楔式鎖緊裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油開采中使用的井下液壓封隔器技術領域，特別是涉及一種楔式鎖緊裝置。
【背景技術】
[0002]在石油開采領域的完井、采油等作業中，經常使用井下封隔器來分隔油層、密封油套環空、懸掛井下管柱等。《油氣開采工程師手冊》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I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，其坐封鎖緊機構如附圖23所示，圖中，膠筒161、中心管162、端環163、壓帽164、鎖緊螺紋套165、鎖環166和活塞缸167。其工作原理是:鎖緊螺紋套165和鎖環166有相互嚙合的鋸齒形螺紋，且鎖環166只能沿鎖緊螺紋套165自左向右運動;液壓力推動鎖緊螺紋套165和端環163左行壓縮膠筒161，同時活塞缸167、鎖環166和壓帽164右行；坐封結束時，鎖環166與鎖緊螺紋套165的相對位置被鎖定。這種鎖定結構是井下液壓封隔器的通用結構。鎖緊螺紋的螺距一般為2mm?3mm，當坐封結束液壓力消失時，在膠筒的彈力推動下，鎖緊螺紋套165和端環163會向右后退最大2mm?3_，這嚴重地影響了膠筒的密封效果。
【發明內容】
[0003]為解決上述技術問題，發明了楔式鎖緊裝置，用于井下液壓封隔器坐封機構鎖緊。該裝置可以防止封隔器坐封結束液壓力消失時坐封加力機構后退，提高了封隔器的密封效果O
[0004]本發明采用了如下的技術方案:
[0005]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形空間內，設置一個以上的摩擦塊。
[0006]優選實施例一，所述的楔面筒的圓錐面的錐角為8°?12°。
[0007]優選實施例二，所述的摩擦塊是圓球或是楔塊。
[0008]優選實施例三，在壓帽和摩擦塊之間還設有彈簧。
[0009]優選實施例四，在所述的彈簧和摩擦塊之間還設有分瓣爪。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果是，由于設計了摩擦自鎖緊機構，防止了封隔器坐封結束液壓力消失時坐封加力機構后退，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明，接下來參考描述本發明的以下具體實施例的圖紙進一步、詳細地敘述本發明。這些圖紙只描述了該發明的一些典型的實施例，因此不能認為是限制本發明的范圍。在這些圖紙中:
[0012]圖1是本發明楔式鎖緊裝置的結構示意圖，圖的圓錐面為內圓錐孔。
[0013]圖2是圖1中A-A剖面的剖視圖。
[0014]圖3是本發明的一個優選實施例，圖中摩擦塊為圓球。
[0015]圖4是本發明的一個優選實施例，圖中摩擦塊為楔塊。
[0016]圖5是本發明的一個優選實施例，圖中摩擦塊為帶齒的楔塊。
[0017]圖6是本發明的一個優選實施例，圖中摩擦塊和壓帽之間設置了螺旋壓縮彈簧。
[0018]圖7是本發明的一個優選實施例，圖中摩擦塊和壓帽之間設置了碟簧。
[0019]圖8是本發明的一個優選實施例，圖中摩擦塊和壓帽之間設置了橡膠彈簧。
[0020]圖9是本發明的一個優選實施例，圖中圓球和壓帽之間設置了螺旋壓縮彈簧。
[0021]圖10是本發明的一個優選實施例，圖中楔塊和壓帽之間設置了碟簧。
[0022]圖11是本發明的一個優選實施例，圖中帶齒的楔塊和壓帽之間設置了碟簧。
[0023]圖12是本發明的一個優選實施例，圖中圓球和螺旋壓縮彈簧之間設置了分瓣爪。
[0024]圖13是本發明的一個優選實施例，圖中楔塊和碟簧之間設置了分瓣爪。
[0025]圖14是本發明的一個優選實施例，圖中帶齒的楔塊和碟簧之間設置了分瓣爪。
[0026]圖15是分瓣爪的半剖主視圖。
[0027]圖16是分瓣爪的俯視圖。
[0028]圖17是本發明的結構在封隔器設計中的具體應用實施例。
[0029]圖18是本發明楔式鎖緊裝置的另一結構示意圖，圖中的圓錐面為外圓錐。
[0030]圖19是本發明的一個優選實施例，圖18中的摩擦塊在本實施例中為楔塊。
[0031]圖20是本發明的一個優選實施例，圖18中的摩擦塊在本實施例中為帶齒的楔塊。
[0032]圖21是本發明的一個優選實施例，圖中的壓帽與帶內圓錐面的楔面筒不相連接。
[0033]圖22是本發明的一個優選實施例，圖中的壓帽與帶外圓錐面的楔面筒不相連接。
[0034]圖23是常用液壓封隔器的鎖緊結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]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I外，楔面筒4的內表面有一個圓錐孔，其錐角為3°?25°;在所述的圓錐孔、鎖緊管I和壓帽2三者所形成的環形空間內，設置一個以上的摩擦塊3。
