一種智能轉換接頭的制作方法
【專利摘要】一種新型智能轉換接頭，包括左半主體、右半主體、圓柱式密封舌、單向閥，測試通道、工作通道、密封舌滑道、采油通道和進油管，圓柱式密封舍放置在密封舌滑道內，測試通道上開設有密封槽，密封槽的上端開設有圓形缺口，下端與圓柱式密封舍形成線密封，采油通道包括上下兩部分，單向閥放置在采油通道上下部分交界處，左半主體和右半主體上開有橫向液流通道，橫向液流通道連通工作通道和采油通道，采油通道上有兩個連通密封舌滑道的貫通孔，進油管與采油通道連通。通過控制圓柱式密封舌兩邊的壓差，實現(xiàn)采油狀態(tài)與測井狀態(tài)的智能轉換，避免了過度依賴彈簧實現(xiàn)功能轉換，而導致的因彈簧失效使圓柱式密封舌復位不到位而導致的回流現(xiàn)象。
【專利說明】一種智能轉換接頭

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種轉換接頭，特別涉及一種智能轉換接頭。
技術背景
[0002]隨著流體控制技術、機械設計及加工水平的突飛猛進，原油開采工具和采油技術得到較大發(fā)展，原油開采效率也得到提升，但仍然無法滿足市場對原油高效開采的需求，作為提升電泵采油井產出效率的重要環(huán)節(jié)之一，薩姆斯轉換裝置的設計思路基本上都是主要依靠彈簧的彈力來驅動密封板(密封模塊)的運動，從而實現(xiàn)測試通道和采油通道的自動切換。蝶型彈簧式接頭主要靠安裝在密封板轉軸上的蝶形彈簧的回彈扭力與油氣沖擊力之間的相互作用，實現(xiàn)對井下測試通道的自動切換；油井電泵分采智能接頭是利用采油半體內的活塞機構和彈性連桿機構驅動密封板機構，來實現(xiàn)采油通道和測井通道在采油狀態(tài)和測井狀態(tài)的開合；彈簧自動切換式接頭主要依靠流體壓力實現(xiàn)密封滑塊對測試通道的密封、依靠拉伸彈簧的回拉力實現(xiàn)密封滑塊的歸位與測試通道的開啟，以上三種設計方案實現(xiàn)工作狀態(tài)的自動切換都過于依靠彈簧的回位扭力，而在高溫高壓的油井采油狀態(tài)下采油壓力往往是波動的，導致密封板及密封滑塊無法很好的實現(xiàn)良好的密封，長時間工作后，彈簧容易失效，密封板及密封滑塊也無法很好的歸位。


【發(fā)明內容】

[0003]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種智能轉換接頭，通過密封球對液流的阻滯作用來控制圓柱式密封舌左右兩端的壓差，從而實現(xiàn)測試通道、采油通道在采油狀態(tài)及測井狀態(tài)下的切換。
[0004]本發(fā)明提供的一種智能轉換接頭，包括左半主體、右半主體、圓柱式密封舌、密封球和堵頭，所述左半主體包括測試通道、工作通道和密封舌滑道，所述右半主體包括采油通道和進油管，所述圓柱式密封舍放置在所述密封舌滑道內，所述測試通道上開設有密封槽，所述密封槽的上端開設有圓形缺口，下端與所述圓柱式密封舍形成密封，所述采油通道包括上下兩部分，上部分管徑大于下部分管徑，所述密封球放置在所述采油通道上下部分交界處，所述左半主體和右半主體上開有橫向液流通道，所述橫向液流通道連通所述測試通道和所述采油通道，所述采油通道上有兩個連通密封舌滑道的貫通孔，所述進油管與所述采油通道連通，所述堵頭與所述采油通道螺紋連接。
[0005]進一步的，還包括拉簧，所述拉簧一端與圓柱式密封舌內底面固定連接，另一端與右半主體固定連接，所述拉簧的長度小于圓柱式密封舍內腔的深度。
[0006]進一步的，還包括壓簧，所述壓簧放置在所述堵頭下方和所述密封球上方的空腔內，所述壓簧的長度大于所述空腔的高度。
[0007]進一步的，所述左半主體和所述右半主體通過螺栓連接。
[0008]進一步的，所述橫向液流通道處和所述密封舌滑道的右端處分別采用密封圈密封。
[0009]進一步的，所述密封圈的材料為金屬。
[0010]進一步的，所述密封舍滑道的左端設置有盤根。
[0011]進一步的，所述圓柱式密封舌與所述密封槽的下端形成線密封。
[0012]進一步的，所述測道通道的管徑為Dtl,所述圓柱式密封舍的長度L ^ D0+12mm,直徑D2 ^ D0+10mmo
