是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中的壓帽與帶內(nèi)圓錐面的楔面筒不相連接。
[0032]圖22是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖中的壓帽與帶外圓錐面的楔面筒不相連接。
[0033]圖23是常用液壓封隔器的鎖緊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]參見圖1和圖2，楔式鎖緊裝置，包括壓帽2和鎖緊管1，壓帽2與楔面筒4相連并一同套在鎖緊管1外，楔面筒4的內(nèi)表面有一個(gè)圓錐孔，其錐角為3°?25° ;在所述的圓錐孔、鎖緊管1和壓帽2三者所形成的環(huán)形空間內(nèi)，設(shè)置一個(gè)以上的摩擦塊3。
[0035]參見圖18，楔式鎖緊裝置，包括壓帽2和鎖緊管1，壓帽2與楔面筒4相連，鎖緊管1套在外面，楔面筒4的外表面有一個(gè)圓錐面，或叫外圓錐，其錐角為3°?25° ;在所述的圓錐面、鎖緊管1和壓帽2三者所形成的環(huán)形空間內(nèi)，設(shè)置一個(gè)以上的摩擦塊3。
[0036]參見圖21和圖22，根據(jù)封隔器的使用條件和具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，比如，封隔器安裝在井下的斜度不大時(shí)，或壓帽2與摩擦塊3之間設(shè)置彈簧時(shí)，壓帽2與楔面筒4相連也可以不相連接。
[0037]圓錐面的錐角是指圓錐的軸截面(經(jīng)過圓錐的軸的截面)的兩條母線之間的夾角，為圖1或圖18中所示夾角α的二倍，即錐角的角度為2α。所述的楔面筒4的圓錐面的錐角最好為8°?12°。
[0038]其工作原理是，在液壓力F的推動(dòng)下，壓帽2和楔面筒4 一同下行去壓縮封隔器的膠筒，當(dāng)液壓力F消失時(shí)，在封隔器膠筒的彈性推力下，楔面筒4受到一個(gè)后退向上的力；摩擦塊3由于重力的作用會一直塞在圓錐面與鎖緊管1之間的環(huán)空內(nèi)，因?yàn)殄F角的角度值處于摩擦自鎖角范圍內(nèi)，摩擦塊3就會產(chǎn)生自鎖緊作用，防止了楔面筒的后退。摩擦塊3是因自鎖緊作用產(chǎn)生的鎖定功能，因此摩擦塊3的形狀可以是任意形狀。
[0039]應(yīng)當(dāng)說明的是，圖1或圖18是本發(fā)明的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，在做具體的工具設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)與工具的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，如圖17所示，壓帽2可以與液缸機(jī)構(gòu)結(jié)合在一起，可以連接液缸，楔面筒4可以與膠筒的端環(huán)結(jié)合在一起。
[0040]為了便于加工，如圖3?圖5、圖19或圖20所示，所述的摩擦塊可以是圓球31、楔塊41或帶齒的楔塊51。
[0041]楔塊41的軸向剖面的外表面與內(nèi)孔所形成的夾角與所述的楔面筒的圓錐面的半錐角相同。所述的半錐角即為錐角角度的二分之一，也即圖1或圖18中的α角。
[0042]為了增加摩擦力，所述的楔塊與鎖緊管相接觸處的剖面可以設(shè)計(jì)為齒狀，如圖5或圖20所示。
[0043]為了使封隔器能在斜井和水平井中使用，使摩擦塊始終能塞在楔面筒和鎖緊管的環(huán)空中，見圖6?圖8所示，在壓帽2和摩擦塊3之間還設(shè)有彈簧。所述的彈簧可以是螺旋壓縮彈簧61，或是碟簧71，或是橡膠彈簧81。當(dāng)然，摩擦塊可以是圓球、楔塊或是帶齒狀楔塊中任意一種，不同的彈簧與不同的摩擦塊任意組合，如圖9?圖11所示。當(dāng)然，在圖18?圖20中也可以同樣地設(shè)置彈簧。
[0044]為防止多個(gè)摩擦塊在下井的過程中集中在一起，使其受力更均勻，如圖12?圖16所示，在所述的彈簧和摩擦塊之間還設(shè)有分瓣爪121，分瓣爪的軸向剖面的外表面與內(nèi)孔所形成的夾角與所述的楔面筒的圓錐面的半錐角相同。
[0045]本文所述的實(shí)施例僅僅為典型實(shí)施例，但不僅限于這些實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此，保護(hù)范圍不僅限于上文的說明，而是根據(jù)權(quán)利要求來定義，保護(hù)范圍包括權(quán)利要求的標(biāo)的的所有等價(jià)物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.楔式鎖緊裝置，包括壓帽(2 )和鎖緊管(1)，其特征在于，壓帽(2 )與楔面筒(4)相連接或不相連接，楔面筒(4)有一圓錐面，其錐角為3°?25° ;在所述的圓錐面、鎖緊管(1)和壓帽(2)三者所形成的環(huán)形空間內(nèi)，設(shè)置一個(gè)以上的摩擦塊(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，所述的摩擦塊是圓球(31)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，所述的摩擦塊是楔塊(41)，楔塊(41)的軸向剖面的外表面與內(nèi)孔所形成的夾角與所述的楔面筒的圓錐面的半錐角相同。4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，所述的楔塊(41)的剖面圖中與軸線平行的那條邊所在的面設(shè)為齒狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，所述的楔面筒(4)的圓錐面的錐角為8°?12°。6.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一權(quán)利要求所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，在壓帽(2)和摩擦塊(3)之間還設(shè)有彈簧。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，在壓帽(2)和摩擦塊(3)之間還設(shè)有彈簧。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，所述的彈簧是螺旋壓縮彈簧(61)或是碟簧(71)或是橡膠彈簧(81)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，所述的彈簧是螺旋壓縮彈簧(61)或是碟簧(71)或是橡膠彈簧(81)。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，在所述的彈簧和摩擦塊之間還設(shè)有分瓣爪(121)，分瓣爪的軸向剖面的外表面與內(nèi)孔所形成的夾角與所述的楔面筒的圓錐面的半錐角相同。
【專利摘要】本發(fā)明楔式鎖緊裝置,用于油田井下液壓封隔器的坐封機(jī)構(gòu)鎖緊。本裝置包括壓帽和鎖緊管，壓帽與楔面筒相連并一同套在鎖緊管外，楔面筒的內(nèi)表面一端是圓錐面，其錐角為3°～25°；在所述的圓錐面、鎖緊管和壓帽三者所形成的環(huán)形空間內(nèi)，設(shè)置一個(gè)以上的摩擦塊。該裝置可以防止封隔器坐封結(jié)束液壓力消失時(shí)坐封加力機(jī)構(gòu)后退，提高了封隔器的密封效果。
【IPC分類】E21B33/126
【公開號】CN105257238
【申請?zhí)枴緾N201510726074
【發(fā)明人】王世杰, 張瑞霞, 劉建新, 魏偉, 韓博, 岳廣韜
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月30日