[0036]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I套在外面，楔面筒4的外表面有一個圓錐面，或叫外圓錐，其錐角為3°?25°;在所述的圓錐面、鎖緊管I和壓帽2三者所形成的環形空間內，設置一個以上的摩擦塊3。
[0037]參見圖21和圖22，根據封隔器的使用條件和具體的結構設計，比如，封隔器安裝在井下的斜度不大時，或壓帽2與摩擦塊3之間設置彈簧時，壓帽2與楔面筒4相連也可以不相連接。
[0038]圓錐面的錐角是指圓錐的軸截面(經過圓錐的軸的截面)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。ο
[0039]其工作原理是，在液壓力F的推動下，壓帽2和楔面筒4一同下行去壓縮封隔器的膠筒，當液壓力F消失時，在封隔器膠筒的彈性推力下，楔面筒4受到一個后退向上的力;摩擦塊3由于重力的作用會一直塞在圓錐面與鎖緊管I之間的環空內，因為錐角的角度值處于摩擦自鎖角范圍內，摩擦塊3就會產生自鎖緊作用，防止了楔面筒的后退。摩擦塊3是因自鎖緊作用產生的鎖定功能，因此摩擦塊3的形狀可以是任意形狀。
[0040]應當說明的是，圖1或圖18是本發明的一個基本結構，在做具體的工具設計時，還應與工具的結構相結合，如圖17所示，壓帽2可以與液缸機構結合在一起，可以連接液缸，楔面筒4可以與膠筒的端環結合在一起。
[0041 ]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。
[0042]楔塊41的軸向剖面的外表面與內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。
[0043]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計為齒狀，如圖5或圖20所示。
[0044]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空中，見圖6?圖8所示，在壓帽2和摩擦塊3之間還設有彈簧。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。當然，在圖18?圖20中也可以同樣地設置彈簧。
[0045]為防止多個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有分瓣爪121，分瓣爪的軸向剖面的外表面與內孔所形成的夾角與所述的楔面筒的圓錐面的半錐角相同。
[0046]本文所述的實施例僅僅為典型實施例，但不僅限于這些實施例，本領域的技術人員可以在不偏離本發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，且都在本發明的范圍內，因此，保護范圍不僅限于上文的說明，而是根據權利要求來定義，保護范圍包括權利要求的標的的所有等價物。
【主權項】
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(I)和壓帽(2)三者所形成的環形空間內，設置一個以上的摩擦塊(3)。2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求3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為齒狀。5.根據權利要求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.根據權利要求1?4任一權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)之間還設有彈簧。7.根據權利要求5所述的楔式鎖緊裝置，其特征在于，在壓帽(2)和摩擦塊(3)之間還設有彈簧。8.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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有分瓣爪(121)，分瓣爪的軸向剖面的外表面與內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】本實用新型楔式鎖緊裝置,用于油田井下液壓封隔器的坐封機構鎖緊。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形空間內，設置一個以上的摩擦塊。該裝置可以防止封隔器坐封結束液壓力消失時坐封加力機構后退，提高了封隔器的密封效果。
【IPC分類】E21B33/126
【公開號】CN205260001
【申請號】CN201520857553
【發明人】張瑞霞, 王世杰, 劉建新, 韓博, 魏偉, 岳廣韜, 徐濤
【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研究院
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年10月30日