[0013]本發(fā)明帶來的有益效果:通過密封球對液流的阻滯作用以及流動損失來控制圓柱式密封舌兩邊的壓差，從而實現(xiàn)采油狀態(tài)與測井狀態(tài)的智能轉換，解決了通過人工來實現(xiàn)狀態(tài)的轉換所帶來的耗時性、繁瑣性難題，避免了過度依賴彈簧實現(xiàn)功能轉換，從而避免了在高溫環(huán)境下因彈簧失效使圓柱式密封舌復位不到位而導致的回流現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是智能轉換接頭內部結構示意圖圖2是圓柱式密封舍與密封槽密封示意圖圖3是圓柱式密封舍結構圖
圖4是智能轉換接頭采油狀態(tài)示意圖圖5是智能轉換接頭測井狀態(tài)示意圖圖6是左半主體不意圖圖7是右半主體示意圖
圖中:1.左半主體 2.圓柱式密封舌 3.圓柱式密封舌底面 4.進油管 5.堵頭6.密封圈7.壓簧 8.密封球 9.密封圈10.螺紋孔11.拉簧12.右半主體13.盤根14.工作通道15.采油通道16.測試通道17.密封舌滑道18.橫向液流通道19.密封槽20.貫通孔21.圓形缺口。
具體實施例
[0015]下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
[0016]如圖1至圖4所示，一種智能轉換接頭，包括左半主體1、右半主體12、圓柱式密封舌2、拉簧11、壓簧7、密封球8、堵頭5，所述左半主體I包括測試通道16、工作通道14和密封舌滑道17，所述右半主體12包括采油通道15和進油管4，所述圓柱式密封舍2放置在所述密封舌滑道17內，所述拉簧11 一端與圓柱式密封舌內底面3固定連接，另一端與右半主體12固定連接，所述拉簧11的長度小于圓柱式密封舍2內腔的深度，初始狀態(tài)，所述拉簧11受拉，所述測試通道16上開設有密封槽19，所述密封槽19的上端開設有圓形缺口 21，下端與所述圓柱式密封舍2形成密封，所述采油通道15包括上下兩部分，上部分管徑大于下部分管徑，所述密封球8放置在所述采油通道15上下部分交界處，所述堵頭5與所述采油通道15螺紋連接，可以針對具體的工況調節(jié)堵頭5旋入的深度，從而調節(jié)相應工況下密封球8的開啟壓力，進一步提高了裝置對運行工況的適應性與靈活性，所述壓簧7放置在所述堵頭5下方和所述密封球8上方的空腔內，所述壓簧7的長度大于所述空腔的高度，初始狀態(tài)，所述壓簧7受壓，所述左半主體I和右半主體12上開有橫向液流通道18，所述橫向液流通道18連通所述測試通道16和所述采油通道15，所述采油通道15上有兩個連通密封舌滑道17的貫通孔20，所述進油管4與所述采油通道15連通，所述工作通道14的管徑為D。，所述圓柱式密封舍2的長度L?%+12，直徑D2?D0+10o
[0017]上述方案解決的技術問題是:采油狀態(tài)下，潛油泵啟動，原油在采油通道15內向上流動，運動到密封球8時，受到密封球8初始開啟壓力的臨時阻滯作用，使得該處壓強增力口，此時采油通道15內壓強基于帕斯卡定律傳遞到圓柱式密封舌2受壓部位，推動圓柱式密封舌2克服拉簧11作用力向左滑動，直到頂住密封槽19，與密封槽下端形成線密封，將測試通道16與工作通道14隔離開，隨著壓強進一步增大，原油作用在密封球8上的壓力大于其初始開啟壓力，密封球8開啟，原油通過橫向液流通道18流向工作通道14，同時，原油經(jīng)圓形缺口 21流入密封槽19內，由于原油經(jīng)由密封球8和橫向液流通道18流向工作通道14的流動阻力損失，在圓柱式密封舌2左、右端面形成壓差，在壓差作用下，圓柱式密封舌2緊緊頂在密封槽19上，使得圓柱式密封舌2能夠實現(xiàn)可靠密封。當壓簧7失效時，裝置依然可以實現(xiàn)工作狀態(tài)轉換的功能。潛油泵將原油經(jīng)由進油口 4泵送至采油通道15，密封球8處的開啟力小于密封舌2滑動的最大靜摩擦力，此時在壓強作用下，原油先將密封球8頂開，經(jīng)橫向液流通道18流入工作通道14，隨著壓強的進一步增大，原油作用在圓柱式密封舌(2)右端面的壓力增大，同時，由于原油經(jīng)由密封球8及橫向液流通道18流向工作通道14的流動阻力損失，導致在圓柱式密封舌2左、右端面形成壓差，在壓差作用下，圓柱式密封舌(2)緊緊頂在密封槽19上，使得圓柱式密封舌2能夠實現(xiàn)可靠密封。
