[发明专利]双齿式井下泵随动对中防偏磨装置

说明书

本发明提供了一种双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，应用于井下泵防偏磨工况。该防偏磨装置由对中支撑器、对中本体、锥翅锁紧器、锥齿式对中器、叶轮齿式对中器和定位器组成，对中本体依据定位器进行对中定位并通过对中支撑器实现支撑，井下泵的液体依据对中本体的导流孔和上喷射孔喷射至杆管环空，锥齿式对中器和叶轮齿式对中器一起组成双齿式双重防偏磨并依据上限位板和限位挡板完成上下双向限位，且锥齿式对中器依据双层动压液膜实现柱塞和泵筒的随动对中，并通过搅拌作用避免固体颗粒在柱塞上方发生沉积，锥翅锁紧器依据锥翅体完成锥翅式井下快速定位并将对中本体锁紧于对中支撑器内，由此避免井下泵发生偏磨。

技术领域

本发明涉及一种油气井和非常规气井井下泵防偏磨用的装置，特别是涉及一种采用双齿式防偏磨技术和锥翅式定位技术的井下泵随动对中防偏磨装置。

背景技术

油气井和非常规气井井下泵在抽吸运行过程中会发生柱塞与泵筒之间偏磨的问题，目前防止偏磨的主要措施为采用油管或套管扶正器，而针对井下泵柱塞与泵筒之间偏磨专用的防偏磨设备的研究则较少，常用的油管或套管扶正器可分为弹性扶正器和刚性扶正器两类。

弹性扶正器是依据弹簧原理设计而成，主要包括：1)焊接的弓形弹性扶正器，其弹簧片焊接于环箍上，焊接处容易开裂导致扶正器的整体破坏而失去原有的扶正性能。2)螺旋弹性扶正器，其螺旋型弹簧条焊接于环箍上，该扶正器的整体强度要比直条型弹性扶正器的整体强度低一些。3)无焊接的弓形弹簧扶正器，其基本构件可以拆分，便于运输且现场组装也方便，然而其缺点是下井的摩擦阻力较大且不利于井下管柱旋转。4)双弓形弹性扶正器，其单个扶正条上设有两个弓形结构，且双弓形弹簧片的中间点与管壁的距离越小弹性变形就越小，同时伴随着刚性变形就越大。

刚性扶正器在大位移定向井和水平井中应用广泛，主要包括：1)半刚性扶正器，其弹簧片比较平整且刚性较大，中间环箍起到定位作用且允许扶正器在井下管柱上移动一段距离。2)螺旋刚性扶正器，其扶正条通常为六根且均匀焊接于环箍上，该扶正器与管壁间的接触面积较大，容易刮擦管壁。3)无焊接刚性扶正器，它采用刚性扶正条，该扶正器的长度较大，容易在井下管柱的弯曲段发生硬卡现象。4)滚柱式刚性扶正器，它的每个扶正条上安装有两至三个滚柱，且在大位移斜井中得到推广，然而该扶正器扶正棱上的滚柱越多，其设计和加工就越复杂，相应费用就越多。

发明内容

为了有效解决油气井和非常规气井井下泵的偏磨问题并克服现有防偏磨设备和技术存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种井下泵防偏磨用的双齿式随动对中防偏磨装置。该防偏磨装置依据锥齿式对中器和叶轮齿式对中器组成的双齿式双重防偏磨，并结合锥翅锁紧器的锥翅式井下快速定位，实现井下泵柱塞和泵筒配合部位的随动对中，并避免井下泵发生偏磨以及固体颗粒在柱塞上方发生沉积。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种双齿式井下泵随动对中防偏磨装置，该防偏磨装置主要由对中支撑器、对中本体、锥翅锁紧器、锥齿式对中器、叶轮齿式对中器和定位器组成。该防偏磨装置整体采用轴称式管体构造，它通过对中支撑器的支撑接箍接于抽油管柱的底部，并经由对中支撑器的支撑筒接于井下泵泵筒的顶部，且抽油杆依次贯穿对中本体、锥齿式对中器和叶轮齿式对中器而与井下泵的柱塞连为一体，对中本体、定位器和对中支撑器由内而外依次同轴心布置，且定位器与锥翅锁紧器同径向位置同轴心布置，对中本体置入对中支撑器并经由锥翅锁紧器和支撑卡环实现轴向定位，锥齿式对中器和叶轮齿式对中器置入对中本体并经由上限位板和限位挡板实现双向限位。

对中支撑器采用长筒体，实现对中本体的支撑以及抽油管柱与井下泵之间的连接，它包括支撑接箍、支撑筒和支撑卡环。

支撑接箍通过圆锥形密封管螺纹上连抽油管柱且下接支撑筒，支撑接箍的环腔内壁中部由上而下依次设置锥状捕捉面和柱状卡环面，支撑接箍的锥状捕捉面采用倒圆锥面，且支撑接箍的锥状捕捉面所在倒圆锥面的小端圆面直径等于其柱状卡环面所在圆柱面的直径；支撑接箍的柱状卡环面实现支撑卡环的轴向定位，且支撑接箍的柱状卡环面所在圆柱面的直径大于对中卡环的外径。