[0018]在測井狀態(tài)下，潛油泵關閉，原油停止流動，工作通道14中的原油在重力作用下形成回流，原油由工作通道14經(jīng)由橫向液流通道18流向采油通道15，此時，密封球8在回流原油壓力、自身重力以及壓簧7壓力作用下，快速關閉，采油通道15內原油在重力作用下形成倒灌趨勢，圓柱式密封舌2右端處油壓消失，工作通道14以及與之連接的采油管道內原油靜止，在密封槽19處形成一個較高的靜壓，即在圓柱式密封舌2左、右端面形成壓差，同時在拉簧11的導向作用下，圓柱式密封舌2向右滑動到密封舌滑道17的右端，回歸到初始位置，使測試通道16完全打開，形成與工作通道14的貫通，工作通道14以及與之相連的采油管道內留存的原油通過測試通道16向下流入到油井，進行泄壓，泄壓之后測試儀器就可經(jīng)由工作通道14和測試通道16進入到油井底部進行測井工作，從而實現(xiàn)智能轉換。
[0019]進一步的，所述左半主體I和所述右半主體12通過螺栓連接，方便裝置的加工以及內部部件的安裝，且結構簡單、操作可靠安全，解決了連桿機構操作自鎖、安裝復雜等難題。
[0020]進一步的，所述橫向液流通道18處采用密封圈6密封，所述密封舌滑道17的右端處采用密封圈9密封，所述密封圈6和所述密封圈9的材料為金屬，金屬密封圈保證密封的同時，能夠提高抗腐蝕能力。
[0021]進一步的，所述密封舍滑道17的左端設置有盤根13，用于測試通道16和密封舍滑道17間的密封。
[0022]進一步的，所述圓柱式密封舌2與所述密封槽19的下端形成線密封，線密封與面密封相比，降低了表面的加工要求，也提高了密封的可靠性。
[0023]進一步的，所述測試通道16的管徑為Dtl,所述圓柱式密封舍2的長度L ^ D0+12mm,直徑 D2 ^ Dtl+10mm。
[0024]本發(fā)明中彈簧僅起輔助作用，無論壓簧失效與否，基于密封舌滑道17兩端過流斷面間的伯奴利方程，密封舌均可實現(xiàn)對測試通道16的可靠密封。原油在本裝置中流動時滿足伯努利方程:
(其中下標O、I分別指流動過程中的兩個過流斷面)。當密封舌的左右兩端選作O、I斷面時，密封舌兩端的流動滿足方程
即本裝置通過密封球對液流的阻滯作用及其導致的流動損失hw(H1來控制密封舌兩邊壓差的方向，從而實現(xiàn)采油狀態(tài)與測井狀態(tài)的智能轉換。
[0025]記密封球的開啟壓力為Ftl,拉簧初始伸長量為Xtl,拉簧最大伸長量為Λ X潛油泵開啟時向智能接頭設備提供Ptl的開啟壓力。
[0026]采油狀態(tài)下，當壓簧彈力較大時，潛油泵啟動，地層原油在潛油泵作用下沿著采油通道向上流動，運動到密封球部位時，由于作用于密封球的初始壓力P = PcmA1C Ftl，原油受到密封球的臨時阻滯作用，使得該處壓力P基于帕斯卡定律傳遞到密封舌受壓部位，推動密封舌2克服拉簧11作用力F2 = K2.X0以及密封舌與密封滑道間的摩擦阻力F3 =P0-L-.D2向左滑動，直到頂住直到頂住密封槽19，將測試通道16密封。隨著壓強進一步增大，作用于密封球的壓力P =Pc/ ^A1 > Ftl，原油克服密封球開啟壓力頂開密封球繼而流向工作通道14。同時，由于原油經(jīng)由密封球流向工作通道14的流動阻力損失，導致流動過程中在工作通道14和采用通道15形成壓差，使得密封舌2密封性能提高。當壓簧的作用力很小或者失效時，裝置依然可以實現(xiàn)工作狀態(tài)的切換。此時，潛油泵將原油經(jīng)由進油口 4泵送至采油通道，由于壓簧彈力很小，密封球處的開啟力Ftl小于密封舌2滑動的最大靜摩擦力F^= K2.X0+ P0.L- *D2，此時在壓強作用下，油流現(xiàn)將密封球頂開，經(jīng)過橫向液流通道18流入工作通道14。隨著壓強的進一步增大，原油作用于密封舌2部位的壓力增大。同時，由于原油經(jīng)由密封球及橫向液流通道流向工作通道的流動阻力損失，導致在密封舌左、右端面形成壓差，在壓差作用下，密封舌緊緊頂在密封舌滑道17最左端壁面，使得密封舌能夠實現(xiàn)可靠密封。
[0027]當采油狀態(tài)切換至測試狀態(tài)時，潛油泵關閉，原油停止流動，但工作通道14中的原油在重力作用下形成較高的靜油壓P Λ.g.H，原油在采油通道15中形成的倒灌回流趨勢使密封球關閉。此時，密封舌2左右端面存在壓差，左端壓力為P _.g.H.A2，右端壓力約等于0，壓力方向向右，同時在拉簧11的拉力F? = K2.ΛΧ的輔助作用下，密封舌2克服摩擦力向右滑動，直至回歸到初始位置，使測試通道16自動打開，與工作通道14貫通，工作通道14內留存的原油通過測試通道16向下流動進行泄壓，泄壓之后測試儀器就可通過測試通道16下入到油井底部進行測井工作，從而實現(xiàn)智能轉換。
[0028]所述實施例為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種智能轉換接頭，其特征在于，包括左半主體(I )、右半主體(12)、圓柱式密封舌(2)、密封球(8)、堵頭(5)，所述左半主體(I)包括測試通道(16)、工作通道(14)和密封舌滑道(17)，所述右半主體(12)包括采油通道(15)和進油管(4)，所述圓柱式密封舍(2)放置在所述密封舌滑道(17)內，所述測試通道(16)上開設有密封槽(19)，所述密封槽(19)的上端開設有圓形缺口(21)，下端與所述圓柱式密封舍(2)形成密封，所述采油通道(15)包括上下兩部分，上部分管徑大于下部分管徑，所述密封球(8)放置在所述采油通道(15)上下部分交界處，所述左半主體(I)和右半主體(12)上開有橫向液流通道(18)，所述橫向液流通道(18)連通所述測試通道(16)和所述采油通道(15)，所述采油通道(15)上有兩個連通密封舌滑道(17)的貫通孔(20)，所述進油管(4)與所述采油通道(15)連通，所述堵頭(5)與所述采油通道(15)螺紋連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能轉換接頭，其特征在于，還包括拉簧(11)，所述拉簧(11)一端與圓柱式密封舌內底面(3)固定連接，另一端與右半主體(12)固定連接，所述拉簧(11)的長度小于圓柱式密封舍(2)內腔的深度。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種智能轉換接頭，其特征在于，還包括壓簧(7)，所述壓簧(7 )放置在所述堵頭(5 )下方和所述密封球(8 )上方的空腔內，所述壓簧(7 )的長度大于所述空腔的高度。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種智能轉換接頭，其特征在于，所述左半主體(I)和所述右半主體(12)通過螺栓連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種智能轉換接頭，其特征在于，所述橫向液流通道(18)處采用密封圈(6)密封，所述密封舌滑道(17)的右端處采用密封圈(9)密封。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種智能轉換接頭，其特征在于，所述密封圈(6)和所述密封圈(9)的材料為金屬。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種智能轉換接頭，其特征在于，所述密封舍滑道(17)的左端設置有盤根(13)。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種智能轉換接頭，其特征在于，所述圓柱式密封舌(2)與所述密封槽(19)的下端形成線密封。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種智能轉換接頭，其特征在于，所述測試通道(16)的管徑為D。，所述圓柱式密封舍(2)的長度L ^ DQ+12mm，直徑D2 ^ DQ+10mm。
【文檔編號】E21B17/02GK104265188SQ201410448225
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權日:2014年9月4日
【發(fā)明者】李傳君, 黃婉婉, 王志強, 韓彬, 劉傳剛 申請人:江蘇大學